• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.105-111
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• 2020

이 연구에서는 화학적 열화 및 생물학적 열화에 노출된 콘크리트의 보호를 위해 개발된 글라이코 캘릭스(glycocalix) 코팅재의 응결속도 및 압축강도 발현에 대한 실리케이트계 급결제 혼입의 영향을 검토하였다. 글라이코 캘릭스 코팅재의 적용처에 따라 제안된 단면 뿜어 붙이기용 및 라이닝 공법용 코팅재 배합에서 실리케이트계 급결제의 첨가량을 10mL/L, 25mL/L 및 40mL/L로 변화하였다. 글라이코 캘릭스 코팅재의 경화속도는 박테리아 고정화 재료 양에 의해서도 영향을 받았는데, 40mL/L의 급결제를 첨가한 단면 뿜어 붙이기 및 라이닝 공법용 배합의 종결시간은 각각 80분 및 318분이었다. 급결제를 첨가한 글라이코 캘릭스 코팅재의 강도 발현은 급결제 첨가량이 증가함에 따라 일반 코팅재에 비해 낮은 결과를 보였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제48권3호
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• pp.217-221
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• 2011

Glass-ceramic materials, which consist of glass matrix phase containing crystalline ${\beta}-Ca_3(PO_4)_2$ and ${\beta}-Ca_2P_2O_7$, have been prepared by heating at $750-900^{\circ}C$ of calcium phosphate invert glasses in the silica-free $CaO-P_2O_5-TiO_2-Na_2O$, system. With increasing heating temperature from 750 to $900^{\circ}C$, the crystallite size of precipitated ${\beta}-Ca_3(PO_4)_2$ in glass with $55CaO{\cdot}35P_2O_5{\cdot}3TiO_2{\cdot}7Na_2O$ (mol%) composition increased from 48 to 91 nm. With the extension of the immersion time in dilute acetic acid solution (pH = 5) to ${\geq}$200 min, the degree of dissolution of $Ca^{2+}$ and $P^{5+}$ ions in the glass-ceramics was linearly increased and the solution was constantly maintained at pH = ~7. Biomimetic nanostructured (62-88 nm in average dia.), sphere-shaped hydroxyapatite was homogeneously formed on the surface of the glass-ceramics when socked for 7-14 days in a Hanks' solution, indicating bioactivity of the prepared glass-ceramics.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.378-393
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• 2022

마찰전기 나노발전기(이하 TENG)의 새로운 발전 기술은 에너지 수집 및 자가 전력 공급 감지 응용 분야의 긍정적 전망으로 인해 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 또한 최근 소프트로봇의 부상은 플렉시블과 소프트센서, 액추에이터 개발에 대한 폭넓은 관심을 불러 일으키고 있다. TENG는 액추에이터와 자가 전력 공급 센서를 구동하는 유망한 전원으로 간주되어 소프트웨어 로봇, 소프트 센서 및 액추에이터 개발을 위한 독창적인 방법을 제공한다. 이 리뷰에서는 TENG를 기반으로 다양한 형태와 기능을 가진 소프트웨어 로봇을 소개하려 한다. 그 중 자연계의 구조, 표면 형태, 재료 특성과 센싱/발전 메커니즘을 모방한 바이오닉 소프트 로봇의 설계는 TENG 성능 향상에 큰 도움이 되었다. 또한 다양한 바이오닉 소프트 로봇은 TENG의 간단한 구조, 자체 전력 공급 특성 및 조정 가능한 출력으로 인해 이전 구동 방식보다 향상되었다. 그리하여 이 리뷰에서는 TENG가 활성화한 소프트 로봇 응용의 특정 핵심 영역에서 다양한 연구를 종합적으로 검토하려 한다. 리뷰를 요약하자면 먼저 최근 개발된 다양한 TENG 기반 소프트웨어 로봇을 정리하고 다양한 장비 구조, 표면 형태 및 자연적으로 영감을 받은 재료를 비교 분석하여 그에 따른 TENG 성능 개선을 수행한다. 자연계에 사용되는 다양한 유비쿼터스 감지 원리와 발전 메커니즘 및 유사한 인공 TENG 설계가 확인되었고 촉각 디스플레이 및 웨어러블 기기, 인공 전자 피부 등의 기기에 TENG를 활성화하는 바이오닉 응용에 대해 논의한다. 마지막으로 TENG 기반 센서 및 구동 장비의 로봇 실제 적용에 대한 발전 기회, 도전 및 미래 전망을 분석한다.

• Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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• 제1권2호
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• pp.81-93
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• 2014

An in vitro cell study evaluating cell adhesion to hydroxyapatite (HA) coated prosthetic Ti-6Al-4V alloy via laser treatment is presented in comparison with uncoated alloy. Based on our previous in vitro biocompatibility study, which demonstrated higher cell attachment and proliferation with MC3T3-E1 preosteoblast cells, the present investigation aims to reveal the effect of laser coating Ti alloy with HA on the adhesion strength of bone-forming cells against centrifugal forces. Remaining cells on different substrates after centrifugation were visualized using fluorescent staining. Semi-quantifications on the numbers of cells were conducted based on fluorescent images, which demonstrated higher numbers of cells retained on HA laser treated substrates post centrifugation. The results indicate potential increase in the normalized maximum force required to displace cells from HA coated surfaces versus uncoated control surface. The possible mechanisms that govern the enhancing effect were discussed, including surface roughness, chemistry, wettability, and protein adsorption. The improvement in cell adhesion through laser treatment with a biomimetic coating could be useful in reducing tissue damage at the prosthetic to bone junction and minimizing the loosening of prosthetics over time.

• 센서학회지
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• 제24권6호
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• pp.373-378
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• 2015

The structure of the human ear is divided into the outer ear, the middle ear, and the inner ear. The inner ear includes the cochlea that plays a very important role in hearing. Recently, the development of an artificial cochlear device for the hearing impaired with cochlear damage has been actively researched. Research has been carried out on the biomimetic piezoelectric thin film ABM (Artificial Basilar Membrane) in particular. In an effort to improve the frequency separation performance of the existing piezoelectric thin film ABM, this paper presents the design, fabrication, and characterization of the production and performance of a partially etched-type ABM material. $O_2$ plasma etching equipment was used to partially etch a piezoelectric thin film ABM to make it more flexible. The mechanical-behavior characterization of the manufactured partially etched-type ABM showed that the overall separation frequency range shifted to a lower frequency range more suitable for audible frequency bandwidths and it displayed an improved frequency separation performance. In addition, the maximum magnitude of the vibration displacement at the first local resonant frequency was enhanced by three times from 38 nm to 112 nm. It is expected that the newly designed, partially etched-type ABM will improve the issue of cross-talk between nearby electrodes and that the manufactured partially etched-type ABM will be utilized for next-generation ABM research.

• Elastomers and Composites
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• 제44권2호
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• pp.98-105
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• 2009

내이의 달팽이관은 기저막(basilar membrane)과 유모세포(hair cells)라는 두 가지 중요한 요소로 이루어져 있다. 기저막은 귀로 들어오는 소리를 주파수에 따라 분리하는 기능을 가지고 있으며, 기저막 위에 있는 유모세포는 생체전기 신호를 발생시키는 기계적 감각 수용기관이다. 인간의 생체청각기구를 모사한 인공와우와 신개념의 인공감각기관을 개발하기 위해서, 본 논문에서는 ZnO 압전 나노필라를 사용하여 인공유모세포(artificial hair cell)를 구현할 수 있는 핵심 기반 기술인 생체모사 기술을 연구하였다. 그 구체적인 방법으로 ZnO 나노필라를 저온성장법으로 유연기판에, 고온성장법으로 실리콘 웨이퍼에 성장시켰다. 유연기판과 실리콘 웨이퍼 위에 ZnO 나노필라를 성장 전에 미리 패턴을 만들었고, 기판에 선택적으로 ZnO 나노필라를 성장시켰다. 또한 ZnO 나노필라의 동적 정적 거동을 이해하기 위해 다중 물리 해석기법을 사용하여 ZnO 나노필라의 electric potential, von Mises stress, 변형량 등을 분석하였다. 본 연구에서는 ZnO 나노필라를 제작 및 패터닝하는 기술과 최적화하는 다중 물리 해석기술을 이용하여 인공 유모세포를 구현하는 핵심기술을 개발하였다.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권6호
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• pp.575-580
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• 2010

Effects of the surface modification on the deposition behaviors of apatite crystals in Zr-1Nb plates were studied. Zr-1Nb alloy plates were polished with abrasive papers to have different roughness and some of them were treated in NaOH or coated with collagen before deposition of apatites in the simulated body fluid (SBF). The weight gain due to the deposition of apatite crystals increased as the surface roughness increased in Zr-1Nb. The size of granular apatite crystals were found to be smaller in Zr-1Nb roughened by $162{\mu}m$ abrasive paper than in Zr-1Nb roughened by $8.4{\mu}m$ paper, suggesting the nucleation rate increased with increase of surface roughness. After, 10 days immersion in a SBF, NaOH-treated Zr-1Nb was completely coated with apatite with the deposited apatite weight comparable to that in Ti-6Al-4V. The deposition rate of Zr-1Nb was not appreciably influenced by NaOH treatment unlike the significant influence of NaOHtreatment on the deposition rate of apatite in Ti-6Al-4V. One significant observation in this study is an appreciable increase of the apatite deposition rate after collagen coating both on Zr-1Nb and Ti-6Al-4V plate, which may be caused by the interaction between collagen and $Ca^{+2}$ ions.

