• 재활복지공학회논문지
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• 제6권1호
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• pp.45-50
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• 2012

흉 요추 보조기는 후만증 관련 증상의 진행을 예방하고 통증을 완화시키기 위한 목적으로 노인성 후만증 환자의 재활을 위하여 이용되고 있다. 최근 다양한 형태의 흉 요추 보조기가 개발되고 있으나 생체역학적 효과에 관한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 세 가지 형태 (Type 1, one-connecting frame type; Type 2, two-connecting frame type; Type 3, all-in-one type)의 흉 요추 보조기와 몸통 (trunk)의 유한요소 모델을 구현하여 보조기 착용 후 운동성 변화에 따른 몸통에서의 압력 분포 및 보조기의 응력을 비교 분석하였다. 신전 운동 시 몸통에서 확인되는 압력의 분산은 일체형의 형태를 가지는 Type 3에 의해서 가장 고르게 이루어졌으며 connecting frame 형태의 Type 1과 Type 2의 압력 분포 패턴은 크게 차이가 나지 않았다. 보조기 착용에 따른 몸통의 운동성은 Type 2 ($11.3{\sim}13.9^{\circ}$), Type 1 ($12.1{\sim}15.4^{\circ}$)와 비교하여 Type 3 ($8.5{\sim}9.4^{\circ}$)에 의하여 가장 크게 제한되었다. 모든 Type의 보조기는 20% 미만의 파단 가능성을 보였다. 따라서, 보조기 착용에 따른 등압 분포 및 운동성의 결과로 미루어 볼 때, 일체형의 흉 요추 보조기가 후만증 환자 재활에 있어 높은 효과를 제공할 것으로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 1999

인공 슬관절에 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene : UHMWPE)의 마모는 삽입물의 수명을 결정하는 주요 요인으로 작용한다. UHMWPE의 마모로 입자가 발생하여 조직반응을 일으키고 이에 따른 일련의 반응으로 골용해가 일어나 인공관절의 실패의 원인으로 작용한다. 여러 보고들에 의하면 관절 운동시 발생하는 접촉응력은 UHMWPE의 마모에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나로 알려져 있다. 그러나 이러한 보고들은 관절 접촉면에서의 접촉 조건만을 고려했고 UHMWPE 삽입물을 지지하고 있는 금속 지지판과의 접촉면에서의 접촉 조건은 고려하지 않았다. 본 연구에서는 이러한 접촉 조건들을 고려하여 UHMWPE의 모양, 두께, 마찰, 굴곡 정도 그리고 구성 요소들에 대한 UHMWPE 표면과 내부에서의 응력해석을 통해 이들 변수가 UHMWPE의 마모현상에 미치는 영향을 알아보았다. UHMWPE의 모양에 따른 관절의 일치정도(conformity)에 대한 영향의 경우, 일치정도가 높은 모델이 응력을 줄여줄 수 있는 유형으로 나타났으며, 금속 지지판과의 접촉면에서 접촉조건을 준 경우가 완전히 결합된 것으로 가정한 경우보다 UHMWPE 내부에서의 최대 응력이 1-2mm 더 아래에서 나타났다. 또한 UHMWPE로만 된 유형이 금속 지지판이 있는 유형보다 낮은 응력분포를 보여줌으로써 높은 응력으로 인한 UHMWPE의 마모와 균열을 줄이기 위해서는 UHMWPE로만 된 유형의 삽입물의 사용이 좋을 것으로 사료되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.275-282
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• 2024

최근 제안된 탄소감축을 위한 조립 해체가 용이한 접합부는 주기적 하중을 가력하여 시험하였다. 시험체의 거동을 더 잘 이해하기 위해 "Tied Model"(볼트 접촉 면이 묶여 있음)과 "Bolt-slip Model"(접촉 면이 미끄러지고 분리됨)을 사용하여 3차원 유한요소(3D-FE) 해석을 수행하였다. Tied Model은 제안된 접합부가 강 접합(Rigid Joint)으로 거동할 경우 보의 소성 힌지가 발생하는 것을 시사한다. 반면, Bolt-slip Model은 제안된 접합부가 적절히 제조(간극 없이) 및 조립된 경우 강성 접합부의 약 0.5배의 에너지를 소산할 수 있음을 시사한다. 그러나 시험 결과와 비교했을 때, 모멘트-회전 이력 곡선이 잘 맞지 않는 것으로 나타났으며, 이는 시험체의 제조 결함(약 5-10mm 간극)으로 인해 성능이 저하되었음을 시사한다. 그럼에도 불구하고 실험에서 관찰된 이력곡선의 핀칭 현상과 시험체의 파괴 모드는 서로 일치하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권5호
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• pp.479-489
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• 2008

