• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.247-250
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• 2009

본 연구에서는 반복하중을 받는 구리 나노와이어에서 나타나는 초탄성 거동을 분자동역학 전산모사를 통해 해석하였다. 나노스케일에서는 표면적 대 부피비가 매우 크기 때문에 표면효과가 지배적으로 나타난다. 이로 인해 벌크상태에서는 보이지 않던 새로운 성질들이 나노크기에서 나타나는데, 이러한 효과로 인해 나노와이어의 경우에는 초탄성 거동을 보인다. 초탄성 거동은 나노와이어의 결정학적 방향의 재배열에 의한 것으로써, 하중을 받는 동안 나노와이어의 결정 구조는 변하지 않으며, 쌍정의 발생 및 쌍정계면의 전파에 의해 결정학적 방향이 재배열된다. 재배열에 의해 부분적으로 변형되었던 나노와이어는 하중을 제거하거나 하중의 방향이 바뀜에 따라 원래의 상태를 회복하는 거동을 보이게 된다. 본 연구에서는 분자 동역학 전산 모사를 통해 <100>/{100} 구리 나노와이어가 반복적인 압축-인장 거동 하에서 초탄성을 보이게 됨을 확인하였으며, 반복 하중 싸이클을 증가시키는 전산모사를 통해 나노와이어의 초탄성이 영구적으로 유지됨을 확인하였다.

• 대한치과교정학회지
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• 제25권2호
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• pp.187-200
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• 1995

국산 Ni-Ti합금 교정용 선재(ORTHOLLOY)의 특성을 평가하기 위하여 성분, 인장특성, 굽힘특성, 열처리성, 내식성, 이온용출 등에 대해 조사하고 외국산 Ni-Ti합금 선재(SENTALLOY)의 특성과 비교 분석한 결과는 다음과 같았다. ORTHOLLOY는 초탄성 효과를 나타내는 범위내에서의 Ni과Ti 함량을 포함하고 있었다. 인장실험에서 ORTHOLLOY는 연신율 $2\%$에서 $8\%$정도 범위내에서 하중의 변화가 거의 없는 초탄성 효과를 나타내었다. 3점 굴곡실험에서 ORTHOLLOY는 SENTALLOY 보다 같은 변위량에서 높은 하중값을 나타내었고, 초탄성을 나타내는 변위영역에서의 하중 범위는 ORTHOLLOY의 경우 0.014" 에서 80-100g, 0.016"에서 140-180g, 0.018" 에서 150-200g의 값을 나타내었다. $400^{\circ}C,\;500^{\circ}C$의 열처리에 의해 초탄성을 나타내는 하중범 위가 낮아졌고, 각 열처리 온도에서는 시간이 증가함에 따라 초탄성을 나타내는 하중값의 범위가 낮아졌으며 $600^{\circ}C$에서는 10분간의 열처리로 초탄성 효과가 소실되었다. 용출되어 나온 Ni 이온의 양은 SENTALLOY의 0.01ppm미만의 극소량에 비해 ORTHOLLOY에서는 0.3ppm 전후로 높게 나타났다. 침적 실험후 주사전자현미경 관찰을 통한 표면조직 소견은 SENTALLOY에서는 침적 전후 및 침적 시간의 경과에 관계없이 전체적으로 비교적 균일한 양상을 보였으나 ORTHOLLOY에서는 pitting corrosion양상을 보였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.875-888
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• 2013

최근에는 초탄성 형상기억합금을 구조물 일부에 설치하여 지진과 같은 외부 충격하중으로 인해 발생되는 영구적인 소성 변형을 줄이고 자동치유가 가능한 변위제어 시스템을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 초탄성 형상 기억합금은 상당량의 변위를 가하더라도 별도의 열처리 없이도 상온에서 단지 하중만을 제거하여도 원형으로 복원이 가능한 독특한 합성 금속재료이다. 뼈대 구조물에서 변형이 집중이 되는 부위에 기존에 사용된 강재를 대신하여 초탄성 형상기억합금을 사용한다면 시스템의 복원 효과를 극대화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구는 내진성능이 우수한 좌굴방지 가새프레임에 초탄성 형상기억합금 소재를 접목시킨 새로운 구조 시스템을 제안하고 자 한다. 본 연구에서 제안된 구조시스템의 성능을 검증하기 위하여 현재 사용되는 설계코드를 참고하여 6층의 가새프레임 빌딩을 설계를 하고 2차원적인 유한요소 프레임 모델에 각각의 지진 위험도 레벨의 가속도 데이터를 사용하여 비선형 동적 해석을 실시하였다. 해석결과를 바탕으로 초탄성 형상기억합금 가새시스템을 사용한 프레임 구조물과 기존의 가새시스템을 성능적인 측면에서 서로 비교하였다. 해석결과는 지진하중 이후에 초탄성 형상기억합금 가새시스템은 구조물에 잔류 처짐을 감소하는데 매우 효율적임을 보여주고 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.93-93
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• 2004

