3D 프린팅 기술과 미래식품산업 프린팅 기술은 다양한 공업분야의 기술 및 연구개발 단계에서 주로 언급되어 지고 있다. 특히, 식품산업으로의 적용에 대한 가능성 및 잠재력에 대한 관심이 커지고 있는 상황이며, 3D 프린팅 기술을 적용하여 혁신적인 식품의 제조 및 조리에 대한 실제적 성과들이 모여지고 있는 실정이다. 그러나, 3D 프린팅을 하기 위한 식품재료의 제한성이 주된 문제점으로 지적되고 있어 이를 극복하기 위한 식품소재의 개발에 집중하자는 의견 및 방향성이 잡아져 가고 있다. 기존의 연구개발성과 및 산업적 적용에 대한 예를 바탕으로 3D 프린팅 기술이 적용된 미래식품산업에 대한 전망하고자 한다.

공항운영자는 안전한 항공기 착륙에 필요한 활주로 표면 마찰력을 일정 수준 이상으로 유지하기 위해 항공기 착륙횟수에 따라 주기적인 마찰력 측정과 고무퇴적물 제거를 실시하고 있다. 하지만 마찰력 측정 시기는 항공기 착륙횟수에 의해 결정되어 활주로 고무제거에 따른 표면 texture 상태를 전반적으로 반영하지 못하며, 고무제거 후 제거정도를 육안으로만 확인하고 있어 마찰력 변화를 정량적으로 확인하기 어려운 실정이다. 또한 ASTM 965-96 또는 NASA Grease Smear Method(FAA AC 150/5230-12C)와 같은 volumetric 방법으로는 그루빙이 설치된 활주로 포장의 직접적인 texture 변화를 확인할 수 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 그루빙이 있는 활주로의 고무제거에 따른 texture 변화 측정방법 개발을 위한 기초연구로 3D scanner를 이용한 texture depth(이하 3D-TD) 측정방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 밀입도 아스팔트 포장표면 30개 지점을 대상으로 ASTM 965-95 방법을 통해 측정된 MTD(mean texture depth)와 3D-TD 산정결과의 비교를 통해 본 연구에서 제시한 방법에 대한 신뢰로 검증을 실시하였다. 3D-TD의 측정방법은 ASTM 965-96과 같은 volumetric technique를 이용하는 것이다. 이는 scanner 장비를 이용해 획득한 그림.1과 같은 대상표면의 geometry와 texture data를 mesh 구조로 변환한 후, mesh data에 근거한 기준 평면에서부터 측정된 표면까지 일정 크기의 폐쇄된 공간을 형성하여 이를 채우고 있는 부피 (volume)를 해당면적(area)으로 나누는 방식으로 식(1)과 같이 texture depth를 산정하게 된다. 측정결과 MTD와 3D-TD는 각각 0.38～1.45mm와 0.38～1.59mm의 범위로 그림.2에서와 같이 상당히 유사한 값을 보였다. 선형회귀분석결과 3D-TD = 1.0421MTD의 선형관계에 있으며, 이때 결정계수(R2) 는 0.9711으로 높은 상관성을 보여줌에 따라 본 연구에서 제시한 3D scanner를 이용한 texture depth 측정방법이 상당한 신뢰도를 갖는 것으로 판단된다. 본 논문은 국토교통부와 국토교통진흥원의 연구개발사업인 “저탄소 녹색 공항 포장 시공 및 유지관리 기법개발”과 인천국제공항공사 "활주로 고무제거 효율향상을 위한 고무제거 사전처리제 실용화 연구"의 지원으로 수행되었으며 이에 관계자분들께 감사드립니다.

