• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.39 no.10
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• pp.966-978
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• 2011

Transpiration cooling is the most effective cooling technique for the high-performance liquid rockets and air-breathing engines operating in aggressive environments with higher pressures and temperatures. When applying transpiration cooling, combustor liners and turbine blades/vanes are cooled by the coolant(air or fuel) passing through their porous walls and also the exit coolant acting as an insulating film. Practical implementation of the cooling technique has been hampered by the limitations of available porous materials. But advances in metal-joining techniques have led to the development of multi-laminate porous structures such as Lamilloy$^{(R)}$ fabricated from several diffusion-bonded, etched metal thin sheets. And also with the availability of lightweight, ceramic matrix composites(CMC), transpiration cooling now seems to be a promising technique for high-performance engine cooling. This paper reviews recent research activities of transpiration cooling and its applications to gas turbines, liquid rockets, and the engines for hypersonic vehicles.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.98-98
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• 2013

완전화 박막이란 사용자가 원하는 용도에 맞게 최적의 성능을 구현하도록 제조된 박막을 의미하며 금속이나 화합물 박막을 제조하되 각종 구조 제어 Tool이나 증착 공정을 변화시켜 나노화와 다층화 또는 치밀화를 통해 구현될 수 있다. 최근 고성능의 증착 및 제어 Tool이 개발되고 빗각증착(Oblique Angle Deposition)이나 스침각 증착(Glancing Angle Deposition) 방법 등의 기술이 개발되면서 사용자 목적에 최적인 박막 소재를 제공하여 User-friendly한 응용을 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 완전화 박막 제조에 대한 시도는 1990년대에 일본에서 시작되었다. 일본에서는 산학연이 공동으로 참여하는 NEDO 프로그램을 통해 경질코팅을 이용한 Protective Layer를 제조하여 차단 방식에 의한 내식성 구현 연구를 수행하였다. 유럽에서는 제 7차 European Framework Program (7th FT)을 통해 2007년부터 CORRAL (Corrosion Protection with Perfect Atomic Layer) 프로젝트를 만들어 완전화 박막 연구를 진행하고 있다. 상기 프로젝트는 얇은 자연 산화막이 Bulk의 부식을 방지해주는 것에 착안하여 HIPIMS나 Filtered Arc 또는 ALD 공정을 이용하여 자연 산화막과 유사한 Defect-free 산화막을 제조하여 Barrier형 내식성 박막을 구현하는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구에서는 완전화 박막 구현을 위한 연구동향을 파악하고 완전화 박막 제조를 위한 기술적 과제와 몇 가지의 시도에 대한 기초 연구 자료를 소개한다.

• 기계와재료
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• v.24 no.1
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• pp.82-91
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• 2012

이제 더 이상 지구 온난화는 나만 혹은 우리를 제외한 남의 일이 아닌 것이다. 거의 매일 우리는 지구 온난화로 인한 난처한 현상들을 보고 듣거나 직접 느끼고 있는 중이다. 지구 온난화의 주 원인인 이산화탄소 가스의 배출은 비록 다양한 배출 요인들로부터 비롯되고 있다지만 무엇보다도 과다한 생산 제조 활동 때문이라는 것을 모르는 사람은 거의 없을 것이다. 과다한 생산 제조 활동의 증가 추세가 둔화되지 않는 것을 지속적인 신규 생산 제조 활동으로부터 비롯되는 것이라 생각할 수 있다. 이를 막을 수 있는 방안은 말이 쉽긴 하나 재활용 더 나아가 재사용하는 길 뿐이다. 사실상 재활용 역시 상대적으로나 적은 범위의 국한된 생산 제조 활동일 뿐이지 이산화탄소 가스의 배출은 역시 원천적으로 차단하기가 거의 곤란하다. 결국은 재사용의 선택만이 효과적으로 이를 최대한 억제할 수 있는 바른 길이 될 수 있을 것이다. 한편, 최근에 들어서 이른 바 눈에 보이지 않는 자원 전쟁의 분위기가 전세계적으로 고조되고 있는 실정이다. 희귀 금속 자원을 보유하고 있지 않는 국내의 경우는 전반적으로 산업 분야에 걸친 생산 제조 활동에서 요구되고 있는 부품 소재용 원천 금속 자원을 매년 막대한 외화를 지불하며 종속적으로 중국 등의 국가들로부터 수입에 의존하고 있다. 이 또한 매년 일정한 수입 량이 보장되지도 않을 뿐만 아니라 해마다 관세가 높아져 여간 골치 아픈 일이 아니다. 따라서 생산 제조 활동을 주로 하여 수출에 많은 기대를 하고 있는 OECD 국가의 일원인 구내의 경우에는 환경적인 측면과 경제적인 측면을 동시에 고려한 이른바 에코지향형 생산 제조 활동을 더욱 심도있게 추구할 당위성이 제기된다. 이 중의 하나가 바로 생산 제조 활동의 주역을 이루는 매개체 중의 일원인 에코융합형 신개념의 절삭 공구라고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.58-58
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• 2012

