• 제목/요약/키워드: elastic materials

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전자-정공 효과(Core-Hole Effect) 적용에 따른 SiO2 고압상들의 전자구조 및 O K-edge X-선 Raman 산란 스펙트럼 계산 결과 분석 (Core-hole Effect on Partial Electronic Density of State and O K-edge x-ray Raman Scattering Spectra of High-Pressure SiO2 Phases)

  • 김훈;이유수;이성근
    • 한국광물학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.59-70
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    • 2017
  • $SiO_2$는 지각과 맨틀을 구성하는 풍부한 물질로 고압 상태의 $SiO_2$ 원자구조를 결정짓는 전자구조적 특성에 대한 상세한 이해는 지구 내부의 탄성과 열역학적 성질에 대한 통찰을 제공한다. $SiO_2$처럼 경원소(low-z)로 이루어진 지구 물질의 고압상 전자구조는 in situ 고압 XRS (x-ray Raman scattering) 실험을 통해 연구되어 왔다. 하지만 기존의 고압 실험 방법으로는 물질의 국소 원자구조와 XRS 스펙트럼 간 상관관계를 밝히는데 한계가 있다. 이를 극복하고 더 높은 압력에서 존재하는 $SiO_2$에 대한 XRS 정보를 얻기 위해 밀도 범함수 이론(density functional theory; DFT)에 기반을 둔 제1원리(ab initio) 계산법을 이용한 XRS 스펙트럼 계산 연구들이 진행되고 있다. 비탄성 X-선 산란에 의하여 원자핵 주변 1s 오비탈에 만들어지는 전자-정공(core-hole)은 경원소 물질의 국소 전자구조에 크게 영향을 미치기 때문에 O K-edge XRS 스펙트럼 형태를 계산할 때 중요하게 고려해야 한다. 본 연구에서는 온-퍼텐셜 선형보충파(full-potential linearized augmented plane wave; FP-LAPW) 방법론에 기반하는 WIEN2k 프로그램을 사용하여 ${\alpha}-quartz$, ${\alpha}-cristobalite$ 그리고 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$에 대한 O 원자 전자 오비탈의 부분 상태밀도(partial density of states; PDOS)와 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하였다. 또한, $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$의 O 원자 PDOS의 전자-정공 효과의 적용 여부에 따른 차이를 비교하여, 원자핵 부근 전자구조 변화에 따른 PDOS의 피크 세기와 위치 변화가 크게 나타났다는 사실을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 각 $SiO_2$ 구조의 O K-edge XRS 스펙트럼이 각 $SiO_2$ 구조에서 계산된 O 원자의 $p^*$ 오비탈의 PDOS 결과와 매우 유사한 형태를 갖고 있음을 확인하였다. 이는 O K-edge XRS 스펙트럼이 갖는 대부분의 특징적인 피크들이 O 원자의 점유 1s 오비탈에서 $2p^*$ 오비탈로의 전자전이에 기인하기 때문이다. 본 연구의 결과는 $SiO_2$에 대한 정확한 O K-edge XRS 스펙트럼을 계산하는데 있어 전자-정공 효과를 고려해야 한다는 사실을 보여준다. 또한, 실험적으로는 재현이 어려운 고압 환경에 존재하는 $CaCl_2$-구조를 갖는 $SiO_2$ (~63 GPa)에 대한 O K-edge XRS 스펙트럼 계산을 통해, 제1원리 계산이 고압상 물질의 물성 연구에 이용될 수 있다는 사실을 보여준다.

탄소계 경질 박막의 연구 및 산업 적용 동향 (Trend in Research and Application of Hard Carbon-based Thin Films)

