• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2003년도 학술대회지
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• pp.72-77
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• 2003

Nano-diamonds were added to Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) to improve the tribological properties of UHMWPE. Nano-diamonds which have a diameter of about 5-10nm were produced by detonation. UHMWPE/nano-diamonds composites were fabricated by hot pressing method. It is shown that friction coefficient was increased and wear resistance was improved as nano-diamonds were added to UHMWPE because of excellent mechanical properties of nano-diamonds located on UHMWPE surface.

• Clinics in Shoulder and Elbow
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• 제23권4호
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• pp.190-193
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• 2020

In general, reverse shoulder arthroplasty revision is performed using the same implant for both the humerus and glenoid components. However, the authors of the present case used different implants from what was used previously for treating instability with scapular notching and glenoid aseptic loosening and report the case.

• Tribology and Lubricants
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• 제27권6호
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• pp.293-301
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• 2011

Understanding of the tribological characteristics of polytetrafluoroethylen (PTFE) and ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) is crucial for their applications such as bearing and total joint replacement. In this work, the effect of the surface roughness of carbon steel on the tribological behaviors of PTFE and UHMWPE was experimentally investigated by using block-on-ring tribotester with friction force monitoring capability. It was found that that the amount of material transfer layers of PTFE formed on the carbon steel was significantly larger than those of UHMWPE, which was responsible the lower friction coefficient of PTFE. It was also concluded that the effect of surface roughness of carbon steel on the friction coefficient of UHMWPE was more significant than that of PTFE. For UHMWPE, it was found that the effect of surface roughness of counterface was varied with respect to applied normal force and sliding as well. Based on Archard's wear law, the wear coefficient of PTFE and UHMWPE was calculated to be $3{\times}10^{-5}$ ~ $8{\times}10^{-5}$ and $7{\times}10^{-6}$ ~ $2{\times}10^{-5}$, respectively.

• 대한정형외과학회지
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• 제53권6호
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• pp.490-497
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• 2018

목적: 65세 이상 노인 환자들을 대상으로 세라믹 대퇴 골두 및 교차결합 폴리에틸렌 라이너를 인공 관절면으로 사용한 무시멘트형 인공 고관절 전치환술의 최소 5년 이상 임상 및 방사선 추시 결과들을 분석하여 세라믹-폴리에틸렌 관절면의 유용성 여부를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2010년 3월부터 2012년 9월까지 65세 이상 노인 환자 51명(56 고관절)을 대상으로 후향적 연구를 진행하였다. 평균 연령은 $70.9{\pm}5.1$세였다. 임상 평가는 Harris hip score를 이용하였고, 방사선 평가는 비구 컵 경사각 및 전염각, 대퇴 스템 정렬 상태, 마모를 측정하였다. 수술 후 합병증 발생 유무도 조사하였다. 결과: 임상 평가상 Harris hip score는 수술 전 평균 48점에서 최종 추시 시 평균 87점으로 향상되었다(p<0.05). 방사선 평가상 평균 비구 컵 경사각은 $40.9^{\circ}{\pm}6.4^{\circ}$, 평균 비구 컵 전염각은 $20.3^{\circ}{\pm}8.1^{\circ}$였다. 거상 라이너를 사용한 16예에서 평균 비구 컵 전염각은 $14.3^{\circ}{\pm}7.9^{\circ}$, 중립 라이너를 사용한 40예에서 평균 비구 컵 전염각은 $22.4^{\circ}{\pm}9.1^{\circ}$였다(p<0.05). 평균 대퇴 스템 정렬각은 $0^{\circ}$도(범위, 내반 $4^{\circ}$-외반 $4^{\circ}$)였다. 평균 선상 마모량은 $0.458{\pm}0.041mm$였으며 평균 연간 선상 마모율은 $0.079{\pm}0.032mm/yr$였다. 수술 후 합병증으로 대퇴 스템 주위 골절 6예(10.7%)가 발생하였다. 결론: 본 연구 결과 분석상 탈구나 세라믹-폴리에틸렌 관절면에서 기인한 합병증이 없으므로 65세 이상 노인 환자에서 무시멘트형 인공 고관절 전치환술 시행 시 세라믹-폴리에틸렌 관절면을 유용하게 사용할 수 있으나 수술 중 대퇴 스템 주위 골절 발생을 방지하기 위한 좀 더 세심한 노력이 필요하다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1998년도 제28회 추계학술대회
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• pp.227-233
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• 1998