산소와 아연의 화합물인 산화아연은 UVA, UVB 산란효과가 있는 논케미컬 자외선 차단 성분으로 물, 알코올에는 녹지 않지만 산, 알칼리, 암모니아수 등에는 녹는다. 자외선을 방지하며 입자경은 500nm전후이다. 굴절률은1.9~2.0으로 내광성, 내건성, 내열성이 커서 햇빛이나 다른 자극으로 보호막을 형성하며 수렴, 방부, 항균작용을 한다. 이러한 특징을 띄는 금속산화물 산화아연을 내광성이 약한 p-aramid섬유에 코팅해 내광성 증진을 나타내려한다. 이에 따라 본 실험에서는 암모니아수와 Zinc acetate로부터 sol-gel 합성법에 따른 ZnO 합성 실험을 수행하였다. 반응물 농도에 따른 ZnO 입자의 형상과 입자 분포를 통해 결정크기를 알아보았다. 결과 분석을 위하여 X-ray 회절분석(XRD)를 이용해 ZnO입자의 결정성을 분석하였고, 패턴의 형상과 결정크기를 전계방출형 투과전자현미경(FE-TEM)을 통해 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.164-164
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• 2016

항만 및 해양 구조물은 육상과는 비교할 수 없을 정도로 가혹한 해수 환경에서 사용되며 계속적으로 부식 손상을 받는다. 따라서 강구조물이 장기적으로 안전하게 사용되기 위해서는 적절한 방식은 물론 철저한 유지관리가 필수적이다. 한편, 현재 해양환경 중 항만, 조선, 해양산업 등에 많이 이용되는 강구조물은 이에 대응하기 위하여 일반적으로 도장방식이나 음극방식이 사용되고 있다. 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 희생양극으로 연결하여 방식하는 방법이다. 이와같이 해수 중 음극방식을 실시할 경우 해수 중 용존하는 많은 이온들 중에서 특히 $Ca^{2+}$ 이나 $Mg^{2+}$ 이온이 탄산칼슘, 수산화마그네슘을 주성분으로하는 화합물로 형성된다. 이렇게 생성된 전착막은 산소 확산을 방지하는 물리적 장벽을 형성하고 부식율을 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 그러나 전착막은 소지 금속과의 결합력이 불균일 함은 물론 막을 형성하는데 있어서 장시간이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극방식 응용 원리에 의해 전착막을 형성하고, 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 기판(substrate)은 일반구조용 강(SS400)을 사용하였으며, 면적은 $70mm{\times}30mm$, 두께는 1 mm로 제작하여 실험을 진행하였다. 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$ 의 조건으로 인가하였고, 양극은 Carbon Rod를 사용하였다. 이때 해수에 주입한 이산화탄소의 양은 0.5 NL/min 였다. 각 조건별로 제작된 전착막에 대해 외관관찰, 석출량, 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였고, 밀착성 및 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test, JIS K 5600-5-6)와 3.5 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 구조 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 이는 해수 중 용해된 이산화탄소의 영향으로 인해 풍부한 ${CO_3}^{2-}$ 이온이 형성되고 용액 pH를 낮게 유지시켜 Ca 화합물 형성이 용이한 환경이 조성되는 것으로 판단된다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 $3A/m^2$ 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• Journal of Conservation Science
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• v.31 no.3
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• pp.287-298
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• 2015

The formaldehyde is damage to the metal are known universally. However, the quantification of the damage level and degree of damage is not clear. This study was conducted to test the following steps using a gas corrosion tester, and then evaluated by the optical, chemical and physical measurement. First, it was confirmed the damage level of the metal specimen(silver, copper, iron, lead, brass) by the formaldehyde(0.5, 1, 10, 100, 500ppm). Second, weighted damage to the metal specimens were tested according to the temperature and humidity conditions under damage levels. Third, the damage of accelerated degradation metal specimens were examined under damage levles. As a result, at 500ppm / day, the optical, chemical and physical damage of lead have been identified, the optical damage of all metals are was observed. The optical damage of some specimens were weighted in $25^{\circ}C-50%$, $30^{\circ}C-50%$. Chemical damage to the lead specimen is 2.8 times, 1.3 times were weighted in $30^{\circ}C-80%$, $25^{\circ}C-80%$. Referring to formate ion concentration of the accelerated degradation metal, corrosion products of iron and brass were actived the reaction of the formaldehyde gas, oxide film of lead was blocked the reaction of formaldehyde gas.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.21 no.4
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• pp.175-178
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• 2010