  • 이경황;박종원;양지훈;정재인
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.111-112
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    • 2009
  • Diamond-like carbon (DLC) is a convenient term to indicate the compositions of the various forms of amorphous carbon (a-C), tetrahedral amorphous carbon (ta-C), hydrogenated amorphous carbon and tetrahedral amorphous carbon (a-C:H and ta-C:H). The a-C film with disordered graphitic ordering, such as soot, chars, glassy carbon, and evaporated a-C, is shown in the lower left hand corner. If the fraction of sp3 bonding reaches a high degree, such an a-C is denoted as tetrahedral amorphous carbon (ta-C), in order to distinguish it from sp2 a-C [2]. Two hydrocarbon polymers, that is, polyethylene (CH2)n and polyacetylene (CH)n, define the limits of the triangle in the right hand corner beyond which interconnecting C-C networks do not form, and only strait-chain molecules are formed. The DLC films, i.e. a-C, ta-C, a-C:H and ta-C:H, have some extreme properties similar to diamond, such as hardness, elastic modulus and chemical inertness. These films are great advantages for many applications. One of the most important applications of the carbon-based films is the coating for magnetic hard disk recording. The second successful application is wear protective and antireflective films for IR windows. The third application is wear protection of bearings and sliding friction parts. The fourth is precision gages for the automotive industry. Recently, exciting ongoing study [1] tries to deposit a carbon-based protective film on engine parts (e.g. engine cylinders and pistons) taking into account not only low friction and wear, but also self lubricating properties. Reduction of the oil consumption is expected. Currently, for an additional application field, the carbon-based films are extensively studied as excellent candidates for biocompatible films on biomedical implants. The carbon-based films consist of carbon, hydrogen and nitrogen, which are biologically harmless as well as the main elements of human body. Some in vitro and limited in vivo studies on the biological effects of carbon-based films have been studied [$2{\sim}5$].The carbon-based films have great potentials in many fields. However, a few technological issues for carbon-based film are still needed to be studied to improve the applicability. Aisenberg and Chabot [3] firstly prepared an amorphous carbon film on substrates remained at room temperature using a beam of carbon ions produced using argon plasma. Spencer et al. [4] had subsequently developed this field. Many deposition techniques for DLC films have been developed to increase the fraction of sp3 bonding in the films. The a-C films have been prepared by a variety of deposition methods such as ion plating, DC or RF sputtering, RF or DC plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), electron cyclotron resonance chemical vapor deposition (ECR-CVD), ion implantation, ablation, pulsed laser deposition and cathodic arc deposition, from a variety of carbon target or gaseous sources materials [5]. Sputtering is the most common deposition method for a-C film. Deposited films by these plasma methods, such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) [6], are ranged into the interior of the triangle. Application fields of DLC films investigated from papers. Many papers purposed to apply for tribology due to the carbon-based films of low friction and wear resistance. Figure 1 shows the percentage of DLC research interest for application field. The biggest portion is tribology field. It is occupied 57%. Second, biomedical field hold 14%. Nowadays, biomedical field is took notice in many countries and significantly increased the research papers. DLC films actually applied to many industries in 2005 as shown figure 2. The most applied fields are mold and machinery industries. It took over 50%. The automobile industry is more and more increase application parts. In the near future, automobile industry is expected a big market for DLC coating. Figure 1 Research interests of carbon-based filmsFigure 2 Demand ratio of DLC coating for industry in 2005. In this presentation, I will introduce a trend of carbon-based coating research and applications.

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Flowable 및 microfill 복합레진으로 충전된 제 5급와동에서 load cycling 전,후의 미세변연누출 비교 (MICROLEAKAGE OF MICROFILL AND FLOWABLE COMPOSITE RESINS IN CLASS V CAVITY AFTER LOAD CYCLING)