인공관절 라이너에 널리 사용되는 대표적 생체재료인 초고분자량 폴리에틸렌 (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene)은 체내에 삽입되기 전에 멸균처리를 거쳐야 하며, 가장 보편적인 멸균 방법은 감마선을 이용한 멸균처리이다. 그러나, 감마선은 폴리에틸렌의 화학분자 결합구조에 변화를 일으키며, 따라서 물리적, 기계적 물성치에 변화를 야기 사려된다. 이는 인공관절 수명을 좌우하는 변형과 마모현상에도 결정적 영향을 줄 것으로 사려된다. 본 연구에서는 감마선 멸균처리가 UHMWPE의 크리프 변형 및 마모에 미치는 영향이 관찰되었고, 그 결과들은 감마선 멸균처리로 야기된 폴리에틸렌의 화학분자 결합구조의 변화(Crystallinity, Oxidation, Crosslinking)와 함께 분석되었다. 압출 제작된 초고분자량 폴리에틸렌 봉(extruded UHMWPE rod)으로부터 원통형의 시편을 제작하여 감마선 멸균처리를 행하고, 압축 크리프 실험과 마모 실험을 실시하여 멸균처리 하지 않은 시편의 결과와 비교하였다. 크리프 변형의 경우, 감마선 멸균처리 된 시편과 멸균처리 하지 않는 시편 사이에는 크리프 복원정도를 제외하고 거의 차이가 없었으나, 반면에 마모의 경우, 감마선 멸균처리 된 시편이 멸균처리 하지 않은 시편보다 훨씬 적은 마모량을 보였다 (p<0.05). 이것은 crosslinking 증가에 따른 마모 저항력 향상으로 볼 수 있다.

• 한국CDE학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.58-66
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• 2008

The artificial discs have recently used to preserve the motion of the treated segment in lumbar spine surgery. However, there have been lack of biomechanical information of the artificial discs to explain current clinical controversies such as long-term results of implant wear and excessive facet contact forces. In this study, we investigated the biomechanical effects of three artificial implants on the lumbar spinal segments by finite element analysis. The finite element model of intact lumbar spine(L1-S) was developed and the three implants were inserted in L4-L5 segment of the spine model. 5 Nm of flexion and extension moments were applied on the superior plate of L1 with 400 N of compressive load. Excessive motions and high facet contact forces at the surgical level were generated in the all three implanted models. In the flexion, the peak von-Mises stresses in the semi-constrained type implant was higher than those in the un-constrained type implant which would cause wear on the polyethylene core. The results of the study would provide a biomechanical guideline for selecting optimal surgical approach or evaluating the current design of the implants, or developing a new implant.

• 수산해양기술연구
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• 제60권2호
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• pp.186-193
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• 2024

Most fishing nets used in fish cage aquaculture are made of synthetic fibers such as polyamide (PA) and polyethylene (PE). Therefore, it is challenging to maintain the internal volume of the fish cage due to biofouling, which can increase the load on the cage or reduce dissolved oxygen levels by impeding smooth current flow. To address this issue, research has been conducted to replace conventional synthetic fiber cage nets with brass nets, demonstrating certain benefits such as improved productivity and ease of fish cage management. However, given the need for a more thorough examination of brass fishing net weaving technology and performance, this study assessed the optimal weaving method for brass fishing nets to be used in fish cages. Additionally, it provided essential data for the practical application of brass fishing nets by evaluating their weight, tensile strength, elongation, fatigue resistance, and wear resistance. The study concluded that weaving brass fishing nets using the chain link method ensures durability, ease of installation, and compact storage in a scroll-like form. Moreover, due to their superior fatigue and wear resistance properties, brass nets can offer increased utility if appropriate net diameter and length are selected to compensate for their higher weight per unit area and relatively higher cost compared to existing fiber fishing nets.

