조합하중 작용 시 현무암섬유 강화 복합재료(BFRP) 플레이트의 좌굴거동에 대한 해석적 연구를 유한 요소법(FEM)을 통하여 평가하였다. 복합재료 플레이트 내에서 고려될 수 있는 경계 조건, 치수의 종횡비 및 하중 조건과 같은 다양한 매개변수에 대한 영향성을 연구하였다. BFRP의 역학적 성질은 국내에서 제작된 시편을 이용하여 인장 및 면내 전단 실험을 통하여 구하였다. 산정된 물성치를 토대로 고전적인 판 이론을 이용하여 대칭으로 적층된 판을 우선적으로 분석하였다. 그 결과 2축 및 전단에 대한 조합 하중의 경우, 종횡비가 0.5∼1.0 일 때 좌굴하중이 빠르게 감소한다는 것을 알 수 있었다. 이와 반대로, 종횡 비가 1.0∼2.5 일 때는 좌굴하중이 약간 감소하는 경향이 보였다. 또한, 기존 축 방향 하중의 평면 내 전단 하중을 조합하여 추가할 경우 플레이트 판 내의 좌굴하중 감소가 약 4% 정도로서 큰 영향을 미치지 못함을 알 수 있었다.

무릎 임플란트에서 접촉압력이 마모에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 본 연구기관에서 개발한 무릎 임플란트 모델을 이용하여 유한요소해석을 하였다. 연구와 산업에서 실제로 사용하는 조합을 이용하여 총 10가지의 무릎 임플란트의 재료조 합에 대한 접촉압력을 분석하였다. 무릎이 30도, 45도 60도 기울어져있을 때의 하중을 가하여 접촉압력을 구하였다. 접촉압 력을 계산한 결과 티타늄합금-UHMWPE 조합에서 가장 작은 접촉압력이 나왔다. UHMWPE의 경우 대퇴골부에 어떠한 재 료를 사용하여도 접촉압력이 크게 변하지 않았다. 접촉압력이 가장 큰 조합과 작은 조합을 비교하였을 때 0.77% 차이를 보 였다. 반면에 Carbon/PEEK 복합재료의 경우 접촉압력이 가장 큰 경우와 작은 경우를 비교하였을 때 5.3% 차이를 보였다. 이를 통해 Carbon/PEEK 복합재료를 베어링부로 사용할 경우 대퇴골부의 재료가 마모에 영향을 미침을 알 수 있다. 본 연구 는 무릎 임플란트 마모예측과 마모를 최소화 연구에 도움이 될 것이라 생각한다.