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유한 요소법을 이용한 나이에 따른 척추의 형상 및 구조변화의 효과 (Age-related Geometric Effects on the Human Lumbar Spine by the Finite Element Method)

  • 김용
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.285-293
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    • 2000
  • 나이에 의한 외부의 환경조건의 변화는 이에 적응하려는 척추의 구조적인 변화를 가져온다. 이러한 구조적인 변화는 척추의 biomechanical 거동에 영향을 미칠 것이다. 이러한 구조적인 변화의 효과를 연구하기 위하여, 나이에 의한 척추의 재료 및 기계적인 물성의 변화는 제외되었다. 유한요소법 (finite element method)에 의한 lumbar spine model (L3-L4)에 있어서, Annulus 의 유한요소 모델은 laminate composite elements로서 16개의 layer와 6개의 물성으로 구성되어있다. Spinal stiffness 와 facet reaction은 나이가 들수록 증가했다. 나이가 들수록 inner annulus의 fiber/layer tensile strains, cancellous bone stress 및 end-Plate stress는 감소했다. Fiber/layer compressive strains, facet reaction, ligament reaction and end-plate rigidity는 나이에 의한 척추의 구조적인 변화에 의하여 증가했다. 따라서 나이에 의한 척추의 정상적인 쇠퇴과정에 있어서 척추의 구조적인 변화는 spinal stiffness를 증가 시켜서 척추 및 disc의 지나친 변형을 감소시킬 것이다.

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내식성, 내오염성 결정성 고분자 분리막의 제조 (Preparation of Chemical and Fouling Resistant Semicrystalline Membranes)

  • 유종범;송기국;김성수
    • 폴리머
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    • 제24권3호
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    • pp.342-349
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    • 2000
  • 아이소탁틱 폴리프로필렌과 대두유 시스템으로부터 열유도 상분리 및 연신공정에 의하여 중공사막을 제조하였다. 막의 구조와 성능에 관계되는 각종 조업변수들의 영향을 조사하였고 이들을 최적화하였다. 폴리프로필렌/대두유의 용융점도가 microfibril 형성에 영향을 미침을 확인하였고 기핵제를 첨가함에 따라 핵생성 밀도가 증가하여 연신에 의한 구정 간의 기공형성이 향상되었다. 막을 열처리함으로써 연신 시 유도되었던 stress를 이완시켜 막의 수축현상을 방지하여 다공도를 유지할 수 있었다. 기핵제를 첨가한 경우 고-액 상분리에 의하여 구조가 형성되며 응고조의 온도 변화에 따라 핵 생성 밀도가 변화하게 되고 이에 따라 연신에 의한 기공 형성이 영향을 받게 되었다. 기핵제를 첨가하지 않은 경우 핵 생성이 활발하지 않아서 주로 액-액 상분리 거동이 구조 형성에 영향을 미치게 되며 응고조 온도 변화에 따른 효과가 기핵제를 넣은 경우와는 반대의 경향을 나타내었다.

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Si(100)기판 위에 증착된$CeO_2$(200)박막과 $CeO_2$(111) 박막의 전기적 특성 비교