• 대한족부족관절학회지
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• 제26권4호
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• pp.157-162
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• 2022

Total ankle arthroplasty has become a viable motion-preserving alternative to ankle arthrodesis, especially in the last two decades. Recent improvements have been achieved in the strength of implant design and surgical technique. Nevertheless, addressing preoperative deformities is essential for successful outcomes of total ankle arthroplasty. Residual malalignment can produce instability and edge loading, causing acceleration of polyethylene wear, followed by osteolysis and an increased risk of revision surgery. Therefore, the accompanying deformities and their correction techniques need to be comprehensively elucidated and understood. In this article, we provide a review of the application of total ankle arthroplasty in arthritis with coronal plane varus and valgus deformities.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권6호
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• pp.54-63
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• 2022

이 연구는 구조물 내진보강 장치의 하나인 마찰댐퍼에 관한 것으로, 내부 마찰재를 복합재료의 일종인 초고분자량 폴리에틸렌으로 대체하여 댐퍼를 개발하였다. 또한 마찰력이 발생하는 내부 구조를 여러 층으로 적층하는 다중 마찰방식을 적용하였다. 개발된 다중 마찰댐퍼의 성능 검증을 위해서 재료에 대한 기초 물성과 마모 특성, 디스크 스프링에 대한 특성 분석 시험을 수행하였다. 마모시험 시험결과, UHMWPE의 질량 감소율은 0.003%로 복합재료 기반의 마찰재 중에서 가장 우수한 성능을 보였다. 디스크 스프링은 유한요소해석과 시험결과로부터 설계기초자료를 확보하였다. 또한 개발된 다중 마찰댐퍼의 품질 안정성을 확인하기 위해 토크값에 따른 마찰력 변화와 감쇠장치에 대한 지진하중 시험을 수행하였다. 품질성능 시험결과, 토크 값 조절에 따라 선형적인 마찰력 변화를 보였으며, 지진하중 시험 결과, 마찰댐퍼의 허용오차는 설계기준에서 요구하는 15% 미만으로 나타나 내진보강 장치로서의 요구조건을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.137-137
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• 2012

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위하여 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 직접적인 마모 운동을 수행하게 되므로, 이 부분의 소재 특성에 따라 인공관절의 수명이 결정 되게 된다. 현재 헤드 소재로서는 Co-Cr-Mo 합금이, 라이너 소재로서는 고분자 소재인 UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene)가 주로 사용되고 있다. 이러한 MOP (Metal-On-Polymer) 구조의 인공관절의 경우, 충격흡수의 장점이 있는 반면, 관절 운동시 발생하는 UHMWPE 의wear debris에 의해 골용해가 발생하게 되어 인공관절의 수명이 저하되는 문제점이 있으며, 금속 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 저하시키는 또 다른 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition) 공정을 이용하여 금속 (Co-Cr-Mo 합금)소재 위에 세라믹 (niobium nitride) 박막을 증착하여 상대재인 UHMWPE의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 금속 소재 위에 증착된 세라믹 박막은 상대재인 UHMWPE의 마모량을 줄여줄 뿐만 아니라 금속이온의 용출을 막아준다는 장점이 있으나, 장시간의 마모 운동에 의하여 발생하는 박막의 박리 현상은 인공관절의 수명을 급격히 저하시키는 또 다른 원인이 된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. Dynamic ion mixing 공정을 수행함에 따라 박막과 금속 사이의 접착력이 증가하게 되어, UHMWPE의 마모량이 2배 가까이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 장시간의 마모시험에서도 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 UHMWPE의 마모량을 감소시키기 위하여 박막을 증착하기 전에 금속 소재에 질소 이온주입을 수행하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였다. 질소 이온주입 결과 Co-Cr-Mo 합금 표면에 부분적으로 CrN, Cr2N의 세라믹 상이 형성 되는 것을 확인할 수 있었으며, 그에 따라 UHMWPE의 마모량이 2배 이상 감소 되는 것을 확인 할 수 있었다.