• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.56-56
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• 2017

점적 호스 중 PC 드립은 경질 호스의 내부에 Micro-path가 부착된 유로장치와 압력을 보상하는 연질의 실리콘으로 구성되어 있다. 이때 일정압력에서 적정 길이까지 동시에 내부 압력을 유지하며 균등하게 유출구를 통하여 유량을 공급하는 압력보상 기능이 매우 중요하다. 그러나 이 부분에 대한 기술은 선진국에 비해 아직 부족하여 수입에 의존하는 경향이 매우 높다. 뿐만 아니라 선진국 제품에 비해 유로장치 및 연질 실리콘의 탄성이 균일하지 못해 압력에 따른 유량의 편차가 큰 편이다. 본 연구에서는 우리나라 제품의 PC 드립 압력 균등성 기술을 향상시키기 위해 PC 드립의 핵심기술인 연질 실리콘의 성능에 대한 평가와 유량의 편차를 분석하여 문제점을 통한 개선방안을 제시하고자 하였다. 연질 실리콘의 규격은 $17{\times}8{\times}0.85mm$ (가로${\times}$세로${\times}$두께)로서 Water line의 내부에 결합되어 구성된다. PC 드립용 실리콘은 국내 A사 제품을 중심으로 하여 성능을 측정하였다. 측정을 정밀하게 하기 위해 Microtester를 사용하여 일정하게 하중이 부과되도록 하였다. 연질의 실리콘의 경도는 압력 보상에 중요한 기능을 하고 있으며 또한 PC 드립의 경질 미로와 같이 압력을 제어하는 역할을 하고 있다. 국내 A사의 실리콘 경도는 이상적인 실리콘 경도에 비하면 매우 불균일하였다. 세부적으로는 40 이하의 낮은 경도에서는 비교적 일치하였으나 경도 45 이상에서는 큰 차이를 보여주고 있었다. 국내 A사의 실리콘 경도에 따른 공급유량의 특성에서는 실리콘의 경도가 낮을수록 실리콘은 무르며 탄성이 줄어든다. 반면에 경도가 높을수록 탄성이 커지고 딱딱한 특성을 가진다. 동일한 PC 드립에 실리콘의 경도별 특성은 경도에 따른 유량이 반드시 일정하지 않으며 대체로 경도가 높을수록 동일 압력에 대해 유량이 많아지는 것을 알 수 있었다. 압력의 변화에 대해 유량이 일정하게 유지하는 특성을 가질수록 사용범위가 넓어지고 안정성이 높은 것으로 판단되며 실리콘 경도 35~55 범위에서 1~2bar의 공급압력에서 사용하는 것이 적합할 것으로 보여진다. 경도 45의 실리콘을 사용하여 수입 드립, 국내 A사의 드립 및 수입과 국내 혼용시 압력에 따른 공급유량의 특성을 분석하였다. 최대 유량과 최소 유량에서 발생되는 오차는 수입 실리콘이 비교적 작았으나 3.6 bar 이상에서는 유량이 급격히 떨어지는 양상을 보였다. 국내 A사의 제품은 0.8~2.0 bar 까지 성능이 비슷했으나 0.8 bar 이하에서는 오차가 있었으나 높은 압력에서는 오히려 성능이 우수하였다. 수입 드립과 다소 유사한 성능을 나타낸 것이 A사 드립과 수입 실리콘을 혼용하여 사용한 것은 전체적으로 비슷한 양상을 나타내었다. 따라서 실리콘 경도 오차를 고려하면 압력별 유량의 변화는 실리콘의 경도와 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2001년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.13-13
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• 2001

현재 초고속 가공 공구의 국내 시장은 150억원이며 향후 3년 내에 1500억원으로 급성 장활 전망이다. 무윤활 초고속 가공을 실현하기 위해서는 윤활특성이 우수한 초고경도 코팅의 개발이 필요하며 이를 통해 기계설비의 수명향상과 폐유문제 해결을 기대할 수 있다. 기존의 고체윤활 코팅은 초고경도 코팅의 상부에 $MoS_2$, Graphite 등 윤활성 박막을 합성하였으나, 이들은 Hexagonal 구조의 연질 박막이며 수분이 존재하는 대기중에서는 윤활 및 내마모 특성이 급격히 저하된다. 환경친화 대체소재 개발의 일원으로 TiN, ZrN 박막 등이 이미 개발되었고 기계적 특성이 우수하여 널리 응용되고 있으나 아직 경도(약 20GPa 내외) 및 윤활성의 한계 (마찰계수 $\mu=O.6$)를 극복하지 못하고 있다. TiN박막 위의 Cu의 첨가는 TiN의 구조와 성질을 크게 변화시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 TiN 기지 위에 Cu를 도핑함으로써 경도의 상승을 통환 내구력의 향상과 마찰계수의 감소를 통한 윤활성의 향상을 보고자하였다. TiN합성의 안정화를 위하여 magnetron sputtering과 arc ion pIatingd을 병용한 hybrid 공정을 이용하였다. Cu첨가에 따른 결정 성장 거동의 변화를 보기 위해 XRD 분석을 실행하였고, EDS 분석을 통해 Cu target 전류밀도에 의한 기지내의 Cu의 함량변화를 고찰하였으며, 경도 및 윤활특성을 고찰하기 위해서 경도 시험과 마모 시험(ball-on disc type test)를 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.141-141
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• 2011

