본 연구는 최신 기술로 주목받고 있는 3D 프린팅 기술과 밀레니얼 세대 소비자의 특성을 반영한 커스터마이징 티셔츠 디자인 개발 연구이다. 연구 목적은 첫째, 3D 프린팅, 플렉시블 소재 활용, 필라멘트와 커스터마이징 디자인 프로세스 개념 정의와 특성 유형화를 통해 티셔츠 디자인 개발 방법을 모색한다. 둘째, 커스터마이징 디자인 관점에서 3D 프린팅 기술을 적용한 티셔츠 디자인 프로세스를 제안한다. 셋째, 플렉시블 필라멘트를 사용한 3D 프린팅 기술을 적용한 커스터마이징 티셔츠 디자인 3작품을 제안한다. 이에 따른 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 유연성을 가지는 플렉시블 소재 필라멘트를 사용한 3D 프린팅 기술은 커스터마이징 디자인 개발에 적용이 가능한 것으로 나타났다. 둘째, 커스터마이징 디자인 관점에서 3D 프린팅 기술을 적용한 티셔츠 디자인 프로세스는 1단계 아이템 칼라 선택, 2단계 세부디자인 선택, 3단계 조합 및 완성으로 제안 되었다. 셋째, 3D 프린팅을 활용한 커스터마이징 티셔츠 디자인 프로세스에 따라 작품 1, 2, 3을 결과로 도출하였다. 본 연구에서 제안한 테크놀러지 발달에 따른 신기술 적용 방안 모색으로서 3D 프린팅을 활용한 커스터마이징 티셔츠 디자인 연구는 새로운 소비자의 니즈를 반영한 것으로 관련 후속 연구의 기초 자료로 활용되기를 제안한다.

최근 의료분야에서 X선은 질병의 진단 및 치료영역에서 필수적으로 요구되며, 영상의학 기술의 발전과 더불어 X선의 이용은 지속적으로 증가하는 추세지만, X선은 방사선 피폭의 단점을 가지고 있다. 방사선피폭을 방어하기 위해 임상에서는 납 방호도구를 사용하지만 납은 중금속으로 분류되어 납중독 등 인체에 유해한 반응을 일으킬 수 있다. 따라서 본 연구는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식의 3차원 프린터의 재료를 이용하여 제작한 차폐체의 유용성을 알아보고자 한다. 필라멘트의 선감약계수를 확인하기 위해 PL A, XT-CF20, Wood, Glow, Brass를 이용해 팬텀을 제작 하고, CT scan을 하였다. 그리고 100 × 100 × 2 ㎜ 크기의 차폐 시트를 모델링하고, 진단용 X선발생장치와 조사선량계를 이용하여 선량 및 차폐율을 측정하였으며, 납 방호도구와의 차폐율을 비교하였다. 실험결과 Brass의 CT number가 가장 높게 측정되어 Brass를 이용하여 차폐시트를 제작하였으며, 진단용 X선발생장치로 확인한 결과 100 kV, 40 mAs 조건으로 X선 조사 시 6 ㎜ 두께의 차폐시트에서 차폐율이 90 % 이상으로 측정되어 apron 0.25 ㎜Pb보다 차폐율이 높은 것을 확인하였다. 본 연구의 결과 3차원 프린팅 기술로 제작한 차폐체가 진단용 X선 영역에서 높은 차폐율을 보이는 것을 확인하였으며, 납 방호도구와의 비교를 통하여 납을 대체하여 방사선 방호도구로서의 가능성을 알 수 있었다.

