• 한국기계가공학회지
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• 제21권4호
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• pp.70-76
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• 2022

Calcium-phosphate-based bioceramics are promising biomaterials for scaffolds because they can assist in bone regeneration. In this study, a laser sintering deposition system was developed, and 3D hydroxyapatite (HA) scaffolds were fabricated. The main process conditions of the HA scaffolds were laser power, table velocity, and laser focal distance. As the laser power increased, the line width, line height, and layer thickness also increased. Further, the line width, line height, and layer thickness decreased as the table velocity increased. As the laser focal distance increased, the line width increased, but the line height and layer thickness decreased. The fabricated green scaffolds were sintered at 1050 ℃ and 1150 ℃. The sintered scaffolds had a uniform and continuous interconnected shape, with pore sizes ranging from 850 to 950 ㎛ having 53% porosity. The compressive strength of the scaffolds decreased from 0.72 MPa (1050 ℃) to 0.53 MPa (1150 ℃). The biocompatibility of the scaffolds was investigated by analyzing the adhesion of osteoblast-like MG-63 cells cultured on the surfaces of the scaffolds. The results indicate that the scaffold sintered at 1050 ℃ had good mechanical and biological properties compared to that at 1150 ℃.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.597-598
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• 2008

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1459-1460
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• 2011

• 폴리머
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• 제35권3호
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• pp.189-195
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• 2011

조직 형성을 위한 생리학적 환경을 제공하는 새로운 생활성 지지체의 디자인은 생체재료 연구에서 중요한 분야이다. 본 연구에서는 3차원적 실크/PLGA 지지체의 물성평가를 위해 압축강도, 수분친화도, SEM 분석을 하였으며, 세포친화성 평가를 위해 RAW 264.7과 NIH/3T3의 부착, 증식 및 표현형유지와 염증반응에 미치는 영향을 조사하였다. 지지체는 용매 캐스팅/염 추출법으로 제조하였고, 압축강도, 수분친화도 면에서 실크 함량이 20 wt%에서 우수함 확인했으며, 표면의 거침도활 높여 세포부착에 긍정적인 구조임을 확인하였다. 세포친화성 분석 결과 실크함량이 20 wt%인 실크/PLGA 지지체에서 높은 초기부작도 및 증식률을 보였으며, 실크함량이 20 wt%에서 염증반응이 눈에 띄게 감소함을 확인하였다. 조직공학적 응용에 실크/PLGA 지지체가 유용할 것이라 판단하였다.

• 전산구조공학
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• 제4권1호
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.19-31
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• 2021

마이크로파일은 소구경 현장타설말뚝으로 간단한 시공법과 비교적 저렴한 공사비용으로 각종 건축물 및 구조물 기초보강 및 내진보강 등에 활용되고 있다. 말뚝 선단에 단순한 메커니즘의 고정 지압 구조체를 장착하여, 상부하중 작용 시 지압구가 압축·팽창하면서 선단 면적의 확대와 주면으로의 쐐기수평력을 발휘하여 지지력을 증대시키는 "선단 확장형 마이크로파일"이 개발되었으나, 개발된 공법에 대한 정확한 검증이 부족하여 실제 현장에서 활용되지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는, 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘과 일반 마이크로파일 대비 지지력 증대효과를 검증하고자 3차원 수치해석을 수행하였다. 선단 확장형 마이크로파일을 모델링하고 수치해석을 위한 입력 물성치를 산정하였으며, Lab-scale 수치해석을 통하여 고정 지압 구조체가 압축·팽창되면서 발현되는 수평력에 의한 지지 메커니즘을 확인하였다. 이와 더불어 Field-scale 수치해석을 통해 일반 마이크로파일과의 지지력을 비교·검증한 결과, 압축 및 인발지지력이 각각 20.0%와 38.9% 증대되는 것을 확인하였다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제28권4호
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• pp.577-604
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• 1998