DLC(Diamond Like Carbon) 박막은 높은 경도, 낮은 마찰계수, 내화학성 등의 우수한 트라이볼로지적 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 산업분야에서 적용되고 있다. 이러한 DLC 박막은 합성기구나 구조의 관점에서 몇 가지 다른 이름으로 불려지기도 한다. 밀도와 경도가 높기 때문에 경질탄소(Hard Carbon)라고도 불려지며, 수소를 함유한 경우에는 수소함유 비정질 탄소(Hydrogenated Amorphous Carbon)이라는 이름이 사용되며, 고밀도 탄소(Dense Carbon) 또는 고밀도 탄화수소(Dense Hydrocarbon)라고 불리기도 한다. 이렇듯 DLC 박막은 합성방법에 따라 함유된 수소와 탄소의 결합구조의 차이가 있다. 수소 함유한 DLC 박막은 20~50%까지 수소를 함유하며, DLC막의 기계적, 광학적, 전기적 특성들이 수소함량과 밀접한 관계를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 함유된 수소가 $300^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 쉽게 결합에서 이탈되면서 흑연화와 더불어 마찰마모시 코팅층의 파손이 발생한다고 보고되고 있고, 또한 수소량이 증가함에 따라 DLC 박막의 경도는 감소하게 되는데, 이는 수소에 의해 dangling bond가 Passivation되면 탄화수소의 3차원적인 Crosslinking은 그만큼 감소하게 되기 때문이라고 알려져 있다. 본 연구에서는 PECVD를 이용하여 여러 가지 공정에 따른 DLC 박막을 증착시켰으며, 수소함유량에 따른 DLC막의 구조와 그에 따른 경도 변화를 살펴보았다. FTIR(Furier Transform Infrared Spectroscopy)과 Raman Spectroscopy을 이용하여 DLC막의 수소의 결합상태를 관찰하였으며, Nano Indentation을 사용하여 미소경도를 측정하였고, FE-SEM을 이용하여 표면과 단면을 관찰하였다. 막의 두께 측정에는 ${\alpha}$-Step을 사용하였으며, Ball-on-Disk 타입의 Tribo-meter을 이용하여, 모재의 경도에 따른 마찰계수 변화를 관찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2008년도 추계학술대회 초록집
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• pp.61-62
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• 2008

Closed field unbalanced magnetron sputtering 방법을 이용하여 CrZr-Si-N 박막을 증착하였다. Si Target power의 변화에 따라 박막을 증착하여 XRD, SEM, XPS, GDOES, AFM, XPS, Nanoindentation을 이용하여 박막의 미세구조, 성분분석, 표면 조도, 경도를 측정하였다. $500^{\circ}C$에서 annealing한 후 상온에서의 박막의 경도와 비교하였고, 상온과 $500^{\circ}C$에서 마모 실험을 행한 후 마찰 계수를 측정하여 비교하였다. $Cr_{39.4}Zr_{12.3}N_{48.3}$ 박막은 $500^{\circ}C$ annealing 후 경도는 30 GPa에서 24 GPa로 감소하였고 마찰계수는 0.23에서 0.81로 약 4배 증가하였다. $500^{\circ}C$ annealing 후 $Cr_{34.6}Zr_{10.6}-Si_{6.4}-N_{48.4}$ 박막의 경도는 30 GPa로 상온에서의 경도 32 GPa과 비슷하였고 $500^{\circ}C$와 상온에서 수행된 마모시험 결과는 $500^{\circ}C$에서 마찰계수 0.43으로 상온 마모시험 결과와 거의 비슷한 결과를 보였다. 상온의 경우 Si 함량에 따른 기계적 특성 및 마모특성의 변화는 거의 없었다. 그러나 $500^{\circ}C$ annealing 후 CrZi-Si-N 박막의 기계적 특성 및 마모특성은 Si 함량에 따라 큰 차이를 나타내었다. 이러한 결과들을 통해 Si 첨가가 CrZrN 박막의 고온 안정성 향상에 기여함을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제27권3호
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• pp.172-184
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• 2017

