• 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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.162-162
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• 2017

AlCrN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보이는 코팅이며, Si을 첨가하여 나노복합구조를 갖는 AlCrSiN 코팅은 고경도 특성을 나타내는 나노결정립과 고내열성을 나타내는 $Si_3N_4$ 비정질이 동시에 존재함으로써 뛰어난 고온 특성까지 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 본 연구에서는, 가혹화된 공구사용 환경 대응 하는 더욱 우수한 내마모성 및 내열성을 보이는 코팅막을 개발하기 위해 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 내열성을 확인하기 위하여 코팅을 furnace에 넣어 500, 600, 700, 800, 900도에서 30분 동안 annealing한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정을 하였다. 5:5, 7:3, 9:1의 두께 비율로 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였으며 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$로 제어되었다. AlCrN 코팅층의 두께가 증가할수록, 이중층 코팅의 경도 및 내마모성은 점차 향상되었지만 코팅의 밀착력은 감소하였다. 일반적으로 AlCrN 코팅은 상대적으로 높은 잔류응력을 갖고 있으므로, AlCrN 층의 두께비율이 증가함에 따라 코팅내의 잔류응력이 높아져 코팅의 경도는 증가하고 밀착특성은 낮아진 것으로 판단된다. AlCrSiN 상부층 공정시 기판 바이어스 전압을 -50 ~ -200V 로 증가시키면서 이중층 코팅을 합성하였다. XRD 분석 결과, 공정 바이어스 전압이 증가함에 따라 AlCrSiN 상부층은 점차 비정질화 되었고, 코팅의 경도와 표면 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 특성 향상은 높은 바이어스 인가가 이온 충돌효과의 증가를 야기시켰으, 이로 인해 치밀한 코팅층 합성에 의한 결과로 판단된다. AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 어닐링 한 후 경도 분석 결과, -150, -200V에서 합성한 코팅은 900도 이상에서 26GPa 이상의 높은 경도를 보인 것으로 보아 우수한 내열성을 갖는 것으로 확인 되었다. 이는 AlCrSiN 상부층의 높은 Si 함량 (11at.%) 으로 인한 충분한 $Si_3N_4$ 비정질상의 형성과, 고바이어스 인가로 인한 AlCrN 결정상과 $Si_3N_4$ 비정질상의 고른 분배가 코팅의 내열성을 향상시키는데 기여를 한 결과로 판단된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.379-383
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• 1997

삼중수소화 중수로부터 삼중수소를 가스상의 중수소로 이동시키기 위한 촉매교환 공정에는 친수성 촉매를 사용한 기상촉매교환공정과 소수성 촉매를 사용한 액상촉매교환공정이 있다. 소수성 촉매를 이용한 기상촉매교환공정은 기존의 두 가지 공정과는 설계 개념이 달라서 방사선 안전성과 설비의 규모면에서 독특한 특성을 가질 수 있으므로 촉매교환공정의 개발을 위한 첫 단계로 공정해석을 시도하였다. 소수성 촉매를 사용한 기상촉매교환공정은 액상촉매교환공정과 유사하게 1atm, 80~10$0^{\circ}C$에서 운전이 가능하므로 2.7atm, 20$0^{\circ}C$에서 운전되는 기존의 그것에 비해 방사선 안전성이 뛰어나나, 촉매층의 단수가 35%정도 증가됨을 알 수 있었다. 반면에 액상촉매교환공정에 필요한 촉매층의 단수보다는 훨씬 적음을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.212.1-212.1
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• 2015

본 연구에서는 용액 공정을 통해 제작한 IGZO 박막 트랜지스터의 Active layer를 적층 구조로 쌓아올리고, 신뢰성 평가를 위해 Gate에 지속적인 바이어스를 인가함으로써 소자의 문턱 전압 변화를 측정 실험을 진행하였다. Active layer 제작에 사용된 용액의 비율은 In:Zn:Ga = 1:1:30%로 제작되었고, 단일층부터 이중, 삼중층까지 적층을 하였다. 각 소자의 Active layer 층이 많아질수록 이동도가 1.21, 0.87, 0.69 ($cm^2/Vs$)으로 감소하는 등의 전기적 특성이 감소하는 경향을 보였다. 하지만 Gate에 10 V를 3000초간 지속적으로 인가해주었을 때 문턱 전압의 변화가 단일층일 때 10.4 V에서 삼중층일 때 1.3 V로 감소하였다. 이것은 Active layer의 층 사이의 계면이 형성되면서 current path에 영향을 주어 전기적 특성이 감소하였지만, 적층으로 인한 surface의 uniformity가 향상되는 것으로 확인하였다. 또한 1500초에서 Dit (Interface Trap Density)를 추출한 결과, 단일층에서는 $7.53{\times}10^{12}$($cm^{-2}-1$<)로 삼중층에서 $4.52{\times}10^{12}$($cm^{-2}-1$<)의 약 두 배 정도 높게 추출되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.702-702
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• 2013