  • 강석호;김오영;오명환;조병훈;엄정문;권혁춘;손호현
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제27권2호
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    • pp.142-149
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    • 2002
  • Low-viscosity composite resins may produce better sealed margins than stiffer compositions (KempScholte and Davidson, 1988: Crim, 1989). Plowable composites have been recommended for use in Class V cavities but it is also controversial because of its high rates of shrinkage. On the other hand, in the study comparing elastic moduli and leakage, the microfill had the least leakage (Rundle et at. 1997) Furthermore, in the 1996 survey of the Reality Editorial Team, microfills were the clear choice for abfraction lesions. The purpose of this study was to evaluate the microleakage of 6 compostite resins (2 hybrids, 2 microfills, and 2 flowable composites) with and without load cycling. Notch-shaped Class V cavities were prepared on buccal surface of 180 extracted human upper premolars on cementum margin. The teeth were randomly divided into non-load cycling group (group 1) and load cycling group (group 2) of 90 teeth each. The experimental teeth of each group were randomly divided into 6 subgroups of 15 samples. All preparations were etched, and Single bond was applied. Preparations were restored with the following materials (n=15) : hybrid composite resin [Z250(3M Dental Products Inc. St. Paul, USA), Denfil(Vericom, Ahnyang, Korea)], microfill [Heliomolar RO(Vivadent, Schaan, Liechtenstein), Micronew(Bisco Inc. Schaumburg, IL, USA)], and flowable composite[AeliteFlo(Bisco Inc. Schaumburg, IL, USA), Revolution(Kerr Corp. Orange, CA, USA)]. Teeth of group 2 were subjected to occlusal load (100N for 50,000 cycles) using chewing simulator(MTS 858 Mini Bionix II system, MTS Systems Corp. Minn. USA). All samples were coated with nail polish 1mm short of the restoration, placed in 2% methylene blue for 24 hours, and sectioned with a diamond wheel. Enamel and dentin/cementum margins were analyzed for microleakage on a sclale of 0 (no leakage) to 3 (3/3 of wall). Results were statistically analyzed by Kruscal-Wallis One way analysis, Mann-Whitney U-test, and Student-Newmann-Keuls method. (p = 0.05) Results : 1. There was significantly less microleage in enamel margins than dentinal margins of all groups (p<0.05) 2. There was no significant between six composite resin in enamel margin of group 1. 3. In dentin margin of group 1, flowable composite had more microleakage than others but not of significant differences. 4. there was no significant difference between six composite resin in enamel margin of group 2. 5. In dentin margin of group 2, the microleakage were R>A =H=M>D>Z. But there was no significant differences. 6. In enamel margins, load cycling did not affect the marginal microleakage in significant degree. 7. In enamel margins, load cycling did affect the marginal microleakage only in Revolution. (p<0.05).

평행봉 Belle 기술동작의 운동학적 분석 (A Kinematical Analysis of Belle Motion on Parallel Bars)

  • 공태웅
    • 한국운동역학회지
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    • 제15권4호
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    • pp.43-53
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    • 2005
  • This study is to define how the difference of athletic change influence on the last regrasp after somersault in Belle movement of parallel bars. For his study, the following conclusion was produced by analysis of athletic change by means of three dimensional visual image in three athlete of nation. 1. As the picture of S1, there are total used time(2.01 sec), S3(2.17 sec) and S2(2.19 sec). In case of a short needed time, it is difficult for them to perform the remaining movement of the vertical elevating flight easily and comfortably, it is judged as performing the small movement with restrict swing. 2 In the change of body center sped by each event, it is calculated as $-89.1^{\circ}$ the narrowest in S1, $-81.96^{\circ}$ the widest and then $86.34^{\circ}$ in S3. In E3 event, average compound speed is 4.07m/s, S2 showed the fastest speed of 4.14m/s whereas S1 the narrowest angle of 3.95m/s. 3. A shoulder joint and coxa are the period of mention in E3. In E4 which was pointed out the longest vertical distance, S2 that is indicated the highest vertical height as the period of detach in parallel bars. showed -3.91m. This is regarded as a preparatory movement for dynamic performance after using effectively elastic movement of shoulder joint and coxa while easily going up with turning back movement. In the 5th phrase, long airborne time and vertical change position is showed as the start while regrasping securely air flight movement from high position. 4. In E5, a long flight time and a long vertical displacement were shown as the regrasp after somersault efficiently in high position with stability from the point of the highest peak of the center of the body. Especially, S2 is marked as a little bit long position, while S1 is reversely indicated as performing somersault and unstable motion in a low position. 5. In E3, at the point of the largest extension of the shoulder joint and hip joint the shoulder joint is largely marked in $182^{\circ}$ and the hip point $182^{\circ}$ in S2. The shoulder joint is marked at the smallest angle in $177^{\circ}$ and the hip point $176^{\circ}$ in S1. And S1 is being judged by its performance of the less self - confident motion with lessening a breath of swing. S2 makes the most use of flexion and extension of the shoulder joint and the hip joint effectively. It was performed greatly with swinging and dropping the rotary movement and the rotary inertia naturally. 6. In E6, as the point of regrasp of the upper arm in parallel bars it is recognized by the that of components of vertical and horizontal velocity stably. During this study, the insufficient thing and the study on the parallel bars at a real game later are more activated than now. If it is really used as the basic materials by means of Belle Picked Study of Super E level after Bell movement, you may perceive the technique movement previously and perform without difficulty. Especially, such technique as crucifix is quite advantageous for oriental people thanks to small body shape condition. In conclusion we will nicely prepare for our suitable environment to gradually lessen trials and errors by analyzing and studying kinematically this movement.

