유한요소법을 이용한 환자별 교정시스템 구축의 기초 알고리즘 개발과 적용 : Development and Application of the Basic Algorithm

신정욱,남동석,김태우,이성재 대한치과교정학회 1997 대한치과교정학회지 Vol.27 No.5

본 연구는 최근 많은 연구가 행해지고 있는 유한요소를 이용한 교정시스템구축에 있어서 정상교합자가 아닌 부정교합 환자별 유한요소 모델구출을 위한 기초 알고리즘 개발에 그 목표가 있다. 기존에는 유한요소 분석을 위해서 한 환자의 치열을 유한요소 모델로 재현하고자 할때, 전처리 과정에 대부분의 시간을 소요해야만 했다. 본 연구에서는 이 전처리과정을 자동화할 수 있는 기초 알고리즘을 마련하여, 향후 이 방면의 연구를 용이하도록 하였다. 이를 위하여 임의로 선택된 부정교합 환자의 상하악 모형을 이용하여 치아의 삼차원적인 위치를 계측할 수 있는 표준화된 방법을 제시하였으며, 또한 본 연구를 통하여 개발된 프로그램을 이용하여 유한요소의 전처리과정을 자동화할 수 있는 기초을 마련하였다. 본 연구는 아래와 같은 단계를 거쳐 수행하였다. 1. 상, 하악 중절치에서 제2대구치까지 14개의 치아 형상을 상, 하악 각각 구축하여 개별 화일로 저장한다. 2. 이 치아에 standard bracket을 치관의 FA point와 bracket slot의 중앙이 일치되도록 부착한다. 3. 대상 환자의 석고 모형을 제작한다. 4. 석고 모형에서 본 연구를 위해 제작된 기구들로 치아의 crown inclination, angulation, 그리고 교합면에서 치관첨까지의 수직거리를 계측한다. 5. 표준화하여 촬영한 석고모형의 사진을 이용하여 화상처리기법으로 치아의 치열궁 형태를 파악한다. 또한 사진상에서 치아의 수평적 위치 및 회전량을 측정한다. 6. 계측된 crown inclination, angulation, 수직거리, 그리고 치열궁의 형태 미 치아의 회전정도 등을 회전행열을 이용하여 만든 프로그램에 입력한다. 이 프로그램은 유한요소 전처리 과정에 필요한 치아의 배열상태를 담고 있는 데이터를 결과파일로 제공하는데, 이 결과 파일은 일반적인 상용 유한요소 프로그램에서도 사용 가능하다. 7. 개개의 치아파일은 이 결과 파일에 따라 삼차원적인 위치로 배열되어 선택한 특정환자의 유한요소 모델을 완성하게 된다. 상기와 같은 여러 단계를 거친 후 임의로 선택한 부정교합자의 상, 하악 유한요소 모델구축을 위한 기초 자료를 구출할 수가 있었으며, 개개인 환자의 모형에서 얻은 정보로 유한요소 모델로 재현하기 위한 전처리과정의 기초 알고리즘을 마련하였다. The purpose of this study is to develop the basic algorithm for the finite element method modeling of individual malocclusions. Usually, a great deal of time is spent in preprocessing. To reduce the time required, we developed a standardized procedure for measuring the position of each tooth and a program to automatically preprocess. The following procedures were carried to complete this study. 1. Twenty-eight teeth morphologies were constructed three-dimensionally for the finite element analysis and saved as separate files. 2. Standard brackets were attached so that the FA points coincide with the center of the brackets. 3. The study model of a patient was made. 4. Using the study model, the crown inclination, angulation, and the vertical from the tip of a tooth was measured by using specially designed tools. 5. The arch form was determined from a picture of the model with an image processing technique. 6. The measured data were input as a rotational matrix. 7. The program provides an output file containing the necessary information about the three-dimensional position of teeth, which is applicable to several finite element programs commonly used. The program for a basic algorithm was made with Turbo-C and the subsequent outfile was applied to ANSYS. This standardized model measuring procedure and the program reduce the time required, especially for preprocessing and can be applied to other malocclusions easily.

글리코 써머얼 법에 의한 나노 산화아연 분말 합성 및 특성

김정원,김선욱,김명호,배동식 국립7개대학공동논문집간행위원회 2005 공업기술연구 Vol.5 No.-

ZnO nanoparticles were prepared under glycothermal condition by precipitation from metal nitrates with aqueou ammonium hydroxide. The nanoparticles were obtained at temperatures between 230 and 250℃. The microstructure and phase of the Synthesized particles were studied by SEM(FE-SEM) and XRD. The properties of the ZnO powder were studied as a function of various processing parameters such as reaction temperature, reaction time and solute concentration. The average particle sizes of the ZnO increased with increasing reaction temperature. The average sizes of the systhesized ZnO nanoparticles which prepared at 230℃ for 4 h were about 20-30 nm.

