• 대한기계학회논문집A
• /
• 제39권4호
• /
• pp.429-435
• /
• 2015

벨로우즈는 줄-톰슨 소형 극저온 냉각기에서 온도조절장치로 사용하는 중요한 부품이다. 벨로우즈는 매우 얇은 쉘로 제작되었으며 내부는 질소기체로 충전되어 있다. 또한 재료는 니켈-코발트 합금이며 이 재질은 $300^{\circ}C$에서 극저온까지 탄성계수와 강도가 변하지 않는 금속이다. 벨로우즈 내부의 기체는 온도가 바뀌면 기체의 압력과 부피가 변하고 결과적으로 벨로우즈가 길이 방향으로 수축 또는 팽창한다. 이 현상을 해석하기 위하여 주어진 온도에서 기체의 상태방정식이 만족될 때까지 수정된 압력하에서 벨로우즈의 변형과 변형된 내부 체적을 반복적으로 계산하였다. 현 연구에서 기체의 온도-부피-압력 상태를 정의하는 식으로 MBWR 상태 방정식이 채택되었다. 제안한 해석 방법론의 타당성을 증명하기 위하여 실험을 수행하였고 비교결과 수치 해는 실험값과 잘 일치하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.677-677
• /
• 2013

최근 석유에너지의 고갈과 휴대용 전자기기의 사용의 증가로 고효율의 배터리의 개발이 요구되고 있다. 생체칩에서 부터 전기자동차, 에너지 저장체까지 광범위한 산업군에 걸처 배터리의 개발이 되고 있어 시장규모의 계속적인 성장이 있을 것으로 전망하고 있다. 현재 상용되고 있는 음극 재료는 카본재료(이론 용량 372 mAh/g)이다. 이 카본재료의 특징은 값이 싸고, 표준 환원전위가 낮아 비교적 높은 전압을 낼 수 있다. 그러나 낮은 에너지밀도를 갖으므로 높은 에너지를 필요로 하는 차세대 산업군인 전기자동차 등에는 적합하지 않은 것으로 평가되고 있다. 그래서 더 높은 에너지 밀도를 갖는 다른 재료들에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 음극 재료로서 주석을 선택해서 연구를 하였다. 카본계열의 음극재료의 질량당 이론 에너지 밀도는 372 mAh/g임에 반해 주석같은 경우는 약 991 mAh/g 정도의 비교적 큰 이론용량을 갖고 있다. 하지만, 주석 등 금속, 혹은 금속 합금을 음극재료로 사용할 경우 많은 양의 리튬이 삽입/탈착되면서 약 300% 이상의 부피변화가 있게 된다. 그러한 과정에서 주석이 분쇄되어 떨어지거나 전자를 제공받는 집전체로부터 떨어지게 되고, 이 과정에서 심각한 에너지 밀도의 손실이 일어나게 된다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해 다음과 같은 구조들을 고안하여 도금 공정을 사용하여 음극재료를 제작하여 실험을 진행하게 되었다. 도금법은 대면적을 싼 가격으로 할 수 있으며 원하는 두께 및 모폴로지까지 쉽게 조절할 수 있다. 부피팽창에 의한 스트레스를 최소화하기 위해 도금법을 사용하여 나노구조를 만들어 그에 따른 전기화학적 특성 변화를 측정하였다. 다공성 필름인 AAO 디스크의 한 면에 구리를 sputtering 공정을 사용하여 0.5 um 두께의 seed layer 구리 박막을 형성하고 형성된 구리 박막 위에 도금공정을 이용하여 두껍게 구리를 증착함으로 구리 음극 집전체를 형성한다. 그 후 AAO 구조 안에 주석을 도금하면 AAO의 구조를 따라 주석 나노와이어가 형성이 된다. 마지막으로 NaOH로 AAO를 제거해주면 직경 200 nm, 길이 2 um 정도의 주석 나노와이어를 구리 집전체위에 만들 수 있었다. 배터리의 용량을 측정한 결과 안정한 싸이클 특성과 약 400 mAh/g의 에너지 밀도를 갖는 것으로 나타났다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.21-26
• /
• 2012

소듐냉각 고속로 (SFR) 핵연료 피복관 후보재료로 고려되고 있는 중형 규모의 HT9 단조품 소재에 대한 금속조직학적 영향을 고찰하였다. 시험 재료는 유도가열법을 이용하여 1.1톤 규모의 잉곳으로 성형한 후, $1170^{\circ}C$에서 고온 단조 및 공랭을 통하여 160mm 직경 및 7000mm 길이를 갖는 단조품으로 가공하여 반경방향으로 미세조직의 변화를 관찰하였다. 시험 결과 시험 재료는 페라이트-마르텐사이트 조직을 보였으며 합금 조성에 의하여 2~3%의 델타 페라이트 (delta ferrite)를 가짐과 동시에 반경방향의 냉각속도 차이에 의하여 최대 15%의 변태 페라이트 (transformed ferrite)를 함유함이 관찰되었다. 냉각곡선의 모델링과 시간-온도-변태 (TTT) 선도를 이용한 민감도 분석을 통하여 단조품의 직경을 120mm로 줄였을 경우 중심부의 변태 페라이트 형성을 억제할 수 있음을 제시하였다.

