• 센서학회지
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• 제7권2호
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• pp.90-96
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• 1998

Cross capacitor 원리를 이용하여 $1.95{\pm}0.5\;mm$ 이하의 미소변위를 비접촉으로 정확하게 측정할 수 있는 새로운 전기용량 센서를 설계 제작하였다. 전극의 구조는 센서와 측정 대상체가 각각 하나의 전극으로 작용하여야 하는 기존의 2-전극형 및 3-전극형 센서들이 지니고 있는 단점을 보완하기 위하여 2개의 전극(high, low전극)을 센서의 면에 형성한 4-전극형 센서로 제작하였다. 센서의 전극은 직경 17 mm 두께 0.7 mm인 사파이어 평행원판위에 구리를 사용하여 전극간 간격유지를 0.2 mm로 일정하게 함과 동시에 완전대칭을 이루도록 제작하였다. 따라서 이 센서는 측정대상체가 금속, 비금속에 관계없이 센서와 측정대상체와의 미소변위 및 간격을 측정 할 수가 있다. 측정범위 $1.95{\pm}0.5\;mm$에서의 correlation coefficient는 0.9987, $1.95{\pm}0.25\;mm$에서는 0.9995로 측정되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.96-96
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• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제3권1호
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• pp.11-24
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• 1996

부분압이 다른 여러 가지 반응성 가스분위기하에서 이른곤 이온을 이용하여 PC, PET PMMA 그리고 PTFE 폴리머 표면의 삼차 증류수에대한 진수성을 증대하였다. 폴리머 표면의 친수성의 변화는 여러 가지 반응성 가스 분위기하에서 아르곤 이온의 조사량을 1014 부터 1x1017cm2까지 변화하면서 조사하였다. 접촉감은 아르곤 이온이 조사되는 폴리머 표면 근처에 유입된 가스의 방응성(O2>N2>H2)에 따라 많이 감소하였다, 폴리머 표면에 형성된 친수성기는 XPS Cls, Ols, 그리고 Nls 스펙트럼을 분석하여 확인하였다. 표면 개질된 PC와 PTFE에 대한 Al 금속의 접착력 증대를 Scotch tape와 인장실험을 통하여 확인하였다. 접착 력 증가는 표면 에너지 중 polar force의 증가에 의한 것으로 입증되었다. 에너지를 가진 아 르곤 입자 폴리머 체인 그리고 반응성 가스 사이의 반응기구는 2단계 모델로 설명가능하였 는데 그 기구는 첫 번째 이온의 조사에 의한 불안정한 폴리머 체인의 형성과 두 번째 단계 로 이렇게 형성된 폴리머 체인과 반응성 가스들 사이의 화학반응으로 이루어진다. 질화아루 미늄의 표면을 산소분위기하에서 아르곤 빔을 조사하여 표면개질한후 AlON층이 새롭게 형 성된 것을 XPS를 이용하여 확인할수 있었다. 개질된 질화알루미늄과 구리금속 박막간의 접 착력을 scratch 실험을 통하여 조사하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1997년도 제25회 춘계학술대회
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• pp.62-68
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• 1997

현재 널리 보급되어 있는 볼베어링은 몇개의 볼에 의해 작동하기에 회전이 불균일하며 진동과 소음이 크다. 이는 고속에서 한계를 갖는 주된 원인이 되고 있다. 또한 그리스의 손실로 인한 수명의 단축이나, 유출된 그리스로 인한 손상은 제품의 내구성에 치명적인 결과를 초래한다. 더욱이 기존에 사용하는 소형 정밀 베어링은 전량 수입에 의존하고 있으며, 기술 선진국의 기술이전 회피로 개발이 어려우며, 수입물량도 확보하기 어려운 상황이다. 이를 극복하기 위한 하나의 방법이 볼과 그리스를 대신해서 유체의 압력을 이용한 유체동압베어링의 개발이다. 유체동압을 이용한 베어링의 장점은 그리스의 누유가 없고, 이로 인한 설계상의 제약이 없으며, 볼베어링으로는 불가능한 고속회전에 적합하고, 안전성이 뛰어나며 회전이 균일하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 유체동압 함유소결함유베어링은 진동과 소음이 적고, 저렴하며 구조가 간단하고, 급유기를 필요로 하지 않는 자기윤활(self-lubrication)특성과 생산성 등 많은 장점을 가지고 그 사용범위가 점차 광범위하게 넓어지고 있지만, 저속상태에서의 유막형성, 고속상태에서 기름의 누유, 고하중상태에서 강도와 기공의 눌어붙음과 출발과 정지 시에 발생하는 두 금속간의 직접 접촉을 피할 수 없는 것과 같은 해결해야 하는 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 단점을 해결하기 위하여 유체동압 함유소결베어링이 마찰특성을 알아보고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제19권4호
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• pp.61-71
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• 1995

