• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제29권1호
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• pp.35-49
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• 2015

3D 프린팅 기술은 21세기를 이끌 혁신적인 발명품으로 창의적 융합인재를 양성하는 융합인재교육(STEAM)에 필수적인 도구 중 하나이다. 본 연구에서는 대학에서의 수학적 모델링 강좌와 한국과학창의재단 R&E에서 수행한 STEAM 교육의 내용을 중심으로, 아름다운 자연속의 기하학적 도형을 3D 프린터로 직접 프린팅하는 전체 과정과 STEAM 관점에서 수행한 수학강좌의 결과물과 성과를 소개한다. 이렇게 예술을 수학으로 이해한 후 3D 프린팅이라는 공학 및 기술로 구현하는 과정은 STEAM 교육의 목표에 부합하는 하나의 예가 된다. 그리고 수학과 예술을 3D 프린팅으로 연결하는 접근을 통하여 21세기가 필요로 하는 융합인재를 양성할 수 있다는 가능성을 제시한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권7호
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• pp.441-448
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• 2016

프로펠러에 의한 추력은 유체의 유입 속도와 익의 회전속도에 의해 생성되며 그 성능을 전진비, 추력계수, 동력계수와 같은 무차원수로 나타내고 있다. 이 연구에서 회전체의 성능을 분석하기 위한 수치적 방법으로 STL형식의 회전체 형상을 인식할 수 있는 가상경계법을 적용한 격자볼쯔만법을 제안한다. 이 가상경계법으로 프로펠러의 회전에 의한 유동을 구현하기 위해서 프로펠러의 표면 격자점에서 속도와 유동장의 격자점에서 유속의 차를 이용하여 계산한 체적력을 볼쯔만방정식의 외력항으로 적용하게 된다. 제안한 방법을 검증하기 위하여 4개의 익을 가지고 있는 프로펠러를 이용해 레이놀즈수가 100, 500, 1000이고 전진비가 0.2~1.4일 때 유동해석을 수행하였으며 그 결과로 부터 전형적인 프로펠러의 성능특성을 얻을 수 있었다. 높은 레이놀즈수와 전진비를 갖는 유동에서 해석 안정성을 확보하기 위해서는 익의 표면에 구성한 최대 격자의 크기와 유동장에 구성한 격자 크기의 비가 3 이하로 유지해야 하며 충분히 긴 후류영역을 확보할 필요가 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제31권6호
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• pp.599-608
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• 2015

본 연구에서는 Ozone Monitoring Instrument (OMI) 위성자료를 이용하여 2005년부터 2008년 사이에 활동하였던 Anatahan, La Cumbre, Sierra Negra, Piton 화산 플룸에 존재하는 고농도의 이산화황에 따른 Total Ozone Mapping Spectrometer (OMI-TOMS)와 Differential Optical Absorption Spectrometer (OMI-DOAS) 오존 전량 값의 차이를 정량적으로 비교하였다. 화산 플룸에서 OMI 센서로 측정한 이산화황 농도($OMI-SO_2$)에 따른 두 오존 전량 값의 사이의 차이에서 상당히 높은 상관성($R{\geq}0.5$)과 두 오존 전량 값 사이의 차이가 최대 100 DU에 가깝게 나는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 선행연구에서 밝혀진 바와 같이 OMI-TOMS 알고리즘에서 사용하는 파장영역에서 이산화황의 흡수신호가 강하기 때문에, 이산화황의 농도가 높은 환경에서 오존 산출 시 이산화황의 영향을 받은 것으로 보인다. 이외에도 정량적인 분석을 위하여, 이산화황의 농도에 따라 구간별로 나누어 이산화황의 농도에 따른 두 오존 전량 값의 차이 및 이산화황의 농도가 1.0 DU 증가함에 따른 두 오존 전량의 차이를 계산하였다. 이산화황의 농도가 7.0 DU 이상의 높은 조건에서는 두 오존 전량 값 차이의 평균 값이 32.9 DU (표준편차 = 13.5 DU)로 이산화황의 농도가 증가함에 따른 두 오존 전량의 상당한 차이를 확인 할 수 있었다. 또한 TRM (Middle troposphere; Center of mass altitude (CMA) = 7.5 km) 과 STL (Upper troposphere and Stratosphere; CMA= 17 km) 층에서 1.0 DU의 이산화황의 농도가 증가하는 경우 두 오존 값의 차이는 3.9 DU와 4.9 DU로 계산되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제59권4호
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• pp.478-486
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• 2021

