• 제목/요약/키워드: 3D FEA

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중앙에 노치가 있는 콘크리트 디스크의 파괴인성 (Fracture Toughness of a Center Notched Concrete Disk)

  • 박현재;장희석;이승훈;진치섭
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제16권6호
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    • pp.851-858
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    • 2004
  • 본 연구는 디스크로 콘크리트의 파괴인성을 구하는 경우에, 적절한 디스크의 크기(직경, 두께) 및 노치 길이 비를 제안하기 위해서 다양한 크기의 디스크와 RILEM 3점 휨 보의 파괴인성을 비교하였다. 또한 이렇게 정해진 디스크에 대하여 디스크의 노치 경사를 변화시키는 방법으로 혼합모드 응력확대계수를 조사하였다. 실험에 사용된 콘크리트의 압축강도는 44.9MPa이었으며 모드 I 시험에 사용된 디스크의 직경은 200, 300, 400mm 두께는 75, 100, 125mm, 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이고 혼합모드 시험에 사용된 치수는 직경이 300mm, 두께는100mm 노치 길이 비 a/R은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6이었다. 디스크의 응력확대계수는 유한요소해석(FEA), 5개항 근사법, 소균열 근사법, Fowell & Xu의 방법으로 구하고 각각의 결과를 서로 비교하여 해석방법의 타당성을 조사하였다. 모드 I 실험 결과 디스크의 직경 D가 300mm이고 두께 t가 100mm일 때의 파괴인성 $K_{IC}$ 값이 RILEM 3점 휨 시험의 결과에 가장 근접하여 디스크 시험으로 파괴인성치를 쉽게 구할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 디스크 시편은 혼합모드 파괴의 연구 및 시험에 유용함을 알 수 있었다.

Though-silicon-via를 사용한 3차원 적층 반도체 패키징에서의 열응력에 관한 연구 (Thermo-Mechanical Analysis of Though-silicon-via in 3D Packaging)

  • 황성환;김병준;정성엽;이호영;주영창
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.69-73
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    • 2010
  • Through-silicon-via (TSV)를 포함하고 있는 3차원 적층 반도체 패키지에서 구조적 변수에 따른 열응력의 변화를 살펴보기 위하여 유한요소해석을 수행하였다. 이를 통하여 TSV를 포함하고 있는 3차원 적층 반도체 패키지에서 웨이퍼 간 접합부의 지름, TSV 지름, TSV 높이, pitch 변화에 따른 열응력의 변화를 예측하였다. 최대 von Mises 응력은 TSV의 가장 위 부분과 Cu 접합부, Si, underfill 계면에서 나타났다. TSV 지름이 증가할 때, TSV의 가장 위 부분에서의 von Mises 응력은 증가하였다. Cu 접합부 지름이 증가할 때, Si과 Si 사이의 Cu 접합부가 Si, underfill과 만나는 부분에서 von Mises 응력이 증가하였다. Pitch가 증가할 때에도, Si과 Si 사이의 Cu 접합부가 Si, underfill과 만나는 부분에서 von Mises 응력이 증가하였다. 한편, TSV 높이는 von Mises 응력에 크게 영향을 미치지 못하였다. 따라서 TSV 지름이 작을수록, 그리고 pitch가 작을수록 기계적 신뢰성은 향상되는 것으로 판단된다.

교정용 미니스크류를 이용한 하악 전치 함입 시 변위양상의 3차원 유한요소분석 (3-D FEA on the intrusion of mandibular anterior segment using orthodontic miniscrews)

