• 대한치과보철학회지
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• 제50권1호
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• pp.36-43
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• 2012

연구 목적: 본 연구는 hexagon 높이에 따른 임플란트 각 부위와 주위 지지조직의 응력분포를 3차원 유한요소 해석을 통해 평가하여 hexagon 높이가 기계적 안정성에 미치는 영향을 평가하고자 시행되었다. 연구 재료 및 방법: 외측 연결 형태의 ${\phi}4.0mm{\times}11.5mm$ USII (Osstem Co., Pusan, Korea) 임플란트 시스템을 이용하여 하악 제 1대구치 부위에 임플란트를 식립하여 보철 수복한 경우를 연구 모델로 가정하고 임플란트 고정체의 외측 연결부인 hexagon의 높이를 각각 0.0 mm, 0.7 mm, 1.2 mm, 1.5 mm로 적용한 CAD data를 유한요소 모형화하였다. ABAQUS 6.4 (ABAQUS Inc., Providence, RI, USA)를 이용하여 산출된 응력 값 중에서 등가응력을 기준으로 각 요소(상부 치관, 지대주 나사, 고정체, 치밀골, 해면골)에서 나타나는 최대 응력 값을 비교 하였다. 결과: 외측 연결을 갖는 임플란트의 hexagon의 높이는 고정체, 지대주 나사, 상부 보철물 그리고 주위 지지골에 대해 응력 분산에 영향을 주었다. Hexagon의 높이가 증가할수록 임플란트의 응력 분산은 더 잘 이루어졌으며, 최대 응력 값의 감소를 보였다. Hexagon의 높이가 1.2 mm 이상이 되면 응력 분포에 더 이상 크게 기여하지 않았다. 결론: 외측연결을 갖는 임플란트에서 hexagon은 응력 분산에 필수적인 요소이며 그 높이가 증가할수록 더욱 효과적인 응력의 분산이 나타났다.

• 구강회복응용과학지
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• 제24권2호
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• pp.213-230
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• 2008

최근 치료기간의 단축과 심미성을 동시에 충족시키는 6전치를 설측에서 견인하는 레버암을 이용한 견인방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 상악골의 고전적인 2가지 물성으로 구성된 유한 요소 모델 (단순모델)과 새로이 개발된 24가지 물성으로 구성된 모델 (복합모델)을 생성하여 상악 6전치를 후방 견인 시, 각 치아와 치주인대에 나타나는 초기 이동량과 응력분포를 분석하였다. 23세 성인 남자의 CT 촬영으로 얻은 DICOM 영상정보를 3차원 리버스 엔지니어링 컴퓨터영상프로그램 Mimics를 이용하여 상악골 및 상악 전치부의 3차원 입체영상모델로 재구성하여 finite element analysis (FEA) 모델을 완성하였다. 모델은 상악골, 상악 전치부 각 치아의 치주인대, lingual traction arm의 부분으로 구성되었다. 상악 6전치의 저항중심 부위를 지나도록 교합면에 대하여 평행하게 200g의 후방견인력을 적용한 후 나타나는 초기 이동량 및 응력 분포를 3차원 유한 요소법을 이용한 해석을 통해 비교하였다. 실험 결과 24가지 물성으로 구성된 복합모델이 2가지 물성으로 구성된 단순 모델에 비해 상악 중절치에서 보다 후방 이동되는 양상이 크게 나타났으며 수직적인 회전 양상 역시 크게 나타났다. 두 모델 모두 중절치와 측절치는 조절성 경사이동의 형태로 후방이동양이 견치보다 크게 나타났으나 견치는 이동량이 적은 대신 치근의 이동이 더 크게 나타났다. 수직적 이동양상에 있어 두 모델 모두 측절치와 견치의 접촉점을 중심으로 절치는 하방으로 견치는 상방으로 움직이는 회전양상을 나타났다. 응력의 비교에서는 단순 모델과 복합 모델에서 유사한 결과를 보였다. 비록 각기 다른 물성으로 인해 후방 이동량에서는 차이가 나타났으나 기본적인 치아의 이동양상은 두 모델에서 모두 같게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2267-2275
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• 2013

