• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.663-670
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• 2018

H13 tool steels are widely used as metallic mold materials due to their high hardness and thermal stability. Recently, many studies are undertaken to satisfy the demands for manufacturing the complex shape of the mold using a 3D printing technique. It is reported that the mechanical properties of 3D printed materials are lower than those of commercial forged alloys owing to micropores. In this study, we investigate the effect of microstructures and defects on mechanical properties in the 3D printed H13 tool steels. H13 tool steel is fabricated using a selective laser melting(SLM) process with a scan speed of 200 mm/s and a layer thickness of $25{\mu}m$. Microstructures are observed and porosities are measured by optical and scanning electron microscopy in the X-, Y-, and Z-directions with various the build heights. Tiny keyhole type pores are observed with a porosity of 0.4 %, which shows the lowest porosity in the center region. The measured Vickers hardness is around 550 HV and the yield and tensile strength are 1400 and 1700 MPa, respectively. The tensile properties are predicted using two empirical equations through the measured values of the Vickers hardness. The prediction of tensile strength has high accuracy with the experimental data of the 3D printed H13 tool steel. The effects of porosities and unmelted powders on mechanical properties are also elucidated by the metallic fractography analysis to understand tensile and fracture behavior.

• 대한치과보철학회지
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• 제57권3호
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• pp.219-224
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• 2019

목적:컴퓨터 가이드 임플란트 수술에서 방사선 영상과 디지털 영상과의 정합은 필수적인 과정이다. 본 연구의 목적은 마이크로스크류의 사용이 가이드 수술을 위한 영상정합 과정에서 작업시간과 술자편의성에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 재료 및 방법: 연구모형의 제작을 위해 Kennedy class I 하악 덴티폼에 마이크로스크류 2개를 후구치 삼각 부위에 식립 후 컴퓨터 단층촬영과 디지털 스캔을 통해 방사선 영상과 스캔 영상을 획득하였다. 영상들은 잔존 치아 부위만을 이용하는 방법과 치아와 마이크로스크류를 이용하는 방법을 이용하여 12명의 술자에 의해 중첩되었다. 이 중첩된 영상에 대하여 작업시간, 술자편의성, 만족도의 자료가 수집되고, Mann-Whitney U test을 통해 분석되었다. 결과: 작업시간은 영상정합 조건 사이에 통계학적인 차이가 없었다 (P > .05). 술자편의성과 만족도는 치아와 마이크로스크류를 이용하는 방법에서 잔존 치아 부위만을 이용하는 방법보다 높았다 (P < .001). 결론: 영상정합에서 마이크로스크류의 이용은 작업시간의 단축에는 영향을 미치지 않지만 술자편의성과 만족도는 향상시킨다.

• 대한치과보철학회지
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• 제57권3호
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• pp.312-320
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• 2019

디지털 방식을 이용한 치과 임플란트 진료에서 가장 주목받는 분야 중 하나가 디지털 소프트웨어와 컴퓨터 단층촬영을 이용하여 수술용 스텐트를 제작, 임플란트를 식립하는 분야이다. 컴퓨터를 이용한 디지털 임플란트 치료계획 시스템과 이를 이용한 수술용 가이드는 예지성과 심미성, 기능성을 갖춘 임플란트의 식립과 수복을 가능하게 한다. 특히 이러한 가이드 수술은 임플란트 수복물의 형태와 기능을 고려한 임플란트의 식립 시 더욱 유리하다. 최근 여러 제조사에서 보철물 제작을 위해 치과용 스캔부터 제작방법까지 다양한 디지털 방식의 제작과정을 제시하고 있다. 이러한 방법들은 정확하고 예지성 있는 예후를 위해 여러 연구자들에 의해 연구되어지고 있으며, 점차 발전하고 있다. 이번 증례는 완전무치악의 여성 환자에서 임플란트 고정성 보철물을 이용한 수복증례이다. 하악은 all-on-four 방식을 적용하여 4개의 임플란트를 식립하였으며, 상악은 이에 기초하여 6개의 임플란트를 식립하였다. 최종보철물에 기초한 임플란트의 식립을 위해 임플란트 수술용 스텐트를 이용하였으며, 환자는 치료 결과에 만족하였으며, 5년 추적관찰 결과, 임플란트와 보철물 모두 안정적으로 유지되고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.458-463
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• 2019