  • 박현경;성의향;조영수;모성서;전윤식;이기준
    • 대한치과교정학회지
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    • 제41권6호
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    • pp.384-398
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    • 2011
  • 교정용 미니스크류를 이용하여 하악 전치의 함입이 가능하다고 알려져 있으나 분절의 크기에 따른 예측가능한 이동 양상에 대하여 보고된 바는 미미하다. 본 연구에서는 하악 4전치와 6전치 분절 모델에서 미니스크류와 훅의 위치를 달리하여 함입력을 적용하였을 때 응력분포와 초기 변위 양상을 분석하고자 하악 전치와 치주인대, 치조골에 대한 3차원 유한요소 모델을 제작하여 미니스크류 및 호선상 훅의 위치에 의해 결정되는 힘 벡터에 따른 치아의 3차원 각 평면에서의 변위량 및 von Mises 응력분포 양상을 비교하였다. 하악 4전치 분절에서는 함입력의 위치에 무관하게 공히 치관의 전방 경사가 발생하였으며 측절치 원심의 미니스크류와 후하방 힘을 가한 경우 경사 정도가 최소인 것으로 나타났다. 6전치 분절의 함입 시 견치 전방에 위치한 미니스크류에 의해 역시 상당한 치관의 전방 경사 및 순측치경부 치근막에 von Mises stress가 집중되었으며 견치 후방에 위치한 미니스크류와 중절치-측절치 간 훅에 의한 힘에 의해 순수한 함입에 가까운 치아 변위 및 치근막 전체에 균일한 von Mises stress의 분포가 관찰되었다. 이러한 결과를 토대로 하악 전치의 함입이 요구되는 과개교합 증례에서 견치 원심측의 미니스크류와 중절치-측절치 간 훅을 이용한 후하방 힘에 의해 예측가능하게 하악 6전치의 순수한 함입을 유도할 수 있을 것으로 생각된다.

MIRIS 우주관측카메라의 기계부 개발 (DEVELOPMENT OF THE MECHANICAL STRUCTURE OF THE MIRIS SOC)

  • 문봉곤;정웅섭;차상목;이창희;박성준;이대희;육인수;박영식;박장현;남욱원;;;양순철;이선희;이승우;한원용
    • 천문학논총
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    • 제24권1호
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    • pp.53-64
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    • 2009
  • MIRIS is the main payload of the STSAT-3 (Science and Technology Satellite 3) and the first infrared space telescope for astronomical observation in Korea. MIRIS space observation camera (SOC) covers the observation wavelength from $0.9{\mu}m$ to $2.0{\mu}m$ with a wide field of view $3.67^{\circ}\times3.67^{\circ}$. The PICNIC HgCdTe detector in a cold box is cooled down below 100K by a micro Stirling cooler of which cooling capacity is 220mW at 77K. MIRIS SOC adopts passive cooling technique to chill the telescope below 200 K by pointing to the deep space (3K). The cooling mechanism employs a radiator, a Winston cone baffle, a thermal shield, MLI (Multi Layer Insulation) of 30 layers, and GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic) pipe support in the system. Optomechanical analysis was made in order to estimate and compensate possible stresses from the thermal contraction of mounting parts at cryogenic temperatures. Finite Element Analysis (FEA) of mechanical structure was also conducted to ensure safety and stability in launching environments and in orbit. MIRIS SOC will mainly perform Galactic plane survey with narrow band filters (Pa $\alpha$ and Pa $\alpha$ continuum) and CIB (Cosmic Infrared Background) observation with wide band filters (I and H) driven by a cryogenic stepping motor.

3종의 단일치아 수복용 지대주의 삼차원 유한요소법적연구 : 시멘트 유지헝 대 나사 유지형 (3-D FEA of three different single tooth abutments : Cement-retained Vs Screw-retained)