Scaffolds of cell substrates are biophysical platforms for cell attachment, proliferation, and differentiation. They ultimately play a leading-edge role in the regeneration of tissues. Recent studies have shown the potential of bioactive scaffolds (i.e., osteo-inductive) through 3D printing. In this study, rice bran-derived biocomposite was fabricated for fused deposition modeling (FDM)-based 3D printing as a potential bone-graft analogue. Rice bran by-product was blended with poly caprolactone (PCL), a synthetic commercial biodegradable polymer. An extruder with extrusion process molding was adopted to manufacture the newly blended “green material.” Processing conditions affected the performance of these blends. Bio-filament composite was characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Mechanical characterization of bio-filament composite was carried out to determine stress-strain and compressive strength. Biological behaviors of bio-filament composites were also investigated by assessing cell cytotoxicity and water contact angle. EDX results of bio-filament composites indicated the presence of organic compounds. These bio-filament composites were found to have higher tensile strength than conventional PCL filament. They exhibited positive response in cytotoxicity. Biological analysis revealed better compatibility of r-PCL with rice bran. Such rice bran blended bio-filament composite was found to have higher elongation and strength compared to control PCL.

목 적 : 목 부위에 있는 brachial plexus 검사 시 쇄골, 늑골, 쇄골 하 동맥과 정맥 및 다양한 근육으로 인한 복잡한 구조 때 문에 지방이 제대로 소거가 되지 않아 이를 제거하기 위해 STIR sequence를 SPIR(chemical saturation)기법과 함께 사용하고 있다. 하지만 이러한 경우에도 혈액의 강한 신호로 인해 신경다발 관찰에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 이러한 지방소거 기법과 함께 Black Blood pulse를 이용한 3D TSE STIR + Black Blood(이하3D TSE STIR+BB(iMSDE))기법의 유성을 알아보는데 있다. 대상 및 방법 : 2017년 1월 10일부터 2월 20일까지 지원자 15명을 대상(남자 8명, 여자 7명, 평균연령 35세)으로 3D TSE STIR기법과 3D TSE STIR+BB(iMSDE)기법으로 스캔하여 영상에 ROI를 설정하여대해 정량적 분석과 정성적 분석을 실시하였다. 사용 된 장비는 3.0T MR Imaging system (Ingenia 3.0T CX; Philips Healthcare, Best, Netherland)로 maximum achievable gradient amplitude는 80mT/m, slew rate 200T/m/sec 이고 dS head, anterior, posterior coil을 사용하였다. 검사 방법으로는 바로 누운 자세로 검사를 시행하였고 영상변수는 3D TSE STIR기법의 경우 TR=2200ms, TE=212ms, TI=220ms, FOV=300mm, Matrix=256×256, Slice Thickness=1mm, #slice=170, NEX=1, 총 영상획득 시간은 5분54초 였다. 3D TSE STIR+BB(iMSDE) 기법은 TR=2200ms, TE=170ms, TI=250ms, FOV=300mm, Matrix=256×256, Slice Thickness=1mm, #slice=170, NEX=1, 총 영상획득 시간은 4분 13초였다. 결 과 : 정성적 정량적 평가 모두 3D TSE STIR+BB(iMSDE)가 3D TSE STIR보다 더 좋은 결과가 나왔으며 통계학적으로 모두 0.05미만을 나타내고 있어 통계적 유의성을 보여주고 있다. 결 론 : 3D TSE STIR기법만 사용했을 때 보다는 3D TSE STIR 기법에 BB(iMSDE)기법을 결합하여 사용한 경우 검사 시 간이 더 빠르며 SNR, CNR과 같은 정량적, 정성적 평가 등 모든 부분에서 좋은 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 따라서 brachial plexus 검사시 BB (iMSDE) pulse를 함께 사용하는 것이 진단적 가치가 더 있을 것으로 사료된다.

