• 한국정밀공학회지
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• 제23권11호
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• pp.126-134
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• 2006

In this study, the effect of stem-end design on contact pressure and stress distribution in revision TKR was investigated using finite element method. The finite element model of tibia, including the cortical bone, the cancellous bone and canal, was developed based on CT images. The implant models with various stem lengths, diameters, friction coefficients, and press-fit effects were considered. The results showed that the longer stem length, the stronger press-fit, the bigger stem diameter, and the higher friction coefficient increased both peak contact pressure and Von-Mises stress distributions. The results supported the clinical hypothesis that peak contact pressure and stress are related to the stem end pain. The results of this study will be useful to design the stem and reduce the end-of-stem pain in revision TKR.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
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• pp.263-266
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• 1997

Three dimensional numerical model based on the finite element method(FEM) were developed to predict the mechanical behavior of hip implants. The purpose of this study is to investigate the stress distribution of two types of cementless total hip replacement femoral component -a straight stem and a curved stem, and to compare their effect on the stress shielding between two types by three dimensional finite element method. The authors analyzed von Mises stress in the cortex & stem and compared the stress between the straight and the curved stem. In comparison of stresses between two different design of femoral stem, there was 25% more decrease of stress in straight stem than curved stem in the medial cortex at proximal region. The straight stem had consistently much lower stresses than the curved stem throughout the whole medial cortex with maximum 70% reduction of stress. However, there was little change in stress between nature and 2 implanted femur throughout the lateral cortex. Stress of femoral stem was much higher in the straight stem than the curved stem up to 60%. The straight stem had more chance of stress shielding and a risk of fatigue fracture of the stem compared with the curved stem in noncement hip arthroplasty. In design of femoral stem still we have to consider to develop design to distribute more even stress on the proximal medial cortex.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제10권1호
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• pp.1-16
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• 2017

본 연구는 북미 토착민인 인디언 학생들을 대상으로 설계된 문화 반영적 융합교육(STEM)을 이용한 문제해결 수업을 보여준다. 이 수업은 악기상을 고려한 Shelter Design 또는 피난처 설계에 관한 것이었다. 이 수업은 인디언 학생들을 대상으로 6일간 여름방학캠프 프로그램으로 적용되었으며 모든 수업은 인디언 보호구역에 있는 학교에서 실시되었다. 본 연구를 위한 데이터로는 학생들의 Shelter Design 그림, 그림에 대한 부연 설명, 그리고 학생용 학습지였다. 데이터는 질적 분석 방법에 의해 분석되었다. 본 연구의 결과 학생들은 문화 반영적(STEM) 수업 후 STEM 지식을 더 많이 습득하였으며, Shelter Design활동을 하는 동안 학생들의 문화적 지식과 일상생활 경험 등을 활용하여 문제를 해결하는 것으로 드러났다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.179-180
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• 2006

In this study, the effect of stem-end design on contact pressure and stress distribution in revision TKR was investigated using finite element method. The finite element model of tibia, including the cortical bone, the cancellous bone and canal, was developed based on CT images. The stem models with various stem lengths, diameters and frictional coefficients, and press-fit effects were considered. The results showed that the longer stem length, the stronger press-fit, the bigger stem diameter, and the higher frictional coefficient increased both peak contact pressure and the highest Von-Mises stress values. We hypothesized that peak contact pressure and Von-Mises stress distribution around the stem, may be related to the stem end pain. The results of this study will be useful to design the stem endand reduce the end-of-stem pain in revision TKR.

• 과학교육연구지
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• 제33권2호
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• pp.207-219
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• 2009

이 연구의 목적은 과학, 기술, 공학, 수학(STEM) 교육의 다양한 통합적인 노력 중에서 기술과 과학 교육 분야 전문가들이 수행한 디자인 관련 연구들을 고찰하는데 있다. 33개의 통합교육관련 논문들을 선별하여 메타연구와 질적인 내용 분석을 통하여 분석하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 디자인은 다양한 용어로 사용되고 있으며 다양한 접근방법을 통해 과학과 기술교육분야에 이용되고 있다. 공학적 디자인을 이용한 과학 개념의 학습은 최근 중요하게 다루어지고 있는 주제이며, 인지적, 정의적인 측면에서 효과가 있는 것으로 나타났다. 아울러, 공학적 디자인은 기술교육에 있어 최근 주요 연구 방향으로 제시되고 있으며, 기술교육과 공학교육을 연결할 수 있는 방법을 제공하고 있다. 공학적 디자인을 이용한 교육방법은 학생들의 학습향상과 동기유발에 도움이 되고, 협동학습과 진로교육에 긍정적인 효과를 보여주는 것으로 나타났다. 통합교육에 관한 인식의 부족으로 공학적 디자인을 이용한 과학, 기술, 공학, 수학교육의 효과를 검증하는 연구가 부족한 실정이다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.122-126
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• 2000

A major mechanical problem with total hip replacement is the loosening of the femoral component. The loss of proximal support, with firm fixation distally, has been thought to be a major caused of fatigue failure of femoral stems. While many causes have been proposed, the most frequently suggested cause of the calcar resorption is the disuse atrophy of the cortex of the calcar due to the stress shielding of the proximal bone by the metal femoral stem. In this research, the new-designed stem(modified collar stem) was considered which made a hole inside stem and had a 3 mm thickness. Using the 3-dimensional finite element methods, the common collar stem and the modified colla stem was modeled and analysed. Also, the two models was compared. The results showed that the modified collar stem decreased the stress-shielding and it made a effective load transfer at the entire femoral region.

