• 대한기계학회논문집A
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• 제40권7호
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• pp.653-658
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• 2016

가스터빈엔진의 고온 부품은 초내열 합금 재료를 이용하며, 냉각설계 적용으로 형상이 복잡하여 정밀 주조 과정을 거치게 된다. 터빈 부품에 주로 적용이 되는 일방향 응고 및 단결정 재료는 제조 과정에서 결정립 성장 방향이 설계와 다르게 섭동을 가지게 되며, 이는 각 방향에 대한 재료 상수의 섭동을 유발하여 응력 분포의 변화와 함께 피로 수명에 큰 산포를 야기하게 된다. 본 연구에서는 일방향 응고 재료 노즐에 대하여 결정립 성장 방향의 섭동에 대한 구조 건전성의 영향을 저주기 피로 수명을 통해 확인하여, 향후 제작 허용값에 대한 제안 및 좀 더 정교한 통계적 접근이 필요함을 확인하고자 한다. 이를 위해 복합 열전달 해석을 통해 금속 온도 분포를 계산하고 이를 근거로 구조 해석 및 저주기 피로 수명을 계산하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.68-68
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• 2000

펄스레이저 증착법(이하 PLD)을 이용하여 마이크로파 유전체 소자 및 절연 산화막으로의 응용을 위한 MgTiO3 박막을 다양한 기판상에서 증착하였다. 사파이어 기판에 (a,c-plane Al2O3) 성장된 MgTiO3 박막은 에피텍셜 성장(epitaxial growth)이 되었으며, SiO2/Si 및 Pt/Ti/Si 기판위세 성장된 MgTiO3 박막의 경우 003방향으로 배향(oriented) 되었다. MgTiO3 박막은 450~75$0^{\circ}C$까지 기판온도를 변화시키면서 증착시켰으며, 증착시 산소분압은 50~200 mTorr로 변화시켰다. PLD 증착시 타켓에 조사된 레이저 에너지 밀도는 약 2J/cm2였으며, MgTiO3 박막 증착후 200Torr O2 분위기에서 상온까지 1$0^{\circ}C$/min 의 속도로 냉각시켰다. 사파이어 c-plane 상에서 일머나잇(ilminite) MgTiO3 구조가 55$0^{\circ}C$ 에피텍셜 성장하는 것을 관찰할 수 있었으며, 사파이어 a-plane 상에서는 MgTiO3 구조가 $650^{\circ}C$ 이상부터 110방향으로 배향되며 성장하였다. $600^{\circ}C$ 이상에서 c-축으로 배향된 구조를 갖고 있었다. 증착된 MgTiO3 박막의 조성분석(stoichio metric analysis)을 위해 RBS 분석을 수행하여, 증착에 이용된 타켓과 동일한 조성을 갖는 MgTiO3 박막이 성장된 것을 확인할 수 있었다. 사파이어 기판상에 증착된 MgTiO3 박막은 가시영역에서 투명하였으며, 약 270nm 파장을 갖는 영역에서 급격한 흡수단을 보였다. 이때의 MgTiO3 박막은 AFM 분석을 통해 약 0.87mn rms roughness 값을 갖는 매우 평탄한 표면구조를 갖고 있는 것을 확인하였다. MIM(Pt/MgTiO3/Pt) 구조의 캐패시터를 형성시켜 MgTiO3 박막의 유전특성(dielectric properties)을 관찰하였다. PLD로 성장된 MgTiO3 박막의 유전율(relative dielectric constant)은 약 22였으며, 1MHz에서 약 1.5%의 유전손실(dielectirc loss) 값을 보였다. 또한 이때 MgTiO3 박막은 낮은 유전분산값을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.130-131
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• 2011