치과와 기공실을 오가며 복잡하게 진행되는 기존 CAD-CAM 컴퓨터 가이드 제작 방식을 단 순화하기 위하여, 진료실에 설치한 바로가이드 시스템(VARO Guide, CAD, Pre-Guide, VARO-mill, NeoBiotech, Seoul, South Korea)을 통하여 Top-Down 개념과 수복 주도개념을 적용하여 1-day 수술과 임시보철을 완료하는 증례를 보고하고자 한다. Pre-Guide를 통해 환자의 중심위에서 교합을 채득하고 CT를 촬영하며, 진료실 내 컴퓨터에서 CAD를 통해 바로가이드를 1시간 내에 제작하였다. 미리 제작된 광중합 레진이 담긴 Pre-Guide 트레이를 술부에 위치시킨 후 중심위에서 CT를 촬영하였다. CT 데이터가 진료실 내 컴퓨터로 전송되면 수복 위치를 정한 후 이어서 3차원적으로 턱뼈에서 임플란트를 식립할 위치를 디자인하여 STL 파일로 추출하였다. 그리고 진료실에 설비된 밀링 기계(VARO-mill)에 Pre-Guide를 고정하여 수술용 가이드를 15분 내에 제작한다. 이 가이드로 환자는 한번 내원하여 임플란트를 계획한 위치에 안전하고 정확하게 수술해 줌과 더불어, 초기고정력이 양호한 임플란트에 대해서는 즉시임시치아까지 장착해 주어 환자에게 즉시 기능이 가능하도록 할 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.585-590
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• 2021

손목 보조기(Wrist brace)는 손목 외상 환자들에게 사용이 되고 있다. 최근 맞춤형 손목 보조기를 3D 프린팅 기술을 활용하여 제작하는 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 3D 프린팅 맞춤형 보조기는 개인마다 다른 형태 반영, 통기성 확보 등의 다양한 요소를 반영할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 3D 프린팅 맞춤형 손목 보조기 제작 시 고려되어야 하는 벨크로 밴드 숫자와 위치가 보조기에 미치는 스트레스를 분석하였다. 맞춤형 보조기를 위해 CT 영상 기반으로 자동설계 소프트웨어(Reconeasy 3D, Seeann Solution)를 사용하여 뼈, 피부 영역 3D 모델링을 수행하였다. 3D 피부 영역을 기반으로, 각 치료 목적에 맞도록 손목 보조기 디자인을 적용하였다. 그리고, 보조기의 탄성을 위해 TPU 소재를 사용하여 FDM 방식 3D 프린터로 손목 보조기를 제작하였다. 맞춤형 3D 프린팅 손목 보조기의 벨크로 밴드의 숫자와 위치에 따른 효용성 평가를 위해 보조기의 스트레스 분포를 유한요소법(FEM)으로 분석하였다. 본 연구에서 수행한 손목 보조기 유한요소 해석을 통해 보조기의 스트레스 분포를 확인하였고 보조기 제작과 벨크로 밴드의 숫자와 위치를 확인할 수 있었다. 이러한 실험 결과는 환자에게 양질의 치료를 제공하는데 도움이 될 것이다.

• 생명과학회지
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• 제31권4호
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• pp.430-441
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• 2021

세스퀴테르펜 락톤(Sesquiterpene lactones; STL) 화합물은 테르페노이드의 일종으로 주로 국화과에서 발견이 되고 강한 세포 독성을 나타내는 생리학적 특성을 지니고 있다. 이러한 세스퀴테르펜 락톤은 강한 세포 독성으로 인해 연구가 미미하였으나, 최근 화학적 변형을 통해 독성이 적은 형태로 합성하여 새로운 의약품 개발로서의 연구가 활발히 진행되고 있다. 세스퀴테르펜 락톤 화합물인 artemisinin 및 mipsagargin 화합물은 현재 말라리아 및 종양성장에 대한 약물로 사용되고 있다. 또한 항산화, 간보호, 항바이러스, 항균, 항종양 및 항노화 등의 생리활성 효능이 보고되어 있으며, 종양세포에서 자멸사를 유도하여 항암제로서의 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 세스퀴테르펜 락톤 화합물인 artemisinin, costunolide, thapsigargin, arglabin, parthenolide, alantolactone, cynaropicrin, helenalin, 및 santonin의 생리활성 효능에 대한 연구 동향을 검토하고자 한다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.639-645
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• 2018

본 연구의 목적은 3차원 중첩 기술 차이에 따른 디지털 치과용 지대치 인상체 및 경석고 모형의 스캐닝 정밀도를 비교 평가하는 것이다. 상악 제1 소구치 지대치 인상체와 경석고 모형를 제작했다. 청색광 스캐너로 스캔하여 stereolithography (STL)을 얻었다. 지대치 인상체와 경석고 모형에 대하여 스캐너 테이블에서 이동하지 않은 채로 10번의 추가 스캔을 수행하였다. no control과 best-fit-alignment 기술을 사용하여 지대치 인상체와 경석고 모형 스캐닝 데이터를 중첩시킴으로써 10개의 color-difference maps과 root mean square (RMS) 데이터를 얻었다. 서로 간의 그룹 사이에 RMS data를 가지고 독립 t 검정을 수행하였다(${\alpha}=0.05$). 지대치 인상체 스캐닝에 있어서 no control과 best-fit-alignment의 RMS${\pm}$StandardDeviation (SD) 값은 $6.86{\pm}0.94$, $5.04{\pm}0.24$로 나타났고, 경석고 모형 스캐닝에 있어서는 $4.98{\pm}1.16$, $3.39{\pm}0.07$로 나타났으며, 모든 그룹 간에 유의한 차이를 보였다(P<0.001). 본 연구 결과를 통해 best-fit-alignment뿐만 아니라 no control은 디지털 치과캐드캠 연구 분야 및 임상 분야에 활용될 수 있다고 생각한다.