목적: 상악 구치부에서 자연치와 임플란트 보철시, 보철치관/고정체 비율에 따른 응력분포 양상을 비교하고자 했다. 재료 및 방법: 자연치 모델의 경우는 획득한 3차원 인체모델을 상악 좌측 제2소구치 및 제 1대구치가 포함된 상악골을 Box 형태의 3차원 유한요소모델로 변환하였고, 임플란트 모델은 3차원 인체모델에서 치아 부분을 제거하고 동일 부위에 임플란트 모델을 연결하는 과정을 거쳐서 임플란트가 삽입된 유한요소모델을 구성하였다. 치관/고정체 비율을 0.7:1, 1:1, 1.25:1이 되도록 골수준 (bone level)을 조정하였으며 각 모델의 치관 부위에 300 N의 수직 하중과 수평하중을 각각 가했다. 결과: 1. 모든 하중 조건하에서 자연치와 임플란트 모두에서 피질골과 인접하는 경부에 응력이 집중되는 양상을 보였다. 2. 치관/치근 (고정체) 비가 증가함에 따라 자연치와 임플란트 모두에서 교합면에 수직적 하중을 가한 경우에는 응력의 변화가 뚜렷하지 않았으나, 수평적 하중을 가한 경우에서는 응력이 증가하는 양상을 보였다. 3. 자연치의 경우에 치관/치근비가 증가함에 따라 splinting이 응력감소 효과를 보였고, 임플란트의 경우에는, 치관/고정체 비가 증가함에 따라 splinting이 수직 하중조건에 응력감소효과를 보였으나, 중심에서 벗어난 하중조건에는 최대응력이 오히려 증가하는 양상을 보였다. 4. 임플란트의 경우, 치관/고정체 비가 증가함에 따라 splinting이 수평하중조건 4에서 뚜렷한 응력감소 효과를 보이나, 수평 하중조건 5에서는 응력감소 효과가 감소되고, 특히 치관/고정체 비가 1.25:1인 경우에서는 오히려 응력의 증가를 보였다. 결론: 임플란트 보철물은 치관/고정체 비가 커질수록 더 큰 응력을 받게 되고, splinting의 효과도 감소하게 된다. 또한 교합하중이 임플란트의 장축을 벗어나거나 중심에서 벗어난 경우 응력이 커지는 것으로 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.13-21
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• 2019

