• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.47.2-47.2
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• 2009

인체의 뼈와 같은 손상된 경조직을 치료 또는 대체하기위한 정형외과용 임플란트를 설계하는데 있어 뼈의 생체역학적 특성과 유사한 성질을 갖는 다공성 지지체에 대한 연구가 최근 관심을 끌고 있다. 다공성 지지체는 조직이 원활히 재생될 수 있어야 하며, 또한 주변 조직과도 생물학적인 고착이 잘 되도록 기공들이 상호 연결된 구조를 가져야 한다. 이와 같은 다공성 지지체용 소재를 제조하기 위하여 본 연구에서는 타이타늄 분말을 사용하여 3차원 적층조형공정으로 다공성 타이타늄 지지체를 제조하였다. 제조된 다공체의 물성 및 기계적 특성을 평가하기 위하여 압축시험과 변형해석을 수행하였으며, 아울러 제조된 지지체의 생체적합성 향상을 위하여 양극산화 공정 등의 표면처리를 수행하여 그에 대한 특성을 평가하였다. 분말야금 공정으로 제조된 지지체는 골조직의 성장에 적합한 약 $300\sim400{\mu}m$의 기공 크기를 갖도록 제어하였고, 기공도는 60~75%로 제어하였다. 아울러 다공성 타이타늄의 생체적합성을 부여하기 위하여 양극산화공정으로 지지체의 표면에 Ca 및 P을 포함하는 산화층을 형성시키는 표면처리를 수행하였다. 양극산화공정에 의하여 표면에 미세기공을 포함하는 산화층을 형성시킬 수 있었으나 이와 같은 표면구조는 조골세포의 부착과 영향에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.308-308
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• 2017

국내 하천에 설치된 횡단구조물은 2009년을 기준으로 약 20,753개로 알려져 있으며 수위 유지, 하상고 유지 등의 목적을 가지고 설치된다. 그러나 낙차를 가진 빠른 유속의 흐름을 형성시켜, 하류 하상에서 국소 세굴을 발생시킨다. 이를 방지하기 위해 횡단구조물 하류에 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 이루어진 바닥보호공(bed protection)이 설치되나 유실, 침하 등의 문제가 빈번히 발생되고 있어, 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 이러한 피복 대책에서 일어날 수 있는 파괴 기구인 전단파괴, 흡출 파괴, 경계 파괴, 하상 형태 변화에 따른 하부 침식 중 흡출 파괴(winnowing failure)를 유발하는 흐름을 검토하기 위한 수치모의를 수행하였다. 이때 흡출 파괴는 바닥보호공의 공극으로 미세한 하상 재료가 난류와 침투류의 작용에 의해 침식되어 바닥보호공이 침하되는 것을 말한다. 수치모의는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하였으며, 난류 모형으로 LES 모형을 적용하고 조밀한 격자를 부여하여 바닥보호공의 공극에서 발생되는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 하였다. 수치모의에 적용된 횡단구조물은 보, 물받이공, 바닥보호공으로 구성하였으며 특히, 바닥보호공의 형상은 구체(sphere)로 가정하여 다층으로 배치하였다. 바닥보호공의 공극 또는 구체 사이에서 발생되는 유속, 압력 등의 흐름특성을 분석한 결과, 바닥보호공 두께가 두꺼울수록 흡출 파괴에 대해 안정적인 것으로 나타났다. 이는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 입자영상유속계(Particle Image Velocimeter, PIV)와 같이 공극에서 흐름을 측정할 수 있는 방법과 병행한 연구를 수행할 수 있을 것이다.

• Elastomers and Composites
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• 제45권4호
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• pp.250-255
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• 2010

비뉴톤 점탄성 Maxwell 요소와 탄성 스프링으로 이루어진 3 요소 비뉴톤 모델로부터 응력완화 식을 유도하였다. 이 식을 응력완화 실험 결과에 적용하여 여러 가지 모델 파라메타를 계산하였다. 모델 파라메타로부터 계산한 이론 곡선은 실험적인 응력완화 곡선과 잘 일치하였다. 비선형 점탄성 모델 파라메타로부터 섬유고분자 물질의 홀부피, 미세구조, 점탄성성질, 역학적인 성질 등을 연구하였다. 응력완화 실험은 용매기를 부착한 인장 시험기를 사용하였으며, 시료는 두 종류의 polyacrylonitrile-polyvinylchloride 공중합체와 또 다른 두 종류의 PVC 모노 필라멘트 섬유를 여러 온도의 공기와 물속에서 응력완화 실험을 하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.116-121
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• 2020

In this study, a single-phase analysis of droplet slug with different contact angles was performed based on the visualization of experimental results. Droplet slug - flowing between gases in a hydrophobic mini channel - moves with a triple contact line without a gas liquid film on the wall. The results show that the rotational flow inside the droplet occurred; this was compared and verified with the results of two-phase analysis. The pressure field shows pressure rise at the front and rear ends. The effective length - the section that satisfies the laminar flow condition - became shorter as the droplet velocity increased. The Choi's correlation for the effective length agrees with this analysis results with a slight difference. This difference is judged as the difference in the contact angle of the slug model.