• Molecules and Cells
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• 제37권6호
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• pp.497-502
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• 2014

Microfluidics can provide unique experimental tools to visualize the development of neural structures within a microscale device, which is followed by guidance of neurite growth in the axonal isolation compartment. We utilized microfluidics technology to monitor the differentiation and migration of neural cells derived from human embryonic stem cells (hESCs). We co-cultured hESCs with PA6 stromal cells, and isolated neural rosette-like structures, which subsequently formed neurospheres in suspension culture. Tuj1-positive neural cells, but not nestin-positive neural precursor cells (NPCs), were able to enter the microfluidics grooves (microchannels), suggesting that neural cell-migratory capacity was dependent upon neuronal differentiation stage. We also showed that bundles of axons formed and extended into the microchannels. Taken together, these results demonstrated that microfluidics technology can provide useful tools to study neurite outgrowth and axon guidance of neural cells, which are derived from human embryonic stem cells.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권12호
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• pp.2168-2177
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• 2006

The purpose of this investigation was to determine the specific fracture mechanics response of cracks that initiate at the stem-cement interface and propagate into the cement mantle. Two-dimensional finite element models of idealized stem-cement-bone cross-sections from the proximal femur were developed for this study. Two general stem types were considered; Rectangular shape and Charnley type stem designs. The FE results showed that the highest principal stress in the cement mantle for each case occurred in the upper left and lower right regions adjacent to the stem-cement interface. There was also a general decrease in maximum tensile stress with increasing cement mantle thickness for both Rectangular and Charnley-type stem designs. The cement thickness is found to be one of the important fatigue failure parameters which affect the longevity of cemented femoral components, in which the thinner cement was significantly associated with early mechanical failure for shot-time period.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권4호
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• pp.719-730
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• 2017

본 연구는 공학 설계에 기반을 둔 연구 프로그램, 팀 프로젝트 활동 등의 통합적 STEM 연구 활동이 영재 학생들의 창의적 공학문제해결 성향과 공학에 대한 태도에 미치는 효과를 알아본 것이다. 이를 위해 Kang & Nam (2016)이 개발한 창의적 공학문제해결 성향 검사 도구와 Moon (2009)이 사용한 공학에 대한 태도 검사 도구를 본 연구 상황에 맞게 수정하여 통합적 STEM 활동의 사전과 사후에 측정 하였고, 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 영재 학생들의 공학 설계에 기반한 통합적 STEM 연구 활동은 창의적 공학문제해결 성향 변화과 공학에 대한 태도 변화에 긍정적 효과를 나타냈다. 창의적 공학문제해결 성향 검사지는 동기, 공학 설계, 공학적 사고 습관, 공학과 공학자, 소통 및 협업 능력 5요인으로 구성되어 있는데 모든 요인에서 유의미한 결과가 나타났다(p<.05). 창의적 공학문제해결 성향은 대부분의 요인에서 진로 희망 직업 계열과 성별 차이에 따른 유의미한 차이가 없었다. 하지만 '공학 설계' 요인에서는 남학생보다 여학생에게 효과가 있음을 알 수 있었다. 공학에 대한 태도 검사지는 공학에 대한 흥미, 공학의 난이도, 공학의 영향, 공학과 관련된 학교 교육과정, 공학과 직업에 대한 인식을 알아보는 문항으로 구성되어 있는데 모든 요인에서 유의미한 결과가 나타났지만(p<.05), 진로 희망 직업 계열과 성별 차이에 따른 유의미한 차이는 없었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권2호
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• pp.63-78
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• 2014

통합적 STEM 교육은 과학, 기술, 공학, 수학의 내용과 과정을 체계적이고 의도적으로 통합하려는 공학적 설계기반 학습을 말하며, 다른 교과와 통합을 통해 더욱 발달할 수 있다. 이 연구는 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 프로그램의 개발과 효과 검증을 위한 기초연구이며, STEM 교육 관련 문헌 연구를 통해 STEM 교육의 가치와 핵심요소를 분석하고 과학 탐구 기반의 통합적 STEM 교육 모형의 개발 및 모형을 적용하여 개발한 대표적인 예시 프로그램을 제시하는 것이다. 모형에 포함될 요소를 확정하기 위해 문헌 분석을 실시하였고, 선행 연구에 포함된 내용과 탐구 과정을 분석하여 통합적 STEM 교육 모형을 구성하였다. 전문가의 내용 타당도 분석 결과 CVR 값의 평균은 0.78로 구성된 모형은 내용 타당도가 있는 것으로 판단되었다. 이 STEM 교육 모형은 내용과 탐구 과정의 두 가지 측면으로 나누어진다. 내용의 측면은 실생활 문제에서 경험할 수 있는 과학, 기술, 공학, 수학 그리고 인문사회와 예술적 소재까지 포괄할 수 있으며, 탐구 과정은 설계와 제작을 기반으로 한 문제해결 과정이다. 탐구 과정은 과학 탐구를 기반으로 하여 기술 공학적 문제해결 과정을 적용할 수 있도록 구성하였다. 학생들은 실생활 문제를 분석하고, 설계하고 제작하는 과정에서 STEM 교과에 대한 흥미를 향상시킬 수 있고 문제에 포함된 지식과 탐구의 방법과 기능을 체계적으로 학습할 수 있다. 개발된 프로그램은 학교 현장에서 활용되어, STEM 교과에 대한 이해도 증진과 과학, 수학에 대한 흥미를 높이고, 과학기술 기반의 융합적 소양과 설계 기반의 문제해결력을 배양하는 데 기여할 수 있을 것이다.