박막의 제조는 많은 연구의 가장 기초가 되는 시편을 만드는 과정으로 현대의 과학기술에서 매우 중요한 공정 중의 하나이다. 그러나 이러한 박막의 제조는 제조하는 사람의 숙련도나 장치에 의존하며 경우에 따라서는 원하는 특성의 박막을 제조하는 것이 매우 어려운 작업이 되기도 한다. 따라서 경험이 없는 연구자의 경우는 때때로 까다로움과 번거로움을 느끼게 되며, 안정된 공정을 찾기까지 많은 시간을 소비 하게 된다. 특히 부적절한 증발방법의 선정에 따른 실험 결과는 경제적인 손실을 초래할 뿐만 아니라 실험하는 사람을 좌절시키는 가장 큰 요인이 되어왔다. 진공증착에 의한 박막의 제조는 증발법과 스퍼터링, 이온플레이팅 등의 방법이 있으며 이중 증발을 이용한 박막의 제조에는 저항가열 증발, 전자빔 가열 증발, 유도가열 증발 등의 방법으로 구분하고 있다. 저항가열 증발원은 가격이 저렴하다는 장점은 있으나 증발원이 손쉽게 파손되거나 증발량이 일정하지 않아 박막의 정밀 제어가 어려울 뿐만 아니라 때에 따라서는 1 ${\mu}m$ 이상의 후막 형성에도 어려움이 있는 등 많은 제약이 있다. 따라서 적절한 증발원의 선정이 실험의 효율성을 좌우하는 경우가 많다. 적절한 증발원의 선정과 효율적인 실험을 위해 증발원 제조회사에서는 증발원의 선정과 증발 조건과 관련된 자료를 카탈로그 형태로 발행하고 있다. 그러나 그러한 자료만으로는 객관적인 정보를 얻기에 충분하지 못한 경우가 많으며, 어떤 경우에는 저자 등의 경험과 일치하지 않는 정보도 포함하고 있었다. 전자빔 증발원은 냉각이 되는 Crucible에 물질을 담고 고전압의 전자빔으로 물질을 가열시켜 증발시키는 증발원으로 1960년대 이후 박막 제조 실험에 이용되기 시작하였다. 전자빔은 고순도의 피막 제조가 가능하고 증발물질의 교체가 쉬우며 고속 증발이 가능함은 물론 다층막의 제조가 용이하고 증발물질의 제조비용이 저렴하다는 장점이 있다. 이러한 장점 때문에 1970년대 이후에는 전자빔을 이용한 박막제조가 폭 넓게 이루어졌고 이때를 즈음하여 전자빔을 이용한 물질의 증발 특성이 논문으로 발표되기도 하였다. 본 연구에서는 증발에 관한 저자들의 경험을 바탕으로 저항가열과 전자빔을 이용하여 증발실험을 진행한 물질계를 중심으로 각 물질의 증발특성과 가장 효율적인 Liner 등에 대해 기술하였다. 특히, 각종 물질의 증발 특성을 체계화함은 물론 효율적인 증발 방법을 객관적인 Data와 함께 제공하여 효과적인 박막 제조 실험에 도움이 되고자 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.211-212
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• 2011