전산화단층검사는 많은 방사선을 받을 수 있으며, 한 명의 환자에서 반복적으로 시행되는 경우가 위험도 는 매우 높다. 어린이의 경우에 방사선에 의한 암 발생률이 더 높다고 보고하고 있다. 3D 프린트는 여러 분야에 적용하기 위해서 연구되고 있으며, 여러 응용 분야중 방사선 차폐체 제작 및 재료에 대한 연구가 최근 진행되고 있다. 3D 프린터의 목적은 기존의 판넬 형태의 차폐체를 대체하고 인체의 형태를 따라 맞춤형 제작을 하는 것이 최종 목적이기 때문에 3D 프린터에 입력할 3차원정보처리에 대한 연구도 매우 중요하다. 본 연구에서는 스테레오 비전의 깊이지도(depth map) 생성 기술을 이용하여 환자 맞춤형 안구차폐체 제작의 전단계인 인체표면의 3차원 데이터를 계산하고 활용 가능성을 연구하고자 하였다. 알려진 3차원 정보처리의 방법들에 비해서 비교적 간단한 방법으로 제안된 결과 안면부 3차원 정보추출을 위한 최소한의 정보가 추출되었다. 본 연구의 결과는 자연광을 적용한 스테레오영상의 장점과 한계점을 제공하였고 향후 안구 차폐체 제작을 위한 기초자료가 될 것으로 판단한다.

임상에서 사용하는 진단 검사 장치인 전산화 단층촬영기와 자동화된 설계 소프트웨어(MediACE 3D Prog ram), 3D 프린터로 손목 보조기를 제작하고자 하였다. 전산화단층촬영기로 상지의 Dicom 파일을 획득한 후 MediACE 3D Program을 통해 손목 보조기를 디자인하여 "STL(stereolithography)"파일을 만들었고, 디자인된 손목 보조기는 3D 프린터를 이용하여 인쇄하였다. 3D 프린팅 기술로 제작된 손목보조기의 효용성 검증을 위해 뼈와 피부에 가해지는 압력 및 보조기의 스트레스 분포를 유한요소해석으로 나타내었다. 손목 보조기를 제작할 때 유한요소해석의 결과를 가지고 뼈와 피부가 압력에 의한 손상과 보조기의 파손이 자주 일어나는 부위를 보강하여 손목 보조기를 제작할 수 있을 것이라고 기대된다.

구강 및 두경부 암의 방사선치료 시 치료 범위에 피부를 포함하는 경우가 많으며 이때 볼루스의 사용이 빈번해진다. 특히 턱 부분의 요철로 인하여 환자의 적용 시 선량 불확실성을 제공한다. 본 연구에서는 3D Printing을 이용하여 Gel 볼루스와 Poly lactic acid(PLA), Silicon을 적용한 환자 맞춤형 볼루스를 제작하여 물성 특성을 확인하고, 제작된 볼루스와 치료계획의 불일치성을 확인하며, 실제 방사선 선량 전달시 발생하는 선량불확실성을 측정하였다. 그 결과 일반적인 요철 부위에는 PLA 재질의 볼루스가 안정적이며, 요철이 심하거나 환자의 체형이 자주 바뀔 수 있는 환자의 경우 Silicon 재질의 볼루스가 유용할 것으로 사료된다.

본 연구의 목적은 시멘트계 복합재료의 적층을 위해 증점제를 적용하여 개발한 출력배합의 수축 특성을 평가하고, 프린팅 기법을 이용해 제작한 적층시험체와의 수축 특성을 비교하는 데 있다. 증점제 적용 시 수축이 기준배합과 비교하여 평균 25% 저감(56일 기준)되는 것을 확인하였다. 수축이 저감되는 긍정적인 효과에 반해 압축강도는 약 15% 감소(28일 기준)되는 부정적인 효과도 확인되었다. 출력배합을 이용해 제작한 적층시험체와 몰드시험체를 이용하여 수축을 평가한 결과, 적층시험체의 수축변형률이 약 25% 감소(28일 기준)되는 것을 확인하였다. 본 연구결과를 통해 3D 프린팅을 이용한 시멘트계 복합재료의 출력 시 수축의 진전속도와 수축으로 인한 균열의 발생시점을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 건설 디지털 제조를 위한 3D 프린팅 기술 개발을 위하여, 플라이애시 및 고로슬래그 미분말 등의 알칼리 활성화 결합재를 Binder Jetting 3D 프린팅 방식으로 출력하고, 후처리 방법을 통해 출력물의 압축강도를 증진하는 것이다. 진공 펌프 및 규산나트륨-수산화나트륨 복합 수용액을 적용하여 후처리 방법을 검토하였으며, 후처리 용액에 침지한 후 -0.1 MPa 진공 압력으로 처리한 공시체의 압축강도는 11.04 MPa 로써 강도 증진을 확인하였다.