  • 이헌정;김진모;김이준;정동근
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.67-67
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    • 2000
  • CeO2는 cubic 구조의 일종인 CaR2 구조를 가지고 있으며 격자상수가 Si의 격장상수와 매우 비슷하여 Si 기판위에 에피텍셜하게 성장할 수 있는 가능성이 매우 크다. 따라서 SOI(silicon-on-insulator)구조의 실현을 위하여 Si 기판위에 CeO2 박막을 에피텍셜하게 성장시키려는 많은 노력이 있어왔다. 또한 metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor)에서 ferroelectric 박막과 Si 기판사이의 완충층으로 사용된다. 이러한 CeO2의 응용을 위해서는 Si 기판 위에 성장된 CeO2 박막의 방위성 및 CeO2/Si 구조의 전기적 특성을 알아보는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 Si(100) 기판위에 CeO2(200)방향으로 성장하는 박막과 EcO2(111) 방향으로 성장하는 박막을 rf magnetron sputtering 방법으로 증착하여 각각의 구조적, 전기적 특성을 분석하였다. RCA 방법으로 세정한 P-type Si(100)기판위에 Ce target과 O2를 사용하여 CeO2(200) 및 CeO2(111)박막을 증착하였다. 증착후 RTA(rapid thermal annealing)방법으로 95$0^{\circ}C$, O2 분위기에서 5분간 열처리를 하였다 이렇게 제작된 CeO2 박막의 구조적 특성을 XRD(x-ray diffraction)방법으로 분석하였고, Al/CeO2/Si의 MIS(metal-insulator-semiconductor)구조를 제작하여 C-V (capacitance-voltage), I-V (current-voltage) 특성을 분석하였으며 TEM(transmission electron microscopy)으로 증착된 CeO2막과 Si 기판과의 계면 특성을 연구하였다. C-V특성에 있어서 CeO2(111)/Si은 CeO2(111)의 두께가 증가함에 따라 hysteresis windows가 증가한 방면 CeO2(200)/Si은 hysteresis windows가 아주 작을뿐만 아니라 CeO2(200)의 두께가 증가하더라도 hysteresis windos가 증가하지 않았다. CeO2(111)/Si과 CeO2(200)/Si의 C-V 특성의 차이는 CeO2(111)과 CeO2(200)이 Si 기판에 의해 받은 stress의 차이와 이에 따른 defect형성의 차이에 의한 것으로 사료된다.

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VOCs의 분리 및 회수를 위한 PEI-PDMS 중공사 복합막의 내용매성 및 기체 투과 특성 (Solvent Resistance and Gas Permeation Property of PEI-PDMS Hollow Fiber Composite Membrane for Separation and Recovery of VOCs)

  • 김세종;이충섭;고형철;하성용;남상용;임지원;최휘문
    • 멤브레인
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    • 제22권1호
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    • pp.54-61
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    • 2012
  • VOCs의 분리 및 회수를 위해 PEI 고분자를 이용하여 상분리법으로 중공사 지지체 분리막을 제조하였고 PDMS 고분자를 코팅하여 PEI-PDMS 중공사 복합막을 제조하였다. 제조된 기체 분리막의 특성을 알아보기 위하여 산소와 질소를 이용하여 순수 기체 투과도를 측정하였으며, xylene, ethyl benzene, toluene, cyclohexane을 이용하여 stage cut과 feed 농도 변화에 따른 투과성능을 측정하였다. 또한 VOCs에 대한 내용매성을 알아보기 위하여 DMA을 이용하여 용매 함침 시간에 따른 stress-strain 특성을 알아보았다. 산소와 질소의 순수 투과도는 각각 63 GPU와 30 GPU를 나타내었고, stage cut이 증가할수록 permeate VOCs 농도는 감소하는 경향을 나타내었다. Recovery efficiency의 경우 permeate 농도와는 반대로 state cut이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. DMA 인장 테스트 결과 stress는 11.93 MPa, strain은 13.52%로 측정되었다.

${YBa_2}{Cu_3}{O_{7-x}}$초전도체의 고온변형특성 (High temperature deformation characteristics ${YBa_2}{Cu_3}{O_{7-x}}$ superconductor)