  • 이정민;김영수;김창회;김용호
    • 대한치과보철학회지
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    • 제37권2호
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    • pp.269-288
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    • 1999
  • 현재 골 유착성 임플랜트는 안전하고 유용한 보철 수복 분야의 하나로 자리잡아 가고있다. 과거 완전 무치악 환자에게 있어서 저작 기능의 회복이란 면에 중점을 두었던 경향에서 현재 골유착 임플랜트의 높은 성공률에 의해 부문 무치악, 단일치 수복에 까지 다양하게 사용되고 있다. 특히 심미성과 인접치의 손상을 가하지 않는다는 면에서 단일치 수복에서 골유착 임플랜트 치료에 관심이 모아지고 있다. 단일치 수복에 있어서 심미성이 중요한 문제로 대두되면서 이런 수복에 사용될 수 있는 다양한 계통의 임플랜트들이 개발되어 사용되고 있다. 이중 가장 기본적인 Branemark 계통의 CeraOne 지대주, 최근에 개발된 전부도재 지대주인 CerAdapt 전부주조 지대주인 UCLA 계통등은 높은 성공률을 보이며 많이 사용되고 있다. 임상가들에 의해 나사유지형 보철물이 착탈성이란 관점에서 선호되고 있다. 시멘트유지형 보철물에서는 나사공이 없는 온전한 교합면을 유지한다는 면과 교합력을 받는 면적에 있어서 더 넓은 면을 가진다는 점등 더 많은 장점을 가진다고 주장하는 사람도 있다. 임상가들의 기호에 의해 선택되어지는 나사 유지형과 시멘트 유지형에 있어서 교합력이 야기하는 하중하에서 각각의 응력 분포를 분석할 필요성이 요구되었다. 이 연구는 단일치 수복에 사용되는 CeraOne, CerAdapt UCLA 계통에서 각각의 나사 유지형과 시멘트유지형에서의 응력분포를 삼차원 유한요소법으로 분석하고 상부 구조물에 가해지는 수직하중, 수평 하중, 경사 하중에 의해 야기되는 응력을 비교 분석한 것이다. 본 연구의 연구 결과는 다음과 같다. 1. CeraOne, CerAdapt, UCLA 지대주 모두 시멘트유지형보다 나사유지형에서 응력집중이 컸다. 2. CeraOne 시멘트유지형인 1번 모델에서 응력분산이 유리하였고, UCLA 나사 유지형인 6번 모델에서 가장 불리하였다. 3. 모든 모델에서 고정체 경부에서 가장 큰 응력 집중이 있었고 이것은 UCLA 지대주에서 가장 컸다. 4. 상부 구조물에서 주된 응력의 집중은 교합면에서 일어났다. 5. 골은 상부 피질골, 즉 고정체경부와 만나는 부위에서 가장 큰 응력의 집중이 일어났으며 수평, 경사 하중시 응력집중 양상은 힘을 가한 쪽의 반대쪽 고정체 경부에 응력이 집중되는 양상을 보였다. 6. 전체 모델과 골, 고정체 모두에서 수평 하중과 경사 하중시 보다는 수직 하중시 더 적은 응력값을 보였다.

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하중의 위치 및 경사에 따른 임플랜트 보철의 유한요소법적 응력분석 (Finite Element Stress Analysis of Implant Prosthesis according to Position and Direction of Load)

  • 배숙진;정재헌;정승미
    • 구강회복응용과학지
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    • 제19권4호
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    • pp.257-268
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    • 2003
  • The purpose of this study was to assess the loading distributing characteristics of implant prosthesis according to position and direction of load, under vertical and inclined loading using FEA analysis. The finite element model was designed according to standard fixture (4.1mm restorative component x 11.5mm length). The crown for mandibular first molar was made using UCLA abutment. Each three-dimensional finite element model was created with the physical properties of the implant and surrounding bone. This study simulated loads of 200N at the central fossa in a vertical direction (loading condition A), 200N at the outside point of the central fossa with resin filling into screw hole in a vertical direction (loading condition B), 200N at the centric usp in a $15^{\circ}$ inward oblique direction (loading condition C), 200N at the in a $30^{\circ}$ inward oblique direction (loading condition D) or 200N at the centric cusp in a $30^{\circ}$ outward oblique direction (loading condition E) individually. Von Mises stresses were recorded and compared in the supporting bone, fixture, and abutment screw. The following results have been made based on this study: 1. Stresses were concentrated mainly at the ridge crest around implant in both vertical and oblique loading but stresses in the cancellous bone were low in both vertical and oblique loading. 2. Bending moments resulting from non-axial loading of dental implants caused stress concentrations on cortical bone. The magnitude of the stress was greater with the oblique loading than with the vertical loading. 3. An offset of the vertical occlusal force in the buccolingual direction relative to the implant axis gave rise to increased bending of the implant. 4. The relative positions of the resultant line of force from occlusal contact and the center of rotation seems to be more important. 5. The magnitude of the stress in the supporting bone, fixture and abutment screw was greater with the outward oblique loading than with the inward oblique loading and was the greatest under loading at the centric cusp in a $30^{\circ}$ outward oblique direction. Conclusively, this study provides evidence that bending moments resulting from non-axial loading of dental implants caused stress concentrations on cortical bone. But it seems to be more important that how long is the distance from center of rotation of the implant itself to the resultant line of force from occlusal contact(leverage). The goal of improving implants should be to avoid bending of the implant.

