• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제44권6호
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• pp.615-621
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• 2021

In the medical field, radiation provides information for the diagnosis and treatment of diseases. As the use of radiation increases and the risk of exposure increases, interest in radiation protection is also rapidly increasing. Lead shielding material is mainly used, which has a risk of lead poisoning and absorption into the body. Tungsten mixed filament shielding sheets were fabricated with a size of 70 × 70 mm and a thickness of 1, 2, and 4 mm by using a 3D printer. In the general shooting experiment, the thickness of the shielding sheet is 1 ~ 5mm, the tube voltage is 60, 80, 100, 120 kVp and the tube current is 20, 40 mAs. In general photography, Tungsten showed better shielding rate compared to Brass, Copper, and Lead protective tools under all irradiation conditions, and in particular, Tungsten 5 mm showed 100% shielding rate. The 3D-printed tungsten mixed filament shielding is expected to be used as a new shield that can replace the existing lead protection tools as it shows a better shielding rate than the existing lead protection tools in Radiography.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.627-634
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• 2020

본 연구는 기존의 납을 대신해 친환경 물질인 황산바륨과 3D 프린터 소재인 PLA 필라멘트를 혼합하여 형태학적 구현을 위한 차폐체를 개발하고자 하였다. 환경 물질인 황산바륨 분말 가루와 3D프린터 소재인 PLA 필라멘트를 사용하였으며, 황산바륨 분말 가루와 PLA를 혼합하기 위하여 압출기로 융합 후 3D 프린터로 차폐체를 제작하였다. 황산바륨 파우더 분말 가루와 PLA 필라멘트 혼합비율을 확인하기 위해 혼합입도를 분석하였으며, 혼합된 차폐체의 차폐능을 확인하기 위해 황산바륨 함유량에 따른 두께별 흡수선량을 구하여 선량을 평가한 후 차폐능을 분석했다.황산바륨 분말 입자와 PLA 필라멘트 혼합 입도 평가 시 외관상과 주사전자현미경 관찰사진에서 함유량이 30%일 때 가장 적정비율로 혼합된 것을 확인하였다. 황산바륨 함유량에 따른 두께별 흡수선량 결과에서 함유량이 0%일 때와 각 % 별 함유량을 비교했을 때 두께 0.5 cm에서 흡수선량의 차이가 가장 크게 나타났으며, 바륨함유량이 30%일 때 두께 3 cm에서 가장 낮은 선량값을 나타냈다. 또한 바륨함유량이 30%를 기점으로 함유량이 증가할수록 흡수 선량값은 다시 높아지는 결과가 나타났다. 기존의 납 대신 친환경 물질인 황산바륨을 필라멘트 소재인 PLA와 혼합하여 형태학적인 차폐체를 만들 수 있었다. 혼합물에 대한 바륨의 혼합비율은 30%가 가장 적절하며, 본 연구를 토대로 진단 방사선 분야 내 3D 프린터를 이용한 형태학적 차폐체 구현을 위한 기초 자료로 사용될 것으로 기대한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.107-113
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• 2018

본 연구에서는 대표적인 친환경 소재인 바이오복합재료(bio-composite)를 이용한 3D 프린터 필라멘트를 제작하였다. 바이오복합재료의 제조를 위해 매트릭스로는 생분해성 고분자인 poly lactic acid (PLA)를 그리고 충전제로는 대나무 분말(Bamboo flour)을 사용하였다. 대나무는 담양에서 생산되는 왕대, 솜대, 죽순대를 이용하였으며, 대나무 분말과 PLA의 혼합비율은 중량기준 10/90, 20/80, 30/70으로 설정하였다. 3개 죽종으로 제조한 대나무/PLA 바이오복합재료의 기본물성 평가를 위해 인장강도를 비교하였다. 그 결과, 왕대 분말/PLA의 비율이 10/90일 때의 인장강도가 7.12 MPa로 가장 높게 나타남으로써 3D 프린터 필라멘트 제작용 대나무/PLA 바이오복합재료로 가장 적합한 것으로 판단되었으며, 현미경 관찰 결과, 죽분의 함량을 더욱 낮춘 필라멘트를 제작할 필요성이 있다고 판단된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권6호
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• pp.141-152
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• 2015