• 멤브레인
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• 제33권2호
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• pp.53-60
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• 2023

기계적 에너지는 생물학 및 환경 시스템에서 트라이보 전기 나노제너레이터(TENG)로 얻을 수 있다. 웨어러블 전자제품에서 TENG는 진동 센서에 적용된 인간의 움직임에서 생체역학적 에너지를 수확할 수 있다는 점에서 많은 의미를 지닌다. 웨어러블 TENG은 습기에 취약하며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 이러한 용도에 사용되는 우수한 소수성 물질이다. 높은 전기 음성 불소 원자의 존재는 매우 낮은 표면 에너지로 이어진다. 동시에 미세다공막 표면에 전자를 효율적으로 포획함으로써 소자의 성능이 증가한다. PTFE에 비해 상대적으로 적은 플루오라이드 원자의 존재로 인해 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)에서도 유사한 거동을 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.24-24
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• 2022

토양 수분은 육상 생태계를 지배하는 핵심 변수로 널리 간주되어 왔다. 따라서 토양 수분을 모니터링하고 추정하는 것은 수문, 농업, 생화학적, 및 기후 역학을 평가하는 데 필수적이다. 그러나 최대 토양 접촉을 요구하는 기존의 토양 수분 모니터링 방법은, 토양 교란을 최소화하여 토양의 고유 특성을 보전하지 못하는 한계가 있다. 이 문제를 극복하기 위해 본 연구에서는 비접촉 초음파 시스템을 이용하여 토양 수분을 평가 방법을 개발하였다. 이 시스템은 공기-토양 조인트 절반 공간에서 누설 레일리파(Rayleigh wave)를 측정하도록 설계되었다. 토양 수분의 변화에 대한 누설 레일리파의 측정은 통제된 실험 설계에서 모래, 실트, 점토와 같은 세 가지 토양 유형에서 평가하였다. 본 연구 결과에서 세 가지 토양 사례 모두, 누설 레일리파의 에너지와 토양 수분 사이에 밀접한 관계가 있음을 보였다. 그러나 모래에서 얻은 동적 매개변수의 특성은 실트 및 점토의 특성과 다른 형태를 보였다. 이러한 결과는 미세한 토양 입자와 대조적으로 굵은 토양 입자는 증발 과정에서 감소된 토양 강도로 설명될 수 있다. 관측된 누설 레일리파에서 얻은 동적 매개변수를 기반으로 토양 수분을 평가하기 위해 랜덤 포레스트 모형을 이용하였다. 예측된 토양 수분의 정확도는 모든 데이터 및 토양 유형에 관계없이 높은 정확도를 보였다(R² ≥ 0.98, RMSE ≤ 0.0089 m³ m^-3). 즉, 본 연구에서는 레일리파가 토양 교란 없이 토양 수분 변화를 지속적으로 평가할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여주었다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제21권3호
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• pp.93-100
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• 2023

The yeast Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) is considered an ideal eukaryotic model and has long been recognized for its pivotal role in numerous industrial production processes. Depending on the cell cycle phases, microenvironment, and species, S. cerevisiae varies in shape and has different sizes of each shape such as singlets, doublets, and clusters. Obtaining high-purity populations of uniformly shaped S. cerevisiae cells is crucial in fundamental biological research and industrial operations. In this study, we propose an acoustofluidic method for separating S. cerevisiae cells based on their size using surface acoustic wave (SAW)-induced acoustic radiation force (ARF). The SAW-induced ARF increased with cell diameter, which enabled a successful size-based separation of S. cerevisiae cells using an acoustofluidics device. We anticipate that the proposed acoustofluidics approach for yeast cell separation will provide new opportunities in industrial applications.