굳지 않은 콘크리트의 적층성은 콘크리트 3D 프린팅의 핵심 요소로써 필라멘트의 변형 및 붕괴 없이 일정한 높이로 적층하는 성능이다. 적층성은 항복응력과 밀접한 관련이 있으며, 항복응력이 높을수록 우수하다. 또한, 굳지 않은 콘크리트는 압출된 후 시간경과에 따라 경화되면서 전단응력이 증가하기 때문에 적층성이 높아지게 된다. 따라서, 콘크리트 3D 프린팅 시 굳지 않은 콘크리트의 적층성 확보를 위해서는 출력되는 레이어 사이의 적절한 시간 간격(Printing Time Gap, 이하 PTG)이 필요하다. PTG가 증가함에 따라 적층성은 증가하지만, PTG가 과다하게 커지면 출력된 레이어 간의 부착성능이 감소하며, 출력시간이 길어짐에 따라서 압출성능이 저하될 수 있다. 이 연구에서는 100 MPa급 고강도 콘크리트 배합에 적합한 적층성을 확보하기 위하여 PTG를 변수로 한 3D 프린팅 실험을 수행하였으며, 이와 더불어 콘크리트 3D 프린팅 방법을 유사하게 모사할 수 있는 모의 적층실험 방법의 유효성을 검토하기 위하여 모의 적층실험을 수행하였다.

본 연구에서는 해외의 3D프린팅 기술을 활용한 혁신성 소구방법의 광고캠페인 사례를 고찰함으로써 고도화된 사회에서 혁신적 마케팅 커뮤니케이션에 대한 필요성 인식과 향후 3D프린팅과 같은 혁신기술과 광고마케팅 분야의 통섭적 사고에 대한 방향성을 제시하고자 하였다. 해외의 글로벌 기업 브랜드는 혁신기술을 받아들이고, 이를 통해 광고마케팅 분야와 결부 시켜 광고캠페인을 진행하며 소비자와 새로운 방식의 커뮤니케이션을 시도하고 있으나 우리나라에서는 관련 연구가 이루 어지거나 실질적으로 광고캠페인이 진행된 사례는 극히 드문 실정이다. 따라서 본 연구에서는 선행연구를 바탕으로 혁신성 의 속성을 ‘자기표현(assertiveness)’, ‘감성(sensibility)’, ‘타인과의 공유(sharing with others)’와 로저스(Rogers,2003)의 ‘시용가능성(trialability)’, ‘가시성(observability)’의 5가지로 정의하고, 수용자 경험 속성으로 ‘이용성(usability)’, ‘접근성 (accessibility)’, ‘복합성(complexity)’, ‘창조성(creativity)’을 도출하여 선행연구 및 로저스의 혁신성 이론을 토대로 설계한 분석모델을 통하여 해외 혁신성 소구방법의 광고캠페인 사례를 분석하였다. 분석 결과, 일반적인 소구방법보다는 광고캠페인을 통한 자기표현의 경험 가치와 정서적 가치, 관계 형성과 시용가능성이 갖춰진 환경에서 새로움과 즐거움, 재미의 소구가 가능한 혁신성 소구방법이 진화한 소비자를 충족시킬 만한 요인으로 작용할 수 있으며, 혁신성의 속성이 높을 때 전반적으로 사용자 경험 속성도 높은 것으로 분석되었다. 이는 혁신성 소구방법의 광고캠페인은 대체적으로 혁신기술을 활용한 제작 과정 전반에 수용자의 체험이 가능하기 때문인 것으로 분석되었으며, 혁신성의 다섯 가지 속성과 수용자 경험의 네 가지 요소를 포괄적으로 활용하여 수용자들의 총체적 경험이 가능한 광고캠페인 프로세스를 구축한다면 혁신성 소구방법의 광고캠페인을 통한 수용자와의 커뮤니케이션을 보다 향상시킬 수 있을 것으로 보인다. 본 연구는 혁신성 소구방법의 광고캠페인 사례의 혁신성 속성 등 수용자의 경험에 영향을 미치는 무형의 요인을 연구함으로써 혁신적 마케팅 커뮤니케이션의 필요성에 대한 인식을 제고하고, 광고캠페인의 혁신성 소구방법과 수용자 경험의 관계를 이해하여 이와 관련된 연구의 기초가 되는 탐험적 연구로써 향후 새로운 광고 전략 수립의 단서를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