플라즈마를 제어하기 위해서는 플라즈마의 온도, 밀도, 에너지 분포등과 같은 플라즈마의 특성을 정확히 측정할 수 있어야한다. 핵융합발전에서는 플라즈마를 발생하기 위하여 플라즈마의 온도, 밀도 등 각종 변수들을 시공간적으로 계측, 분석할 수 있는 진달설비를 사용하고 있으며, 정확한 플라즈마 제어와 측정을 위한 새로운 진단기술을 개발하고 있다. 그리고 중요한 변수중에 하나인 플라즈마 이온온도를 측정하기 위해 중성입자 검출법이 잘 알려져 있다. 이 실험은 수소 중성입자가 토카막 내부의 플라즈마 이온과 충돌하면서 생성된 고속 중성입자의 에너지를 분석하는 실험이다. 본 연구의 실험방법은 수소 중성입자를 이온빔 장치에서 이온화 시킨 후 자체 제작한 가속기를 통하여 가속시켜 에너지 특성을 분석을 하는 것이다. 본 연구의 실험장치로 에너지 교정용 100 keV 이온빔 소스를 제작 하였고 이온빔 장치 내부에 수소기체를 주입하고 기체방전을 일으켜 플라즈마를 발생시켰다. 이온빔 외부에는 팬을 설치하고 전도성이 강한 물 대신 전도성이 약한 오일을 사용하여 냉각 하였다. 이온빔 장치와 결합될 이온 가속장치는 지름 300 mm, 두께 2 mm의 원형 구리판을 여러층으로 쌓아 전극으로 제작하였고 전극과 전극 사이에서 코로나 방전과 스파크를 방지하기 위해 전극 둘레에 코로나링을 설치 하였다. 또한 전극 사이마다 1G${\Omega}$의 저항을 설치한 후 고전압을 생성하여 이온 가속 효율을 증대시켰다. 진공시스템으로는 Alcatel사의 CFF100 터보분자 펌프와 우성진공사의 MVP24 진공로타리펌프를 결합하여 사용하였으며, 진공도측정은 Alcatel사의 ACS1000 장치를 사용하였다. 고진공후 고속 중성입자의 이온화와 에너지 측정을 위한 전하교환기를 설치하였다. 전하교환기로는 진공시스템을 별도로 설치하고 비용이 비교적 많이 드는 기체형 전하교환기 대신 소형화가 가능하고 유지보수가 좋은 고체형 전하교환기 제작하여 실험 하였다. 전하교환기에서 이온화된 고속 중성입자가 전기장이나 자장에 영향을 받았을때 에너지분포를 디텍터를 통해 측정하였다. 즉, 이온화된 중성입자의 에너지가 실리콘 다이오드를 통해 전압 펄스 신호로 변환되고 이차 증폭기를 통해 전압 펄스 신호들이 증폭한다. 에너지 측정을 위한 디텍터는 소형화가 가능하고 비용이 비교적 적게 드는 실리콘 다이오드를 설치하였다. 본 연구결과 중성입자 에너지 분석 장치가 실제 핵융합 장치의 플라즈마 이온온도와 특성 측정에 적용할 수 있으며, 앞으로 개발될 여러 형태의 응용 플라즈마 발생장치의 플라즈마 진단에 이용될 것으로 기대한다.

• 분석과학
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• 제8권3호
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• pp.341-350
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• 1995

Melt-spinning법을 이용하여 $Nd_{14}Fe_{80}B_6$ 조성의 리본합금을 제조하고 각 제조조건별 시편에 대한 자기적 특성을 분석하였다. 리본합금의 미세구조와 자기적 특성은 냉각속도 및 열처리 조건에 민감하게 변화하였다. As-quenched 상태의 경우 wheel 속도 20m/sec에서 가장 좋은 자기적 특성을 나타내었으며, 비정질 상태의 리본시편에 대한 열처리 효과는 22m/sec에서 제조된 리본시편을 $600^{\circ}C$에서 30분간 진공열처리하였을 때 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 또한 $Nd_2Fe_{14}B$상의 결정화 온도는 DTA 분석결과 $595^{\circ}C$ 부근이었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.655-655
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• 2013