한국산 거머리말(Zostera marina L.)의 해류에 대한 형태적 적응 (Morphological Adaptation of Zostera marina L. to Ocean Currents in Korea)

  • 임동옥;윤장택;한경식
    • 한국환경생태학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.431-438
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    • 2009
  • 한국산 거머리말(Zostera marina L.)의 해류에 대한 형태적 적응 연구를 통해 향후 거머리말의 번식방안을 강구하기 위한 기초자료를 제공하고자 본 연구를 시도하였다. 영양지는 지하경, 엽초 및 엽신으로 구성되어 있다. 영양지의 엽초는 볼록렌즈형인 4층의 집합엽과 중앙에 분화중인 2개의 선상엽이 있다. 외부 4층의 원형으로 둘러 싼 엽초는 한쪽은 2세포층으로 되고 반대편은 유세포가 다층구조를 이루고, 사이사이에 통기조직이 발달하였다. 이런 구조는 제 1엽초, 제 2엽초, 제 3엽초 및 제 4엽초로 가면서 서로 교호적인 배열 상태를 보였다. 엽신부의 양표면부 표피세포 층은 엽맥부위를 이루는 1~2세포로 된 피층세포가 연결되어 있고, 그 사이는 통기조직으로 되어 있다. 생식지는 원형 또는 타원형인 지하경, 줄기, 중심화축과 분지된 측화축인 소화축으로 구분된다. 소화축의 육수화서는 생식엽의 한쪽에 배열되어 불염포에 싸여 있다. 지하경, 줄기 및 중심화축은 전부 중앙에 유관속 1개, 양측에 각각 작은 것이 1개씩 총 3개가 존재하지만, 횡단한 지하경의 모양은 원형, 줄기는 장타원형 그리고 소화축은 볼록렌즈형이다. 줄기의 보강조직은 12~15세포 폭으로 지하경의 7~12층 보다 더 많은 세포층이다. 거머리말 종자의 종피는 섬유상 보강조직이 잘 발달되어 있어서 발아하기 전에 해수의 침투를 막는 기능을 하고, 외부압에 견딜 수 있는 구조로 발달되었다. 따라서 볼록렌즈형의 엽초에서 원형 집합잎은 교호적인 다층상 구조를 함으로서 해류의 흐름에 잘 견딜 수 있는 탄성구조고 형태적 적응을 보였다. 생식지는 원형 또는 타원형인 가늘고 긴 줄기와 가지를 만들어 해류의 영향을 최소화시키는 형태적 적응구조를 발달시켰다.

GFRP 보강근의 설계 인장강도 발현을 위한 적정 그립시스템 개발 (Development of Optimum Grip System in Developing Design Tensile Strength of GFRP Rebars)

  • 유영찬;박지선;유영준;박영환;김금환
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제17권6호
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    • pp.947-953
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    • 2005
  • 기존 연구자에 의해 수행된 GFRP 보강근의 인장특성치 분석을 위한 많은 시험 결과에 의하면, 현행 ASTM 규격에서 제안하는 그립을 사용하여 GFRP보강근에 대한 인장강도 시험을 할 경우, 설계용 인장강도 특성치가 충분히 발현되지 않는 것으로 보고되고 있다. 이러한 원인은 두개의 금속재 블록에 내부 홈을 성형하여 마찰저항 방식에 의해 GFRP보강근을 고정하는 것을 특징으로 하고 있는 ASTM그립은 다양한 외피조건 및 단면형상을 지니고 있는 GFRP보강근의 물리적 특성을 충분히 반영하지 못하고 있는 것에 기인하는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 GFRP 보강근의 인장강도 특성치가 충분히 발현될 수 있도록 ASTM 그립에서의 최적의 내부 홈 치수를 도출해 내는 방법을 제안하고 시험을 통하여 입증하고자 한다. 본 연구에서 제안하는 ASTM그립에서의 내부 홈 치수에 대한 최적화 방법은 GFRP 보강근의 인장내력을 발현하기 위해 요구되는 최소한의 압축력과 평형을 이루도록 압축변형률 적합조건을 적용하여 GFRP보강근의 직경에 대해 ASTM그립의 내부 홈 직경을 조정하는 방법을 적용하였다. 본 시험에 사용된 시험편의 제작, 가력 및 측정장치의 설치 등은 nh 5806-02에서 제안하는 권고사항에 따라 실시하였다. ASIM그립의 내부 홈 직경크기를 달리하여 실시된 CFRP 보강근의 인장강도 시험결과에 의하면 측정된 인장강도 최대치는 ASTM 그립의 내부 홈 직경의 크기에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며, 그 중에서 본 연구에서 제안한 방법에 의해 산정된 ASTM그립을 이용한 시험결과가 가장 큰 인장강도 값을 기록하는 것으로 나타났다 따라서 본 연구에서 제안하는 방법은 GFRP 보강근의 인장강도 특성치 분석을 위한 ASTM 그립의 제작에 매우 유용할 것으로 판단된다.