임플란트 지대주나사의 조임회전력이 연결부 안정성에 미치는 영향에 관한 3차원 유한요소해석 연구 (Effect of Tightening Torque on Abutment-Fixture Joint Stability using 3-Dimensional Finite Element Analysis)

  • 엄태관;서승우;전계록;신정욱;정창모
    • 대한치과보철학회지
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    • 제47권2호
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    • pp.125-135
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    • 2009
  • 연구목적: 임플란트 치료에서 흔히 발생하는 기계적인 문제점을 하나가 지대주나사의 풀림과 파절이다. 일반적으로 나사 연결의 안정성을 위해서는 지대주나사의 조임회전력에 의한 전하중을 나사의 탄성한계까지 증가시킬 필요가 있다. 그러나 저작운동에 의한 기능부하는 전하중이 가해진 지대주나사에 추가적인 인장력을 가하게 되어 나사의 풀림이나 파절의 가능성을 높인다. 이러한 풀림이나 파절을 방지하면서 동시에 최대의 결합 강도를 가지는 조임회전력을 찾는 연구가 필요하다. 본 연구는 지대주나사의 조임회전력이 임플란트-지대주 연결부 안정성에 미치는 영향을 3차원 유한요소 분석을 통하여 확인하고자했다. 연구 재료 및 방법: External butt joint를 가진 임플란트를 기반으로 3차원 유한요소 해석모형을 설계하였다. 조임회전력에 따른 지대주나사의 전하중을 이론치, 실험치 및 해석치를 비교하여 해석모형을 검증하였다. 검증한 해석모형에서 대해 조임회전력을 10 Ncm, 20 Ncm, 30 Ncm, 그리고 40 Ncm로 각각 적용하고 지대주에 30도 경사지게 250 N의 외부하중을 가하여 유산요소 해석을 실시하였다. 그 결과를 통해 지대주나사의 최대 등가응력을 계산하고 고정체와 지대주 연결부의 응력분포 및 이개거리(gap distance)를 산출하였다. 결과 및 결론: 본 연구조건 하에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 전하중은 조임회전력이 클수록 증가하였다. 2. 조임회전력 적용 후 최대 등가응력은 지대주나사 경부에서 발생하였으며, 나사산 체결부에서는 주로 경부쪽 네 개의 나사산에 응력이 집중되었다. 3. 외부하중을 가했을 때에도 조임회전력을 적용했을 때와 동일하게 최대 등가응력은 주로 지대주나사 경부에서 발생하였으나, 10 Ncm의 조임회전력을 적용한 경우에서는 지대주나사 두부밑면에서 발생하였다. 4. 외부하중을 가했을 때 10 Ncm와 20 Ncm의 조임회전력을 적용한 경우에서는 연결부 이개(joint opening) 현상이 관찰 되었다. 5. 조임회전력이 40 Ncm인 경우에는 경사하중에 의해 지대주나사의 경부에 발생하는 최대등가응력이 나사의 소재인 티타늄 합금의 허용응력을 초과하였다. 이상의 결과로 볼 때, 조임회전력은 고정체와 지대주 연결부의 안정성에 영향을 미치는 것이 확인되었다. 임플란트 지대주나사는 임상에서 발생하는 기능 하중을 고려하여 고정체와 지대주 연결의 안정성을 유지할 수 있는 적정 조임회전력의 크기가 제안되어야 한다.