동적 초미소 경도법의 압입시험, 하중-비하중 시험, 그리고 반복시험을 이용하여 심도별 대전화강암 내 광물들의 경도와 역학적 특성을 살펴보았다. 시험 결과 세 개 구간(Group-1, -2, -3)으로 광물 집단의 분류가 가능하였다. Martens 경도값은 세 가지 시험법 모두에서 41 m와 223 m 심도에 따른 차이가 크지 않았다. 그럼에도 불구하고, 그 크기는 반복시험<하중-비하중 시험<압입시험 순으로 나타났다. 광물 집단별 평균 Martens 경도, 탄성계수, indentation work 등을 고려해 볼때, 그들의 경계는 비교적 뚜렷하게 나타났다. 결론적으로 동적 초미소 경도법의 세 가지 형태 시험법을 이용함으로써 광물들에 대한 비교적 정확한 경도값을 얻을 수 있었다. 또한 하중-비하중 시험과 반복시험으로부터는 광물들의 탄성계수와 광물들의 탄성적-소성적 성질 특성 파악도 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.354.1-354.1
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• 2014

Hafnium nitride (HfN) 박막은 고온에서의 안정성과 낮은 비저항 그리고 산소확산에 대한 억제력을 가지고 있기 때문에 확산방지막으로 많은 연구가 진행 되고 있다. 현재까지 진행된 대부분의 연구는 HfN 박막의 전기적인 특성과 구조적인 특성에 대한 것이었고 다양한 연구 결과가 보고되었다. 하지만 기존의 연구들은 박막의 nano-electrotribology 특성에 대한 연구가 부족하여 박막 적층 공정시 요구되는 물성에 대한 연구가 절실하다. 따라서 본 연구에서는 HfN 박막의 증착조건 및 열처리조건에 따른 nano-electrotribology 특성 변화를 확인하고자 하였다. HfN박막은 rf magnetron sputter를 이용하여 Si 기판위에 Hf target으로 질소 유량을 변화시키며 증착하였고 가열로에서 $600^{\circ}C$와 $800^{\circ}C$로 20분간 열처리를 실시하였다. 열처리한 박막과 as-deposited 상태의 박막을 nano-indenter를 통하여 나노기계 전기적인 특성을 분석하였다. nano-indenter는 박막에 인가된 stress와 탄성계수(elastic modulus), 표면경도(surface hardness)와 같은 특성을 직접적인 tip 접촉을 통하여 in-situ로 분석할 수 있는 장비이다. 실험결과 HfN박막을 $600^{\circ}C$로 열처리 한 경우 표면경도가 16.20에서 18.59 GPa로 증가하였다. 표면경도의 증가는 열처리 시 박막내에 compressive stress가 생성되었기 때문이라고 생각된다. 그러나 $800^{\circ}C$로 열처리 한 경우 표면경도가 16.93 GPa로 감소하였는데 이는 표면균열 발생으로 인한 stress relaxation 때문인 것으로 생각된다. 증착 시 주입되는 질소의 유량과 열처리 온도는 HfN박막의 기계적 안정성에 영향을 미치는 중요한 요소임을 본 실험을 통해 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.282-282
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• 2011

일반 금속은 부식에 약하다는 단점을 보완하기 위해 개발된 스테인레스 스틸은 내식성이 필요로 하는 다양한 분야에서 이용되고 고크로뮴을 포함한 오스테나이트 스테인레스 스틸은 일반적으로 엔지니어링 재료로 사용되고 있다. 하지만 오스테나이트 스테인레스 스틸은 낮은 표면 경도와 지지용량으로 인해 내마모특성이 필요한 제품에는 사용이 미약한 수준이다. 현재 이러한 내마모특성을 높이기위해 오스테나이트 스테인레스 스틸은 이온질화와 이온주입등의 방법을 사용하여 표면 특성을 향상시키고자 연구되고 있다. 본 연구에서는 저진공 하에서 플라즈마를 이용하여 시편에 질화층과 Nitrogen Supersaturated Austenite층(S-phase)을 형성하여 경도와 인성을 향상시키고, 형성된 S-phase층의 두께에 따른 내식성, 내열성 특성을 확인하였다. 그리고 스테인레스 계열 시편의 질화시 나타나는 CrN층과 비교하였다. 특성 확인을 위한 시편은 약 $400{\sim}500^{\circ}C$ 사이의 공정온도로 질소와 수소가스를 혼합하여 플라즈마를 형성하고 약 4시간동안의 공정을 통해 제작하였다. 제작된 시편의 경도와 조직, S-phase층의 두께를 분석하고 CrN층의 형성여부를 확인하였다. 이와 더불어 공정압력과 가스비의 변화에 따른 실험을 진행하여 질화특성을 확인하고자 하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.523-528
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• 2002

