• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.3
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• pp.227-234
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• 1997

The stabilities of ITO, AZO, and SZO have been studied in hydrogen plasma. We used the ITO films produced from Corning LTD, and AZO, SZO films made by rf magnetron sputtering methods. These films were loaded in PECVD chamber and exposed to hydrogen plasma. For ITO, the optical transmittance was decreased as sample surface temperature and exposure time were increased during hydrogen plasma treatment. The transmittance of ITO dropped to 10~20% and its conductivity disappeared completely after exposing to hydrogen plasma for 30 minutes at $300^{\circ}C$. For AZO and SZO, there was no optical loss but the optical gap was widened due to the hydrogen incorporation into the film, indicating Burstein-Moss effect. Also the surface morphology of AZO and SZO was stable in hydrogen ambient but ITO showed rough surface due to the reduction of metal elements.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.22 no.3
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• pp.147-151
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• 2012

Carbon dioxide ($CO_2$) could be stored in the form of Ca and Mg compounds including alkaline earth metal by carbonation. The possibility of $CO_2$ storage was tested by using desulfurized ash from fluidized bed type boiler as raw material. Autoclave was used for maintaining the reaction pressure and temperature for the carbonation. The analysis of weight change rate, XRD, and TG/DTA proved that more than 15 % of carbonation rate was obtained under 10 $kgf/cm^2$ and $120^{\circ}C$-10 min.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.32 no.1
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• pp.21-28
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• 2008

Stress-strain curves based on Ramberg-Osgood and Hollomon relations are strongly dependent upon the regressed range of strain. This work investigates mathematical expressions of true stress-strain curves of metallic materials. We first observe the variation of yield strength, strain hardening exponent and stress-strain curve with regressed range of stain. Based on sectional regression and expression using one or two parameters, we propose an optimal strain range for which yield strength and nonlinear material behavior are quite appropriate.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.6
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• pp.753-760
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• 2013

The hydrogen embrittlement of metallic materials is an important issue from the viewpoint of structural integrity. In this regard, the estimation of mechanical properties and fracture toughness under hydrogen conditions provides very important data. This study provides an experimental validation of the approach for simulating the small punch of Inconel 617 using finite element damage analysis, as recently proposed by the authors, and applies an inverse method for the determination of the constitutive tensile behavior of materials. The mechanical properties obtained from the inverse method are compared with those obtained from the tensile test and validated. The mechanical properties and fracture toughness are predicted by using the inverse method and finite element damage analysis.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.10
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• pp.125-130
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• 2017

Automotive materials and plant modules need to be prepared for freezing parts to operate in extreme areas such as Eastern Europe, Russia, and Canada. However, the only thing that has been done for ultra-qualifying materials for extremely low operating materials is that only the effects at low temperatures are conducted at room temperature, and the effects at low temperatures are only identified at low speeds. Therefore, this study examined the low-temperature characteristics of materials by conducting comparative tests on the mechanical properties of the room at the temperature and temperature of TP304 and TP316 materials, which are the most common materials.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.106-106
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• 2017

