[기계전공대학원 세미나] 장인권 교수(KAIST 조천식녹색교통대학원)

1. 제 목 : 위상최적설계방법의 골재형성으로의 적용 

2. 연 사 : 장인권 교수(KAIST 조천식녹색교통대학원)

3. 일 시 : 2012년 10월 19일 (금) 16:30-17:30

4. 장 소 : 301동 105호

5. 내 용 :
   기존 생체역학에서 사용하던 현상학적 골재형성 전산모사 방법의 경우, 정확한 골재형성 과정 모사를 위해 골소주 두께(약 100~200μm)로 유한요소의 크기를 줄이게 되면 Euler forward integration의 수치적 안정성을 위해 time step을 줄여야 하는 문제점이 있다. 즉, 과도한 계산량으로 인해 인체 근위 대퇴골(proximal femur)의 골재형성과 같은 시도가 이루어질 수 없었으며, 단지 제한된 크기 및 범위에 대해서만 수치적 접근 방법이 적용되어 왔다. 본 연구에서는 구조 최적화 부분에서 널리 활용되고 있는 위상최적설계의 한 방법인 설계공간 최적화 방법을 2차원 인체 근위 대퇴골 모델에 적용하였다. 대퇴골의 골소주를 정확히 표현하기 위해 개별 요소 크기를 50μm로 하여 초기 해면골 조직을 임의로 구성하였으며, 해면골의 다공성을 유지하기 위해 perimeter constraint를 추가하여 위상최적설계 과정 동안 다공성이 유지되도록 하였다. 위상최적설계의 결과를 인체 근위대퇴골의 해부학적 특성 측면에서 분석하고, 실제 근위대퇴골의 단면과 비교하여 그 결과의 타당성을 입증하였다. 또한, 최적설계 과정에서 설계공간의 확장과 축소가 가능한 설계공간최적화 방법을 사용하여 성장기와 쇠퇴기를 모두 포함한 골재형성 변화 과정에 대한 전산모사를 수행하고, 이를 기존 임상자료와 비교함으로써 위상최적설계 기반 방법의 골재형성 전산모사로의 적용 가능성을 선보였다. 

6. 연사약력 :
[학력]
1993-1997 Mechanical Engineering, B.S, KAIST
1997-1999  Mechanical Engineering, M.S, KAIST
1999-2006  Mechanical Engineering, Ph.D, KAIST
[주요경력]
2006.11 – 2009.03  Postdoctoral Fellow: Mechanical and Materials Engineering,
 Queen’s University, Canada
2009.04 – 2010.12  Research Assistant Professor: Ocean Systems Engineering, KAIST
2011.01 - Present  Assistant Professor: The Cho Chun Shik Graduate School for   Green Transportation, KAIST

7. 문 의 : 기계항공공학부 윤병동 교수(bdyoun@snu.ac.kr), 차석원 교수(swcha@snu.ac.kr)