팔라듐 (Pd)은 촉매 또는 유해 가스 감지물질로서 널리 활용되고 있다. 특히 자체 부피의 900배까지 수소를 흡착할 수 있는 특성 때문에 수소가스 센서로서의 다양한 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 팔라듐 옥사이드 (PdO) 나노구조물을 실리콘 기판 ($SiO_2(300nm)/Si$) 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 $230^{\circ}C{\sim}440^{\circ}C$ 영역에서 3시간 ~ 5시간 동안 성장시켰다. 원료물질인 Pd 파우더는 $950^{\circ}C$에서 기상화시켰고, 이송가스인 고순도 아르곤 가스를 200 sccm으로 흘려주었다. 성장된 팔라듐 옥사이드 나노구조물의 형상을 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였고, 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 분석하였다. 그 결과 성장된 나노구조물은 PdO 상을 가지고 있었으며, 특정한 기판 온도와 성장 시간에서 나노큐브 형태의 PdO 나노구조물이 성장되었다. 특히 5시간 동안 성장된 $370^{\circ}C$ 영역에서 균일한 형태의 나노큐브 PdO 나노구조물이 성장되었다. 이러한 PdO 나노큐브는 기상-액상-고상 공정으로 성장된 것으로 판단되며, 그래핀 위에 성장되는 PdO 나노큐브 구조는 고감도 수소가스 감지 센서로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전통조경학회지
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• 제36권4호
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• pp.105-112
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• 2018

본 연구는 조경계획 및 설계 분야에 3D 스캔기술을 적용하기 위한 연구로 전통조경공간 계획설계에 대한 디지털화 방안을 모색하고자 담양 소쇄원과 성락원을 대상으로 3D 스캔을 실시한 결과는 다음과 같다. 첫째, 3D 스캔을 통한 전통정원의 실측 결과 각 관측지점에서 취득한 점 데이터를 기반으로 좌표값의 병합, 데이터의 후처리 과정을 통해 ${\pm}3-5mm$ 오차의 정밀한 3차원의 모델링을 구축 되는 것을 확인하였다. 둘째, 3D 측량 결과 소쇄원의 경우는 제월당, 광풍각과 주변의 담장과 석축, 애양단 담장 등에 대한 측량 데이터를 얻었으며 성락원은 영벽지 일대의 지형과 바위각자, 송석정 일대의 암반부와 수로 주변에 대한 측량 데이터를 얻었다. 위의 자료들은 정원의 변화모습도 모니터링 할 수 있다는 장점이 있다. 셋째, 3D 스캔을 통해 구축된 공간정보는 정밀실측데이터를 포함하고 있는 3차원상의 도면 작성과 점검 툴을 구축할 수 있으며, 이러한 과정은 조경공간의 실측과 조사 과정에서 시간과 인력에 대한 경제성을 확보할 수 있었다. 또한 3차원상의 1:1 스케일을 지닌 모델링은 설계 규모에 따라 신뢰할만한 공간데이터가 유지된 채 특정 크기로 재가공할 수 있다는 점에서 효율성이 높을 것으로 기대된다. 이외에 장기적 관점에서 3D 스캔 데이터의 구축은 시간의 경과에 따른 전통조경공간의 변화를 예측하고 시뮬레이션 하는데 용이하다.