브랜드화된 돈육의 품질 특성 (Quality Properties of Brand Pork)

  • 진상근;김일석;이제룡;신택순
    • 육가공
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    • 통권36호여름호
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    • pp.41-60
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    • 2009
  • 시중에 유통 중인 브랜드 돈육의 품질 특성을 조사하기 위해 3개 브랜드(Y처리구 : 재래돼지 $\times$멧돼지, 맥강과 한약제 급여 ; J처리구 : LY$\times$D, 무항생제, 생균제 급여; M처리구 : LY$\times$D) 돈육 등심을 구매하여 품질 특성을 분석하였다. 수분과 조회분 함량은 Y처리구가 J와 M 처리구에 비해 높았지만, 조지방 함량은 J처리구가 Y와 M처리구에 비해 현저하게 낮았다(p<0.05). Y처리구의 미경산돈이 거세돈보다 수분과 조지방 함량이 현저하게 높았다(p<0.05) Y처리구의 미경산돈의 pH는 J와 M처리구의 미경산돈에 비해 현저하게 높았다(p<0.05) 돈육의 L(명도)값과 $W^*$(백색도)값은 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 현저하게 낮았다(p<0.05) 조직 특성 중 탄력성은 J처리구가 Y와 M처리구에 비해 현저하게 높았다(p<0.05). 관능적 점수는 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 높았고, M처리구의 미경산돈은 거세돈에 비해 다즙성이 현저하게 높았다(p<0.05). 지방산 조성 중 linoleic acid와 arachidonic acid 함량은 Y처리구가 J와 M 처리구에 비해 높았지만 palmitic acid, pamitoleic acid, stearic acid 및 oleic acid 함량은 낮았다. 포화지방산 함량은 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 낮았지만, 불포화지방산, 필수지방산, 불포화지방산/포화지방산 비, 필수지방산/포화지방산 비 및 필수지방산/불포화 지방산 비는 가장 높은 함량을 나타내었다. 성별 간에는 M처리구에서 거세돈이 미경산돈에 비해 stearic acid 함량이 현저하게 높았다(p<0.05). 이상의 결과를 종합해 볼 때 재래돼지$\times$멧돼지를 교잡하여 맥강과 한약재를 급여한 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 육의 이화학 특성과 관능적 특성에서 우수한 것으로 나타났다.

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브랜드화된 돈육의 품질 특성 (Quality Properties of Brand Pork)

  • 진상근;김일석;이제룡;신택순
    • 한국축산식품학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.470-479
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    • 2008
  • 시중에 유통 중인 브랜드 돈육의 품질 특성을 조사하기 위해 3개 브랜드(Y처리구 :재래돼지$\times$멧돼지, 맥강과 한약제 급여; J처리구 LY$\times$D, 무항생제, 생균제 급여; M처리구 :LY$\times$D)돈육 등심을 구매하여 품질 특성을 분석하였다. 수분과 조회분 함량은 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 높았지만, 조지방 함량은 J처리구가 Y와 M처리구에 비해 현저하게 낮았다(p<0.05). Y처리구의 미경산돈이 거세돈보다 수분과 조지방 함량이 현저하게 높았다(p<0.05). Y 처리구의 미경산돈의 pH는 J와 M처리구의 미경산돈에 비해 현저하게 높았다(p<0.05).돈육의 L(명도)값과 W*(백색도)값은 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 현저하게 낮았다(p<0.05). 조직 특성 중 탄력성은 J처리구가 Y와 M처리구에 비해 현저하게 높았다(p<0.05). 관능적 점수는 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 높았고, M처리구의 미경산돈은 거세돈에 비해 다즙성이 현저하게 높았다(p<0.05).지방산 조성 중 linoleic acid와 arachidonic acid 함량은 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 높았지만 palmitic acid, pamitoleic acid, stearic acid 및 oleic acid 함량은 낮았다. 포화지방산 함량은 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 낮았지만, 불포화지방산, 필수지방산, 불포화지방산/포화지방산 비, 필수지방산/포화지방산 비 및 필수지방산/불포화지방산 비는 가장 높은 함량을 나타내었다. 성별 간에는 M처리구에서 거세돈이 미경산돈에 비해 stearic acid 함량이 현저하게 높았다(p<0.05). 이상의 결과를 종합해 볼 때 재래돼지$\times$멧돼지를 교잡하여 맥강과 한약재를 급여한 Y처리구가 J와 M처리구에 비해 육의 이화학 특성과 관능적 특성에서 우수한 것으로 나타났다.