Dynamic numerical simulation of pile-supported slab track system embedded in a soft soil and embankment was performed. 3D model was formulated in a time domain to consider the non-linearity of soil by utilizing FLAC 3D, which is a finite difference method program. Soil non-linearity was simulated by adopting the hysteric damping model and liner elements, which could consider soil-pile interface. The long period seismic loads, Hachinohe type strong motions, were applied for estimating seismic respose of the system, Parametric study was carried out by changing subsoil layer profile, embankment height and seismic loading conditions. The most of horizontal permanent displacement was initiated by slope failure. Increase of the embedded height and thickness of the soft soil layer leads increase of member forces of PHC piles; bending moment, and axial force. Finally, basic guidelines for designing pile-supported slab track system under seismic loading are recommended based on the analysis results.

In this study, H13 tool steel sculptures are built by a metal 3D printing process at various laser scan speeds. The properties of commercial H13 tool steel powders are confirmed for the metal 3D printing process used: powder bed fusion (PBF), which is a selective laser melting (SLM) process. Commercial H13 powder has an excellent flowability of 16.68 s/50 g with a Hausner ratio of 1.25 and a density of 7.68 g/cm3. The sculptures are built with dimensions of 10 × 10 × 10 mm3 in size using commercial H13 tool steel powder. The density measured by the Archimedes method is 7.64 g/cm3, similar to the powder density of 7.68 g/cm3. The hardness is measured by Rockwell hardness equipment 5 times to obtain a mean value of 54.28 HRC. The optimum process conditions in order to build the sculptures are a laser power of 90 W, a layer thickness of 25 μm, an overlap of 30%, and a laser scan speed of 200 mm/s.

This study aimed to create 3D-printed insoles for flat-footed senior men using 3D systems. 3D systems are product-manufacturing systems that use 3-dimensional technologies like 3D scanning, 3D modeling, and 3D printing. This study used a 3D scanner (NexScan2), 3D CAD programs including Rapidform, AutoCAD, SolidWorks, Nauta+ compiling program, and a 3D printer. In order to create insoles for flat-footed senior men, we analyzed horizontal sections of 3D foot scans We selected 20 flatfooted and 20 normal-footed subjects. To make the 3D insole models, we sliced nine lines on the surface of the subjects’ 3D foot scans, and plotted 144 points on the lines. We calculated the average of these 3D coordinates, then located this average within the 3D space of the AutoCAD program and created 3D sole models using the loft surface tools of the SolidWorks program. The sole models for flat feet differed from those of normal feet in the depth of the arch at the inner sideline and the big toe line. We placed the normal-footed sole model on a flat-footed sole model, and the combination of the two models resulted in the 3D insole for flat feet. We printed the 3D modeled insole using a 3D printer. The 3D printing material was an acrylic resin similar to rubber. This made the insole model flexible and wearable. This study utilized 3D systems to create 3D insoles for flat-footed seniors and this process can be applied to manufacture other items in the fashion industry as well.

3D프린팅에 대한 관심이 증가함에 따라, 3D프린팅에 선행되어야 할 3D모델링 교육에 대한 관심으로 증가하고 있다. 그러나 현존하는 3D모델링 소프트웨어들은 대부분 외국 브랜드에서 개발하였고, 이에 따라 인터페이스가 모두 영어되어 있기에 이러한 용어에 익숙하지 않은 한국인 입문자들을 대상으로 3D모델링 소프트웨어 교육을 수행하기에 는 제약이 있다. 본 연구는 이러한 현실을 반영하면서 3D프린팅을 위한 한국형 3D모델링 교육용 소프트웨어를 개발할 때 고려해야할 사항이 무엇인지 탐색하기 위해 이루어졌다. 이를 위해 3D모델링 경험이 없는 사람들로 하여금 입문자들 의 접근이 용이하다고 알려진 대표적인 무료공개 3D모델링 소프트웨어 123D Design나 Tinker CAD 중 하나로 집 만들기 과제를 수행하게 한 후, 이에 대한 설문을 진행하였다. 결과적으로 Tinker CAD에 대한 사용자 경험이 123D Design에 대한 것보다 호의적이고, 전자를 경험하면서 발생한 오류가 후자를 경험하면서 발생한 오류보다 적으며, 전자에서 과업을 완료한 사람의 비율이 후자에서 과업을 완료한 사람의 비율보다 높음을 확인할 수 있었다. 종합논의에 서는 Tinker CAD의 특성(입체도형을 통해 쉽게 모델링 가능)과 웹 기반 구동방식을 적용한 입문자 교육용 3D모델링 소프트웨어 개발 및 123D Design의 특성(세밀한 치수조작과 도형정렬 가능)과 윈도우 기반 구동방식을 적용한 초?중급 자 교육용 3D모델링 소프트웨어 개발을 제안하였다.