DXA 검사는 작은 골량의 변화로 발생하는 생물학적 변화를 가장 잘 반영할 수 있어 임상에서 우수한 성능을 발휘하는 골밀도 검사 장치이다. 검사의 정확도와 정밀도의 유지를 위하여 정도관리가 필수적으로 수행되어야 하지만 팬텀의 제작이 어렵고 상대적으로 고가의 가격이기 때문에 병원마다 보유하지 않고 있는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 3D 프린터 및 시중에서 손쉽게 구할 수 있는 필라멘트의 내부채움 정도의 변화를 이용하여 교차보정 팬텀을 개발하고 상용화된 팬텀과의 비교 평가를 통해 유용성을 평가하였다. 팬텀의 개발을 위해 ABS, TPU, PLA, 30% Cu-PLA, 30% Al-PLA의 HU을 평가하였으며 각각 내부 채움 10 0%에서 -149.74±2.36, -55.62±7.14, -7.68±3.82, 87.53±1.07, 1795.20±16.15의 HU를 나타내었다. 선형회귀분석이 적용된 3D 프린팅 팬텀의 L1, L2, L3 골밀도는 0.620±0.010 g/cm2, 1.092 ±0.025 g/cm2, 1.554±0.026 g/cm2으로, 기존 팬텀과 통계적으로 높은 관련성을 보였다. 이를 활용한다면, DXA 장치의 적절한 정도관리가 가능할 것이며, FDM 3D 프린팅을 이용한 다양한 의료용 팬텀 제작에 기초 자료로 활용될 것으로 사료된다.

이 연구의 목적은 3D 프린팅 기술로 만든 맞춤형 소지, 본인의 실제 소지 및 보조기 업체 석고 양성 소 지를 이용하여 세 종류의 소지의 형상 차이를 CT와 3D 스캐너로 횡단면 넓이와 부피를 분산 분석하였다. PASC Progrm으로 실제 거리를 측정하는 (Caliper Toll) 기능을 이용하여 15.69 mm지점(Distal Interphalangel Joints(DIP))의 넓이를 각각 30회씩 측정하였고, 부피(Volume)에서 Meshmixer Program의 Configure Units을 이용하였다. 세 종류의 소지 횡단면 넓이에서는 유의한 차이를 볼 수가 없었고, 부피(Volume)에서 0.2 mm의 차이가 있었지만, 유의 수준보다 크게 나타났다. 따라서 본 연구의 결과는 의료분야에서 3D 프린팅 기술을 활용한 맞춤형 보조기 제작에 활성화될 것으로 보여준다.

This study is a basic research for the development of composite materials for 3D printing and evaluated the rheological properties according to the blending design of the constituent materials. As a result, as the W/B ratio becomes smaller, the plastic viscosity value and the yield value tend to increase. Next, the plasticity and flow characteristics were differently derived depending on the binders used, and all the binders were considered to have more influence on the yield value than the plastic viscosity value.

