• 한국재료학회지
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• 제33권10호
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• pp.385-392
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• 2023

A solution combustion process for the synthesis of hollandite (BaAl₂Ti₆O₁₆) powders is described. SYNROC (synthetic rock) consists of four main titanate phases: perovskite, zirconolite, hollandite and rutile. Hollandite is one of the crystalline host matrices used for the disposal of high-level radioactive wastes because it immobilizes Sr and Lns elements by forming solid solutions. The solution combustion synthesis, which is a self-sustaining oxi-reduction reaction between a nitrate and organic fuel, generates an exothermic reaction and that heat converts the precursors into their corresponding oxide products in air. The process has high energy efficiency, fast heating rates, short reaction times, and high compositional homogeneity. To confirm the combustion synthesis reaction, FT-IR analysis was conducted using glycine with a carboxyl group and an amine as fuel to observe its bonding with metal element in the nitrate. TG-DTA, X-ray diffraction analysis, SEM and EDS were performed to confirm the formed phases and morphology. Powders with an uncontrolled shape were obtained through a general oxide-route process, confirming hollandite powders with micro-sized soft agglomerates consisting of nano-sized primary particles can be prepared using these methods.

• Geomechanics and Engineering
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• 제36권1호
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• pp.9-18
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• 2024

With the rapid development of highways and railways, series of traffic safety issues emerged because of mudstone disintegration. To research on the mechanism and further guarantee the stability and safety of transportation infrastructure built on or near mudstone formations, the mudstone disintegration test of mudstone was carried out based on mudstone and sandy mudstone. The element types, cementation characteristics and pore characteristics of the tested specimens were studied by means of Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD) and Image Pro Plus (IPP). The disintegration index of mudstone was approximately 1%, and even some specimens were difficult to be calculated, while the disintegration index of sandy mudstone is approximately 8.7%. According to the results, the two mudstones belong to grade II and III disintegration respectively, of which the sandy stone presents more extensive disintegration than mudstone. This phenomenon was distinguished that, the clay minerals of mudstone are approximately 25% more abundant than those of sandy mudstone, and the unit pore area is 20 ㎛² larger, which result in different microstructure and water absorption capacities. In the liquid phase, the ions in the mudstone specimens were exchanged and combined with water molecules in the environment during the whole disintegration process. This results in continuous spalling and fragmentation of clay minerals, the emergence of secondary fractures, and the deepening of primary fractures.

• 대한치과교정학회지
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• 제39권4호
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• pp.203-212
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• 2009

골밀도가 높고 두꺼운 피질골에 마이크로임플란트를 self-drilling 방식으로 식립하는 경우 과도한 수준의 골부하 (bone loading)가 발생할 위험이 있으며 이는 인접골의 정상적인 골개형(bone remodeling)에 장애를 초래할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 유한요소해석으로 두께 1.0 mm의 피질골에 Absoanchor SH1312-7 마이크로임플란트((주)덴토스, 대구, 대한민국)가 self-drilling 방식으로 식립되는 과정(10회전, 식립깊이 5 mm)을 모사(simulation)하였으며 식립 단계별로 피질골에 발생되는 스트레인을 조사하였다. 식립중 마이크로임플란트 첨부의 절삭연(cutting flute)에 의한 골삭제로 생기는 나사길(threaded groove)의 치수를 얻기 위하여 가토 경골에 마이크로임플란트를 식립/제거한 후 Micro CT (Explore Locus RS, GE Healthcare, Ontario, Canada)를 이용하여 기하형상을 측정하였으며 이를 치밀골의 유한요소모델에 반영하였다. 해석결과, 치밀골에 발생되는 스트레인은 임플란트 식립깊이에 따라 증가하였고, 초기단계에서 나사산에 인접한 골에 국한되던 과부하 부위(스트레인이 4,000${\mu}$-strain을 상회하는 영역)가 식립깊이 증가에 따라 인접골 전체, 즉 나사산 인접부는 물론 골(valley) 부위에 접하는 모든 영역으로 확장되었다. 본 연구를 통해, self-drilling 방식으로 마이크로임플란트를 식립할 때 치밀골에 발생하는 스트레인 크기는 생리적인 골개형을 저해할 수 있는 수준임을 확인할 수 있었다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제33권6호
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• pp.570-579
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• 2008