• Composites Research
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• 제13권1호
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• pp.78-88
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• 2000

하이브리드 복합재료는 구조용으로 개발되어 여러 분야에서 응용되고 있으며, 특히 항공산업, 우주산업, 스포츠레저산업, 자동차산업 등에서 그 응용 분야를 확대하고 있다. 섬유 보강 고분자 복합재료는 비강도, 비강성이 높으며, 물리 화학적 성질, 동적 특성, 트라이볼로지 특성 등이 우수하여 고부가가치를 가지는 부품이나 성형물을 생산할 수 있다. 이러한 하이브리드 복합재료는 치차, 베어링, 캠, 씨일 등의 마찰부품으로도 사용가능성이 매우 높으며, 하이브리드 복합재료의 구조를 적절히 설계함으로써 일정한 하중에 견디며, 마찰마모특성이 뛰어난 바이오미메틱 재료로서 사용될 수 있다. 복합재료의 마찰 및 마모 특성을 규명하기 위하여 마찰 및 마모시험기를 설계하여 제작한 후 일방향 섬유복합재료의 마찰 및 마모 성질을 측정하였다. 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 등이 포함된 일방향 복합재료의 트라이볼로지 특성을 규명하여 이를 바탕으로 최소마모율이 예상되는 하이브리드 복합재료의 구조를 제안하기 위하여 유리섬유복합재료, 탄소섬유 복합재료, 아라미드섬유 복합재료의 마찰 및 마모특성을 측정하였다. 그 결과 섬유복합재료의 마찰 및 마모성질은 섬유의 배향과 활주속도 및 보강섬유의 종류에 따라 변화함을 알았다. 각 시편에 대한 실험결과를 분석하여, 탄소섬유와 아라미드섬유가 하이브리드화 된 복합재료의 구조를 제안하고 그 시편을 제작하여 실험하였고 결과를 분석하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제44권2호
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• pp.106-111
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• 2009

조직공학은 기능을 상실한 인체를 대체하거나 복원하기 위해 인공대체품을 개발하기 위한 중요한 학문이다. 특히, 세포가 자랄 수 있는 지지체 역할을 하는 스캐폴드는 조직공학 연구를 위한 중요한 부분을 차지하고 있다. 그래서, 3차원 조직공학용 스캐폴드 개발을 위한 다양한 제조 방법을 소개하고자 하였다. 스캐폴드의 일반적인 제조방법으로는 염침출법 (solvent-casting particulate-leaching), 염 발포법 (gas foaming/salt leaching), fiber meshes/fiber bonding 법, 상분리법 (phase separation), melt moulding 법, 동결 건조법 (freeze drying)이 있으며, 넓은 표면적을 가진 스캐폴드 개발방법으로 전기방사법이 알려져 있다. 또한, 최근에는 스캐폴드 내부의 균일한 세포의 침투를 유도하기 위해 적당한 공극크기를 조절하고 우수한 공극률을 가진 스캐폴드를 개발하고자 stereolithography (SLA), selective laser sintering (SLS), fused deposition modeling (FDM), 및 3D printing (3DP) 와 같은 다양한 solid freeform fabrication (SFF) 기술이 개발되어지고 있다.

• 접착 및 계면
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• 제20권3호
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• pp.110-115
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• 2019

그래핀으로 박리시키기 위한 한 가지 방법으로 산화그래핀이 많은 관심이 집중되고 있다. 산화그래핀의 산화그룹은 다양한 기능기와 수소결합을 시킬 수 있어 여러 응용분야에 이를 적용시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 산화그래핀 자체만으로는 실질적으로 응용에 요구되어지는 기계적 물성을 만족시킬 수 없다. 따라서 본 연구에서는 홍합 단백질을 생체모사한 폴리도파민을 이용하여 산화그래핀과 결합시키고 액체-기체 계면에서 대면적의 복합체막을 형성 시켰다. 또한 폴리도파민-산화그래핀 복합체 박막의 모폴로지 구조도 제어하여 나노 링클 구조를 가지는 복합체 막을 얻었다. 기계적으로 우수하며 정교한 나노 구조를 형성할 수 있어 차세대 해수담수화 멤브레인 또는 탄소 복합재료에 이용될 수 있을 것으로 기대될 수 있다.