급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)로 자연환경에서 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 깎기 또는 자연 상태의 암반사면이 다수 존재한다. 설계 실무측면에서 이와 유사한 암반상태 및 지질구조로 이루어진 지반을 양호한 연속체 암반사면으로 정의하고 있으며, 이 암반사면의 경사 결정 과정 중에 설계 및 시공 초기 단계의 안정해석 절차 단계에서 연속체 암반의 지반특성 평가방법을 수립하는 것이 중요하게 될 것이다. 이 연구에서는 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반사면의 안정해석 과정에서 지반정수 적용에 필요한 강도정수를 Hoek-Brown 파괴기준을 활용하여 실무적으로 산정하는 방안을 제안하고 이와 함께 급경사 암반사면의 안정해석을 통해 설계 적용성을 평가하였다. 기존 강도정수 산정방법은 작은 구속응력 변화에도 H-B파괴 포락선에 상응하는 등가 M-C강도정수가 민감하게 변화하므로 설계에서 실무적으로 활용하기가 부적합하였다. 이 문제점을 보완하기 위해 등각분할법으로 등가 M-C강도정수를 산정하는 방안을 제시하였다. 등각분할법의 설계 적용성을 확인하기 위해 기존 실시설계 현장에서 조성된 깎기 사면의 경사 변화에 따른 안전율 및 변위 결과를 검토하였다. 안전율은 1:0.5 사면에서 Fs=16~59이고, 1:0.3 사면에서 Fs=12~52이며, 대부분 10~12%의 감소를 보인다. 변위는 1:0.5 사면에서 0.126~0.975mm이고, 1:0.3 사면에서 0.152~1.158mm이며, 10~15%의 증가를 나타낸다. 이는 정규 비례의 미미한 변화이며, 안정성 측면에서는 양호한 상태이다. 설계 실무측면에서, H-B파괴기준에서 유도된 등각분할법으로 산정한 강도정수를 연구대상 암반사면과 유사한 양호한 암반에 대해 범용적인 강도정수로 적용하여도 안정적이고 경제적인 결과를 도출할 수 있다는 것을 확인하였다. 암반사면에 영향을 미치는 단층이 분포하지 않는 지반에서는 한계평형해석(LEM)과 유한요소해석(FEM)으로 안정해석하는 절차도 실무적으로 무난한 것으로 검토되었다. 연구대상 사면을 양호한 상태의 암반조건으로 선정하여 연구를 수행하였으나 좀 더 다양한 암반조건(터널 포함)에 보편적으로 적용할 수 있는지에 대한 검증 작업은 추후 연구과제가 될 것이다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권5호통권78호
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• pp.581-591
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• 2005

본 논문의 목적은 지관이 종방향 플레이트인 냉간성형 각형강관 T형 접합부의 최대내력 평가를 통하여 설계내력식을 제안하는 것이다. 이러한 T형 접합부의 형상은 지관에 플레이트를 이용하여 각형강관 주관면에 길이방향으로 용접하는 형상이고, 지관 플레이트를 갖는 각형강관 T형 접합부 실험결과 중에서 주관 플랜지 휨파괴가 지배하는 접합부만을 대상으로 하였다. $16.7{\leq}2{\gamma}(B/T){\leq}31.3$ 이고 $0.20{\leq}{\beta}(b1/B){\leq}0.75$ 범위의 지관 플레이트를 갖는 T형 접합부에 대하여, 접합부의 내력은 강도보다는 사용성이 지배하는 나타나 최대내력을 주관폭(B)의 1.5 P1%B로 정의하였다. 기본 접합부 형상에 대해 제안된 항복선모델을 참조하여 지관 플레이트를 갖는 접합부 형상에 대한 새로운 수정된 항복선 모델을 제안하였다. 최종적으로 유한요소해석과 항복선 해석에 근거한 제안 설계내력식과 실험결과를 비교하여 타당성을 검증하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.421-435
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• 2008

본 논문에서는 잔류응력과 초기변형을 고려한 비선형 해석을 실시하여 송전철탑의 극한거동을 분석하였다. 송전철탑 전체 해석 모델링에 주주재, 수평재 및 1차 사재는 보(Beam)요소를 사용하였고, 기타 사재 및 보조재는 트러스(Truss)요소를 사용하였으며 구조해석프로그램 ABAQUS(2004)를 사용하였다. ABAQUS Imperfection 옵션 및 Initial condition 옵션을 사용한 초기변형 및 잔류응력 적용의 적절성을 평가하고자 판(Plate & Shell)요소 부재모델과 보요소 부재모델의 해석결과를 비교분석하였다. 보요소와 트러스 요소를 적용한 송전철탑 전체모델의 비선형 해석결과 ${P-{\triangle}}$효과로 인하여 철탑 하부 각재부 주요 부재에 좌굴파괴가 발생하였다. 본 연구에서는 구조물의 안전성에 영향을 미치는 비선형 해석인자 즉 잔류응력과 초기변형의 정도에 따른 안전성 저하값을 정량적으로 평가하여 제시하고 있다. 그러므로, 본 연구의 결과는 실제 송전철탑의 파괴극한거동에 가까운 설계법, 해석법 및 시공법 정립에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제10권2호
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• pp.35-39
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• 2004