가스센서는 사내 및 산업 환경에서의 유독성 또는 폭발성 가스 검출, 환경 모니터링, 질병 진단 등 매우 다양한 응용분야에서 큰 관심을 가지고 있다. 반도체 금속산화물(SMOs) 기반의 센서 분야에서는 이들의 감도 및 선택성을 향상시키기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 이는 센서의 선택성을 부여하게 되면 다양한 가스들이 존재하는 환경에서도 검출자가 원하는 가스만의 응답을 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 MOF(Metal-Organic Framwork) 기반 멤브레인으로 ZIF-8(Zeolitic Imidazolate Frameworks 구조들 중 하나) 멤브레인 쉘 층을 이용하여 ZnO 나노선에 형성하였다. ZnO 나노선은 VLS공정 (Vapor-Liquid-Solid)을 이용하여 패턴된 전극을 갖는 $SiO_2$-grown Si 웨이퍼 상에 성장되었고, 성장된 ZnO 나노선은 2-methyl imidazole과 methanol이 포함된 고용체에 넣고 폐쇄된 압력용기 속에서 가열시켜 얻게 된다. 이렇게 얻어진 ZIF-8@ZnO 나노선의 ZIF-8 멤브레인은 분자 체 구조(molecular sieving structure)를 갖게 되며, 이들의 pore 크기는 약 $3.4{\AA}$을 갖는다. 따라서 이보다 더 큰 동적 직경을(kinetic diameter) 갖는 가스 종은 이 멤브레인을 통과할 수 없음을 나타내므로 제작된 시편은 $H_2$(kinetic diameter : $2.89{\AA}$), $C_7H_8$(kinetic diameter : $5.92{\AA}$), 그리고 $C_6H_6$(kinetic diameter : $5.27{\AA}$) 가스들을 각각 사용함으로써 ZIF-8@ZnO 나노선의 센서 특성을 조사했으며, 보다 정확한 비교를 위해 순수한 ZnO 나노선 역시 동일한 조건에서 측정되었다. 결과를 통해, 수소 가스를 제외한 다른 가스들에 대해서는 반응을 하지 않고, 오직 수소 가스에 대해서만 반응을 나타냈으며, 순수 ZnO 나노선의 수소 감응도보다 낮은 감응도를 나타내었다. 이는 멤브레인 쉘 층을 형성함으로써 ZnO 나노선의 표면적이 감소해 가스 분자와의 접촉점을 감소시키기 때문이라고 판단된다. 이와 같은 MOF 멤브레인의 캡슐화 전략은 가스센서뿐 아니라 바이오 센서 및 광촉매 등과 같은 이온 선택성을 필요로 하는 다양한 응용분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.117-117
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• 2017

오스테나이트계 스테인리스강의 기계적 특성 향상을 위해 열화학적 표면처리 방법으로 공정 후 재료의 변형이 없고 친환경적인 플라즈마 이온질화 기술이 널리 사용되고 있다. 특히 대략 $450^{\circ}C$이하에서 플라즈마 이온질화 처리 시 S상이라 불리는 expanded austenite 생성에 기인하여 내식성이 향상시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 이전의 연구 결과 증류수, HCl, $H_2SO_4$ 등의 실험 용액에 따라 동일한 공정 온도에 대하여 다른 부식 특성을 나타냈으며, 내식성이 확보되는 온도 또한 다른 결과를 얻었다. 이처럼 적용 환경에 따라 다른 부식 경향을 보이고 있으나, 해양 환경에 사용될 해수에서의 부식 저항성에 대한 명확한 규명은 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구는 해양환경에 보편화되어 있는 오스테나이크계 스테인리스강을 선정하여 다양한 온도에서 플라즈마 이온질화 처리 후 전기화학실험을 통해 온도 변화에 따른 부식 특성을 분석하였다. 플라즈마 이온질화는 25% 질소와 75% 수소의 비율로 $350{\sim}500^{\circ}C$의 온도 조건에서 10시간 동안 처리하였다. 플라즈마 이온질화 처리 후 마이크로 경도 계측과 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석을 통해 온도 변화에 따른 금속 표면에 형성된 질화물의 기계적 조직학적 특성을 분석하였다. 또한 모재 및 다양한 온도에서 플라즈마 이온질화 처리된 재료에 대하여 $2{\times}2cm$(노출면적 $1cm^2$) 시편을 제작하여 전기화학적 부식 실험을 수행하여 부식 특성을 상호 비교 분석하였다. 전기화학적 부식 실험은 침적실험, 동전위 양극 음극 분극 실험을 실시하여 전위 변화에 따른 전류밀도 추이를 분석하여 부식 경향을 파악하였다. 그리고 전기화학 실험 후 손상부의 SEM 관찰과 손상 깊이 분석 및 무게 감소량 계측을 통한 종합적인 분석을 통해 온도-부식 경향의 상관관계를 규명하였다. 또한 분극 실험 후 타펠 외삽법으로 부식전위와 부식전류밀도를 구하여 미처리된 재료 및 플라즈마 이온질화 온도 변화에 따른 상대적 부식 속도를 예측하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.10
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• pp.1239-1249
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• 2013