원자힘 현미경으로 측정된 리튬화 실리콘 나노선의 나노기계적 성질 (Nanomechanical Properties of Lithiated Silicon Nanowires Probed with Atomic Force Microscopy)

  • 이현수;신원호;권상구;최장욱;박정영
    • 한국진공학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.395-402
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    • 2011
  • 원자힘 현미경을 이용하여 실리콘 기판 위에 증착된 실리콘 나노선과 리튬화된 실리콘 나노선의 나노기계적 성질을 연구했다. 금 촉매를 사용하여 스테인리스 기판 위에서 증기-액체-고체 과정을 통해 실리콘 나노선을 합성하였다. 완전히 리튬화된 실리콘 나노선을 얻기 위해서 전기 화학적 방법을 사용했고, 이를 실리콘 기판 위에 증착하였다. 접촉모드 원자힘 현미경으로 측정된 표면 거칠기는 실리콘 나노선에서 $0.65{\pm}0.05$ nm에 비해 리튬화된 실리콘 나노선에서 $1.72{\pm}0.16$ nm으로 더 큰 값을 보여주었다. 탐침과 표면 사이의 접착력에서 리튬화의 영향을 조사하기 위해 힘 분광기법을 사용했다. 실리콘 나노선의 접착력이 실리콘 기판과 ~60 nN으로 흡사한 반면에, 리튬화된 실리콘 나노선은 ~15 nN으로 더 작은 값을 나타냈다. 또한, 탄성적으로 부드러운 무정형 구조 때문에 국부적 탄성 스프링 상수도 실리콘 나노선 66.30 N/m보다 완전히 리튬화된 실리콘 나노선이 16.98 N/m으로 상대적으로 작았다. 실리콘 나노선과 완전히 리튬화된 실리콘 나노선에서 탐침과 표면 사이에 마찰력의 수직항력 의존성과 스캔 속도 의존성을 조사하기 위하여 각 0.5~4.0 Hz와 0.01~200 nN으로 측정했다. 본 연구에서 실리콘과 리튬화된 실리콘의 기계적 성질에 관련된 접착력과 마찰력의 경향성이 보여졌고 이러한 방향의 연구는 충-방전 동안 리튬화된 나노수준의 영역의 화학적 맵핑에 응용성을 보여준다.

단일 절삭가공용 왁스 디스크 내에서 순차적 절삭가공 순서에 따른 크라운의 내면 및 변연 적합도 비교 (Comparison of internal and marginal fit of crown according to milling order in a single machinable wax disc)