  • 김병철;장호정;송진태
    • 한국재료학회지
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    • 제4권7호
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    • pp.828-836
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    • 1994
  • YBCO산화물초전도체의 고온변형 특성을 조사하기 위하여 $890^{\circ}C$ ~ $930^{\circ}C$의 온도범위에서 $1.0 x 10^{-5}s^{-1}\sim 1.0^{-4}s^{-1}$의초기변형속도로 압축시험을 수행하였다. 변형온도가 증가함에 따라 또한 초기변형속도가 감소함에 따라 flow stress는 감소하였다. 변형률속도 민감지수는 0.41-0.46이었다. 이는 초소성 변형이 일어났음을 보여준다. 초소성변형에 대한 활성화 에너지는 약 500 ~ 580KJ/mol이었으며 Ag첨가량이 증가할수록 활성화에너지는 감소하였다. 초소성변형된 시편들의 미세조직 관찰결과 변형중에 결정립 성장이 일어났으며 Ag양이 증가함에 따라 이러한 현상을 뚜렷하였다. 변형후 결정립 형태는 등축상을 유지하였다. 이러한 결과로 볼때, YBCO 초전도체의고온변형기구는 확산을 동반한 결정립계 미끄러짐으로써 그 비율은 전 변형량중 약 65%정도였다.

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크리프 수명 평가를 위한 간략 크리프 응력 산출 방법론 분석 (Analysis of Simple Creep Stress Calculation Methods for Creep Life Assessment)

  • 서준민;이한상;김윤재
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권8호
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    • pp.703-709
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    • 2017
  • 본 논문에서는 재분배된 크리프 응력을 근사적으로 접근하기 위해 크리프 해석에 비해 비교적 간단한 탄성 및 탄성-소성 해석법을 사용하여 그 결과와 비교하였다. 탄성해석 결과를 이용하여 $M_{\alpha}-tangent$ method의 Primary Stress와 ASME 코드의 $P_L+P_b/K_t$를 구하였고 탄성-소성 해석 결과를 이용하여 R5 코드의 ${\sigma}^R_{ref}$ 를 구하였다. 용접 형상이 있는 십자 모양의 판 형상에 굽힘 하중, 단축인장 및 이축인장이 작용하는 경우와 r/t가 5, 20인 곡관에 굽힘 하중 및 내압이 작용하는 경우 등 여러 형상에 대한 해석을 수행하였다. 요소 민감도 확인을 위해서는 판 형상에 굽힘 하중이 가해 지는 경우 여러 요소 크기에 대한 해석을 수행하였다. 간략 해석 결과는 크리프 응력과 큰 차이를 보이지 않았지만, $M_{\alpha}-tangent$ method의 경우 요소 크기에 민감하고 ASME코드와 R5코드의 결과는 요소 크기에 민감하지 않았다.

CAE 해석을 이용한 자동차용 AA6061 Knuckle의 경량화 설계 (Light-Weight Design of Automotive Knuckle by Using CAE (Computer Aided Engineering))

  • 김기주
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권9호
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    • pp.663-668
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    • 2016
  • 연료의 경제성을 증가시키는 것이 신차 개발에 필수불가결한 이슈가 되고 있으며 연료 경제성을 개선하기 위한 가장 중요한 문제는 차량 무게를 감소시키는 것이다. 본 연구에서는 연료 경제성을 증가시키기 위하여 알루미늄 합금 소재와 같은 경량 소재를 사용하여 무게를 감량시키는 것에 관한 연구를 진행하였다. 이를 위하여 너클(knuckle)의 경량화 설계과정을 주철 소재인 기존 재질 대신에 310 MPa 급의 알루미늄 6061-T6 합금으로 대체함으로써 설계 형상의 변경에 따라 von-Mises stress의 변화를 살펴보는 방법을 통하여 제시하고자 한다. 재료의 변화에 따른 너클 동강성 해석결과를 비교하였으며 FCD600 주철 소재 대비 6061 알루미늄 합금으로 설계된 너클의 동강성은 약 30% 내외 더 우수한 것으로 나타났다. 보통 동강성의 경우 진동에도 영향을 주기 때문에 동강성이 큰 경우 진동적으로도 우수한 경향을 나타낸다. 본 연구를 통하여 경량화 설계에 대한 가이드가 되는 성과를 얻을 수 있었으며 차량용 너클 개발을 위한 최적 설계 조건을 제시하는 데 기여하고자 한다.