chitosan은 골치유증진 및 골세포의 분화를 촉진하는 것으로 알려진 천연의 생분해성 고분자이다. 이연구에서는 chitosan 및 chitosan/tricalcium phosphate(TCP) 다공성 기질을 제조하여 골이식재 및 조직공학적 골형성을 위한 3차원적 세포배양 지지체로서의 가능성을 평가하고자 하였다. chitosan 용액 및 TCP가 포함된 chitosan 용액을 동결건조함으로써 소공의 크기가 $100-200{\mu}m$인 스폰지형태의 chitosan 및 chitosan/TCP 다공성 기질을 제작하였다. 골이식재로서의 효과를 평가하기 위하여 백서의 두개골 결손부에 제작된 chiosan 및 chitosan/TCP 다공성 기질을 각각 이식하고 2주 및 4주 후에 동물을 희생하여 조직학적으로 치유양상을 관찰하였다. 조직공학적 골형성을 위한 세포배양 지지체로서의 가능성을 평가하기 위하여 백서 태자의 두개골에서 분리된 골아세포를 chitosan 및 chitosan/TCP 다공성 기질에 각각 접종하고 56일간 배양하면서 각 기간 별로 세포수, 염기성 인산효소 활성, 축적된 calcium의 양을 측정하였고 배양된 세포-기질 혼합체를 광학현미경 및 주사전자현 미경하에서 조직학적 관찰을 시행하였다. 백서 두개골결손부에 이식된 chitosan 및 chiosan/TCP 다공성 기질은 별다른 이물반응 없이 자연 분해되면서 신생골조직 내에 매립되었으며 이식하지 않은 대조군에 비해 유의하게 높은 신생골형성 효과를 나타내어 우수한 골전도성이 있음이 확인되었다. 신생골형성 양상이나 형성된 양에 있어서 두 가지 기질간의 유의한 차이는 없었다. 골아세포-기질 혼합체의 배양결과, 접종후 배양 28일 경과 시까지 골아세포수는 지속적으로 증가하다가 이후에는 5 8일까지 성장정도가 둔화되었다. 염기성 인산효소의 활성 및 calcium 축적량은 접종후 배양시간경과에 따라 56일까지 지속적으로 증가하였다. 세포수 및 염기성 인산효소의 활성에서 두 기질간의 유의한 차이는 없었고, calcium 축적량에 있어서는 chitosan/TCP 기질에서 유의하게 높았고 증가속도도 컸다. 배양된 골아세포가 접종된 다공성 기질의 조직학적 관찰결과, 골아세포는 다공성 기질에 잘 부착하여 중층의 형태로 성장하면서 광화된 골기질을 형성함이 관찰되었다. 배양 14일부터 작은 골편형태의 골형성이 기질 표면에 부착되어 관찰되었고, 배양기간이 길어짐에 따라 성장하여 배양 56일째에는 상당한 양의 광화된 골질이 형성됨이 관찰되었다. 배양 56일 경과후의 광화된 골질의 양은 chitosan/TCP 기질에서 더 많았다. 이 연구의 결과, chitosan 및 chitosan/TCP 다공성 기질이 골이식재로서 뿐만 아니라, 조직공학적 골형성에 적용되는 골아세포의 배양을 위한 3차원구조의 세포지지체로 이용되어 골재생술식에 유용한 생체재료로 활용될 수 있음이 확인되었다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.59-67
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• 2002

2층, 1경간 그리고 횡지지되지 않은 3차원 강뼈대 구조물의 극한강도 실험을 수행하였다. 과거의 강뼈대 구조물 실험은 2차원 구조물들의 실험이 대부분이었으므로 이 분야의 지식을 확대하기 위하여 3차원 실험에 대한 연구가 필요하다. 실험체에 수직과 수평 비비례하중을 재하하여 하중-변위곡선을 얻었다. 실험결과들은 3차원 비선형 해석의 검증을 위하여 유용하게 사용될 수 있다. ABAQUS를 이용한 3차원 비선형해석으로 얻은 결과를 실험 데이타와 비교하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.173-174
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• 2006

Understanding chondrocyte behavior inside complex, three-dimensional environments with controlled patterning of geometrical factors would provide significant insights into the basic biology of tissue regenerations. One of the fundamental limitations in studying such behavior has been the inability to fabricate controlled 3D structures. To overcome this problem, we have developed a three-dimensional microfabrication system. This system allows fabrication of predesigned internal architectures and pore size by stacking up the photopolymerized materials. Photopolymer SL5180 was used as the material for 3D scaffolds. The results demonstrate that controllable and reproducible inner-architecture can be fabricated. Chondrocytes harvested from human nasal septum were cultured in two kinds of 3D scaffolds to observe cell adhesion behavior. Such 3D scaffolds might provide effective key factors to study cell behavior in complex environments and could eventually lead to optimum design of scaffolds in various tissue regenerations such as cartilage, bone, etc. in a near future.

• 한국기계가공학회지
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• 제15권5호
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• pp.86-92
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• 2016

In this study, we used a polymer deposition system, based on fused deposition modeling, to fabricate the 3D scaffold and then fabricated micro-pores on a 3D scaffold using a salt leaching method. Materials included polycaprolactone (PCL) and sodium chloride (NaCl). The 3D porous scaffolds were fabricated according to blending ratio such as PCL (70 wt%)/NaCl (30 wt%) and PCL (50 wt%)/NaCl (50 wt%). The 3D porous scaffolds were observed by scanning electron microscopy. The results showed that 3D porous scaffolds had a deposition width of $500{\mu}m$, contained a pore size of $500{\mu}m$ and below $100{\mu}m$. To evaluate the 3D porous scaffolds for bone tissue engineering, we carried out the cell proliferation experiment using a CCK-8 and a mechanical strength test using a universal testing machine. In summary, the 3D porous scaffold was found to be suitable for cancellous bone of human in accordance with the result of in-vitro cell proliferation and mechanical strength. Thus, a 3D porous scaffold could be a promising approach for effective bone regeneration.