• 광물과 암석
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• 제33권4호
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• pp.419-426
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• 2020

비전통 저류층에서 에너지 자원의 회수율을 높이기 위해서는 저류층 내의 미세 공극 형태와 연결도 등을 포함하는 공극 구조 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 셰일 저류층 내 나노스케일의 공극 구조 연구에 적합한 조건과 방법을 찾기 위해 집속 이온 빔 시스템(Focused Ion Beam, FIB)과 이온 밀링 시스템(Ion Milling System, IMS)을 이용하여 분석을 진행하였다. 셰일 저류층 내 공극 구조 연구를 위해 리아드 분지에서 획득된 A-068 시추공의 시료를 사용하였다. 각 시료마다 특성이 다르기 때문에 시료 전처리 방법과 조건을 달리하여 최적의 조건을 찾았고 FE-SEM을 이용하여 공극 이미지를 획득하였다. 연구 결과 국소 부위의 공극구조를 관찰하기 위해서는 FIB를 사용하여 시표 표면을 밀링 후 바로 공극 이미지를 얻는 것이 효율적이고 반면에 넓은 면적을 단시간에 밀링하여 여러 공극 구조를 관찰하기 위해서는 IMS를 이용해야 한다는 것을 확인했다. 특히 탄산염 광물 함량이 높고 강도가 큰 암석에 대해서는 FIB보다는 IMS를 활용하여 밀링을 수행해야 공극 구조 관찰이 가능하다는 사실이 밝혀졌다. 본 연구를 통해 셰일 저류층 내 공극 구조 관찰을 위한 방법이 정립되었으며 향후 이를 이용한 셰일 가스 저류층 시료 분석을 통해 공극의 크기나 형태가 셰일가스 회수 증진에 미치는 영향을 밝힐 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.10-24
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• 2021

지하 구조물 구축 시 구조물의 안정성을 확보하기 위해서는 주변 암반에 대한 암반 분류가 필수적으로 수행해야 한다. 특히 암반 내에 존재하는 불연속면은 암반의 물리적, 역학적 특성에 지배적인 영향을 미치므로 암반 불연속면에 대한 정확한 정보의 획득을 통해 신뢰도 높은 암반분류값을 제시하는 것은 매우 중요한 요소이다. 이러한 암반 분류는 지금까지 대부분 수작업을 통해 수행되었다. 그러나 대규모 지질조사와 같은 대형 조사면적에 대한 정확도의 부재, 비숙련자에 의한 암반 등급 결정값의 신뢰도 결여 등에 대한 문제점들이 항시 제기되어 왔다. 따라서 최근에 와서는 넓은 범위에 대해서도 신속하고 정확한 암반 분류를 위해 LiDAR를 이용한 암반 분류의 자동화에 대한 연구가 국내·외적으로 널리 이루어지고 있는 추세이다. 그러나 LiDAR 촬영으로 획득되는 point cloud로부터 불연속면의 정보를 분석하는 알고리즘의 특성에 따라 상이한 결과가 도출될 수 있으며, 숙련자에 의한 수작업의 결과를 완벽하게 대체하기에는 미흡한 경우가 종종 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 LiDAR 촬영으로 획득한 point cloud로부터 불연속면을 추출하는 다양한 알고리즘을 설명하였으며, 이들 알고리즘을 이용하여 실제 암반 사면을 대상으로 불연속면을 추출하는 과정을 분석하였다. 본 연구에서 제시하는 다양한 알고리즘의 적용 과정은 향후 LiDAR 등을 통하여 획득한 디지털 데이터로부터 암반 불연속면을 추출하는 연구에서 참고자료로 활용될 것을 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.434-439
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• 2020