태양전지에서 SiNX층은 반사방지막 역할과 태양전지 소자 보호 역할 2가지를 동시에 하고 있다. 태양전지에서 반사방지막은 굴절률 1.97, 두께 76 nm가 이론적으로 최적의 상태이다. PECVD장비를 이용하여 SiNx 층을 증착하였다. SiNX층 증착 시에 RF 파워와 혼합 가스를 변화한 후 굴절률을 측정하였다. RF 파워는 100~400 W로 변화시켰고 혼합가스 변화는 SiH4가스와 N2, H2, N2+H2 가스 각각을 같이 넣어 주면서 증착하였다. SiNX 가스 자체에 N2가 80%섞여 있는 가스를 사용하기 때문에 SiH4 가스자체 만으로도 SiNx층을 형성 할 수 있다. RF파워 300 W, SiH4 50 sccm, 기판 온도 $300^{\circ}C$, 공정시간 63초에서 굴절률 1.965, 두께 76 nm를 갖는 SiNx층을 형성 할 수 있었고 개방전압: 0.616 V, 전류밀도: 37.78 mA/$cm^2$, 충실도:76.59%, 효율: 17.82%로 가장 높은 효율을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.132-132
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• 2016

기계 가공품의 정밀화, 경량화 요구로 난색재로 분류되는 비철분야 및 복합재 가공용 공구개발에 대한 수요가 급증하고 있으나, 기존 난삭재 가공 시 절삭공구의 마모가 빠르고, 상대재의 융착 불량 등이 공구 수명 감소의 주요 영향으로 보고된다. 상기문제를 해결하기 위해 절삭가공 공정 중 과다한 절삭유의 사용에 따른 가공비용, 에너지소모 증가, 환경오염 등으로 절삭유의 최소화 또는 절삭유를 사용하지 않는 표면처리기술등의 친환경 가공기술의 개발이 필요하다. 내융착 및 내마모 특성 향상을 위한 표면코팅 방법으로 수소가 포함되지 않은 고경도 비정질 카본 (ta-C)이 있으나, ta-C 코팅 막은 경도 30 - 80 GPa, 잔류응력 3 - 10 GPa 범위로 일반 경질 코팅 막 (AlTiN, TiSiCrN : 평균 3 GPa)에 비해 높고 산업적 활용이 가능한 0.5 - 1.5 um 두께 수준의 후막화가 힘들어 매우 우수한 절삭공구용 코팅 막 특성에도 불구하고 적용사례가 매우 적다. 따라서, 본 연구에서는 아크플라즈마 방식 (Filtered Cathode Vacuum Arc Plasma, FCVA)을 활용한 고경도/무수소 카본 코팅 막을 후막형태로 증착하여 비철금속가공용 절삭 공구류의 수명향상 기법을 제시하고자 한다. ta-C 코팅 막의 기초 공정개발 단계에서는 바이어스 전압, 공정시간을 달리하여 ta-C 코팅 막의 기계적 물성(경도: $50{\pm}3GPa$, 잔류응력: $6{\pm}1GPa$, 밀착력: 30N 이상 및 트라이볼로지 특성: 마찰계수 0.1 이하, 마멸량: $1.85{\times}10-14mm^3$)을 확보하여 절삭공구로의 공정실용화 적용검토를 실시하였다. ta-C 코팅 막은 (1) WC 공구 및 기존 상용품인 (2) TiAlN/TiN/WC 구조에 대해 증착을 실시하였으며 코팅 막의 두께 변화에 따른 실제 절삭환경에서의 내수명 관측을 진행하였다. 시험결과, ta-C/WC의 단일막 구조인 절삭공구의 경우, 실제 절삭환경에서 쉽게 박리가 발생하여 코팅 막으로서의 효과를 나타내지 못하였다. 이는, 기초 공정개발 단계에서의 밀착력 기준이 실제 환경과 부합하지 않는 것을 의미하며 추후 공정개선을 통해 극복하고자 한다. 반면에, 상용품인 (2) TiAlN/TiN/WC 구조의 절삭공구 대비 ta-C/TiAlN/TiN/WC 구조에서 내수명 증가는 약 2.5배 (기존 300회, 코팅 후 800회)로 증가하였으며 ta-C 코팅 막의 두께가 $0.6-0.8{\mu}m$일 때 최대치를 취한 후 감소하였다. 이를 통해, 절삭공구로의 ta-C 코팅 막 효과는 최외각 층의 두께 범위와 모재 강도보강을 할 수 있는 적절한 중간층 막 (TiN/TiAlN 층)이 혼합되어 나타난 것으로 사료되며 현재 산업계로의 적용을 위한 대량생산용 코팅장비의 개발 및 비용절감을 위한 공정개발이 진행 중이다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제8권2호
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• pp.19-24
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• 2001

