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초탄성 특성을 이용한 형상기억합금 소재 치열교정 선재의 전산해석에 관한 기초연구
변태민(T. M. Byun),조정우(J. W. Cho),김남구(N. G. Kim),황창윤(C. Y. Hwang),고철웅(C. W. Ko) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
일반적으로 삐뚤어진 치아정렬 및 다양한 구강 내 골격 부조화를 교정하고, 건강한 구강조직, 정상적인 구강기능, 심미적인 구강라인 확보를 목적으로 주로 치열교정기가 사용되고 있다. 치열교정기에는 주로 Ti-Mo, 스테인레스 스틸, 그리고 형상기억합금 Arch 선재(원형/사각단면) 등이 적용되고 있으며, 치열교정 초기에는 작은 힘으로 큰 변형을 필요로 하기 때문에 초탄성 특성을 가진 형상기억합금이 많이 사용되는 추세이다. 하지만, 형상기억합금 소재의 초탄성 특성을 갖는 치열교정 선재에 대하여 일부 시험을 통한 물성특성 보고는 있지만, 특히 구강 모델과의 조합에 따른 연구는 거의 전무한 실정이다, 본 연구에서는 시판 중인 형상기억합금 소재의 치열교정 선재와 간이 구강모델을 기반으로 전산모델을 구축하였고, 초탄성 특성을 이용한 전산해석을 통하여 Arch 선재와 간이 구강모델간의 상호거동에 관한 기초연구를 수행하였다. 유한요소해석 결과에 의하면, 상악용 원형단면에서의 최대응력은 3.63 MPa, 하악용 원형단면에서는 3.57 MPa 가 얻어졌고, 상악용 사각단면에서의 최대응력은 2.93 MPa, 하악용 사각단면에서는 2.89 MPa 가 도출되었다. 향후, 본 연구에서 확립된 유한요소해석 기법은 초탄성 특성을 갖은 치열교정 선재의 거동분석 및 최적설계에 있어 유효한 수단으로 활용 가능할 것으로 기대된다.