이 연구의 목적은 쐐기형 5급 와동과 근관와동을 복합레진으로 수복한 상악 제2소구치에 대한 응력 분포를 3차원 유한요소법으로 분석하여 평가하기 위한 것이다. 발치된 상악 제2소구치를 이용하여 Micro-CT로 스캔한 후 3D-DOCTOR로 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 근관 와동을 형성하고 쐐기형 5급 와동과 글래스 아이오노머 기저재의 사용 여부를 구분하여 근관 와동을 혼합형 복합레진으로 충전하였다. 협측 교두 또는 설측 교두에 500 N의 하중을 가하고, ANSYS 8.0 프로그램으로 인장 응력의 분포를 분석하여 평가한 결과 베이스 사용유무에 따른 응력 분포의 차이는 없었다. 협측 교두에 하중이 가해질 때, 하중점과 교합면의 중심구, 구개측 백악법랑경계부에 과도한 인장 응력이 집중되었으며, 5급 와동이 없는 경우보다 5급 와동이 있는 경우에 약간 더 높았다. 설측 교두의 협측 경사면에 하중이 가해질 때, 하중점과 교합면의 중심구, 협측 치경부에 과도한 인장 응력이 집중되었으며, 5급 와동이 있는 경우가 5급 와동이 없는 경우보다 약간 더 낮았다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권6호
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• pp.451-458
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• 2002

골다공증이란 골량의 감소에 의해 야기되며. 해면골 미세구조의 골밀도가 감소하는 질병이다. 약물치료(부갑상선 호르몬)법은 골소주의 두께 및 골의 강도를 어느 정도 증가시킬 수 있는 호르몬 치료법이다. 척추성형술은 골다공성 척추 압박 골절의 치료를 위하여 척추 해면골에 주사기를 통하여 골 시멘트를 주입하는 최소 침습적 수술법이다. 임상적으로 골 시멘트의 물성치에 영향을 미치더라도 점성 감소와 주입 시간 확보를 위해 중합비율을 변경하여 사용한다. 본 연구의 목적은 골 시멘트 중합비율 변경에 따른 척추 해면골의 역학적 특성을 알아보고자 한다. 본 논문에서 는 수정된 보로노이 도형을 이용하여 척추 해면골의 유한요소 모델을 생성하고, 골 시멘트의 중합비율(0.40~l.07$m\ell$/g)에 따른 척추 해면골의 강도회복 정도를 비교하였다. 또한 골다공증 치료에서 호르몬 치료와 골 시멘트 치료의 상대적인 영향을 비교 분석하였다. 분석결과 골 시멘트 치료모델의 탄성계수와 강도는 정상 상태의 약 50%로 회복되었으며, 이 값은 호르몬 치료 모델의 약 2배이다. 0.53$m\ell$/g의 중합비율에서 골 시멘트의 탄성계수와 강도가 최고이며 1.07$m\ell$/g의 중합비율에서 최소의 탄성계수와 강도(각각 42%와 49%)이지만 약물 치료보다는 더 효과적임을 알 수 있다. 척추성형술시 제작사에서 추천하는 중합비율과 다른 비율을 사용할 경우 골 시멘트의 물성치 감소뿐만 아니라 환자의 골 밀도에 따라서 해면골의 강도회복에 문제가 발생할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제31권5호
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• pp.359-370
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• 2006

본 연구의 목적은 네 가지 형태의 비우식성 치경부 병소에 과다한 교합하중을 가했을 때 각 와동에 나타나는 응력 분포를 3차원적으로 조사하고자 하였다. 임상적으로 많이 관찰되는 다양한 형태의 병소 중 4가지 형태의 서로 다른 병소를 대표적으로 선택하여 발치된 상악 제2소구치에 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 형성된 모형에 협측교두와 설측교두에 500 N의 하중을 가한 후 치경부병소 첨부와 수직 절단면의 주 응력을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1 서로 다른 네 가지 형태의 와동에서 응력분포 양상은 비슷했지만 응력의 크기가 서로 달랐다. 2. 최대치 응력은 근심협측 우각부에서 나타났으며, 또한 병소의 첨부에 응력의 집중을 보였다. 3. 하중 A에서는 주된 응력이 압축 응력이었고 하중 B에서는 주된 응력이 인장 응력이었다. 4. 이러한 하중 하에서 수복치료를 하지 않으면 와동의 크기는 점차 커지고 치아구조에는 유해하게 작용하리라 생각된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.81-93
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• 2020