• 대한심미치과학회지
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• 제27권2호
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• pp.82-96
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• 2018

3D 프린팅은 삼차원 이미지 정보를 이용하여 레이어로 분할한 후 선택한 소재를 적층하여 가공하는 방법을 말한다. 소재를 적층하는 방법에 따라 다양한 종류의 3D 프린팅이 존재하는데 최근 치과분야에서는 SLA방식과 DLP방식으로 광원을 이용한 경화를 통해 적층 가공하는 3D 프린팅이 널리 보급되어 사용되고 있다. 전악 범위의 3D프린팅 치과용 모델은 전통적인 인상 채득으로 제작된 스톤모델보다는 다소 정확성이 부족한 것으로 보고되었으나, 같은 STL파일을 이용하여 4분악 범위를 3D 프린팅한 모델은 밀링 방법으로 가공한 모델보다 정확하였다. 디자인 소프트웨어의 활용도에 따라 보철치료의 진단, 임시 보철물의 제작, 의치의 제작이 가능하였다. 교정에서는 투명 교정 모델과 브라켓 간접 부착을 위한 트레이 제작이 가능하였다. 임플란트 수술에 있어서 CT를 기반으로 한 정확한 위치에 임플란트를 식립하는 가이드 제작에 활용하고 있다. 출력 방식의 발전으로 인하여 3D 프린터의 출력시간이 계속적으로 단축되고 있으며, 이로 인해 치과 진료실 내에서 3D 프린터가 기존의 전통적인 가공 방법을 대체할 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한치과보철학회지
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• 제59권1호
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• pp.11-17
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• 2021

목적: 본 연구의 목적은 3가지 종류의 CAD 프로그램들에 따라 렌더링 화면 차이가 CAD 프로그램 상의 거리 측정에서의 차이로 나타나는지 알아보고자 함이다. 재료 및 방법: 치과용 스캐너 평가를 위해 제시된 ISO 12836 규격 인레이 모형을 70% 축소한 모델을 제작하였다. 이 모델을 Trios II (3Shape, Denmark)를 사용하여 총 15회 반복하여 연속적으로 스캔을 시행하였다. 출력된 STL 파일을 이용하여 3Shape CAD, inLab 15, ExoCAD 프로그램을 통해 인접한 점각 간 수평 거리(H)와 수직 거리(V)를 각각 측정하는 실험을 수행하였고, 각 실험마다 CAD 프로그램 종류에 따라 3개의 군으로 설정하였다. One-way ANOVA test를 통해 통계 분석하였고, Dunnett T3법으로 사후분석을 시행하였다. 결과: 수평거리와 수직거리 측정에서 모두 CAD 프로그램에 따른 세 군 간의 측정값 평균의 유의한 차이는 없었다 (P > .05). 결론: 치과용 CAD 프로그램상에서 인레이 모형의 수평, 수직 직선거리를 측정할 때, 프로그램 간의 렌더링 화면 차이에 따른 영향은 없다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.557-564
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• 2023

본 연구에서는 차폐성능의 우수함이 증명된 납 사용에 있어 나타나는 단점을 보완하고 불필요한 인체 피폭을 제어하기 위하여 3D 프린팅 기술을 이용하였다. 3D 프린터는 3차원 형상 구현이 가능하며, 개인의 아이디어를 즉각적으로 적용할 수 있어 시제품 제작 비용 및 기간을 줄여주면서 기술 보완 유지에 큰 장점이 있다. 다양한 특증의 3D 프린터 중 FDM 방식을 채택하였으며, 출력에 사용되는 필라멘트를 폴리락트산 (Polylactic acid, PLA)와 텅스텐 두 가지 소재를 혼합하여 연구용 압출기를 활용해 제작하였다. 출련된 혼합 필라멘트를 형태학적 차폐체로 구현하였으며, 선량평가를 통해 유효성 검증과 동시에 다양한 물질의 차페체 제작에 기초 정보 제공에 목적을 두었다. PLA와 텅스텐을 혼합하여 연구용 압출기로 제작된 필라멘트는 텅스텐 함유 비율에 따라서 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %로 구분하여 제작하였다. 3D Modeling, STL File 저장, G-code생성, 출력등의 처리과정으로 10 cm × 10 cm × 0.5cm의 크기로 각각 제작하였고, 관전압 60 kVp, 80 kVp, 100 kVp, 120 kVp와 관전류 20 mAs, 40 mAs의 조건으로 선량 및 차폐성능 평가 실험하였다.