선체구조는 기본적으로 판부재의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 판부재는 하중분담 능력에 따라서 전체적인 구조의 강도에 큰 영향을 미치게 된다. 또한 각 구조적인 판부재는 개별적으로 거동하는 것이 아니라 종합적인 구조로서 작용하게 된다. 선박구조물은 강구조물과 해양구조물에서와는 달리 고정도의 부정정 구조물로 구성되어 있으며, 이러한 구조물의 거동을 정확하게 규명하기 위해서는 복잡하게 구성되어 있는 선체판넬 구조를 단순화시켜서 해석에 적용하여야 한다. 본 연구에서는 선체판넬구조의 모델링영역에 따른 최종강도 거동의 차이를 분석하여, 합리적인 모델링영역을 규명하고자 한다. 사용된 해석모델은 실제 상선의 이중저구조에서 사용되는 판넬에서 채택하였으며, 유한요소해석 모델링 시 3가지 서로 다른 해석영역을 지정하여 적용하였다. 본 연구의 목적은 일축압축하중이 작용하는 보강판넬구조에서 서로 다른 모델링영역을 갖는 보강판에서의 최종강도 거동을 분석하여 최적의 해석모델링 영역을 찾는 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.98-106
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• 2020

본 연구는 고장 사례 분석을 통한 수중함용 디젤엔진 건전성에 관한 내용으로 수중함 건조 중 발생한 비정상 디젤엔진 정지 현상에 대한 발생 원인을 다각도로 분석하였으며 또한 2차 손상 부위에 대한 건전성을 검토하였다. 디젤엔진 정지 현상에 대해서는 비정상 전 후로 피스톤 내부 온도변화 및 손상부 점검 확인을 통해 분석 하였다. 또한 폭발로 인한 2차 손상 부위를 분석하기 위해 디젤엔진의 가장 핵심 부품인 크랭크 축으로 전달되는 인장응력 및 압축응력을 계산 하였고 유한요소 해석을 통해 응력분포를 검토 하였으나 크랭크 축은 설계적으로 안전하다는 것을 확인 하였으며, 최종적으로 디젤엔진을 함 외부로 취외하여 정밀 점검 하였을 때에도 크랭크 축에는 손상이 없는 것을 확인 하였다. 본 연구결과를 통하여 디젤엔진 비상정지 사고 발생에 대한 크랭크 축의 건전성을 사전 검증하였다. 이에 최소 범위에서 점검 및 복구하였으며 디젤엔진 품질을 확보 할 수있었다. 본 연구를 통하여 향후 디젤엔진 품질문제 검토 시 건전성확보를 위한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제14권5호
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• pp.327-338
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• 2004

본 연구에서는 터널의 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 지반과 지보재의 파괴를 고려한 터널의 안전율에 대한 개념을 정립하고, 안전율을 계산하는 수치해석기법을 정립하고자 하였다. 안전율을 구하기 위해서 지반이 파괴될 때까지 지반의 강도를 감소시켜가며 반복적으로 해석을 수행하는 전단강도 감소기법을 사용하여 지반의 파괴 및 이에 따른 지보재의 파괴를 고려하여 측압계수 및 암반등급에 따른 터널의 안전율을 구하였다. 이 방법을 사용하면 파괴 활동면을 미리 가정하지 않아도 안전율과 파괴 활동면을 동시에 구할 수 있다. 수치해석은 유한 차분법에 기초를 둔 지반해석 프로그램인 FLA $C^{2D}$(ver 3.3)을 사용하였으며, 해석 결과로부터 소성영역의 분포와 지보재의 응력분포를 확인하였다. 해석 결과 양호한 1등급과 2등급의 암반에서는 안전율이 높게 나타났으며, 암반등급이 저하될수록 안전율은 낮게 계산되었다. 또한 측압계수 0.5인 경우가 측압계수 2.0인 경우보다 안전율이 더 크게 확보되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 정의된 안전율은 터널의 안정성을 나타내는 정량적 지표로 사용될 수 있음을 확인하였으며. 소성영역, 숏크리트 응력, 록볼트 축력을 검토함으로써 터널에 설치되는 지보재의 양과 설치 위치를 조정하는데 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.다.