기존의 천수흐름 해석 상용모형에서는 내부 경계조건을 단순히 완전활동조건으로 가정하여 유체의 흐름을 해석함으로써 구조물 주위에서의 유속, 와도, 수위, 전단력의 분포, 항력 및 양력의 시간에 따른 변화 등을 올바르게 해석하지 못하였다. 본 연구에서는 구조물 주위에서의 흐름특성을 정확하게 예측할 수 있는 유한요소모형을 개발하고, 구조물에서의 경계조건을 활동길이를 이용한 부분활동조건으로 묘사하여 내부경계조건에 따른 원형 실린더 후면에서의 층류 흐름특성을 분석하였다. 종횡방향 유속 및 와도의 시간에 따른 변화, 후류길이, 활동길이에 따른 와류열의 변화와 질량보존율을 비교한 결과 완전활동조건을 부여한 경우에는 와류열이 전혀 형성되지 않고 완전한 층류흐름이 발생하였다. 부분활동조건을 입력한 경우 실린더 표면에서의 유속분포가 변화되어 전단력의 크기와 와도의 발생에 영향을 미치므로 무활조건을 부여한 경우에 비해 와류열의 발생 주기가 짧아졌다. 최대 질량보존 오차는 무활조건을 적용한 경우 0.73%로 나타났으며, 무활조건에 비해 부분활동조건을 부여한 경우의 오차율이 최대 0.21% 감소하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권10호
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• pp.1093-1100
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• 2014

본 논문의 목적은 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재를 사용한 초고속 자기부상 열차의 하이브리드 차체 경량화 설계를 제안하는 것이다. 샌드위치 복합재는 무게 감소를 위해 2차 부재인 루프에 적용되었다. 용접에 의한 샌드위치 복합재 루프와 알루미늄 압출재 사이드 프레임과 접합시키기 위해 샌드위치 복합재 네 옆면에 가이드 알루미늄 프레임을 갖도록 고안하였다. 가이드 알루미늄 프레임의 체결력은 3점 굽힘 시험을 통해 검증하였으며, 차체의 구조 안전성 및 충돌 안전도는 상용 유한요소해석프로그램을 이용하여 철도안전법에 따라 평가하고 검증하였다. 연구결과, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 이루어진 하이브리드 차체는 알루미늄 압출재로만 이루어진 차체에 비해 무게 절감 효과와 향상된 구조 성능을 얻을 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.579-584
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• 2017

고속 철도 차량 댐퍼의 오일 씰은 열차 운행동안 외부 환경으로부터 유해한 오염을 막고, 댐퍼 내부에서 오일 누출을 방지하고자 사용되는 니트릴 부타디엔 고무 재질 부품이다. 오일 씰의 주요 고장원인인 누유는 본 댐퍼의 피로 파손을 일으킨다. 뿐만 아니라 본 오일 씰의 누적 손상은 궤도 불규칙과 캔트 등으로 열차 주행동안 반복적인 댐퍼의 상하 운동으로부터 로드와 본 부품 사이에 접촉력으로 인하여 발생한다. 따라서 본 오일 씰의 설계는 취약점에서 최대 주변형률을 최소화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 댐퍼의 내구성을 향상하기 위하여 다중 섬 유전자 알고리즘을 이용하여 오일 씰 단면형상에 대한 최적설계를 수행하였다. 오일 씰의 최적단면은 절차 자동화 / 최적설계 프로그램을 이용하여 본 연구의 최적설계와 비선형 유한요소해석의 통합절차에 따라 얻어진 것이다. 또한, 비선형 유한요소해석의 입력 자료로서, 본 고무의 비선형 물성 값은 말로우식으로 표현하였다. 취약지점인 오일 누유지점에서 최적단면의 오일 씰은 초기 형상과 비교할 때, 이 지점에서 최대 주변형률이 약 24% 감소함을 확인하였다.

• Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
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• 제38권6호
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• pp.337-342
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• 2012

Objectives: Implants connect the internal body to its external structure, and is mainly supported by alveolar bone. Stable osseointegration is therefore required when implants are inserted into bone to retain structural integrity. In this paper, we present an implant with a "wing" design on its area. This type of implant improved stress distribution patterns and promoted changes in bone remodeling. Materials and Methods: Finite element analysis was performed on two types of implants. One implant was designed to have wings on its cervical area, and the other was a general root form type. On each implant, tensile and compressive forces ($30N/m^2$, $35N/m^2$, $40N/m^2$, and $45N/m^2$) were loaded in the vertical direction. Stress distribution and displacement were subsequently measured. Results: The maximum stresses measured for the compressive forces of the wing-type implant were $21.5979N/m^2$, $25.1974N/m^2$, $29.7971N/m^2$, and $32.3967N/m^2$ when $30N/m^2$, $35N/m^2$, $40N/m^2$, and $45N/m^2$ were loaded, respectively. The maximum stresses measured for the root form type were $23.0442N/m^2$, $26.9950N/m^2$, $30.7257N/m^2$, and $34.5584N/m^2$ when $30N/m^2$, $35N/m^2$, $40N/m^2$, and $45N/m^2$ were loaded, respectively. Thus, the maximum stresses measured for the tensile force of the root form implant were significantly higher (about three times greater) than the wing-type implant. The displacement of each implant showed no significant difference. Modifying the design of cervical implants improves the strength of bone structure surrounding these implants. In this study, we used the wing-type cervical design to reduce both compressive and tensile distribution forces loaded onto the surrounding structures. In future studies, we will optimize implant length and placement to improve results. Conclusion: 1. Changing the cervical design of implants improves stress distribution to the surrounding bone. 2. The wing-type implant yielded better results, in terms of stress distribution, than the former root-type implant.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.29-36
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• 2017

NATM 공법에서 터널을 확대하거나 피난갱과 같이 좁은 단면에 록볼트를 설치하는 경우에는 록볼트를 경사지게 설치하거나 또는 짧은 볼트를 연결하여 시공할 수밖에 없다. 국내외에서 실시된 경사 록볼트에 대한 연구는 아직 미흡한 실정이며 실제 현장에 적용하기 위해서는 경사 록볼트의 거동특성에 대한 연구가 필요하다고 사료된다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 사용하여 경사 록볼트 시공 시 록볼트의 설치각도와 설치길이에 따른 최대 중립점 발생위치의 변화를 확인하고 이에 따른 록볼트에 의한 원지반 아치형성영역의 두께 변화를 비교 분석하여 지반보강효과에 대해 확인하였다. 해석결과 표준지보패턴(설치길이 4m)에선 설치각도가 감소할수록 터널 주변지반의 변형범위는 증가하여 지반보강효과가 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 설치길이가 증가함에 따라 설치각도에 의한 영향을 적게 받은 것으로 나타났으며 설치각도 $45^{\circ}$ 이하에서는 설치길이의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 경사록볼트의 설치각도는 $45^{\circ}$이상으로 하여 아칭영역을 확보하도록 하여야 하며, 설치각도 $75^{\circ}$이상인 경우 직각으로 설치하는 경우와의 보강효과의 차이가 크지 않음을 확인하였다. 또한 추가적인 상세 검토를 통하여 NATM 터널에서의 경사록볼트 설계지침을 제시하고자 하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.99-107
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• 2001