Nowadays the thin-walled metal bearing, which is made seperately from the bearing housing and has the ratio of wall thickness/bearing diameter being less than 1/30, are used in many newly developed large-sized slow speed diesel engines for the purpose of upgarding lubication performance and easy maintenance according to the trends of increasing output per cylinder and lowering engine speed. The type of this bearing has been used generally in many small-sized high speed engines applied for automobile, high speed craft and industrial power generation systems since 1950s. But the tranditional thick-walled bearings, whice are linned white metal on the bearing housing directly, have been installed on the large and slow speed engines until 1990s due to the easy manufacturing procedures. In this study we have calculated optimum dimensions of the metal bearing, fabricated special zigs for crush measurement, model test machine, 2 sets of specimens.(crosshead pin bearing, $\phi$818*552*20mm) for B & W 6S70MC(20, 940*88rpm), and evaluated metal constact phenomena of white metal, its friction coefficient, temparature rise through the model test and field performance test.

• 접착 및 계면
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• 제5권3호
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• pp.1-9
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• 2004

ISO 4588, ASTM D2651 등에 규정된 금속 표면의 산처리에 의한 개질 방법을 다양한 분석조건의 변화로부터 비교하고 그 효과와 방법의 적정성을 분석하고자 하였다. 스테인리스 스틸과 카본 스틸을 위한 각각 4가지의 산용액을 적용하여 처리 온도의 변화 및 처리 시간의 변화에 따른 영향을 접촉각의 감소, 표면 조도 및 몰폴로지의 변화, 부식에 의한 시편 두께의 감소, 대기 노출에 의한 표면 열화 관측을 수행하는 방법으로 파악하였다. 실험결과, 각각의 산 처리 방법의 특징에 따라 다양한 표면 개질 효과가 나타났으며, 전반적으로는 스테인레스 스틸의 경우에는 $83^{\circ}C$의 처리온도로, 카본 스틸의 경우에는 $63^{\circ}C$의 처리온도로 가열된 산용액에서 좋은 개질 효과를 얻을 수 있었다. 또한 산처리 방법에 따라서는 금속표면의 개질을 위한 산처리 과정에서 부식에 의한 금속편의 심각한 두께 감소와 표면 몰폴로지의 변화가 수반함을 확인하였고, 더하여 산처리 이후의 대기노출에 의한 표면의 열화 특성 역시 산처리 방법에 크게 좌우됨을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권4호
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• pp.1-9
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• 2002

Ball grid array (BGA) substrate 상의 0.5 $\mu\textrm{m}$Au/5 $\mu\textrm{m}$Ni/Cu 층으로 구성된 접촉 패드(pad)와 In-15(wt.%)Pb-5Ag 솔더 볼 사이에서 리플로우 및 고상 시효동안 일어나는 금속학적 반응 특성이 조사되었다. 1-5 분의 리플로우 시간에 따라 솔더/패드 계면에서 $AuIn_2$ 또는 Ni-In 금속간 화합물층이 형성됨이 관찰되었다. 리플로우 동안 용융 In-l5Pb-5Ag 솔더 내로의 Au 층의 용해 속도는 $2\times 10^{-3}$ $\mu\textrm{m}$/sec 정도로 측정되어 공정 Sn-37Pb와 비교하여 매우 느린 것으로 관찰되었다. $130^{\circ}C$에서 500시간의 고상 시효 후에는 초기 리플로우 시간에 관계없이 $Ni_{28}In_{72}$ 금속간 화합물층이 약 3 $\mu\textrm{m}$까지 성장하였다. 이를 통하여 솔더 합금에서의 In 원자들은 아래의 Ni 층과 반응하기 위하여 리플로우 동안 형성된 $AuIn_2$상을 통하여 확산하는 것으로 관찰되었다. 미세구조 관찰과 전단 시험을 통하여 In-l5Pb-5Ag합금의 경우는 Sn-37Pb 조성과는 달리 Au/Ni surface finish 상에 사용시에도 솔더 접합부에서의 Au-embrittlement를 야기 시키지 않는 것으로 분석되었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제14권1호
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• pp.16-22
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• 1994