  • 송준범;이종혁;하승룡;최유성
    • 대한치과보철학회지
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    • 제59권4호
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    • pp.395-404
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    • 2021
  • 목적: 본 연구의 목적은 절삭가공이 순차적으로 진행됨에 따른 왁스 디스크의 구조적 안정성의 변화가 보철물의 적합도에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 재료 및 방법: 삭제된 상악 제1대구치 인공치아를 이용하여 Ni-Cr 합금 표준모형을 제작하였고, 이를 스캔하여 크라운을 디자인한 뒤 왁스 디스크를 절삭가공하고 매몰 및 Ni-Cr 합금으로 주조하여 보철물을 제작하였다. 단일 왁스 디스크 내에서 중앙에 일렬로 위치한 납형들은 가장 처음 절삭가공 되는 WM1군부터 마지막에 절삭가공 되는 WM5군으로 총 5개의 군을 설정하였고 각 군의 수는 10개로 하였다. 적합도는 실리콘 레플리카 방법을 이용하여 변연 간극, 축면 간극, 선각간극, 교합면 간극을 측정하였다. 측정값은 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 사용하여 유의 수준은 95%로 그룹 간의 차이를 평가한 뒤, 사후 분석을 위해 Tukey HSD test를 시행하였다(α = .05). 결과: 각 군의 변연 간극은 WM1군(40.41 ± 2.15 ㎛), WM2군(40.44 ± 2.23 ㎛), WM3군(39.96 ± 2.25 ㎛), WM4군(39.96 ± 2.48 ㎛), WM5군(40.57 ± 2.53 ㎛)으로 각 군간에 유의한 차이를 보이지 않았다. 축면 간극, 선각 간극, 교합면 간극에서도 각 군간에 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론: 단일 절삭가공용 왁스 디스크 내에서 순차적 절삭가공 시 크라운의 내면 및 변연 적합도는 절삭 순서에 영향 받지 않는 것으로 보인다.

유방 방사선 검사를 위한 압박 패드의 제작 및 유방 압박 통증에 영향을 주는 요인 분석 (A Study on Development of Mammo Pad and Analysis of Factors Affecting Compression Pain for Mammography)

  • 김도희;이안;권보라;구홍욱;방용식;조명주
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제15권5호
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    • pp.629-636
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    • 2021
  • 본 연구는 여러 재질의 맘모 패드를 제작함으로써 환자의 압박 통증 및 불편함 감소 효과와 단일 패드의 대체 가능성을 살펴보고 유방촬영 시 환자의 압박 통증변화와 다양한 요인에 대하여 알아보고자 하였다. 이를 위해 기존의 H사의 맘모 패드를 대체할 수 있는 고경도, 고탄성의 맘모 패드를 제작하였고 제작된 패드의 유용성을 평가하기 위하여 각각의 화질을 비교 평가하였다. 또한 유방촬영 시 통증 관련 요소를 파악하기 위해 2018년 12월부터 2020년 3월까지 서울의 일 종합병원 내원자 중 유방검사를 실시한 환자를 대상으로 설문 조사하여 총 200명의 데이터를 비교 분석하였다. 영상평가 결과, 기존 패드와 신규 제작 패드 모두 화질평가와 임상영상평가의 기준 내 적합치를 나타내었다. 또한 유방촬영 시 압박 통증의 변화와 관련된 요인들을 분석한 결과 일반적 분석항목 요인으로 나이, 키, BMI수치로 나타났으며 여성적·경험적 분석항목 요인으로 생리여부, 출산 경험, 모유 수유 경험, 폐경여부, 유방 GRADE, 유방 형태, 유방촬영 경험으로 나타났다. 결과적으로 나이, 모유 수유 경험, 유방촬영 경험, 폐경여부는 유방촬영 시 통증 변화 정도의 54.0%의 설명력을 나타내었고 유방촬영 시 통증의 변화는 중간 통증에서 유방촬영 경험이 증가할수록 약 0.26배, 심한 통증 이상에서 유방촬영 경험이 증가할수록 약 0.14배씩의 차이를 나타내었다.

스프린팅이 하악 구치부 임플랜트 보철물의 응력분산에 미치는 영향에 관한 삼차원 유한요소분석 연구 (A three-dimensional finite-element analysis of influence of splinting in mandibular posterior implants)