콤바인 예취날의 내구성을 향상시키고자 예취날 성분분석을 한 다음 적정한 고주파열처리 방법을 구명하고자 예취날 단면 형상별, 가열 시간별, 냉각수 처리속도별로 시험한 후 경도 및 조직특성을 분석한 결과는 다음과 같다. 가. 국산 2종, 수입날 2종에 대한 성분분석 결과 국산 2종의 구성성분은 원소재인 SK5의 KS규격 범위내에 있고, 다만 수입날 1종의 Mn만이 0.7로 기준치인 0.5를 초과하고 있었다. 나. 고주파 코일 단면 형상에 따른 열처리시험에서 사각형 코일이 원형보다 경도가 약간 높게 나타나 사각형 코일 열전달 효율이 좋은 것으로 나타났으며, 시편에 가열하는 시간은 14sec, 냉각수의 처리속도는 Isec에서 가장 좋은 경도값을 나타내었다. 다. 고주파 열처리한 예취날 예취부의 평균 로크웰경도(H$_{R}$C)는 기존날 52.9, 개량날 62.0, 일산날 57.1로 나타나 개량날이 기존날에 비해 17% 경도가 높게 나타났다. 라. 예취날 볼트 고정부의 평균 경도는 기존 국산날이 39.3, 고주파열처리한 개량날 6.1, 일산날 9.3으로 고정부의 경도가 높으면 예취날이 깨어지는 경향이 있어 낮아야 하는데 국산날의 경우 상대적으로 높게 나타났다. 마. 예취날의 조직은 기존 국산 예취날의 경우 취성이 많고 강도가 약한 퍼얼라이트(Pearlite) 또는 미세퍼얼라이트(Fine Pearlite) 조직이었으나 일산날과 고주파열처리에 의한 개량날은 강도가 높고 내마모성이 강한 마르텐사이트(Martensite) 조직을 형성하고 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.75-75
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• 2010

기존 할로겐프리 제품은 PVC와 비교하여 유연성이 크게 떨어져 PVC 사용에 대한 규제가 강화되고 있음에도 불구하고, 이를 쉽게 대체하기 곤란하다는 문제점이 있다. 이에 할로겐프리 재료만 사용하여 고난연성, 예를 들면 UL 1581 에 따른 VW-1 규정을 충족하는 고난연성을 가지면서도 경도가 낮아(경도 70수준, Shore A) 재질의 유연성이 확보된 고분자 재료를 개발하는 것이 요구된다. 실험 결과로부터 인장강도 11[Mpa], 신장율 720[%], 가열후 인장강도 잔율 90[%], 가열후 신장잔율 88[%], 산소지수 38.0, 수직난연시험 합격, 경도(Shore A) 70, 백화현상이 나타나지 않는 등 우수한 특성을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.300-300
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• 2013

세계전자제품의 부품산업은 21세기 정보화 사회와 함께 IT 산업에서 급성장으로 인해 부품의 소형화, 경량화, 친환경화가 요구되고 있다. IT 산업에서 리드스크류(Leadsrew)는 마이크로 구동부품중의 이송장치를 구성하는 핵심 부품으로 탄소강과 합금강 및 스테인레스강 등이 사용되고 있다. 탄소강은 성형 가공성과 원가 절감에 최적의 소재로서 낮은 표면 경도로 인한 내마모성 저하와 부식 분위기에서의 내식성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 탄소강(S20C:${\oint}30{\times}h10$)을 이용하여 플라즈마 질화 표면처리를 통해 표면경도와 내마모성 향상 및 내식성을 높이는 연구를 수행하였다. 연구 방법으로 플라즈마 연질화 공정과 Post Oxidation 공정을 개발하였고, 질화 처리된 시험편에 대해 마이크로 비커스 경도, OEM&SEM, XRD 분석 및 염수분무(KS D 9502) 시험으로 특성을 분석하였다. 연구 결과로 탄소강(S20C)은 마이크로 비커스 경도 분석으로 표면 경도가 600Hv0.025 이상과 염수분무 시험으로 내식성은 24시간 이상의 결과를 얻었다.