• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.114-114
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• 1999

Boron nitride (BN)는 매우 뛰어난 물리적, 화학적 성질을 가지고 있는 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. hexagonal 형태의 hBN의 경우 큰 전기 저항과 열 전도도를 가지고 있고 열적 안정성을 가지고 있어 반도체 소자에서 절연층으로 쓰일 수 있다. 또한 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray lithography이 mask 기판으로 사용될 수 있다. Boron-carbon-nitrogen (BCN) 역시 뛰어난 기계적 성질과 투명성을 가지고 있어 보호 코팅이나 X-ray lithography에 이용될 수 있다. 또한 원자 조성이나 구성을 변화시켜 band gap을 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있기 때문에 전기, 광소자의 재료로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 여러 합성 조건 변화에 따른 hBN 막의 합성 거동을 관찰하고, 카본 농도변화에 따른 BCN 막의 기계적 성질과 구조의 변화, 그리고 실리콘 첨가에 의한 물성 변화를 관찰하였다. BN박막은 실리콘 (100) 기판 위에 r.f. plasma assisted CVD를 이용하여 합성하였다. 합성 압력 0.015 torr, 원료 가스로 BCl3 1.5 sccm, NH3 6sccm을 Ar 15 sccm을 사용하여 기판 bias (-300~-700V)와 합성온도 (상온~50$0^{\circ}C$)를 변화시켜 BN막을 합성하였다. BCN 박막은 상온에서 기판 bias를 -700V로 고정시킨 후 CH4 공급량과 Ar 가스의 첨가 유무를 변화시켜 합성하였다. 또한 SiH4 가스를 이용하여 실리콘을 함유하는 Si-BCN 막을 합성하였다. 합성된 BN 막의 경우, 기판 bias와 합성 온도가 증가할수록 증착속도는 감소하는 경향을 보여 주었다. 기판 bias와 합성온도에 따른 구조 변화를 SEM과 Xray로 분석하였다. 상온에서 합성한 경우는 표면형상이 비정질 형태를 나타내었고, X-ray peak이 거의 관찰되지 않았다. 합성온도가 증가하게 되면 hBN (100) peak이 나타나게 되고 이것은 합성된 막이 turbostratic BN (tBN) 형태를 가지고 있다는 것을 나타낸다. 50$0^{\circ}C$의 합성 온도에서 기판 bias가 -300V에서 hBN (002) peak이 관찰되었고, -500, -700 V에서는 hBN (100) peak만이 관찰되었다. 따라서 고온에서의 큰 ion bombardment는 합성되는 막의 결정성을 저해하는 요소로 작용한다는 것을 확인 할 수 있었다. 합성된 BN 막은 ball on disk type의 tribometer를 이용하여 마모 거동을 관찰한 결과 대부분 1이상의 매우 큰 friction coefficient를 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10 GPa 정도 까지의 값을 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN 막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10GPa 정도 까지의 값을 가지며 변하였다. 합성된 BCN, Si-BCN 막은 FT-IR, Raman, S-ray, TEM 분석을 통하여 그 구조와 합성된 상에 관하여 분석하였다. FT-IR 분석을 통해 B-N 결합과 C-N 결합을 확인할 수 있었고, Raman 분석을 통하여 DLC의 특성을 분석하였다. 마모 거동에서는 BCN 막의 경우 0.6~0.8 정도의 friction coefficient를 나타내었고 Si-BCN 막은 0.3이하의 낮은 friction coefficient를 나타내었다. Hardness는 carbon의 함유량과 Ar 가스의 첨가 유무에 따라 각각을 측정하였고 이것은 BN 막 보다 향상된 값을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.387-387
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• 2012

그래핀(graphene)의 가장자리(edge)는 결정구조의 배향성에 따라 지그재그(zigzag)와 안락의자 (armchair) 형태로 구분되는데, 나노미터 크기의 그래핀의 전자적 성질은 이러한 가장자리의 배향성에 의해 크게 영향을 받는다고 알려져 있다. 단일층 그래핀 가장자리 사이에서 일어나는 산화실리콘($SiO_2$)의 carbothermal reduction은 선택적으로 지그재그 형태의 가장자리를 생성한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 라만 분광법과 원자 현미경(atomic force microscopy)을 이용하여 기계적 박리법으로 만들어진 이중층 그래핀에서 일어나는 carbothermal reaction을 연구하였다. 고온 산화 방법으로 이중층 그래핀에 원형 식각공(etch pit)을 만들고 Ar 기체 속에서 700도 열처리를 진행한 후, 원형 식각공이 육각형으로 확장된 것을 관찰하였다. 이것은 이중층 그래핀도 산화실리콘의 carbothermal reduction을 유발한다는 사실을 보여준다. 그러나 이중층 그래핀의 반응속도는 단일층보다 느린 것이 확인되었는데, 이는 이중층 그래핀의 탄소 원자와 산화제로 작용하는 산화실리콘 간의 평균 거리가 단일층보다 더 크다는 사실로 설명할 수 있다. 또한 본 연구에서는 반응기 내의 압력이 반응 속도에 미치는 영향과 식각공이 육각형으로 변해가는 과정에 대한 라만 분광 특성을 조사 및 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.209-209
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• 2013