In this paper, the performance of 3D game rendering with and without application of frustum culling and PVS (Potentially Visible Set) culling is evaluated in FPS(frame per second).　Both frustum culling and PVS culling are two representative methods to efficiently remove invisible contents before a rendering stage in a large 3D game scene. As a result of the performance evaluation, frustum culling and PVS culling have a large effect on rendering performance. In case of not applying any culling, the average performance is decreased by 15.8% compared to the case where all culling is applied. Also, in this paper, the number of portals for indoor static contents in the 3D game contents used in the experiment is larger, so that the application of PVS culling has more influence on the performance than frustum culling.

In this paper, we developed 3D games which use lip-motion input device and displayed it on a non-glass 3D display using integral video method. The games called Jenga and Cubes are developed by using unity3D. Potential immersion and usability of games displayed by integral video method is experimentally tested. Experiment participants played the test games and are surveyed to measure immersion and potential usability. In this survey, the immersion scored 3.83 out of 5 in average, and we confirmed relatively higher satisfaction than 2D display. Positive results on implementation of non-glass 3D display on game contents are obtained from the experiment and survey.

3D프린팅 공법은 설계 데이터 및 제품의 특성에 따라 액체 또는 분말가루 형태의 폴리머, 금속 등의 재료를 사용한다. 3D프린팅 공법의 제조방식은 적층방식으로 입체구조물을 층층이 쌓아올려 3차원형상을 제조하는 방식을 말한다. 3D프린팅 기술은 30년(1980년대) 전에 개발된 기술이지만 최근 몇 년 사이에 업계의 관심이 집중되고 있다. 3D프린팅 기술의 적용범위는 기계 산업분야에서 의료분야, 항공 분야, 건설 및 토목분야 등으로 그 범위가 점점 확대되어가 고 있다 컨투어크래프팅(Contour Crafting)은 미국 남가주대학에서 15년(2000) 전에 세라믹재료를 이용하여 개발된 3D프린팅 공법이다. Trowel 구조를 도입하여 3D프린팅 공법의 핵심적 단점인 외부표면을 매끄럽게 하면서 3D자유형상을 제작하는 것이다. 현재의 이 공법은 시멘트를 이용 하여 구조물의 부가구성물뿐만이 아니라 전체구조물을 자동으로 만드는 것을 목적으로 한다. 또한 각층의 두께 및 폭이 일반 3D프린팅 공법과 비교할 수 없이 크고 넓게 함으로 건설 및 토목분야의 적용이 가능하다. 특히, 콘크리트재료를 이용하여 토목용 2차구조물 제작에 대한 기초적인 조사 및 개념을 상세히 설명된다

In this study, the heating block for 3D printer has a problem that heat is transferred to the filament guide portion to dissolve the filament, thereby preventing the filament from being discharged quickly out of the nozzle. In order to solve these problems, the cladding with different thermal conductivity was fabricated and the heating block was manufactured. The properties of the fabricated clad material and the surface temperature of the fabricated heating block were measured and the following conclusions were obtained. As a result of modeling thermal analysis of the heating block made of the clad material developed in this study rather than the existing heating block, the surface temperature of the filament guide portion was predicted to be lower than the surface temperature of the heating portion. The shear strength of the clad material developed in this study was measured and the average value of 82.8 MPa was obtained. The thermal conductivity of the existing heating block was 237W/m K at 300K. The thermal conductivity of the heating block made of the clad material ⋅ developed in this study was 81.416W/m K, which is lower than the conventional thermal conductivity. The ⋅ surface temperature of the heating block made of the clad material developed in this study is 172.3℃, which is lower than that of the conventional heating block. Future research is to evaluate the thermal distribution by using a metal with a lower thermal conductivity than carbon steel and by cladding pressure, evaluating the physical properties of the clad material, and fabricating it as a heating block.