Most of agricultural structures are consisted of complex components and exposed to various boundary conditions. There have been no ways to express those structures exactly for model experiment. As an alternative, 3D printer can produce any type of solid model. However, there are limited informations related to structural experiments using 3D printer. The object of this study gives the basic informations to structural engineers who try to use 3D printer for model experiment. When PLA was used as a supplier for 3D printer, the outcomes showed less heat deformation to compare with ABS. To test the material properties, two kinds of experiments (three-point flexibility test and compression test) were executed using universal testing machine. In three-point flexibility test, plastic hinge and its deformation were developed as observed in material such as steel. The behavior was in a linear elastic state, and elastic bending modulus and yield force were evaluated. In the compression test using unbraced columns with hinge-hinge boundary condition, the constant yield forces were observed regardless of different lengths in all columns with same section size, whereas the compressive elastic modulus was increased as the length of column was increased. The suggested results can be used for model experiments of various agricultural structures consisted of single material.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.879-886
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• 2018

3-dimensional(D) 프린터는 컴퓨터로 모델링 한 데이터를 바탕으로 3차원의 입체 물체를 출력할 수 있는 장비이다. 이러한 특징을 방사선과학 분야와 융합하여, CT 데이터를 이용한 뼈 모형 X선 팬텀제작 등에 활용되고 있다. 본 연구는 기존의 Pelvis팬텀을 CT 스캔하고 얻어진 데이터로 Fused Filament Fabrication(FFF) 3D 프린터의 소재인 PLA, Wood, XT-CF20, Glow fill, Steel 필라멘트를 이용하여, 뼈 모형 팬텀을 제작하였다. 기존의 Pelvis 팬텀과 3D 프린터로 제작된 5가지 재질의 팬텀을 동일한 조건으로 CT 스캔 하고 얻어진 영상에서 Hounsfield Unit(HU)을 측정하였으며, 진단용X선 발생장치를 이용하여 SI, SNR을 측정하여 각 팬텀을 비교 분석하였다. 그 결과 사지 X선 검사 조건 내에서 X선 팬텀은 glow fill 필라멘트가 가장 적합하다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 기반으로 필라멘트의 특성들을 알 수 있었으며, X선 팬텀 제작에 대한 실용성을 확인하였다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제43권6호
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• pp.453-460
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• 2020

The price of the Brain phantom (Hoffman 3D brain phantom) used in nuclear medicine is quite expensive, it is difficult to be purchased by a medical institution or an educational institution. Therefore, the purpose of present research is to produce a low-price 3D brain phantom and evaluate its usefulness by using a 3D printer capable of producing 3D structures. The New 3D brain phantom consisted of 36 slices 0.7 mm thick and 58 slices 1.5 mm thick. A 0.7 mm thick slice was placed between 1. 5 mm thick slices to produce a composite slice. ROI was set at the gray matter and white matter scanned with CT to measure and compare the HU, in order to verify the similarity between PLA which was used as the material for the New 3D brain phantom and acrylic which was used as the material for Hoffman 3D brain phantom. As a result of measuring the volume of each Phantom, the error rate was 3.2% and there was no difference in the signal intensity in five areas. However, there was a significant difference in the average values of HU which was measured at the gray and white matter to verify the similarity between PLA and acrylic. By reproducing the previous Hoffman 3D brain phantom with a 100 times less cost, I hope this research could contribute to be used as the fundamental data in the areas of 3D printer, nuclear medicine and molecular imaging and to increasing the distribution rate of 3D brain phantom.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권1호
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• pp.33-39
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• 2022