형상기억합금은 2원 또는 3원 합금에 의해 외력과 온도 변화에 따라 오스테나이트 상과 마르텐사이트 상으로의 상변환을 유발한다. 이와 같은 형상기억합금은 두 가지의 고유한 특성으로 인해 최근에는 의학용 기구나 소형 액츄에이트 및 여러 분야에서 적용되어지고 있다. 이때 형상기억합금의 고유한 특성은 모상인 오스테나이트 상의 형상을 기억하여 외력에 의해 마르텐사이트 상으로 변형된 후에도 오스테나이트 종료온도 이상으로 가열하게 되면 원래의 형상으로 되돌아가는 형상기억 효과와 오스테나이트 종료온도 이상에서 넓은 탄성 영역을 가지는 초탄성 효과 등이다.(중략)

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권11호
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• pp.1219-1227
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• 2011

최근 생활 환경의 변화로 혈관계 질병으로 고통 받는 사람들이 늘어가고 있다. 이에 따라 질병을 치료하기 위해 여러 가지 시술을 하게 되는데 있어서 혈관의 역학적인 분석과 해석이 확보되어야 한다. 본 논문에서는 초탄성 이론을 기초로 하여 탄성 대변형에서의 혈관의 역학적인 거동에 대해 알아 보았다. 이를 통하여 정상혈압과 고혈압일 때 혈관에 작용하는 응력과 열림각으로 나타낼 수 있는 잔류 응력의 효과가 각 방향 응력분포에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 그 결과 잔류응력 효과를 적용시켰을 때 혈관 벽내에 작용하는 최대응력은 잔류응력 효과가 없을 경우와 비교하여 약 50%응력 감소가 나타남을 확인할 수 있고, 고혈압의 경우 정상혈압일 때보다 2배정도의 큰 응력이 혈관벽에 작용함을 확인 할 수 있었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제27권6호
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• pp.493-501
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• 2015

초탄성 형상기억합금은 상온에서 소성 범위를 초월하여 상당량의 변위를 가하더라도 하중을 제거 후에 별도의 열처리를 가하지 않더라도 원상태로 복원이 가능한 특수한 금속이다. 자동치유가 가능한 형상기억합금의 특유한 재료적인 성질로 인하여 구조물에서 변위가 집중되는 부분에 기존에 주로 사용되는 강재를 대체하여 이러한 특수 합금 재료가 널리 활용되기 시작하였다. 하지만 형상기억합금을 활용한 구조물의 기본적인 설계와 성능 검증을 하기 위해 고등적인 구조해석에 필요한 재료적인 모델의 개발과 연구의 노력이 부족하기 때문에 본 재료를 현장에서 적용하기에는 여전히 많은 제약을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 초탄성 형상기억합금의 거동을 수치해석적인 방법으로 재현이 가능한 구성적인 재료 모델의 소개와 프로그램 코딩에 대하여 다루고자 한다. 또한 본 연구에서 제시된 재료 모델의 타당성을 입증하기 위하여 수치해석적으로 재현된 물리적인 거동을 실험에서 얻어진 데이터에 비교 및 보정 작업도 수행하였다. 아울러 이러한 재료 모델로 구현된 초탄성 형상기억합금의 물리적인 물성치를 구조 해석에 적용하고 정확성을 검증하여 현장 적용의 타당성을 입증하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.7-7
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• 2010