임플란트 상부보철물의 유지형태에 따른 3차원 유한요소 응력분석 (3-D Finite element stress analysis in screw-type, cement-type, and combined-type implant fixed partial denture designs)

  • 이성천;김석규
    • 대한치과보철학회지
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    • 제47권4호
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    • pp.365-375
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    • 2009
  • 연구목적: 임플란트 보철물의 유지형태 중 나사 및 시멘트 혼합 유지형의 경우 나사 풀림력 등에 영향을 주는 임플란트 구성 성분의 응력에 관한 연구가 부족하였다. 임플란트 상부 보철물의 유지형태, 즉, 시멘트 유지와 나사 유지, 그리고 이 두 가지 유지형태가 서로 연결된 혼합형의 임플란트 보철물의 응력분산의 특징들을 3차원 유한요소분석법을 이용하여 비교하고자 하였다. 연구재료 및 방법: 하악골에서 제1소구치 부위와 제1대구치 부위에 2개의 임플란트 (SS II, Osstem Co. Ltd., Seoul, Korea)를 식립한 가상의 3본 계속가공의치를 모델화하였다. 지대주 종류와 그 위치에 따라, 4가지 모형 군으로 나누어 실험하였다. 모형 1은제1대구치와 제1소구치 각각의 고정체에 모두 동일한 시멘트 유지형 지대주인 Comocta abutment (Osstem Co. Ltd) 를 장착하여 3본 계속가공의치를 합착시킨 경우이고, 모형 2는 제1대구치와 제1소구치 각각의 고정체에 모두 나사 유지형 지대주인 Octa abutment (Osstem Co. Ltd) 를 장착하여 3본 계속가공의치를 나사로 고정시킨 경우이며, 모형 3은 제1대구치의 고정체에는 시멘트 유지형 지대주인 Comocta abutment를 장착하고, 제1소구치에는 나사 유지형 지대주인 Octa abutment를 장착한 후 3본 계속가공의치를 각각 시멘트 합착 및 나사로 고정시킨 경우이다. 그리고 모형 4는 모형 3에서 각각 제1대구치 및 제1소구치의 지대주를 맞바꾼 후 3본 계속가공의치를 나사 및 시멘트로 고정시킨 경우로 나누었다. 평균저작압인 하중을 대구치 565 N과 소구치 288 N의 힘으로 설정하고 수직방향으로 중심와와 협측 교두정에, 그리고 $30^{\circ}$ 경사 하중을 협측 교두정 부위에 준 다음 골, 고정체, 지대주, 그리고 지대주 나사 등에 나타나는 von-Mises stress 양상을 평가하였다. 결과: 네 가지 모형 중 나사 유지형 지대주인 Octa abutment를 제1대구치와 제1소구치 부위에 사용한 모형 2가 전반적으로 가장 낮은 안정적인 응력 분포를 보였다. 네 가지 모형 모두 피질골 및 고정체에 미치는 응력 크기 및 분포는 거의 유사하며, 치조골에 작용하는 응력은 하중의 종류와 상관없이 주로 피질골에 집중되었다. 지대주, 지대주 나사, 그리고 보철물 나사 등에 미치는 응력 크기나 분포는 모형에 관계없이 나사 유지형인 경우가 시멘트 유지형인 경우에 비해 낮은 안정적인 값을 보였다. 제1대구치와 제1소구치의 상부 구조물의 차이에 의한 교호작용 (reciprocal action)은 상대적으로 약하였다. 모든 부위에서 중앙 수 직하중, 교두정 수직하중, 그리고 교두정 경사하중의 순으로 응력값이 증가하였다. 결론: 본 유한 요소실험의 한계내에서 나사 및 시멘트 혼합 유지형의 임플란트 보철물은 시멘트 유지형만 사용하는 경우와 비교하여 주위에 더 큰 응력을 나타내지는 않았다. 이상적인 passive fit의 가정하에서 나사 유지형의 임플란트 보철물이 본체와 주위에 가장 작은 응력을 나타내었다.