• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.470-473
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• 2021

본 연구에서는 인공 관절치환술 시 삽입되는 라이너의 잔존 두께 측정과 비구컵과의 결합 상태를 판별 할 수 있는 생체 삽입형 보철물 두께 측정 시스템 개발을 위한 생체 삽입형 초음파 변환자의 개발, 잔존 두께측정 알고리즘 및 최적화된 초음파 운용 방법에 대한 연구를 진행했다. 세부적으로, 비슷한 민감도와 대역폭을 갖는 8MHz 와 20MHz의 중심주파수를 갖는 초음파 변환자를 제작하여 상용 폴리에틸렌 재질의 인공 고관절 라이너의 다양한 두께를 측정함으로써 신호대잡음비와 축방향 해상도 비교 분석을 진행하여 체내 초음파 운용 방식 최적화 연구를 진행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.189-189
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• 2011

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위해 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 인공관절의 수명을 결정하게 되는데, 헤드 부분에 메탈소재와 라이너 부분에 고분자 소재를 사용하는 MOP (metal on polymer) 구조의 인공관절은 충격흡수의 장점이 있는 반면 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재 시술의 주요 원인이 되고 있다. 또한 메탈 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 낮추는 또 하나의 요인이 되고 있다. 따라서 인공관절의 수명을 늘리기 위해 DLC, ZrO, TiN 등의 높은 경도 값을 갖는 박막을 금속 헤드 위에 증착하여 상대재인 인공관절용 고분자 소재의 마모량을 줄이고자 하는 연구가 활발하게 진행 되고 있다. 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 상대제인 UHMWPE (ultra high molecular polyethylene)의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 마모량을 감소시키기 위하여, 박막 증착전에 질소를 이온주입하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였으며, 또한 Co-Cr 합금과 NbN박막 사이의 접착력을 증가시키기 위하여 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. NbN 박막의 특성을 평가하기 위해 XRD, XPS, AFM 등의 분석을 수행하였으며, 상대재인 초고분자량 폴리에틸렌의 마모량을 측정하기 위해 Pin-on-disk tester를 이용하여 마모 실험을 진행하였다. 마모 실험 결과, pre-ion implantation 공정을 도입한 경우 현재 상용화 되어있는 Co-Cr 합금에 비하여 마모량을 2배 이상 감소시키는 것을 확인 할 수 있었으며, dynamic ion mixing 공정을 도입한 경우 장시간의 마모 시험에 대한 마모 특성이 향상 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.127-132
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• 2023

본 연구에서는 필라멘트 와인딩 공법을 적용한 Type 4 압력용기의 설계를 수행하였다. 수소저장용 탱크의 설계인 점을 고려하여 누설을 방지하기 위해 라이너는 고분자 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 적용하였고 복합재 구조는 카본/에폭시를 Hoop 방향과 Helical 방향으로 적층하여 설계하였다. 이론적 접근으로 Helical 섬유의 각도와 Hoop, Helical 각각의 섬유 두께를 결정하여 설계하였다. 설계에 대한 안전성은 상용소프트웨어인 ANSYS를 활용하여 유한요소 해석으로 검증하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.107-114
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• 2018

고관절 시행에서 식립각도는 추후 환자의 운동범위나 힘의 분배조건에 따라 폴리에틸렌 라이너의 마모에도 영향을 미친다. 인공관절요소로부터 마모입자는 골괴사나 다른 생화학적으로 많은 합병증을 일으킨다. 이런 점에서 인공고관절에서 마모와 정렬각도를 수술 후 추시를 통해 측정하는 것은 중요하다. 특히 관절면의 마모를 측정하는 것은 그 량이 크지 않아 상당한 정밀도를 요구한다. 현재 널리 쓰이는 상용 소프트웨어는 재현성과 측정방법의 표준화가 되어 있지 않아 사용에 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 일반 병원의 방사선촬영 환경에서 CAD만 추가로 구비하면 행할 수 있는 인공관절면 마모와 식립각 측정법을 제시한다. 인공관절만의 X-ray영상을 이용한 본 방법의 정확도와 정밀도 평가를 수행하였다. 또한 실제 인공고관절환자의 X-ray영상을 가지고 2년추시에 따른 마모와 식립각을 측정하였다. 본 연구에서 제시한 CAD를 이용한 방법은 마모측정에서 정확도 0.06 mm, 정밀도 0.05 mm, 식립각은 $0.27^{\circ}$의 정밀도를 갖는다.