• 한국재료학회지
• /
• 제2권6호
• /
• pp.461-467
• /
• 1992

최근 선진국에서 강화되고 있는 CAFE(Corporate Average Fuel Economy :기업평균연비) 규제를 극복하기 위해서는 차량의 경량화가 필수적이며 이를 위해 기존의 금속재료에 비하여 비강도, 탄성계수, 인성등이 우수한 기계적 성질을 가지면서 고분자 기지의 복합재료에 비해서 고온강도, 전기 및 열전도도와 내마모성이 우수한 금속기지 복합재료의 개발은 필수적이고도 중요한 위치를 차지한다. 따라서 본 연구에서는 자동차용 부품재 및 일반산업용 재료로 사용되고 있는 AC4A Al합금에 Si$C_w$prefohm을 용탕 단조법으로 강화하여 복합재료를 제조란 후 matrix와 함계 기계적성질, 마멸특성, 조직실험을 행한 결과 용탕 단조법에 의한 AC4A/Si$C_w$ 복합재료의 최적 제조조건은 용탕온도 80$0^{\circ}C$, 금형은도 40$0^{\circ}C$, preform은도 750-80$0^{\circ}C$, 가압압력 75MPa이었으며 Si$C_w$강화재가 I/M재에 비하여 경도값은 두배이상으로 상승하였고 Si$C_w$ 20v/o에서는 가압에 의한 큰 효과는 없었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.35-41
• /
• 2016

고출력 LED 조명용 패키지를 제조함에 있어서 발열은 LED의 광출력과 수명에 매우 중요한 영향을 주는 인자로 알려져 있다. 본 연구에서는 가로등용 고출력 LED 패키지를 개발함에 있어서 효과적인 방열을 하기 위하여 방열효과가 상대적으로 우수한 구조인 chip-on-a-heat sink 구조를 가지는 세라믹-메탈 기반의 패키지를 제조하였다. 열확산 기능을 하는 heat sink 기판소재는 알루미늄 합금을, LED 어레이 회로를 형성하는 절연막으로는 저온동시소성용 glass-ceramics을 사용하였다. 특히 열처리 시 가장 이슈가 되는 세라믹-금속 하이브리드 패키지 기판의 휨을 억제하기 위한 수단으로서, glass-ceramic 절연막을 부분 코팅함으로써 휨현상을 용이하게 줄일 수 있게 되었다. 또한, LED 패키지의 방열특성의 향상 즉 열저항도 기존의 MCPCB 패키지나 전면 코팅형 절연막 패키지에 비해 훨씬 낮아지는 효과를 얻었을 뿐 아니라, 세라믹 코팅소재의 절감효과도 볼 수 있게 되었다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제13권3호
• /
• pp.134-146
• /
• 1995

Aluminium nitride(AlN) is currently under investigation as potential candidate for replacing alumium oxide(Al$_{2}$ $O_{3}$) as a substrate material for for electronic circuit packaging. Brazing of aluminium nitride(AlN) to Cu with Ag base active alloy containing Ti has been investigated in vacuum. Binary Ag$_{98}$ $Ti_{2}$(AT) and ternary At-1wt.%Al(ATA), AT-1wt.%Ni(ATN), AT-1wt.% Mn(ATM) alloys showed good wettability to AlN and led to the development of strong bond between brate alloy and AlN ceramic. The reaction between AlN and the melted brazing alloys resulted in the formation of continuous TiN layers at the AlN side iterface. This reaction layer was found to increase by increase by increasing brazing time and temperature for all filler metals. The bond strength, measured by 4-point bend test, was increased with bonding temperature and showed maximum value and then decreased with temperature. It might be concluded that optimum thickness of the reaction layer was existed for maximum bond strength. The joint brazed at 900.deg.C for 1800sec using binary AT alloy fractured at the maximum load of 35kgf which is the highest value measured in this work. The failure of this joint was initiated at the interface between AlN and TiN layer and then proceeded alternately through the interior of the reaction layer and AlN ceramic itself.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권9호
• /
• pp.1227-1233
• /
• 2010