A transmission type color filter based on a thin film Ag-$SiO_2$-Ag etalon was proposed and realized in a quartz substrate. The device could acquire infrared suppressed transmission and wide effective area compared to costly e-beam lithography and laser interference lithography. The FDTD method was introduced to take into account the effect of the dispersion characteristics of the silver metal and the thickness thereof. Three different color filters were devised: The cavity length for the red, green and blue filters were 160 nm, 130 nm, and 100 nm respectively, with the metal layer unchanged at 25 nm. The observed center wavelengths were measured at 650 nm, 555 nm, and 480 nm for the red, green, and blue devices; the corresponding bandwidths were about 120 nm, 100 nm, and 120 nm; and the peak transmission for all was ~60%. Finally the relative transmission was measured to decline with the angle of the incident beam with the rate of 1%/degree.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.169-169
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• 2012

현재 디스플레이 시장은 LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel) 등과 같이 평판 디스플레이가 주류를 이루고 있으며 현재에는 기존의 디스플레이와는 달리 잘 휘어지고 높은 투과성을 가지는 플렉시블 디스플레이에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만 이러한 플렉시블 디스플레이에 사용되는 플라스틱 기판의 경우 용제에 대한 화학적 저항성 및 기계적인 안정성이 취약한 점과 대기중의 수분이나 산소가 플라스틱 기판을 통하여 소자내로 침투하게 되어 금속전극을 산화시키거나 기포 또는 흑점 등과 같은 비 발광 영역이 확산되어 소자의 수명을 단축시키는 치명적인 단점을 가진다. 이에 본 실험에서는 고밀도 플라즈마 형성이 가능하고 저온공정이 가능한 FTS (Facing Target Sputtering) 장비를 이용하여 Polyethylene terephthalate (PET) 기판위에 낮은 수분 투과율 또는 산소 투과율을 갖는 양질의 무기 산화막을 적층하기 위해 저 투습도 및 기계적인 경도 향상을 위한 비 반응성 박막으로 $Al_20_3$층을 Ar분위기에서 증착하였고 그 위에 박막의 stress 감소, 유연성 향상을 위한 반응성 박막으로 Al을 Ar과 $O_2$를 비율별로 증착하여 비교 실험하였다. 이와 같이 제작된 무기산화막들을 Uv- spectrophotometer를 이용하여 광학적 특성을 조사한 결과 가시광 영역에서 모두 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었으며, 그 외 XRD (X-ray Diffraction)를 사용하여 결정성을 확인, SEM (Scanning Electron Microscope), AFM (Atomic Force Microscope)을 이용하여 박막의 구조와 표면향상 및 표면조도를 측정한 결과 모든 박막에서 밀집도가 좋으며 거칠기가 작은 것으로 확인되었다. 마지막으로 수분 투과율(WVTR)을 알아보기 위해 Mocon (Permatran W3/31)장비를 이용하여 측정한 결과 $1.0{\sim}3.0{\times}10^{-3}g/m{\cdot}day$의 낮은 수분 투과율을 볼 수 있었다. 이러한 측정 결과로 볼 때 향후 FTS 장비를 이용하여 양질의 플라즈마를 형성하여 알루미늄 무기산화막을 이용한 고밀도 다층막을 형성하면 더욱 낮은 수분투과율을 갖는 가스차단막을 제작할 수 있을 것으로 보여지며 반도체 소자 및 디바이스의 Pachaging으로도 사용가능 할 것이라 사료된다. 본 연구는 한국산업기술진흥원에서 지원하는 2011년도 지역산업기술개발사업의 연구수행으로 인한 결과물임을 밝힙니다.

• Transactions of the KSME C: Technology and Education
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• v.3 no.4
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• pp.249-255
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• 2015

Functional nanochannels were fabricated in order to control selective ion transportation with high permeability and low energy consumption. In this research, nanochannel platform fabrication process and surface functionalization process were developed. In addition, selective ion transportation and concentration measurement system was also set-up. By using fabricated multilayer metal membrane with electrical bias, 95% of ion ($Cl^-$) was blocked. This developed process is new-conceptional membrane fabrication technology and is expected to be applied to next-generation water purification/desalination, portable artifical kidney, and artificial sense organ.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.23 no.1
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• pp.11-15
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• 2016

The organic light emitting diodes (OLEDs) have been studied as large flexible displays, light source and hard wares of internet of things. However, OLEDs show some drawbacks in terms of external environments due to the low work function of the metals and the reactive organic materials. In particular, the operation functions of the OLEDs tend to deteriorate rapidly by exposing the oxygen and moisture. So as to prevent it, domestic and overseas studies underway in various method such as ALD, PVD, CVD. But it has complex process and high cost. Therefore In order to protect devices from the external environments, it is important to develop the passivation thin films of low-cost and simple process which can prevent the devices from the penetration of the oxygen and moistures. In this study, to improve the reliability, passivation thin films were coated onto the green OLEDs by spin coating method and investigated the changes of the optical properties of the prepared devices at various doping concentrations of sodium alginate (SA). The passivation solutions were synthesized by using polyvinyl alcohol (PVA) host material with a dopant of SA which were added with the amounts of 10, 20 and 40 wt% into the PVA. As a result, the best barrier properties of the OLEDs were obtained for the samples with 40 wt% SA. Finally, the passivation films can be optimized by using the mixture solution of PVA and SA materials.