어선 제작시 어선의 고속화 및 어로작업 등에 의한 내구성을 향상시키기 위해 선각재질이 가볍고, 강도, 화재 및 해수의 부식 등에 뛰어난 재료의 사용이 요구되어지고 있다. 이러한 어선으로서는 크게 FRP어선과 Al어선으로 대별할 수 있다. 그러나 FRP어선은 가볍고 강도는 우수하나 인화성이 높아서 열에 매우 약하고 선박 제작 과정에 있어 인체에 해로운 유해성분이 발생할 뿐만 아니라, 폐선의 경우 산업폐기물로써 환경 오염에 큰 영향을 미치고 있다. 그런 반면에, Al어선은 FRP어선의 단점을 보완할 수 있는 재료로써, 고강도 및 경량화의 효과를 낼 수 있고, FRP어선보다 인화성이 낮아서 열에 강하고, 내구성이 높아 해수의 부식방지에 뛰어나므로 Al 어선의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 알루미늄 합금은 용접성이 좋지 않고 용접변형 및 균열이 발생하고, 건조 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Al 합금 접합시의 문제점 해결방안으로 용접이음부의 새로운 형상을 개발하고 개발한 신형상에 대한 역학적 거동을 규명하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 평판 이론을 이용하여 구조부재를 단순화하여 평판, 보강판, 신형상에 대하여 해석함으로써 강도를 비교 검토하고, 이러한 결과를 토대로 자체 개발된 용접열전도 및 용접열응력 수치해석 프로그램을 사용하여 평판과 신형상의 온도분포, 용접잔류응력, 인장, 압축시의 강도를 수치시뮬레이션을 통하여 비교, 검토하였다. 또한, 인장 시험편을 제작하여 실험을 통하여 강도를 비교함으로써 신형상에 대한 적용 가능성 및 역학적 우수성을 입증하고자 하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.543-551
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• 2006

최근까지 벽식 스틸하우스에 구조재로 주로 적용되어오고 있는 박판냉간성형형강 스터드의 경우 열교현상에 의한 단열상의 문제를가지고 있기 때문에 추가적인 단열재를 사용하여야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 개념의 아연도금강판(t =1.0mm-1.2mm)과 난연 강화플라스틱(GFRP) 패널 (t=4.0mm-6.0mm)로 구성된 복합스터드가 개발되었다. 복합스터드 패널을 주택 에 적용하기 위하여, 복합스터드의 구조적인 거동 및 내하력 평가를 수행하였다. 본 논문에서는 ATTM(Axial/Torsional Test machine)을 이용하여 수행된 압축력과 비틂을 동시에 받는 복합스터드의 실험적인 연구결과를 기술하였다. 압축-비틂 실험의 주요 변수는 복합스터드의 길이, 초기 압축력, 가력방법 등이며, 초기 압축력을 일정하게 유지한 상태에서 스터드 시험체가 종국적인 파괴에 이르도록 비틂 하중을 점차 증가시키는 방법으로 실험을 수행하였다. 또한 고강도 아연도금강판과 GFRP의 기계적인 특성을 고려한 비선형 유한요소해석을 수행하여 실험결과와 비교, 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.91-105
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• 2015

본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 실시하여 말뚝의 하부에서 실시된 터널시공으로 인한 말뚝의 거동을 말뚝선단의 상대위치를 고려하여 분석하였다. 수치해석에서는 순수하게 터널굴착으로 인해 유발된 (tunnelling-induced) 말뚝침하, 축력분포, 전단응력 및 겉보기안전율의 변화를 심도 있게 고찰하였다. 말뚝의 선단이 터널굴착에 대한 말뚝선단의 위치를 고려한 영향권 내부에 존재하는 경우 말뚝의 침하는 Greenfield 조건의 최대침하와 인근지반의 침하를 초과하는데 비해, 횡방향 이격거리가 증가하여 영향권 외부에 있는 경우 말뚝의 침하는 그 반대의 경향을 보였다. 말뚝선단이 영향권 내부에 존재하는 경우 tunnelling-induced 인장력이 발생하지만, 말뚝선단이 영향권의 외부에 존재할 경우 말뚝침하를 초과하는 인근지반의 침하로 인해 압축력이 발생하는 것으로 분석되었다. 터널굴착으로 인한 말뚝침하의 증가로 말뚝의 겉보기안전율(apparent factor of safety)은 말뚝선단이 영향권 내부에 존재할 경우 1.0 미만으로 감소하는 것으로 나타나 말뚝의 사용성에 심각한 문제가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 분석한 말뚝선단의 위치에 대한 영향권 내부 및 외부에서의 말뚝의 거동을 말뚝의 침하, 축력 및 겉보기안전율에 대해 심도 있게 고찰하였다.