본 연구를 통해 다양한 분야에서 재료의 역학적 거동을 해석하고 예측하는 방법인 유한요소법(Finite Element Method, FEM)을 활용하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 피로 특성을 분석하였다. 이를 구현하기 위해 평균장 균질화(mean-field homogenization) 이론을 활용하여 고분자, 고무, 금속 등과 같은 다양한 복합재료를 위한 선형, 비선형 다중스케일 재료 모델링 프로그램인 Digimat을 이용하였다. 이를 통해 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 미세 구조와 재료 모델을 정의하여 더욱 현실적으로 고분자 복합재료의 피로 거동을 예측하고자 한다. 참고문헌을 통해 시험 온도, 섬유배향, 응력비, 시편의 두께 등 다양한 변수들을 사용하여 30wt%의 단 섬유 질량 비율을 갖는 폴리부틸렌 텔레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)의 고분자 복합재료의 피로 특성을 조사하였다. 섬유배향 정보를 계산하기 위한 사출해석은 Moldflow 소프트웨어을 활용하였으며, 이를 유한요소 피로시편 모델에 매핑하였다. 대표적인 유한요소 상용 소프트웨어인 LS-DYNA는 섬유배향에 따른 고분자 복합재료의 응력 진폭을 계산하기 위해 Digimat과의 연성해석에 활용하였다. 그리고 수치해석을 활용한 피로수명 해석을 위해 다양한 재료 모델들로 구성된 FEMFAT 소프트웨어를 사용하였다. 선형 재료 모델의 연성해석 결과는 높은 응력 진폭에 의한 재료의 국부적 비선형이 발생하는 LCF 영역의 피로 특성을 연구하기 위해 Neuber 법칙을 사용하여 재료의 피로 거동을 분석하였으며, 비선형 재료 모델의 연성해석 결과 역시 FEMFAT을 활용한 피로수명 해석에 사용되었다. 연성해석과 피로해석의 결과는 섬유배향에 따라 유한요소 시편의 두께 방향으로 분석하여 유리섬유 강화 플라스틱 복합재료의 형태학적, 역학적 구조에 대해서 평가하였다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.141-150
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• 2022

국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권3호
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• pp.37-42
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• 2022

최근 반도체 패키지 구조는 점점 더 얇아지고 복잡해지고 있다. 두께가 얇아짐에 이종 계면에서 물성차이에 의한 박리는 심화될 수 있으며 따라서 계면의 신뢰성이 패키징 설계에 중요한 요소라 할 수 있다. 특히, 반도체 패키징에 많이 사용되는 폴리머는 온도와 수분에 영향을 크게 받기 때문에 환경에 따른 물성 변화 고려가 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 온도조건에서 수분의 흡습과 탈습을 모두 고려한 패키지 구조의 계면 박리 예측을 유한 요소 해석을 통해 수행하였다. 확산계수와 포화 수분 함량과 같은 재료의 물성은 흡습 실험을 통해 확보하였으며, 흡습 이후 TMA 와 TGA 를 통하여 각 재료의 수분 팽창 계수를 확보하였다. 각 계면의 접합 강도 평가를 위해 수분의 영향을 고려하여 다양한 온도 조건에서 마이크로 전단 실험을 수행하였다. 이러한 물성을 바탕으로 온도와 수분에 의해 발생하는 변형을 모두 고려한 패키지 박리 예측 해석을 수행하였으며, 결과적으로 리플로우 공정 동안의 실시간 수분 탈습 거동을 고려한 계면 박리 예측을 성공적으로 수행하였다.

• 대한치과보존학회:학술대회논문집
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• 대한치과보존학회 2008년도 Spring Scientific Meeting(the 129th) of Korean Academy if Conservative Dentistry
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• pp.246-257
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• 2008

이 연구의 목적은 3차원 유한요소분석법을 사용하여 교합력의 위치와 방향이 상악 제2소구치의 치경부 복합레진 수복물의 응력분포에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였다. 발치된 상악 제2소구치를 이용하여 micro-CT (SkyScan1072; SkyScan, Aartselaar, Belgium)로 스캔한 후 HyperMesh Ver 6.0 (Altair Engineering, Inc., Troy, USA)와 3D-DOCTOR (Able Software Co., Lexington, MA, USA)로 3차원 유한요소 모형을 제작하였다. 제작된 소구치 모형에 쐐기형 와동을 형성하고 탄성계수가 서로 다른 혼합형 복합레진과 흐름성 복합레진으로 각각 수복하였다. 수복 후 설측교두의 협측사면 세 위치에 각각 수직, 20도, 40도의 각도로 하중을 가한 후 응력분포를 ANSYS Ver 9.0 (Swanson Analysis Systems. Inc., Houston, USA) 프로그램을 이용하여 인장 응력의 분포를 분석한 바 하중 위치와 관계없이 하중방향의 각도가 증가할수록, 또한 수복재료의 탄성 계수가 높을수록 인장응력도 증가하는 것으로 보아 교합력의 방향과 수복재료의 탄성계수가 치경부 수복물의 응력분포에 중요한 영향을 미치는 요소로 사료된다.