EUV 노광공정의 반사형 노광계 및 마스크에 사용되는 Mo/Si 다층박막 착탁 시 발생하는 각 층의 두께 변화와 상호확산 층 (inter-diffusion layer)이 생성될 경우에 대하여 이들이 다층박막 반사도에 미치는 영향을 전산모사를 통하여 알아보았다. 본 연구그룹에서 개발한 다층박막 반사 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 Mo/Si 40-period박막의 반사토플 계산한 결과, 각각의 period가 두께의 편챠(28%)를 갖는 경우, 모든 period가 같은 두께를 갖는 다층박막에 비해 최대반사도가 10.8% 감소가 되었으며 두 층간 물질 사이의 상호확산(interdiffustion) 층을 가정하였을 경우, 다층박막의 경우 그렇지 않은 경우에 비해 4.7%의 최대반사도가 감소가 예상되었다. 그리고 각 층의 적층에 따른 반사도의 변화를 시뮬레이션 프로그램을 통해 계산한 결과 반사도는 25층까지 계속 증가하며 26층부터 불규칙한 경향성을 가지며 증가와 감소를 반복함을 알 수 있었다.

• 세라미스트
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• 제1권1호
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• pp.28-36
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• 1998

세라믹 분발의 분산안정성은 입자의 입경 및 형상, 배열형태, 그리고 분산기구에 따라 크게 달라진다. 대체로 입경이 콜로이드 범위내에 존재하면 일반적인 정전반발력이나 입체반발력에 의하여 분산이 가능하지만, 콜로이드 범위를 넘는 조대한 입경을 가지는 분말에서는 진정한 분산안정성을 얻는 것은 불가능하다. 비록 콜로이드 범위에 속히는 입경을 가지더라도 Hamaker 상수가 매우 높거나 기하이방성을 가진 입자가 우선배향성을 가지는 경우에도 마찬가지의 결과를 보여 준다. 진정한 의미의 분산안정성을 얻을 수 없는 경우 입자 간 포텐셜 에너지의 절대값이 최소가 되도록 함과 더불어 고분자 흡착층이나 전기이중층의 두께를 조정하여 입지간 평형거리를 조정하여 후속공정에서의 균일성을 유지하는 것이 기능하다. 이와 같은 제한응집은 진정한 의미의 분산안정성을 얻을 수 없는 분말을 구성분말로 하는 단미는 물론 복합재료에서도 활용이 가능하다. 나노 크기의 입경을 가지는 분말에서는 반데르발스 인력은 상대적으로 작지만, 정전반발력도 동시에 작아지기 때문에 에너지 장벽의 높이가 충분하지 않은 경향을 보인다. 따라서, 나노 분말의 분산안정성은 흡착층의 두께가 크지 않는 저분자량의 고분자를 흡착시켜 입체반발력을 부여하는 것이 바람직하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.83.1-83.1
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• 2011

고체산화물 연료전지는 전해질의 양쪽에 cathode층과 anode층으로 구성되어 있다. 이러한 셀을 제작하기 위한 구성소재 코팅법으로는 EVD, CVD, sputter등의 기상공정과 screen printing, tape casting, dip coating등의 습식공정이 있다. 이중 현재 가장 널리 사용되고 있는 screen printing법은 코팅기판의 크기와 형태에 제한을 받아 원통형, 평관형에는 적용이 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 electrolyte 지지체 위에 전사법을 통해 연료극(NiO-YSZ), 공기극(LSCF-GDC) 코팅층의 두께 및 형상을 제어할 수 있었으며 button cell을 제작하여 실제 SOFC에 적용이 가능함을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.265-265
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• 2012

스퍼터링을 이용하여 금속을 코팅하면 대부분 주상정 형태의 미세구조로 성장한다. 금속 코팅층의 미세구조를 코팅공정으로 제어하여 치밀한 구조의 코팅층을 합성하기 위해서 평형(balanced magnetron)과 비평형(unbalanced magnetron) 스퍼터링에 의한 박막 구조 변화를 비교하고, 빗각 증착(oblique angle deposition) 효과가 코팅층의 미세구조에 미치는 영향을 확인하였다. 실험에 사용된 타겟은 6 인치 직경의 알루미늄이었으며 기판은 실리콘 웨이퍼와 냉연강판이 사용되었다. 알루미늄 코팅층은 주사전자현미경으로 미세구조를 관찰하였으며, 미세구조 변화가 내부식 특성에 미치는 영향을 평가하기 위해서 알루미늄이 코팅된 냉연강판의 염수분무 시험을 실시하였다. 빗각 증착에 의한 코팅층 미세구조 변화가 가장 두드러지게 나타났으며, 빗각 증착에 의해서 알루미늄 코팅층이 치밀해지는 현상을 관찰할 수 있었다. 알루미늄이 코팅된 냉연강판을 분석한 결과, 빗각 증착으로 코팅된 알루미늄 코팅층이 두께 약 $3{\mu}m$에서 염수분무 200 시간 후에도 적청이 발생하지 않는 우수한 내식성을 보였다.