형상기억합금은 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문에 학문적으로 공업적으로 큰 흥미를 끌어왔다. 형상 기억효과는 Au-Cd 합금과 Cu-Zn 합금에서 최초로 발견되었지만 당시에는 크게 주목을 받지 못하였다. 그 후 1962년 Ti-Ni 합금에서 형상기억효과가 발견된 이래로 크게 주목을 받게 되었고, 곧바로 상용화를 위한 노력이 이어져 리벳, 열엔진, 커플링, 회로차단기 등에 적용이 시도되었다. 현재까지 약 300여종에 이르는 형상기억합금이 개발되어 있지만 형상기억효과의 안정성, 우수성, 내식성, 가공성, 내피로성, 내마모성이 우수한 Ti-Ni 합금이 가장 실용화에 적합한 합금으로 인식되고 있다. Ti-Ni합금은 1960년대에 개발되었지만 의료분야에 적용되기 시작한 것은 1980년대이고, 그 후 미국의 FDA가 Ti-Ni 합금으로 제조된 몇몇 3급(Class III) 임플란트를 인증하면서 시장규모도 폭발적으로 증가하고 있다. 일본의 경우 1980년대 초부터 Ti-Ni 합금을 치과용 임플란트로써 사용하여 왔, 독일, 중국, 러시아도 1980년대부터 임상에 적용해 왔다. 우리나라는 2004년 식약청(식품의약안정청)으로부터 제조 및 판매가 허가되어 현재 실제 임상에 적용되고 있다. 이와 같이 Ti-Ni 합금이 의료용 금속재료로서 널리 쓰이게 된 가장 근본적인 이유는 말할 나위 없이 합금이 갖는 형상기억효과 및 초탄성효과 때문이다. 본 강연에서는 Ti-Ni 합금을 의료용 금속재료의 입장에서 재조명해보고, 본 합금이 의료용 금속재료로서 어떠한 장점이 있으며, 그러한 장점을 의료분야에서 어떻게 응용하고 있는가에 대해 소개하고자 한다. 또한 의료용 Ti-Ni 합금에서 향후 개선되어야 할 요소에 대해서도 논의하고자 한다.

• 기계저널
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• 제44권6호
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• pp.34-39
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• 2004

형상기억합금(SMA : Shape Memory Alloy)은 일반적인 금속이나 합금에서는 찾아볼 수 없는 형상기억효과(shape memory effect)와 초탄성 (superelasticity) 거동을 보이고 있다. 이러한 특성은 1951년에 금-카드뮴(Au-Cd) 합금에서 처음으로 발견되었으며, 1963년에 미국 해군병기연구소(Naval Ordnance Laboratory)에서 니켈-티타늄 (Ni-Ti) 합금에서 형상기억효과를 발견한 후로 널리 상용화되었다. 니티놀(nitinol)이라고 불려지는 니켈-티타늄 계열의 형상기억합금은 단위 부피당 많은 에너지를 낼 수 있고, 내 부식성(corrosion resistance)과 생화학적 적합성(bio-compatibility)이 뛰어나다. 또한 100,000사이클 이상의 긴 사용수명을 갖기 때문에 작동기(actuator)로서 우수한 특징을 갖는다. (중략)

• 대한치과교정학회지
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• 제35권5호
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• pp.381-387
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• 2005

본 연구의 목적은 교정치료 초기에 사용되는 스테인레스스틸, 다가닥철선. 초탄성 NiTi, 열활동성 NiTi재료로 이루어진 총 4가지 호선의 초기 치료효과를 비교하기 위하여 시행되었으며, 실험의 설계는 전향적 임상 실험(prospective randomized clinical trial)으로서 브라질 리오데자네이로 주립 치과대대학에 내원한 45명의 고정식 교정장치 환자를 대상으로 시행되었다. 각 호선의 재료는 환자의 치열에 무작위로 배당되었는데 스테인레스스틸은 20명, 다가닥철선은 22명, 초탄성 NiTi는 22명, 열활동성 NiTi는 20명에게 할당되었고. 8주 후에 모형을 다시 제작한 후 3차원 디지털영상 장비를 이용하여 모형의 치관에 설정된 해부학적 지표의 변화를 측정하였는데 치료전 및 치료후 치열불규칙지수(Dental Irregularity Index)의 차이로 초기 교정치료 효과를 비교하였다. 분산분석을 시행하여 불규칙지수의 변화를 살펴본 결과 호선의 재료에 따른 초기 치료 효과는 유의한 차이가 나타나지 않았다

• 정보처리학회논문지A
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• 제12A권4호
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• pp.321-326
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• 2005

본 논문에서는 질점-스프링 모델(mass-spring model)에 기반한 대화형 천 시뮬레이션(interactive cloth simulation) 기법을 제시하며, 특히 소수의 질점들(mass-points)에 상대적으로 강한 힘이 가해졌을 경우 사실적으로 천을 시뮬레이션하는 방법에 초점을 맞추었다. 본 논문에서 제시하는 방법은 소수의 점들에 대해 가해진 힘을 모든 질점들에 분산시킴으로써 의사 실시간(pseudo real-time) 내에 시뮬레이션을 수행하며, 이는 기존의 방법들에 비해 수행속도 면에서 매우 효율적이다. 또한, Provot[9]의 역동역학 방법(inverse dynamic method)을 사용하여 초탄성(super-elasticity) 현상을 해결한 뒤, 인접한 질점 간의 각도를 조정함으로써 초탄성 효과에 의해 발생하는 지그재그(zigzag) 현상을 제거하여 사실적으로 천을 시뮬레이션한다.