Numerous studies have been performed on the nutritional properties and health benefits of rice bran. However no previous reports have investigated rice bran-derived products as a biomaterial for bone formation. Thus, the aim of this study was fabricate composite filaments by combining the agricultural by-product rice bran and polycaprolactone (PCL), which has high biodegradability. It is suggest a possibility as a high value-added biomaterial capable of utilizing 3D printing. First, In order to investigate the optimal ratio of rice bran and PCL, the mixing ratios were set to 0%, 10%, 20%, 50% respectively, and the mixed filaments were defined as r-PCL filaments. The r-PCL filament was analyzed by FE-SEM and EDX for morphological characteristics and mechanical characteristics were analyzed by stress-strain, water contact angle, cytotoxicity test. Our findings confirm the possibility of manufacture environmentally friendly composite bio-filaments for FDM (Fused Deposition Modeling) based 3D printing technology. Thus, we could establish biomimetic scaffolds based on bio-printer filaments mixed with agricultural by-product.

아소 화산은 일본 규슈 중앙부에 위치하며, 세계에서 가장 큰 칼데라 화산중의 하나이다. 나카다케 분화구는 아 소 칼데라의 중앙 화구군에서 유일한 활동적인 화산체이다. 2016년 10월 8일 아소 산에서 36년 만에 폭발적인 분화가 발생하였으며, 분연주가 11 km 상공까지 상승하였고 화산재는 최대 300 km 떨어진 지역에서도 확인되었다. 본 연구에 서는 미국 USGS에서 개발한 Ash3D모델을 이용하여 2016년 10월 8일의 분화에서 발생한 화산재의 확산과 침적에 대 한 수치모의를 실시하였다. 수치모의 결과 분화에 의해 발생한 화산재는 아소 칼데라 화산의 동쪽과 북동쪽으로 확산되 어 우리나라에는 피해를 주지 않는 것으로 나타났으며, 동북동 방향으로 최대 400 km 이상 먼 곳까지 침적되는 것으로 나타났다. 본 연구의 수치모의 결과는 관측 확인된 화산재 침적 결과와 대체로 일치하였다. 빠른 화산재 재해 예보를 위하여 Ash3D를 이용한 수치모의가 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

In this study, a numerical approach for automotive louvered fin heat exchanger is carried out to investigate the effect of louvered angle on the heat transfer characteristics. The numerical simulation code STAR-CCM+ is utilized to calculate flow and temperature fields with polyhedral meshes. The results show that the flow efficiency is increased as the louver angle is high. Also, the outlet temperatures are nearly the same according to louver angles because the average Nusselt numbers are nearly equivalent regardless of louver angle.

In commercial game engines, a method of constructing objects by combining components is often used. Components can be assembled and used at any time as needed. In this paper, the 3D game is developed by applying the component method, which is the object creation method widely used in the commercial game engine, in the DirectX 11 environment. There are four kinds of components used in the in-house 3D game. These are four components such as transform, mesh, script, and collider. The component generation method used in this paper shows very good operation efficiency in terms of reusability. This paper also applied tangent space normal mapping to static and dynamic objects and analyzed performance at various screen resolutions. Performance analysis showed that the average rendering speed was 64.6% higher on the low resolution screen than on the high resolution screen. And the rendering speed of model G with normal mapping to all objects among the 8 simulation models is improved by 19.2% compared with model B without normal mapping. The presence or absence of normal mapping has the greatest effect on rendering speed.