최근, 치과 산업에서 레이저를 열원으로 합금을 제조하는 선택적 레이저 용융법(Selective laser melting, SLM)이 소개되고 있다. 하지만 SLM으로 제작된 금속-세라믹 수복물에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 SLM 그리고 CAST(casting)에 의해 제조된 Co-Cr 합금의 금속-세라믹(metal-ceramic) 결합 강도(bond strength)를 평가하는 것이다. SLM 그리고 CAST 방법을 사용하여 Co-Cr 시편을 제조하고 세라믹을 소결하여 시료를 제작하였다. 연구의 실험은 표본 준비 및 분석을 통해 2020년 1월부터 6월까지 수행되었다. 금속-세라믹 결합 강도는 만능 시험기에 의해 측정되었다. 부착 세라믹의 면적분(The area fraction of adherence ceramic, AFAC)은 SEM/EDS로 시편의 Si 함량을 측정하였다. 금속-세라믹 결합 강도 및 AFAC 결과는 t-test를 사용하여 분석하였다(α = .05). SLM 그리고 CAST Co-Cr 합금 사이의 결합 강도에 대해서는 유의한 차이가 발견되지 않았다(P>.05). SLM은 CAST 그룹보다 많은 세라믹 부착성(ceramic adherence)을 나타냈다(P<.001). 세라믹과 합금의 결합 강도는 제조 방법엥 영향을 받지 않았다. 그러나 SLM은 더 우수한 세라믹 부착성을 보였다. 이는 향후 임플란트 상부 보철물 제작에도 SLM으로 제작한 합금이 사용 가능한 것을 시사한다. CAST 방식의 단점을 극복하고 시간과 비용을 절약할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권2호
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• pp.143-149
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• 2021

In this study, (GaN)_1-x(ZnO)_x solid solution nanoparticles with a high zinc content are prepared by ultrasonic spray pyrolysis and subsequent nitridation. The structure and morphology of the samples are investigated by X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The characterization results show a phase transition from the Zn and Ga-based oxides (ZnO or ZnGa₂O₄) to a (GaN)_1-x(ZnO)_x solid solution under an NH3 atmosphere. The effect of the precursor solution concentration and nitridation temperature on the final products are systematically investigated to obtain (GaN)_1-x(ZnO)_x nanoparticles with a high Zn concentration. It is confirmed that the powder synthesized from the solution in which the ratio of Zn and Ga was set to 0.8:0.2, as the initial precursor composition was composed of about 0.8-mole fraction of Zn, similar to the initially set one, through nitriding treatment at 700℃. Besides, the synthesized nanoparticles exhibited the typical XRD pattern of (GaN)_1-x(ZnO)_x, and a strong absorption of visible light with a bandgap energy of approximately 2.78 eV, confirming their potential use as a hydrogen production photocatalyst.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.1-6
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• 2022

최근 웨어러블 디바이스에 대한 수요가 증가하면서 유연 전극 소재 개발에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 헬스케어용 웨어러블 센서들은 체온이나 심장 박동, 혈당, 혈중 산소 농도 등 신체 정보들의 실시간·지속적인 모니터링과 정확한 진단, 검출이 가능해야 하기 때문에 고성능 유연 전극 소재의 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 탄소나노튜브 섬유(carbon nanotube fiber; CNT fiber) 기반의 유연 전극 소재의 성능을 개선시키기 위해 CNT fiber 위에 전기화학적 중합(electrochemical polymerization) 공정을 통해 polyaniline (PANI) layer를 합성하고, 이에 대한 전기화학적 특성 분석과 비효소적 글루코스(glucose) 검출 특성을 확인하였다. 제작된 PANI/CNT fiber 전극의 표면 분석은 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 진행되었으며, 전극의 전기화학적 특성 및 글루코스에 대한 센싱 성능은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스법(EIS)을 이용하여 분석되었다. PANI/CNT fiber 전극의 전기화학적 특성은 bare CNT fiber 전극에 비해 작은 electron transfer resistance와 낮은 peak separation potential, 증가된 전극 면적을 나타내며, 이런 향상된 특성들 덕분에 글루코스 검출에 대한 센싱 성능이 개선되었다. 따라서, 본 연구를 기반으로 다양한 나노구조체를 도입하고 접목을 통해 고성능 CNT fiber 기반의 유연 전극 소재 개발이 가능할 것으로 기대된다.