• Molecules and Cells
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• 제38권3호
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• pp.267-272
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• 2015

Nacre seashell is a natural osteoinductive biomaterial with strong effects on osteoprogenitors, osteoblasts, and osteoclasts during bone tissue formation and morphogenesis. Although nacre has shown, in one study, to induce bridging of new bone across large non-union bone defects in 8 individual human patients, there have been no succeeding human surgical studies to confirm this outstanding potency. But the molecular mechanisms associated with nacre osteoinduction and the influence on bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSC's), skeletal stem cells or bone marrow stromal cells remain elusive. In this study we highlight the phenotypic and biochemical effects of Pinctada maxima nacre chips and the global nacre soluble protein matrix (SPM) on primary human bone marrow-derived stromal cells (hBMSCs) in vitro. In static co-culture with nacre chips, the hBMSCs secreted Alkaline phosphatase (ALP) at levels that exceeded bone morphogenetic protein (rhBMP-2) treatment. Concentrated preparation of SPM applied to Stro-1 selected hBMSC's led to rapid ALP secretions, at concentrations exceeding the untreated controls even in osteogenic conditions. Within 21 days the same population of Stro-1 selected hBMSCs proliferated and secreted collagens I-IV, indicating the premature onset of an osteoblast phenotype. The same SPM was found to promote unselected hBMSC differentiation with osteocalcin detected at 7 days, and proliferation increased at 7 days in a dose-dependent manner. In conclusion, nacre particles and nacre SPM induced the early stages of human bone cell differentiation, indicating that they may be promising soluble factors with osteoinductive capacity in primary human bone cell progenitors such as, hBMSC's.

• 한국결정성장학회지
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• 제14권2호
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• pp.78-81
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• 2004

문양화 전복진주의 진주층은 천연 전복진주와 동일한 아라고나이트 상의 탄산칼슘이었다. 진주핵 위에 잘 흡착되어 있는 진주층의 SEM 관찰 결과, 탄산칼슘과 콘키올린 층이 층상구조를 이루고 있었다. 진주층의 성장속도는 0.0056∼0.0074 mm/day임을 알았으며, 모패를 사용한 종래의 방법보다 약 2배 정도 빠르다는 것을 알았다. 그리고 문양화 된 전복진주를 이용하여 펜던트와 브로치를 제작하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.453-454
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• 2009

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.215-226
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• 2022

우수한 역학적 성능을 가진 생물체의 구조를 모방하여 고성능의 복합재료를 개발하려는 노력이 최근 활발히 이뤄지고 있다. 진주층 구조는 구성재료 대비 월등히 높은 파괴인성을 지닌다는 점에서 촉망받는 자연 모사 구조 중 하나이다. 하지만, 진주층 모사 구조의 형상이 변형될 때 구조의 충격성능이 어떻게 달라지는지에 관한 연구는 아직 충분히 진행되지 않았다. 본 연구에서는 무작위로 변형된 진주층 모사 복합재의 수치모델을 개발하고 충격성능을 분석하였다. 먼저, 균일한 진주층 모사 패턴에서 플레이트 판의 평면 크기를 무작위로 변형하는 알고리즘을 개발하고 이를 활용하여 불균일한 진주층 패턴 모사 구조를 모델링하였다. 그 후, 낙하충격 시뮬레이션을 수행하고 해당 모델의 충격거동을 에너지 흡수율과 본 미세스 응력 분포, 충격력-시간 그래프를 활용하여 평가하였다. 수치해석결과를 바탕으로, 충돌 범위 주변 플레이트 판의 기하학적 형상이 불균일할수록 진주층 모사 구조의 내충격성이 저하됨을 입증하였다. 이러한 진주층 모사 형상에 대한 심층적인 이해는 진주층 모사 구조의 최적설계를 수립하는 데 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권5호
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• pp.205-210
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• 2008