근관 내 File의 파절 시 대처 방안 (MANAGEMENT OF SEPARATED FILE IN THE ROOT CANAL)

  • 김혜정;장훈상;박세희;조경모;김진우
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제31권3호
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    • pp.161-168
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    • 2006
  • 근관형성을 하는 과정에서 기구가 파절될 가능성은 언제나 존재한다. File을 비롯하여 lentulo spiral, Gates-Glidden (GG) bur 또는 여타의 이물질도 근관 내에 남겨질 수 있다. 근래에는 수동 file에 비해 많은 장점을 가지고 있는 회전식 nickel-titanium (NiTi) file의 사용이 보편화 되고 있으나 기구의 높은 파절 경향이 문제가 되고 있다. NiTi file의 파절은 매우 빠른 시간내에 일어나고 예측이 불가능하며 임상가에게 정신적 stress를 가져다. 주기 때문에 임상가로 하여금 niTi file의 사용을 주저하게 만들기도 한다. 근관 내 기구가 파절되면 제거하는 것이 가장 최선의 해결 방법이다. 초음파 기기와 미세 현미경의 사용으로 파절된 기구의 제거율이 높아지고 있지만 제거하는 것이 쉬운 일만은 아니며 항상 제거가 가능한 것도 아니다. 그러므로 예방이 최선의 방법이라 할 수 있다. 본 증례에서는 근관 내 file이 파절된 경우에 있어 여러 가지 대처 방안에 대해 보고하고자 한다.

정지궤도복합위성 추진계 배관망 구조해석 (Stress Analysis of the GEO-KOMPSAT-2 Tubing System)

  • 정규;임재혁;채종원;전형열
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.47-56
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    • 2018
  • 본 논문에서는 정지궤도복합위성 추진계 배관망의 독자적인 구조해석을 실시하였고, AIRBUS의 구조해석결과와 비교분석을 통해 추진계 배관망의 구조적 건전성 및 해석방법의 신뢰성을 평가하였다. 추진계 배관망의 구조적 신뢰성 확보는 정지궤도복합위성 추진계의 매우 중요한 핵심요소이다. 따라서 CAE 프로그램을 통해 직접 추진계 배관망 모델링을 수행하였고, 발사환경에서 구조해석을 실시하여 응력을 도출하였다. 내압응력해석, 조립정렬해석, 정현파진동해석, 랜덤진동해석의 하중조건에 따라 Hoop stress, Axial stress, Bending stress, Torsion stress를 구하였고, 이를 모두 고려한 von Mises 응력 계산 후 안전여유 결과 값을 도출함으로써 추진계 배관망의 구조적 건전성을 판단하였다.

후륜 토션빔 서스펜션에 대한 구조해석에 의한 융합연구 (A Convergence Study by Structural Analysis on Torsion Beam Suspension of Rear Wheel)

  • 최계광;조재웅
    • 한국융합학회논문지
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    • 제10권9호
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    • pp.187-192
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    • 2019
  • 본 연구에서는 토션빔 후륜 서스펜션의 형상에 따른 구조 및 피로 해석을 하였다. 실제 토션빔 서스펜션의 형상과 비슷한 3종류의 모델들을 해석하여 어떤 것이 강도상에서 가장 좋은 지를 알아본다. 토션빔 서스펜션의 모델들은 CATIA프로그램을 통하여 Model A, B, C 3종류로 설계하였고 ANSYS 프로그램을 이용하여 구조 및 피로 해석의 결과들을 얻었으며, 어떤 Model이 다른 모델에 비해 더 나은 구조적 형상인지 확인한다. 해석 결과에 따르면 변형은 주로 가운데 부분에서 가장 크게 발생하며 Total deformation의 경우 Model B가 model A, C 에 비하여 변형이 가장 적었다. 마찬가지로 Equivalent stress에서도 Model B가 가장 작은 값이 나타난 것으로 보아 Model B가 가장 강도적인 면에서 가장 좋은 것으로 판단되었으며, 후륜 토션빔 서스펜션 설계 시에 디자인 예술과 융합하는 것이 가장 효율적이라고 사료된다.