그래핀(graphene)의 가장자리(edge)는 결정구조의 배향성에 따라 지그재그(zigzag)와 안락의자(armchair) 형태로 구분되는데, 나노미터 크기의 그래핀의 전자적 성질은 이러한 가장자리의 배향성에 의해 크게 영향을 받는다고 알려져 있다. 단일층 그래핀 가장자리 사이에서 일어나는 산화실리콘($SiO_2$)의 carbothermal reduction은 선택적으로 지그재그 형태의 가장자리를 생성한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 라만 분광법과 원자 현미경(atomic force microscopy)을 이용하여 기계적 박리법으로 만들어진 이중층 그래핀에서 일어나는 carbothermal reaction을 연구하였다. 고온 산화 방법으로 이중층 그래핀에 원형 식각공(etch pit)을 만들고 Ar 기체 속에서 700도 열처리를 진행한 후, 원형 식각공이 육각형으로 확장된 것을 관찰하였다. 이것은 이중층 그래핀도 산화실리콘의 carbothermal reduction을 유발한다는 사실을 보여준다. 그러나 이중층 그래핀의 반응속도는 단일층보다 5배 정도 느린 것이 확인되었는데, 이는 이중층 그래핀의 탄소원자와 산화제로 작용하는 산화실리콘 간의 평균 거리가 단일층보다 더 크다는 사실로 설명할 수 있다. 또한 단일층과 이중층 그래핀 모두 1 기압 Ar 분위기에서보다 진공상태에서 반응속도가 현저히 작다는 사실이 관찰되었다. 진공도와 온도에 따른 반응속도로부터 반응 메커니즘 및 활성화 에너지에 대해 고찰하고자 한다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.2 no.6
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• pp.461-467
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• 1992

A fabrication process for SiC whisker preform reinforced AC4A Al composites is being developed. The Al alloy used as the matrix in this study is AC4A. SiC whisker preform made by Tokai Carbon Co. Ltd. Shizuoka, Japan were used. These consisted of $\beta$-type single crystals 0.1 ~ 10${\mu}$m in diameter and 20~10${\mu}$m in length. The most adequate fabrication condition was that whisker preform was preheated up to 750~80$0^{\circ}C$, set into a mould preheated to ~40$0^{\circ}C$, molten Al alloy heated to ~80$0^{\circ}C$ and applied pressure 75MPa. And Si$C_w$reinforced AC4A composite was advanced above twice than AC4AI/M. Also it was not large effect by pressure at Si$C_w$ 20v/o.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.173.1-173.1
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• 2016

전이금속 디칼코게나이드는 서로 다른 전이 금속원소와 칼코겐 원소의 결합으로 이루어진 층상 구조의 물질로서, 그래핀과 비슷한 2D 결정성 구조를 지니면서도, 그래핀과는 달리 밴드갭을 가지는 반도체적 성질 때문에 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 $WS_2$는 촉매, 전자, 광전자, 센서와 같은 반도체등 다양한 소자에 적용된다. $WS_2$ 합성 방법에는 기계적 박리법, 화학기상증착법, 용액법 등이 있다. 기계적 박리법은 방법이 간단하나 수율이 낮고 균일하게 얻어지지 않으며, 화학기상증착법은 고가의 고온공정이라는 한계점을 가지고 있다. 반면에 용액법은 제조공정이 쉬우며, 저가 대량생산이 가능하다는 이점이 있다. 더욱이 본래 용액법에서는 $WS_2$를 합성하기 위해 $WO_3$를 추가적으로 합성 후 진행하였지만, 쉽게 제조 가능한 $WO_3$ colloidal 용액을 이용하면 sulfurization을 진행하여 $WS_2$를 합성할 수 있다. colloidal 용액을 이용한 합성법은 입자크기 조절이 가능하기 때문에 균일한 나노입자를 uniform 하게 형성할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WO_3$ colloidal 용액을 spin coating 과 sulfurzation 공정을 거쳐 2D triangle $WS_2$의 합성 및 특성을 분석하였다. 2D $WS_2$의 나노결정구조, 입자 형상 및 광학 특성을 주사전자현미경, 라만 분광기, x-ray 회절분석기 등을 통해 확인하였다. 또한, 합성된 $WS_2$를 이용하여 트랜지스터를 제작하여 전기적 특성을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.3
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• pp.598-607
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• 1992