3D 프린터 관련 특허가 만료되고 주요 기술이 공개되면서 3D 프린터 가격이 하락하면서 원하는 제품을 쉽게 찾을 수 있는 환경이 조성되고 있다. 특히 가장 저렴한 FDM(Fused Deposition Modeling) 3D 프린터가 다양한 분야에서 사용되고 있다. FDM 방식은 형상을 출력할 때 특정 조건이상에서는 지지대(Support)를 붙여야만 형상의 무너짐 없이 제작이 가능하다. 지지대를 달지 않고 형상을 출력할 때 특정 각도에서 발생하는 불규칙한 표면은 제품에 있어서는 불량이지만 예술과 공예적 측면에서는 또 다른 재미를 느낄 수 있는 요소로 활용될 수 있다고 사료된다. 본 논문에서는 이러한 불규칙한 표면을 얻기 위해 출력에 영향을 줄 수 있는 요인들을 제어하고 출력 각도만 변위요소로 실험하였다. 실험 결과 수직에서 62°~70°의 각도로 프린팅 시 필라멘트가 흘러내리지 않고 불규칙한 표면을 얻을 수 있었다. 또한 인위적으로 불규칙한 표면을 공예적인 제품에 적용해 보았다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.565-572
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• 2019

본 연구에서는 야외 방사선투과검사 시 방사선작업종사자의 맞춤형 차폐체 제작을 위해 3D 프린터 필라멘트의 재질 및 두께에 대한 차폐 분석을 수행하였다. MCNPX를 이용한 모의 모사를 통해 복셀 선원 $^{192}Ir$, $^{75}Se$를 선택 후 ICRU Slab Phantom에 차폐체를 부착하고, 선원과 Slab Phantom의 거리를 100 cm으로 설정하였다. 12 개의 차폐물질에 대하여 차폐물질이 없는 경우부터 200 mm 까지 5 mm 단위로 나누어 각 차폐물질별 단위 질량 당 흡수되는 에너지를 평가하였다. 그 결과 모든 방사선투과검사용 감마선원에서 ABS + Tungsten, ABS + Bismuth, PLA + Copper, PLA + Iron 순으로 차폐 효과가 높은 것으로 나타났다. 그러나 납에 비해서는 다소 낮은 차폐 효과를 보였다. 향후 본 연구를 토대로 원자번호와 밀도가 높은 필라멘트 재료에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제46권6호
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• pp.519-526
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• 2023

This study was intended to evaluate the shielding rate of radiation shields manufactured using 3D printers that have recently been used in various fields by comparing them with existing shields made of lead, and to find out their applicability through experiments. A 3D printer shield made of tungsten filament 1 mm, 2 mm, 4 mm shield, RNS-TX (nanotungsten) 1.1 mm, lead 0.2 mmPb, and 1mmPb were exposed to ^99mTc, ¹⁸F, and ²⁰¹TI for 15, 30, 45 minutes, and 60 minutes after measuring cumulative dose three times. Based on this, the shielding rate of each shield was calculated based on the dose in the absence of the shield. In addition, ^99mTc, ¹⁸F, and ²⁰¹TI were located 100 cm away from the phantom in which the OSLD nano Dot device was inserted, and if there was no shield for 60 minutes, the dose of thyroid was measured using 1.0 mm of lead shield, 1.1 mm of RNS-TX shield, and 2 mm of tungsten shield made by 3D printer. The use of shields during radiation shielding emitted from open radiation sources all resulted in a reduction in dose. The radiation dose emitted from the radionuclides under the experiment was all reduced when the shield was used. This study has been confirmed that tungsten is a material that can replace lead due to its excellent performance and efficiency as shield, and that it even shows the possibility of manufacturing a customized shield using 3D printer.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제17권4호
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• pp.97-102
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• 2020

This paper presents the basic research for the design and fabrication of a 3D-printed load cell made of NCPC (nano-carbon piezo-resistive composite). We designed a structure that can resonate at a low frequency range of about 5-6 Hz with ANSYS using sensitivity analysis and a response surface method. The design was verified by fabricating the device with a low-quality commercial 3D printer and ABS filament. We conducted a feasibility test for a commercial sensor using 1000 cyclic load tests at 0.3 Hz in a material testing system. A manufacturing process for the 3D printer filament based on the NCPC was also developed using the nano-composite process.