3D 프린팅 기술은 4차산업 혁명 중 제조업의 혁신적인 기술로서 전망되고 있으며, 현재 바이오 ∙ 의료 분야를 포함한 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구에서는 이러한 3D 프린팅 기술을 이용한 제작 원료에 대한 방사선 차폐능을 평가하고자 몬테카를로 전산모사를 통해 프린팅 원료에 대한 검증을 수행하였다. 현재 범용으로 사용되는 FDM 방식의 3D 프린터에서 이용 가능한 원료들을 대상으로 하였으며, ICRU phan tom과 차폐체를 모의 모사한 후 방사선의 종류 및 에너지에 따른 입자 플루언스 평가를 통해 차폐 효과에 대해 분석하였다. 그 결과, 광자선의 경우 에너지 증가에 따라 차폐 효과는 점차 감소되는 경향을 보였고, 원료별 차폐 효과는 TPU, PLA, PVA, Nylon, ABS 순서로 점차적으로 낮아지는 결과를 나타냈다. 중성자선의 경우, 5~10 mm의 낮은 두께에서 반대로 선속이 증가되는 현상을 보였으나, 일정 두께 이상에서는 유효한 차폐 효과를 나타내었으며, 프린팅 원료별 차폐 효과는 Nylon, PVA, ABS, PLA, TPU 순서로 점차 낮아지는 결과를 보였다.

3-dimensional(D) 프린터는 컴퓨터로 모델링 한 데이터를 바탕으로 3차원의 입체 물체를 출력할 수 있는 장비이다. 이러한 특징을 방사선과학 분야와 융합하여, CT 데이터를 이용한 뼈 모형 X선 팬텀제작 등에 활용되고 있다. 본 연구는 기존의 Pelvis팬텀을 CT 스캔하고 얻어진 데이터로 Fused Filament Fabrication(FFF) 3D 프린터의 소재인 PLA, Wood, XT-CF20, Glow fill, Steel 필라멘트를 이용하여, 뼈 모형 팬텀을 제작하였다. 기존의 Pelvis 팬텀과 3D 프린터로 제작된 5가지 재질의 팬텀을 동일한 조건으로 CT 스캔 하고 얻어진 영상에서 Hounsfield Unit(HU)을 측정하였으며, 진단용X선 발생장치를 이용하여 SI, SNR을 측정하여 각 팬텀을 비교 분석하였다. 그 결과 사지 X선 검사 조건 내에서 X선 팬텀은 glow fill 필라멘트가 가장 적합하다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 기반으로 필라멘트의 특성들을 알 수 있었으며, X선 팬텀 제작에 대한 실용성을 확인하였다.

최근 제4차 산업혁명이 지향하는 대학교육의 새로운 국면은 실무능력을 중요시하는 것이다. 대학은 불가피하게 지식정보화 직업능력과 자질요건을 갖추기 위한 직업인의 소양교육을 실행하고 평가받을 수 밖에 없다. 이런 측면에서 대학이 학문을 지향하는 교육이거나 아니면 현실지향적 교육을 지향하거나 교육적 합의는 중요하지 않다. 대학교육은 취업능력 향상을 위한 일자리 창출에 관심을 갖고 현실사회의 실무능력 교육문제 해결에 책임이 것이 사실이다1). 이런 측면에서 최근들어 현장 실무능력 부족, 문제해결능력 부족, 창의성 부족을 해결하는 대학의 교육방식에 중요해졌다. 본 연구는 디자인교육의 실무능력 향상, 산업 변화에 부응하는 현장중심 교육 방식의 하나인 캡스톤디자인 교수과정에 관심을 갖고 진행하게 되었다. 현재 대부분의 대학에서 공학, 인문, 사회, 예체능분야까지 확대하여 캡스톤디자인 강좌가 시행되고 있다. 그러나 캡스톤디자인 교육이 해외를 중심으로 시작되면서 캡스톤디자인 교육의 핵심개념과 역량 교육을 대학교육에 바로 적용하는데 한계가 있어 왔다. 해외사례를 보면 전학년, 다학제간으로 팀을 구성하여 산업체의 실제문제를 해결하고자 산업체의 자본과 인력을 지원받아 실습·설계·Prototype 역량을 배양하는 프로세스를 통해 공학적 핵심 역량을 키우는데 주안점을 두고 있다. 본 연구에서는 이러한 한계점을 해결하고자 3D프린팅 과정을 적용하여 저학년 교과목에서 습득한 전문지식을 바탕으로 산업체가 필요로 하는 과제를 학생들이 팀을 구성하여 해결하도록 하였다. 또한 실무능력을 위한 창의성과 리더십을 경험하는 프로세스를 거쳐 제품디자인에 적합한 캡스톤디자인 수업모형을 적용하여 교육의 효율성을 검토하고자 하였다. 캡스톤 디자인 교과목 목적을 달성하기 위해 목표설정, 수업모형 구성, 수업모형 적용, 검증 및 평가, 최종수업모형 개발절차로 진행하였다. 이를 통해 디자인계열 캡스톤디자인을 교육하는 기초자료로 활용할 것이다.