일반적으로 구름 베어링 시스템에 비해 발전용 터어빈이나 내연기관 엔진과 같은 저어널 베어링을 가진 시스템은 상대적으로 대형 설비이거나 더 가혹한 운전조건에서 가동되는 경우가 많다. 이런 회전기계류에서의 베어링의 파손은 설비의 운전 중단 및 관련 설비의 파손까지도 초래할 수 있게 된다. 따라서 이로 인한 보수에 소비되는 시간 및 경제적인 손실등을 피하기 위해서는 저어널 베어링의 조기파손 감지의,역할은 매우 중요하게 된다. 본 연구에서는 음향방출 기술을 이용하여 베어링에서 발생할 수 있는 파손의 조기검출을 위해 실험실용으로 직접 제작한 저어널 베어링 시스템을 이용하여 여러 형태의 비정상 조건을 만들어 가며 실험을 행하였다. 베어링 손상 및 피로의 주 요인으로서는 윤활유 부족, 윤활층에의 이물질의 혼입, 조립 불량 등이 대표적인 원인으로서 알려져 있으며 이에 근거하여 실험 조건을 윤활유에의 이물질 혼입, 윤활유 부족, 그리고 축과 베어링간의 금속간 접촉등의 인위적인 형태로 구성하여 실험하였다. 그 결과로서 음향방출 기술이 저어널 베어링의 조기파손 감지에 매우 효과적인 도구라는 것을 입증하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.68.2-68.2
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• 2017

인체접촉시 니켈도금의 알러지 반응을 억제하기 위한 대체 도금기술인 비 시안계 Cu-Sn 합금도금을 개발함에 있어서, 황산구리5수화물과 황산제일주석을 금속염으로 하여 황산 및 계면활성제, 유화제 등을 포함한 각종 유기첨가제를 포함하였고 특히 은백색조의 외관 색상과 안정적인 Cu-Sn 합금전착을 위해 2종의 착화제인 EDTP (Ethylenediaminetetrapropanol, $C_{14}H_{32}N_2O_4$)와 TEA (Triethanolamine)를 첨가한 비 시안계 Cu-Sn 합금 도금액을 도출하였다. Cu-Sn 합금도금 피막 조성의 균일화를 도모하기 위해서는 합금 도금액중의 Cu와 Sn 금속이온 농도를 일정하게 유지하는 것이 필요하다. 그러나 합금 도금액 중 2가 주석이온($Sn^{2+}$)은 수용액 중에서 4가 주석이온($Sn^{4+}$)으로 산화됨으로써 도금액 색상이 백탁이 되고 Stannic Hydroxide($Sn(OH)_4$, $SnO_2{\cdot}2H_2O$)이 생성되어 대량의 침전물이 침강하는 문제점이 발생되는 등시간 경과에 따른 도금액의 경시 변화가 발생되었다. 상기 침전물은 연속여과에 의해 제거 가능하나 합금 도금액 중 $Sn^{2+}$ 농도가 지속적으로 감소하게 된다. 이는 합금 도금액 중 금속이온 비율이 변동함으로써 합금도금 피막의 조성비를 일정하게 유지하는 것이 곤란해진다. 이에 $Sn^{4+}$ 침전물 생성을 방지하기 위한 산화방지제를 개발하고 또한 산화방지제의 첨가에 따른 도금 피막 외관에 미치는 영향을 평가하여 외관 개선을 위한 광택제를 개발하고자 한다. 본 연구의 결과를 토대로 니켈도금과 동등 이상의 기능 특성을 갖는 비 시안계 Cu-Sn 합금도금액을 개발하여 실용화하는 것을 목적으로 하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권3호
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• pp.25-30
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• 2015

직경 20 nm 미만의 금속 나노입자들이 나타내는 저온 용융특성을 이용한 새로운 패드 피니쉬 공정을 적용하여 Cu 표면을 SAC305로 코팅한 후 wettability의 변화를 평가하였다. SAC305 잉크를 사용한 $160^{\circ}C$의 저온 코팅공정 시 형성되는 SAC305 코팅층의 두께는 수 나노미터 수준으로 극히 얇았으며, 이 코팅층 밑으로 10~100 nm 두께 수준의 $Cu_6Sn_5$ 및 50~150 nm 두께 수준의 $Cu_3Sn$ 금속간화합물층 반응층이 생성되었음을 확인할 수 있었다. 즉, 생성된 금속간 화합물층의 두께는 압연동 시편에 비해 전해도금동 시편에서 훨씬 두꺼웠는데, 이는 전해도금동 시편에서 관찰되는 향상된 표면 거칠기 특성에 의해 단위면적 기준으로 보다 많은 수의 SAC305 나노입자들이 접촉된 상태에서 용융되어 반응하기 때문으로 분석되었다. 이후 SAC305 솔더볼을 사용한 젖음각 측정 실험에서 저온 SAC 코팅이 이루어진 Cu 표면은 SAC 코팅이 없는 Cu 표면에 비해 눈에 띄게 낮은 젖음각을 나타내어 당 코팅법으로 Cu 표면에 단지 수 나노미터 두께의 SAC305 층을 형성시킨 경우에서도 솔더의 wettability 개선을 유도할 수 있음을 확인할 수 있었다.