진주는 유기질 보석의 일종으로서, 광산에서 발굴하는 보석이 아니라, 연체동물(Mollusc)의 내부에서 생광물화(biomineralization)의 결과로 얻어지는 고부가가치 상품이다. 이러한 진주를 생산해 낼 수 있기 위해서는 연체동물 내부의 패각 안쪽에 진주층(nacre)이 존재해야 하는데, 이에 본 연구에서는 기존의 진주양식에 사용되지는 않지만, 패각 안쪽 진주층이 두텁고 아름다운 색을 지니고 있어 충분히 진주 양식의 가능성을 보이는 키조개(Atrina pectinata)를 이용하여 새로운 양식 진주를 개발하고자 조사, 분석하였다. 주사전자현미경을 통해 키조개(Atrina pectinata)를 모패로 사용하여 양식된 흑진주의 진주층을 관찰한 결과, 이매패 진주층에서 나타나는 Aragonite형 탄산칼슘 층의 특징적인 다각형 판상구조가 관찰되였다. 또한 구체적인 특징을 알아보기 위해 분석한 결과, ED-XRF를 통해 해수 진주의 특징적 원소가 검출되었고, Raman 분석에서는 Aragonite의 특징적 $1083cm^{-1}$, $705cm^{-1}$ peak가 검출되었다. 그러나, UV-Vis 스펙트럼 분석에서는 흑접패(P. margaritifera) 흑진주와는 다른 요인에 기인하는 발색 양상임을 예상하게 했으며 이는 흑진주를 생산하는 모패의 종이 다르기 때문으로 생각된다.

• 한국재료학회지
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• 제29권1호
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• pp.43-51
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• 2019

Nacre of abalone shell features a "brick-and-mortar" microstructure, in which micro-plates of calcium carbonate are bonded by nanometers-thick layers of chitin and proteins. Due to the microstructure and its unique toughening mechanisms, nacre possesses an excellent combination of specific strength, stiffness and toughness. This study deals with the possibility of using nacre fragments obtained from abalone shell for making a bulletproof armor system. A composite plate laminated with abalone shell fragments is made and compression and bend tests are carried out. In addition, a bulletproof test is performed with hybrid armor systems which are composed of an alumina plate, a composite plate, and aramid woven fabric to verify the ballistic performance of nacre. The compressive strength of the composite plate is around 258.3 MPa. The bend strength and modulus of the composite plate decrease according to the plate thickness and are about 149.2 MPa and 50.3 GPa, respectively, for a 4.85 mm thick plate. The hybrid armor system with a planar density of $45.2kg/m^2$, which is composed of an 8 mm thick alumina plate, a 2.4 mm thick composite plate, and 18 layers of aramid woven fabric, satisfy the NIJ Standard 0101.06 : 2008 Armor Type IV. These results show that a composite plate laminated with abalone shell fragments can be used for a bulletproof armor system as an interlayer between ceramic and fabric to decrease the armor system's weight.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.4.1-4.1
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• 2010

In the first part, after discussing works on nacre, a soft-hard composite found in nature, including a simulation on network mimicking nacre [1-4], we talk on a simple model of spider webs, another example of natural soft-hard structure [5]. We demonstrate that the web network is free of stress concentrations because the radial threads are stronger than the spiral threads. In the second part, after reviewing our works on wetting on textured surfaces [6-8], we discuss penetration into textured surface and instability of a liquid film on textured substrates during spin coating [9,10].

• 한국세라믹학회지
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• 제52권4호
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• pp.248-252
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• 2015

Natural materials often have unique mechanical properties, such as the hierarchical structure of nacre formed through mineral bridges or asperities created between an inorganic particle and a natural-layer surface. As these asperities produce an exceptional shear resistance, in this study, we aimed to emulate the natural structure of nacre by synthesizing inorganic asperities and mineral bridges with different temperatures in the range of $1100-1300^{\circ}C$ and clay contents from 10 - 50 wt%. Following the infiltration of methyl methacrylate, we measured the mechanical properties to assess whether they were improved by the asperities. It was confirmed that the asperities improved the bending strength by 10%, and the anchoring effect was observed on the fracture surface.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권4호
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• pp.165-169
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• 2012

방사선 조사된 남양진주는 광투과 검사, 확대 검사, 형광반응 검사 등의 보석학적 검사방법으로는 감별이 어렵지만, ESR 분석을 통해 조사된 남양진주와 조사되지 않은 남양진주의 감별이 가능하였다. 본 연구에서는 조사선량이 증가함에 따른 $CO^-_2$ radical의 변화와 관련된 정보를 제공할 목적으로 진주층과 핵을 분리하여 분석하였으며, 핵보다는 진주층에서 $CO^-_2$ radical이 더 명료하게 나타남을 발견하였다.

• Composites Research
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• 제23권4호
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• pp.1-6
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• 2010

진주조개를 모방한 생체모방 복합재료의 저속충격 하에서의 동적 거동에 대해 연구하였다. 이러한 복합재료는 단백질과 미네랄 층이 계층구조를 이루고 있다. 유한요소해석을 사용하여 복합재료의 충격거동을 해석하였다. 복합재료의 계층구조가 동적 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. 생체모방구조물은 계층구조의 차수가 높아짐에 따라 저속충격에 대해 충격지점에서 구조물이 받는 최대 응력과 변위, 접촉하중을 감소시킨다.