일반 X선 촬영 실습용 팬텀은 방사선학과에 없어서는 안 되는 중요한 교재나 기존의 시판되는 팬텀은 고가의 수입품이기에 다양한 종류의 팬텀을 갖추는 것이 어렵다. 3D 프린팅 기술을 활용해 일반 X선 촬영 실습용 팬텀을 더욱 저렴하고 간편하게 제작해 보고자 한다. CT 영상 데이터를 기반으로 제작한 골격 모형을 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D printer를 이용해 출력한 골격 모형을 일반 X선 촬영 실습용 팬텀으로써 사용해 보고자 한다. 3D slicer 4.7.0 프로그램을 이용해 CT DICOM 영상 데이터를 STL 파일로 변환하고 G-code 변환 과정을 거쳐 3D 프린터로 출력하여 골격 모형을 제작한다. 완성된 팬텀을 X선 촬영, CT 촬영하여 실제 의료 영상, 시판되는 팬텀과 비교해 본 결과 실제 의료영상과 골밀도 등의 세부적인 차이가 존재하였으나 실습용 팬텀으로써 활용할 수 있다고 판단되었다. 저가화되어 보급된 3D 프린터와 연구용으로 무료 배포된 3D slicer 프로그램을 활용하여 저렴하면서도 일반 X선 촬영 실습에 사용하는 것이 가능한 팬텀을 제작할 수 있었다. 앞으로의 3D 프린팅 기술의 다양화와 연구에 따라 보건 교육, 의료 서비스 등 여러 분야에 적용하는 것이 가능할 것이다.

Concrete structures built by 3D printing technology is formed as the several concrete layers. Thus, 3D printing technology for concrete structure could have less strength than the design. In this study, fracture energy (fracture toughness) tests for layered concrete in various condition was performed. depending on required time for stacking new layer. Based on the results of performed tests, it was found that fracture energy was decreased due to increased non-bonded time

Concrete structures built by 3D printing technology is formed as the several concrete layers. Thus, 3D printing technology for concrete structure could have less strength than the design. In this study, fracture energy (fracture toughness) tests for layered concrete in various condition was performed. depending on required time for stacking new layer. Based on the results of performed tests, it was found that fracture energy was decreased due to increased non-bonded time.

3D 프린팅은 최근 다양한 분야에서 활용 되고 있다. 다양한 활용 분야 중 사람의 얼굴을 3D 프린팅을 위해서는 먼저 3D 얼굴 데이터를 생성해야 한다. 3D 얼굴 데이터 획득을 위해 레이저 스캐너 등이 활용되고 있으나 스캔 중에 사람이 움직이면 안 되는 제약이 있다. 본 논문에서는 단일 영상 기반의 3D 얼굴 모델링 방법과 생성된 3D 얼굴을 가상 성형 등에 쓰일 수 있도록 얼굴 변형 시스템을 제안한다. 3D 얼굴 데이터 생성을 위해 3D 얼굴 데이터베이스로부터 특징점들을 정의하였다. 단일 얼굴 영상으로부터 얼굴을 특징점을 추출 한 후 3D 얼굴 데이터베이스로부터 정의된 3D 얼굴 특징점과 대응하여 입력 얼굴 영상의 3D 얼굴을 생성한다. 3D 얼굴 생성 후에 가상 성형 등의 용도를 위해 얼굴 변형 부분을 적용하였다.