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혈압에 의해 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 발생하는 비선형 탄성변형률의 계산
권영주,윤구영,Kwon, Young-Joo,Yoon, Koo-Young 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.5
This paper presents a computation of nonlinear elastic strains that may occur in the leaflet of the Edwards MIRA mechanical heart valve by the applied high blood pressure using the finite element analysis methodology. By adopting numerical analysis techniques of the commercial finite element analysis code, NISA, structural analyses of the Edwards MIRA mechanical heart valve are performed for the slight variation of leaflet thickness to get the elastic strains occurring in the leaflet while the high blood fluid pressures are applied to the leaflet surface in order that the maximum stress occurring in the leaflet may be less than the yield stress of the leaflet material(Si-Alloyed PyC). And so, only the geometric non-linearity is assumed because large geometric nonlinear elastic strains are expected rather than material nonlinear strains due to the applied high blood pressure. Computed linear and nonlinear elastic strains are compared to make sure the non-linearity of the computed elastic strain. The comparison result shows that large elastic strains occur clearly in the very thin leaflets as high blood pressures are applied. However, only the linear elastic strains occur for low blood pressures, and also for thick leaflets even for the high blood pressures. Hence the nonlinear structural analysis is very required in the structural design of a mechanical heart valve. 본 논문은 유한요소법을 이용하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 높은 혈압이 작용할 때 발생하는 비선형 탄성 변형률을 계산하였다. 상용 유한요소해석 코드인 MISA의 수치해석기법을 채택하여 Edwards MIRA 기계식인공심장판막에 대하여 판첨의 두께를 조금씩 변화시키면서 구조해석을 수행하여 판첨내에 발생하는 최대응력이 판첨재질(Si-Alloyed PyC)의 항복응력보다 작도록 판첨 표면에 혈압이 작용할 시에 판첨에 발생하는 탄성변형률을 계산하였다. 따라서 높은 혈압 작용 시에 판첨의 재질에 따른 물질비선형변형률 보다는 구조적인 기하학적 형강비선형변형률만이 예상되기 때문에 오직 기하학적 형상비선형성만 가정되었다. 계산된 선형, 비선형 변형률들은 발생한 탄성변형률의 비선형성을 확인하기 위하여 비교검토 되었다 비교검토 결과는 비교적 매우 얇은 판첨에서 혈압이 높게 작용할 때에 높은 탄성변형률이 발생하는 것을 보여주고 있다. 그렇지만 동시에 해석결과는 매우 낮은 혈압이나 매우 두꺼운 두께의 판첨에서는 높은 혈압이 작용하더라도 매우 작은 탄성변형률이 발생함을 보여주고 있다. 따라서 기계식인공심장판막의 구조설계 시 비선형 구조해석은 꼭 필요함을 알 수 있다.
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권영주,백상규,유승훈,Kwon, Young-Ju,Paik, Sang-Kyu,Yoo, Seung-Hoon 해양환경안전학회 2014 해양환경안전학회지 Vol.20 No.2
The Korean government is considering implementation of the marine ecosystem restoration technology program (MERTP) to analyze the current status of the marine ecosystems and causes for the ecosystem deterioration as well as to eventually establish a master strategic plan for restoring ecosystem functions and preventing ecosystem functional loss. In order to determine likelihood of successful implementation, it is essential to perform an analysis of the economic feasibility of the program. The present study assessed economic feasibility of the MERTP. To this end, the dichotomous choice contingent valuation (CV) method is used. In particular, dichotomous choice (DC) format is employed as a method of eliciting willingness-to-pay (WTP) response to incentive-compatible mechanisms. The study also employed the spike model to deal with zero WTP responses from the DC CV survey. This survey of 1,000 randomly selected households in accordance with the guidelines provided by the National Oceanic and Atmospheric Administration (USA) was carried out nationwide in 2013. And, the respondents were asked in person-to-person interviews about their WTP for implementing the MERTP. The results showed that the annual mean WTP was estimated to be 5,414 won per household. Consequently, the annual benefit from the MERTP would be about 98.6 billion won for the next five years. Economic feasibility assessment utilizing the MERTP investment cost and expansion cost of the value provided that net present value, benefit/cost ratio, and internal rate of return are 337.8 billion won, 5.20, and 65.9 %, respectively, which are bigger than 0, 1.0, and 5.5 %, and that the MERTP passes the cost-benefit analysis. 정부는 훼손된 해양생태계의 현황 및 원인을 파악하고 생태계 기능 복원 및 손실 방지 전략을 수립하기 위해 해양생태계 복원기술개발 사업의 시행을 고려하고 있다. 사업 시행 여부에 대한 판단을 위해서는 이 사업에 대한 경제적 타당성 분석이 필수적으로 요구된다. 이에 본 연구에서는 조건부 가치측정법(CVM, contingent valuation method)을 적용하여 사업 수행의 경제적 타당성을 분석하고자 한다. 지불의사 유도방법으로 유인일치적인 양분선택형 모형을 이용하되, 지불의사액 추정모형으로 영(0)의 응답을 명시적으로 다룰 수 있는 스파이크 모형을 적용한다. CVM 적용을 위한 설문조사는 미국 해양대기청의 지침에 따라 전국 1,000가구를 대상으로 일대일 개별면접을 통해 2013년에 시행되었다. 분석결과 연간 가구당 평균 지불의사액은 5,414원으로 추정되었다. 이 값을 전국으로 확장하면 향후 5년 동안 연간 약 986억원에 달한다. 이 값과 해양생태계 복원기술개발 사업의 투자비 정보를 이용하여 경제성을 분석한 결과, 순현재가치, 편익/비용 비율, 내부수익률은 각각 3,378억원, 5.20, 65.9 %로 산정되어 각각 0, 1.0, 5.5 %를 상회하므로 이 사업은 비용-편익 분석을 통과한다.
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