N/O/N 박막 다이아프레임을 이용한 광섬유 압력센서의 제작 및 그 압력특성

유양욱,김명규,박동수,김창원,김진섭,이정희,손병기 경북대학교 센서기술연구소 1995 센서技術學術大會論文集 Vol.6 No.1

The 0.6 μm N/O/N triple layer, Si_(3)N_(4)(150 nm)/SiO_(2)(300 nm)/Si_(3)N_(4)(150 nm), was deposited on silicon substrate and the N/O/N thin film diaphragm was formed using anisotropic etching technique. The stress of the formed diaphragm was very small with temperature variations. Combining this diaphragm and the optical fiber, intensity-type pressure sensor was fabricated and its pressure characteristics were investigated. The relation between the optical output power, inversely proportional to the deflection of the diaphragm, and the applied pressure was almost linear in 0~77 torr range.

근시교정을 위한 엑시머 레이저 수술의 九學的 해석

신정옥 인제대학교 1994 仁濟論叢 Vol.10 No.2

본 연구에서는 유한요소법을 이용하여 근시 교정을 위한 엑시머 레이저 수술의 역학적 모델을 제시하였다. 엑시머 레이저 수술에는 여러가지 복합적인 요소가 상호 작용하여 그 결과에 영향을 미치고 있으나, 본 연구에서는 역학적인 요소를 선택하여 그것들이 수술의 결과에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 유한 요소해석에 우선되는 중요한 요소는 대상체의 물성치인데, 각막의 물성적 성질은 인체 내의 다른 soft tissue들과 마찬가지로 비선형의 성질을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 비선형의 성질을 사용하였다. 그 외의 역학적 요소로서는 수술의 면적, 안압, 수술의 깊이, 수술전 각막의 두께, 등을 생각할 수 있다. 따라서 각 역학적 요소의 변화에 따른 근시의 교정 정도를 고찰하였다. 연구 결과는 임상 결과와 정성적인 일치를 보였으며, 상달부분 정량적으로도 일치를 보였다. 따라서 본 연구에서는 유한 요소의 인상에 대한 적용 가능성을 입증 할 수가 있었다. 근시 혹은 난시의 교정을 위한 각막굴절 수술의 원리를 역학적 견지에서 고찰해 보면 각막의 형상을 변형시켜서 안구가 원하는 만큼의 빛을 굴절 시킬 수 있도록 하는 것이다. 따라서 굴절수술에서 빛의 굴절에 관여하는 요소들을 추출하여 각 요소의 변화에 따른 수술의 결과를 분석하는 것은 지난 수 십년간 축적된 임상결과를 보다 체계적으로 분류, 정리할 수가 있음은 물론이고 앞으로의 수술에도 보다 과학적인 방법을 제시할 수가 있음을 뜻하게 된다. 각막굴절 수술에는 여러가지가 있으나 현재 보편화되어 있는 것으로는 방사상 각막 절제술과 엑시머 레이저 각막 연마술이 있다. 본 연구에서는 국내외적으로 그 간편성과 효과면에서 그 효용도를 인정 받고 있는 엑시머 레이저 수술에 관여되는 여러 역학적 요소들이 수술의 전과에 미치는 영향을 분석하고 이에 따른 역학적 모델 설정의 가능성을 제시하는 데 그 주안점을 두었다. 만족스러운 수술 결과를 위해서는 이에 관여되는 여러가지의 복잡한 인자들이 조화롭게 상호작용하여야 한다. 여러가지의 인자를 분류해 보면, 생리학적 인자, 역학적 인자, 그리고 시술자의 숙련도, 등을 들 수있다. 역학적 인자로는 각막의 물리적 성질, 수술 부위의 크기와 깊이, 안압, 수술전의 각막의 두께와 형상, 등을 들 수가 있다. 전술한 바와 같이 본 연구에서는 이들의 변화에 따른 수술후 각막의 변형된 형상을 고찰하여 빛의 굴절 변화를 예측하였다. 여러가지 인자의 변화에 따른 각막의 변형은 경우의 수가 많고, 더구나 각막의 복잡한 물성치, 기하학적 형상을 모두 고려하여 하나의 수식으로 표현하기란 수학적으로는 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 수치해석의 일종인 유한 요소법을 이용하였다. 유한요소법은 그 용어가 설명하는 바, 해석하고자 하는 물체를 유한개의 작은 요소로 분할하여, 각 요소에서의 변형 현상을 물체의 기본 성질과 처해진 환경(구속 조건)에 의거하여 해석함으로써, 긍극적으로 대상체 전체의 변화를 고찰하는 것이다. 이 방법은 공학 분야에서는 수십 년간 널리 사용되어 왔고, 이미 그 효용도와 정확성이 입증되고 있다. 대표적인 유한 요소법의 장점은 어떤 물체 고유의 물리적 성질이 확인되면, 해석하고자 하는 대상체의 형상과 외부 환경의 변화에 관계없이 해석이 가능하다는 것이다. This study proposed a mechanical model of the excimer laser photorefractive keratectomy(PRK) for myopia patients using finite element method. The outcomes of the surgery depends on many factors, which are also dependent on each other. In this study, same mechanical factors are selected and the effects of the selelcted factors on the surgical results were analyzed. One of the important factors in the finite element analysis is the mechanical properties of the object. The representative characteristic of the human cornea is that it shows highly nonlinear property in the stress-strain relationship like most soft tissues in the human body. Therefore, the nonliear property was adopted in this study. Other important mechanical properties which affect the outcomes of the surgery are : a preoperative thickness, intraocular pressure, diameter of ablation zone and the depth of ablation. With various changes of those mechanical factors, the outcomes of the surgery were predicted using the finite element method. The results show the qualitative agreement with clinical outcomes also promising agreement quantitatively. Therefore, this study shows a potential of the finite element method in clinical application of excimer laser PRK. Key Words : Finite Element Method. Mechanical Model, Mechanical Properties Department of Medical Engineering, Inje University