  • 백상현;허성주;장익태;곽재영;김성균
    • 대한치과보철학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.157-168
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    • 2008
  • 연구목적: 골유착성 임플랜트를 이용한 치료가 초기의 완전 무치악 증례에 도입된 이후 장기간의 임상 관찰 결과 높은 성공률이 보고되고 있으며, 점차 부분 무치악 및 단일치 상실 증례 등의 다양한 영역으로 확대되고 있다. 하지만 이러한 임플랜트에 가해지는 저작압은 임플랜트와 주위 골에 축 방향 힘 (axial force)과 다양한 측방 모멘트 (bending moments)를 일으키는데 이러한 응력의 적절한 분산이 치료의 성공에 큰 영향을 미치게 한다. 이번 연구의 목적은 하악 구치부가 부분 무치악일 때 외측연결 방식과 내측연결 방식의 임플랜트로 수복함에 있어 상부 보철물의 연결 (splinting)이 임플랜트와 주위 골로의 응력분산에 미치는 영향을 삼차원 유한요소 분석을 통해 비교해보고자 하였다. 연구재료 및 방법: 외측연결 방식과 내측연결 방식의 대표적인 2종의 임플랜트를 선정하였고 각각 8.5mm와 13mm 길이에 대하여 실험하였다. 임플랜트는 외측연결 방식을 대표하는 브레네막 시스템을, 내부연결 방식을 대표하는 ITI 임플랜트를 연구재료로 선택하였다. 각각의 임플랜트는 구치부에서 골양이 허용되는 한 추천되는 넓은 직경 (wide diameter)의 임플랜트 (4.8-5.3mm)를 이용하였다. 이러한 4종류의 임플랜트 모형에서 제1대구치와 제2대구치 금관의 연결 여부에 따라 총 8개의 실험 군으로 분류하였다. 하중은 수직하중 및 수평하중을 각각 100N씩 하악 제1대구치 임플랜트 보철부위 (금관부)에 가하였고 금관의 연결여부에 따라 임플랜트와 주위골에 응력이 분산되는 양상을 관찰하였다. 삼차원 유한요소분석을 위한 하악골모형 제작에는 Hypermesh (Altair Engineering Inc., Troy, MI, USA)를 사용하였고 응력해석을 위해서는 PAM-CRASH 2G version 2005 (ESI, France), 포스트프로세싱을 위해서는 PAM-VIEW version 2005 (ESI, France)을 이용하였다. 여러 응력값 중에서 대표적인 등가응력 (von Mises stress)을 이용하여서 응력분포를 비교분석하였다. 연구결과: 내부연결방식과 외부연결방식 모두 상부의 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전해지는 응력값이 감소하였다. 그리고 응력값이 감소하는 정도는 외부연결방식에서 더 크게 나타났다. 하지만 두 방식 모두 금관연결에 따른 응력 감소 효과는 임플랜트 길이 증가에 의해 영향 받지는 않았다. 이번 실험에서 상부 보철물이 연결되지 않은 상태에서 제1대구치 부위에 수직방향 또는 수평방향의 하중을 가했을 때 외부연결방식에서 더 많은 양의 응력이 주변 피질골의 상부 좁은 부위로 전달되었다. 하지만 상부 보철물을 연결한 상태에서 하중을 가한 경우에는 외부연결방식에서 하중 측인 제1대구치 부위에서 나타나던 상부 피질골에서의 응력 집중이 많이 감소한 것을 보여주었다. 또 한 비하중 측인 제 2대구치 부위에서의 응력분산도 외부연결방식에서 더 많은 것으로 나타났다. 이에 비해 내부연결방식에서는 하중 측인 제 1대구치 부위에서 지대주 나사를 따라 높게 나타나던 응력값의 중등도 감소 효과를 나타내었고 연결된 제2대구치 부위로의 응력분산 효과도 작았다. 결론: 하악 구치부가 결손한 하악골에 내부연결방식과 외부연결방식을 대표하는 두 가지 종류의 임플랜트를 선택하여 상부 금관의 연결이 임플랜트와 주위 골의 응력 분산에 미치는 영향에 대하여 삼차원 유한요소분석을 하였다. 이러한 실험 결과를 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 8.5mm와 13mm에 대해서 응력 분포는 거의 동일하게 나타나고, von Mises stress 최대값 또한 거의 유사하였다. 2. 수직하중에서는 근심측에서 응력이 집중되었고 수평하중에서는 근, 원심측이 비슷한 크기의 응력을 보였다. 3. 내부연결방식에서는 지대주 나사의 벽면을 따라서 응력이 분산되는 양상을 보였으나 외부연결방식에서는 지대주에 눌리는 임플랜트 상부 부위에 응력이 집중되었다. 4. 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전달되는 응력 값은 두 방식 모두 감소하는 모습을 보였으나 응력 값이 감소하는 정도는 내부연결방식에 비해 외부연결방식에서 더 크게 나타났다.