• 비파괴검사학회지
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• 제17권2호
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• pp.100-107
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• 1997

파괴역학적 고려에 의하여 구조용 세라믹에서 $100{\mu}m$보다 작은 크기의 결함을 검출하는 것이 요구되고 있다. 미세결함이 삽입된 세라믹 시편을 준비하여 고주파수 검출장에서 C-scan을 수행하였다. 두께 4m의 SiC 세라믹 시편들을 입도가 $100{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 Fe, 입도 $36{\mu}m$에서 $50{\mu}m$ 범위의 Fe와 $50{\mu}m$ 크기의 pore를 용침법(infiltration)으로 삽입하여 준비하였고 또 입도 $100{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 WC, 입도 $36{\mu}m$에서 $50{\mu}m$ 범위의 WC, 입도 $100{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 Si, 입도 $36{\mu}m$에서 $50{\mu}m$ 범위의 Si 입자들을 소결법(sintering)으로 삽입하여 준비하였다. 준비된 시편에 대해 중심주파수 80MHz의 polyvinylidene fluoride(PVDF) 초음파탐촉자를 사용하여 C-scan을 수행한 결과 100MHz 범위까지의 고주파수 성분을 지닌 검출장에서는 $36{\mu}m$에서 $200{\mu}m$ 범위의 미세결함들이 검출되었으나 60MHz 이하의 주파수 성분만으로 구성된 저주파수 검출장에서는 검출되지 않았다. 중심 주파수에서의 파장에 대하여 검출된 최소 결함의 비는 약 0.25로 Rayleigh 산란 영역이었다.

• 생명과학회지
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• 제32권2호
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• pp.148-154
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• 2022

국소접착인산화효소(FAK)는 국소접착부에서 세포부착, 세포이동, 세포역학적 신호전달 등에 관여한다고 알려져 있다. 그러나 세포 외 기질(ECM)과 상호작용하는 인테그린 막단백질과 함께 위치하는 세포막 미세영역(membrane microdomain)의 종류와 ECM 구성에 따른 FAK 활성은 여전히 불분명하다. 형광 공명 에너지 전달(FRET)을 기반으로 유전적으로 인코딩 된 바이오센서는 세포 내 FAK 신호를 높은 시공간 해상도로 제공할 수 있다. 본 연구에서는 유리, 제1형 콜라겐, 피브로넥틴, 라미닌의 ECM 조건에서 FRET 기반 막 표적 FAK 바이오센서를 사용하여 지질유동섬(Lipid raft) 및 비-지질유동섬(non-Lipid raft)에서 FAK의 활성을 분석하고 시각화 하였다. 흥미롭게도, 지질유동섬에서 라미닌 조건 하의 FAK 활성은 다른 ECM 조건보다 낮았고, 비-지질유동섬에서 FAK 활성은 다른 ECM 조건보다 낮았다. 동일한 ECM 조건 상의 비교에서는 피브로넥틴 조건일 때 지질유동섬에서 비-지질유동섬 보다 높은 FAK 활성이 관측되었다. 따라서 이번 연구는 FAK 활성도가 ECM 유형 및 세포막 미세영역에 따라 특이적으로 조절되는 것을 시각적, 정량적으로 보여준다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.323-330
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• 2023

PVA 섬유 보강 시멘트 복합체는 매우 복잡한 미세구조를 가지고 있으며, 재료의 거동을 정확히 평가하기 위해서는 미세구조 특성을 반영하여 실제 실험과 시너지효과를 내며 효율적인 재료 설계를 가능하게 하는 해석 모델의 개발이 중요하다. PVA 섬유 보강 시멘트 복합체의 역학적 성능은 PVA 섬유의 방향성에 큰 영향을 받는다. 그러나 마이크로-CT 이미지로부터 얻은 PVA 섬유의 회색조 값을 인접한 상과 구분하기 어려워, 섬유 분리 과정에 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 섬유의 3차원 분포를 얻기 위하여 0.65㎛³의 복셀 크기를 가지는 마이크로-CT 이미지 촬영을 수행하였다. 학습에 사용될 학습 데이터를 생성하기 위해 히스토그램, 형상, 그리고 구배 기반 상 분리 방법을 적용하였다. 본 연구에서 제안된 U-net 모델을 활용하여 PVA 섬유 보강 시멘트 복합체의 마이크로- CT 이미지로부터 섬유를 분리하는 학습을 수행하였다. 훈련의 정확도를 높이기 위해 데이터 증강을 적용하였으며, 총 1024개의 이미지를 훈련 데이터로 사용하였다. 모델의 성능은 정확도, 정밀도, 재현율, F1 스코어를 평가하였으며, 학습된 모델의 섬유 분리 성능이 매우 높고 효율적이며, 다른 시편에도 적용될 수 있음을 확인하였다.