대기부유분진중 다환방향족탄화수소류의 오염에 관한 연구

任齊彬,鄭在凡,洪雄基 全北大學校 附設 都市및環境硏究所 1994 都市 및 環境硏究 Vol.9 No.1

Total suspended particulates and concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons were measured from April 1992 to January 1993 for analyzing air pollution comparatively in five designated areas in Chonju city: industrial, semi-industrial, commercial, residential, and green area. The concentration o total suspended particulates was estimated up to 201 ㎍ in whole city level. Sixteen polycyclic aromatic hydrocarbons were commonly distributed in the city, especially the concentration greatly increased during the winter. Benzo(ghi)perylene was a major pollutant detected from 0.98 to 1.67ng/㎥ in four tested regions except the green area, in which 0.57 ng/㎥ of fluoranthene was the highest. Benzo(a)pyrene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, indeno(1,2,3-cd)pyrene, and dibenz(ah)anthracene known as carcinogenic materials were also included in the samples analyzed. Degree of air pollution determined by total polycyclic aromatic hydrocarbons decreased in the order of 7.80 mg/㎥(commercial) > 7.72ng/㎥(industrial) > 5.71 ng/㎥(semi-industrial) > 4.72 ng/㎥(residential) > 3.21 ng/㎥(green area). Most polycyclic aromatic hydrocarbons were produced from liquid fuel. It is expected that air pollution will increase gradually as consumption of liquid fuel use increases.

나노파이버 기반의 의료용 지지체 제작 기술 및 응용

신호준,이창훈,조인희,김인애,이용재,박기동,신정욱 한국공작기계학회 2004 한국공작기계학회 춘계학술대회논문집 Vol.2004 No.-

Utilizing the electrospinning technique nanofiber-based biodegradable scaffolds made of PLGA was suggested. Under various conditions, their diameters and porosity as well as mechanical strength were evaluated. In addition to those, cell(chondrocyte) proliferation and formation of extracelluar matrices were also investigated along with the conventional membrane type PLGA scaffolds for the potential use in tissue engineering. As conclusions, this type of scaffold showed a potential of application to tissue engineering in view of mechanical stability as well as cellular responses.

신경세포의 Outgrowth 향상을 위한 마이크로 파이버 지지체와 전단응력의 영향

김인애,박수아,김영직,김수향,신호준,이용재,신지원,신정욱 한국공작기계학회 2005 한국공작기계학회 춘계학술대회논문집 Vol.2005 No.-

We introduced mechanical stimuli and micro patterned substrate with micro fibers to investigate the effects of those on neurite outgrowth along with nerve growth factor (NGF) in vitro. Micro fiber substrates were fabricated using an electros pinning process. And PC-12 cells cultured on substrates were simulated with newer growth factor and laminar flow shear stress in a fluid flow system. The results suggest that micro fiber substrates and fluid-induced shear stress are promising for simulating neuronal regeneration in a desired direction.

MEASUREMENT OF HEAT TRANSFER COEFFICIENTS INSIDE TURBINE COOLING BLADES IN GAS TURBINE ENGINE USING THERMAL IMAGING TECHNIQUE

Jung Woog Son,Gi Hun Kwon,Jeong Lak Sohn 대한기계학회 1996 KSME/JSME THERMAL and FLUID Engineering Conference Vol.3 No.1

의학/생물학 관련 연구에서 기계공학의 역할에 대한 고찰

신정욱(Jung-Woog Shin),김동화(Dong Hwa Kim),허수진(Su-Jin Heo) 대한기계학회 2008 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2008 No.11

Considering that human body is continuously experiencing mechanical stimuli due to daily activities, the micro-physical environments of cells/tissues should be considered for the successful outcomes in tissue engineering and/or related researches. Obviously, there are many factors involved in cell-based researches. In this presentation, the current trends and some of outcomes ar introduced. Through this studies, the roles of mechanical engineering in relation to medical/biological researches are to be emphasized.

ASME Section VIII Division 2 의 Design by Analysis 기반 비정형 압력용기 설계 및 실험적 검증에 관한 연구

김정욱(Jung Woog Kim),장대준(Dae Jun Chang) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.7