The environment degradation of structural steel under high temperature is one of the key phenomena governing the availability and life of plant. This degradation resulted from the microstructural changes due to the long exposure at high temperature affect the mechanical properties such as creep strength and toughness. For instance, boiler tube materials usually tend to degrade, after long term operation, by precipitates, spherodizing, coarsening, and change in chemical composition of carbides. In this study, the material degradation under high temperature exposure was investigated by evaluating the carbide precipitation. The electrochemical polarization method was facilitated to investigate the precipitation and coarsening of carbides. It was shown by the modified electrochemical potentiokinetic reactivation (EPR) tests that the passivation of Mo-rich carbides did not occur even in the anodic peak current (Ip) which indicates the precipitation of Mo$_{6}$C was also observed. And it was assured that special electrolytic cell assembled in this research can be used for the detection of Mo$_{6}$C precipitation in the field.eld.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.16 no.2
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• pp.137-143
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• 2006

The effects of Cu and Fe additions on the thermal stability, microstructure and mechanical properties of $Al_{85}-Ni_{8.5}-Mm_{6.5},\;Al_{84}-Ni_{8.5}-Mm_{6.5}Cu_1,\;Al_{84}-Ni_{8.5}-M_{m6.5}Fe_1$ alloys, manufactured by gas atomization, degassing and hot-extrusion were investigated. Gas atomization, with a wide super-cooled liquid region, allowed the alloy powders to exhibit varying microstructure depending primarily on the powder size and composition. Al hotextruded alloys consisted of homogeneously-distributed fine-grained fcc-Al matrix and intermetallic compounds. A substitution of 1 at.% Al by Cu increased the thermal stability of the amorphous phase and produced alloy microstructure with smaller fcc-Al grains. On the other hand, the same substitution of 1 at.% Al by Fe decreased the stability of the amorphous phase and produced larger fcc-Al grains. The formation of intermetallic compounds such as $Al_3Ni,\;Al_{11}Ce_3\;and\;Al_{11}La_3$ was suppressed by the addition of Cu or Fe. Among the three alloys examined, the highest Vickers hardness and compressive strength were obtained for $Al_{84}-Ni_{8.5}-M_{m6.5}Cu_1$ alloy, and related to the finest fcc-Al grain size attained from increased thermal stability with Cu addition.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.18 no.6 s.61
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• pp.96-100
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• 2004

Inconel 625 is useful in a variety of industrial applications because of the resistance to attack in various corrosive media at temperatures from $200^{\circ}C$ to over $1090^{\circ}C$, in combination with good low and high temperature mechanical strength. Rencently this material has also been widely used in offshore processing piping in order to extend the maintenance term and improve the quality of anti-corrosion. In general, high quality weldings for this material are readily produced by commonly used processes. How, not all processes are applicable to this material group of Ni-alloys. Metallurgical or the unavailability of matching, position or suitable welding processes produce a lower quality. Nowadays, the flux cored wire is developed and applied for increased productivity in several welding positions, including the vertical position. In this study, the weldability and weldment characteristics(mechanical properties) of inconel 625 are considered in FCAW(Flux Core Arc Welding) associated with the several shielding gases$(80\%Ar+20\%CO2,\;50\%Ar+50CO2,\;100CO2)$ in view of welding productivity.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.10
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• pp.938-944
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• 1998

$MoSi_2$/W composites were fabricated by vacuum hot press at $1600^{\circ}C$ under 30MPa for 3 hrs. The effects of the amount of tungsten in the composites was explained in terms of the microstructure and mechanical properties. Although tungsten was mainly substituted to Mo atoms forming a complete solid solution of (Mo.W).Si, (x= 1, 5, y=2, 3). the grain size of composites became smaller with the increase of tungsten added. Vickers hardness was increased with the increase of tungsten content due to the solid-solution hardening. On the other hand, toughness of composites decreased sharply by increasing the amount of tungsten. Optimum tungsten amount was determined to be a 10 vol% of composite. Indentation fracture toughness was calculated to be 4.5MPa\sqrt{m}$ in this composites, compared with $2.7MPa\sqrt{m}$ in pure $MoSi_2$.

• Elastomers and Composites
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• v.44 no.3
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• pp.299-307
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• 2009

The effects of reinforcing materials on durability and mechanical properties of V-rib belt were investigated. Cotton fiber and ZnO were used as a filler for CR, and cotton and aramid fiber were used for EPDM rubber compounds. These materials were prepared as a specimen and V-rib belt for heat resistant and mechanical test. High contents of ZnO give improved wear resistance, and higher contents of cotton fiber showed higher durability in high rotation speed but lower wear resistance for CR rubber compounds. Using the aramid and cotton fiber together in EPDM rubber compounds, thermal and wear resistance were improved simultaneously. The material containing EPDM matrix showed better durability and wear resistance than those of containing CR matrix comparing in the same cotton fiber contents.