In this study we establish a process to predict hardening behavior considering the Bauschinger effect for zircaloy-4 sheets. When a metal is compressed after tension in forming, the yield strength decreases. For this reason, the Bauschinger effect should be considered in FE simulations of spring-back. We suggested a suitable specimen size and a method for determining the optimum tightening torque for simple shear tests. Shear stress-strain curves are obtained for five materials. We developed a method to convert the shear load-displacement curve to the effective stress-strain curve with FEA. We simulated the simple shear forward/reverse test using the combined isotropic/kinematic hardening model. We also investigated the change of the load-displacement curve by varying the hardening coefficients. We determined the hardening coefficients so that they follow the hardening behavior of zircaloy-4 in experiments.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.33 no.1
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• pp.14-19
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• 2013

Nonlinearity parameter is an inherent property of materials measuring fundamental acoustic amplitude($A_1$) and second harmonic amplitude($A_2$). However, measurement of $A_1$ and $A_2$ has complex calibration procedure, many researchers prefer to measure relative nonlinearity parameter rather than absolute nonlinearity parameter. But, relative nonlinearity parameter is only detect materials degradation with various degradation samples, it is limited application in determining third order elastic constants of materials. Therefore, in this study, the piezoelectric detection method is adopted to measure absolute nonlinearity parameter due to experimental simplicity compare to capacitive detector. Linearity of measurement system is verified by $A_1^2vsA_2$ plot, and we measured ultrasonic nonlinearity parameters of fused silica and Al2024-T4.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.302-302
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• 2012

최근 비 휘발성 메모리 시장의 확대와 수요가 많아지면서, 비휘발성 메모리 소자의 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 실리사이드 나노입자를 적용한 소자는 현 실리콘 기반의 반도체 공정의 적용이 용이하다. 따라서 본 연구에서는 실리사이드 계열의 화합물 중에서 일함수가 4.63 eV인 Vanadium silicide (V3Si) 나노입자 메모리소자를 제작하여 전기적 특성과 열 안정성에 대하여 알아보았다. p-Si기판에 약 6nm 두께의 SiO2 터널층을 건식 산화 방법으로 성장시킨 후 V3Si 나노입자를 제작하기 위해서 V3Si 금속박막을 스퍼터링 방법으로 4 nm~6 nm의 두께로 터널 절연막 위에 증착시켰다. 그리고 컨트롤 절연막으로 SiO2를 초고진공 스퍼터를 이용하여 50 nm 증착하였고, 급속 열처리 방법으로 질소 분위기에서 $800^{\circ}C$의 5초 동안 열처리하여 V3Si 나노 입자를 형성하였다. 마지막으로 200 nm두께의 Al을 증착하고, 리소그래피 공정을 통하여 채널 길이와 너비가 각각 $2{\mu}m$, $5{\mu}m$, $10{\mu}m$를 가지는 트랜지스터를 제작하였다. 제작된 시편의 V3Si 나노입자의 크기와 균일성은 투과 전자 현미경으로 확인하였고, 후 열처리 공정 이후 V3Si의 존재여부의 확인을 위해서 X-ray 광전자 분광법의 표면분석기술을 이용하여 확인하였다. 소자의 전기적인 측정은 Agilent E4980A LCR meter, 1-MHz HP4280A와 HP 8166A pulse generator, HP4156A precision semiconductor parameter analyzer을 이용하여 측정온도를 $125^{\circ}C$까지 변화시키면서 전기적인 특성을 확인하였다. 본 연구에서는 온도에 선형적 의존성을 가지는 전하누설 모델인 T-model 을 이용하여 나노입자 비휘발성 메모리소자의 전하누설 근원을 확인한 후, 메모리 소자의 동작 특성과의 물리적인 연관성을 논의하였다. 이를 바탕으로 나노입자 비휘발성 메모리소자의 열적안정성을 확보하고 소자 특성향상을 위한 최적화 구조를 제안하고자 한다.