가스터빈엔진 내의 블레이드에서는 표면에 외부의 찬 공기를 흘려주는 작은 냉각 홀들을 가공하고 열 차단 코팅시스템을 코팅하는 방법으로 기지금속을 고온에서 보호한다. 열 차단 코팅은 열피로 과정에서 산화막의 성장 및 접합층과 산화막의 열팽창계수의 불일치로 산화막내부에 잔류응력이 발생하며 궁극적으로 코팅층의 분리를 유발한다. 본 연구에서는 내열합금 시편 표면에 작은 홀을 가공하여 여러 가지 고온 유지 조건에서 열 및 기계적 피로 시험을 수행하여 홀 주위의 산화막의 변형을 관찰하였다. 실험결과 기계적 피로가 홀 주위의 산화막의 변형에 중요한 영향을 미치며, 동일한 산화막 두께에서 고온 유지 시간이 짧을수록 변형이 쉽게 발생 하였다. 또한 본 연구에서는 홀 주위 산화막의 응력해석을 위한 이론적인 연구도 시도되었다.

• 한국자기학회지
• /
• 제5권3호
• /
• pp.185-190
• /
• 1995

희토류-알루미늄 금속합금, $RAI_{2}$ (R ; Lu, Ce, Gd) 를 arc-melt 방법으로 제조하였으며, 이들의 자기적성질 및 전자구조를 초전도양자간섭소자를 이용한 자기감수율 측정으로 연구하였다. $LuAl_{2}$의 자기감수율은 온도에 거의 무관하고 $10.1{\times}10^{-5}$ emu/mol, 크기의 Pauli 자화율을 보였다. 이로부터 얻어진 Fermi 준위에서의 전자상태밀도는 3.2 states/eV/formula unit였다. 한편 $CeAl_{2}$와 $GdAl_{2}$의 자기감수율은 성장성체의 Curie-Weiss 법칙을 따랐다. 저온에서의 자화곡선은, $CeAl_{2}$의 경우 4 K에서 반강자성적 상전이를 하고 $GdAl_{2}$의 경우 170 K에서 강자성적 상전이를 함을 보였다. 세가지 시료의 현저히 다른 자기적성질은 4f 밴드의 채움이 각기 다름에 기인한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권1호
• /
• pp.26-39
• /
• 2014

전자 소자의 구리 금속 배선은 전해 도금을 포함한 다마신 공정을 통해 형성한다. 본 총설에서는 배선 형성을 위한 구리 전해 도금 및 수퍼필링 메카니즘에 대해 다루고자 한다. 수퍼필링 기술은 전해 도금의 전해질에 포함된 유기 첨가제의 영향에 의한 결과이며, 이는 유기 첨가제의 표면 덮임율을 조절하여 웨이퍼 위에 형성된 패턴의 바닥 면에서의 전해 도금 속도를 선택적으로 높임으로써 가능하다. 소자의 집적도를 높이기 위해 금속 배선의 크기는 계속적으로 감소하여 현재 그 폭이 수십 nm 수준으로 줄어들었다. 이러한 배선 폭의 감소는 구리 배선의 전기적 특성 감소, 신뢰성의 저하, 그리고 수퍼필링의 어려움 등 여러 가지 문제를 야기하고 있다. 본 총설에서는 상기 기술한 문제점을 해결하기 위해 구리의 미세 구조 개선을 위한 첨가제의 개발, 펄스 및 펄스-리벌스 전해 도금의 적용, 고 신뢰성 배선 형성을 위한 구리 기반 합금의 수퍼필링, 그리고 수퍼필링 특성 향상에 관한 다양한 연구를 소개한다.

• Journal of Welding and Joining
• /
• 제15권6호
• /
• pp.96-104
• /
• 1997

The present study was aimed to correlate the microstructure and the hardness as well as the wear resistance of the metal-ceramic particulated composite layer on the pure Al plate. The composite layers were constructed by the addition of TiC particles on the surface of Al-Cu alloyed layers by PTA overlaying process. Initially, the Al-Cu alloyed layers were achieved by the deposition of Al-(25 ~ 48%) Cu alloys on the pure Al plate by TIG process. It was revealed that TiC particles were uniformly dispersed without any reaction with matrix in the composite layer. The volume fraction of TiC particles (TiC V F) increased from 12% to 55% with increasing the number of pass of composite layer. Hardnesses of (Al-48%Cu + TiC (3&4layers)) composite layer were Hv450 and Hv560, respectively, due to the increase of TiC V/F. Hardnesses of (Al-Cu + TiC) composite layers decreased gradually with insreasing temperature from 100$^{\circ}$C to 400$^{\circ}$C, and hardnesses at 400$^{\circ}$C were then reached to 1/5 - 1/10 of room temperature hardness depending on the construction of composite layers. The Specific wear of (Al + Tic) layer and Al-48%Cu alloyed layer decreased to 1/10 of the of pure Al, while the specific wear of (Al-48%Cu + TiC (4 layers)) composite layer exhibited 1/15 of that of steel such as SS400 and STS304.