그래핀은 높은 전자 이동도, 열전도도, 기계적 강도, 유연성 등의 고유한 특성으로 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 특히 전자 소자에의 적용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 전자 소자에 적용하기 위해서는 성장 및 물성에 관한 규명, 응용 소자에 따른 특성 평가가 필요하다. 이러한 소자 특성은 그래핀 물성에 의한 영향이 기본적이지만 에칭, 전사 등의 공정 중 발생하는 오염, 표면 특성, 잔여물 등에 의한 물성 변화 또한 분석 및 제어에 관한 연구가 필요하다. 열화학증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용한 그래핀 합성은 구리 기판을 사용하며, 합성된 그래핀의 에칭, 박리 및 전사 공정이 있다. 이러한 공정 중 발생하는 오염 입자가 그래핀 표면에 흡착되거나, 제거되지 않은 PMMA 잔여물이 그래핀의 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터의 표면 충돌을 이용하여 이러한 오염 물질 및 잔여물을 제거하고 그래핀 표면을 평탄화하는 것에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기 까지 성장 하게 된다. 클러스터를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반 한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 본 연구에서는 이러한 변수들을 제어하여 클러스터를 이용한 그래핀 표면 처리 실험을 수행하였다. 평가는 클러스터 표면 처리 전과 후의 특성 비교에 기반 하였으며, 광학 현미경을 이용한 표면 형상 측정, 라만분광 분석, AFM을 이용한 표면 조도 측정, 그래핀 면저항 측정 결과를 비교하였다. 평가 결과를 통하여 표면 처리를 하지 않은 그래핀에 비하여 면저항과 표면 조도가 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 클러스터 세정은 300 mm 웨이퍼 크기 이상의 대면적을 짧은 시간에 건식으로 세정할 수 있다는 장점이 있어 향후 최적화를 통해 그래핀 양산 시 특성 향상을 위한 후처리 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제21권6호
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• pp.427-433
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• 1977

강물 시료속에 함유된 크롬, 철, 란탄, 스칸듐 및 아연의 함량을 방사화 분석법으로 동시정량하는 방법을 확립하였다. 10ml의 강물 시료를 사전 처리없이 석영관 속에 밀봉한 다음 열중성자속이 $1{\times}10^{13}n{\cdot}cm^{-2}{\cdot}sec^{-1}$인 곳에서 1주일간 조사하였다. 약 2일간 냉각시킨 후 시료 속에든 원소들을 0.1M 옥신의 클로로포름용액으로 여러 pH에서 연속적으로 추출하였다. 감마선 분광분석을 위하여 유기층을 800챈널 펄스높이 분석기에 연결된 $″3\;{\times}\;3″$ NaI (T1) 검출기로 계측하였다. 본분석법에 의하여 대부분의 강물 시료에 ppb 농도범위로 함유된 이들 원소들의 정량이 가능하였다. 추적자를 써서 이들 원소의 정량적 분리를 위한 연구를 수행하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.869-872
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• 2008

최근, 고온가열을 받은 콘크리트의 압축강도, 탄성계수 및 최대하중에서의 변형에 대한 체계적인 연구가 실험적으로 접근되고 있다. 본 연구는 40, 60, 80MPa급 고강도콘크리트의 재료역학적 특성에 있어서 $20{\sim}700^{\circ}C$ 범위로 상승되는 온도의 영향을 연구하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 제안한 시험법은 설계하중 사전재하 및 잔존강도 시험방법으로서 극한강도의 25%하중을 사전재하한 후 시험체의 가열을 하중을 유지한 상태에서 목표온도까지 가열하였고 재하는 고온상태 및 상온에서 24시간 냉각상태에서 시험체가 파괴될 때까지 재하를 실시했다. 시험결과 콘크리트 강도가 증가할수록 상온의 수준과 비교하여 고온에서의 상대적인 압축강도와 탄성계수는 감소하는 것으로 나타났으며 실험결과를 바탕으로 온도의 수준에 따른 압축강도와 탄성 계수의 상관 관계식을 도출하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.99-99
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• 2008

대구경, 고품질 GaN 단결정 기판은 HVPE 방법을 이용하여 제조하였다. 이때 성장 방법은 기판인 $Al_2O_3$ 단결정 기판을 질화처리 하였으며, 이종기판 성장 시 야기되는 격자 불일치와 성장 후 냉각동안에 열팽창 계수의 불일치로 야기되는 휨이나 crack 발생을 제거하기 위하여 step-growth 방법을 사용하였다. 사파이어 위에 성장된 GaN의 기판은 두께가 380um이며, 직경은 3"로 crack 발생은 없었으며, $600^{\circ}C$에서 레이저 분리 방법을 이용하여 사파이어와 분리하였다. 그러나 분리된 기판은 이종기판과의 접촉면에서 고밀도 결함발생으로 인하여 휨이 발생하였으며, 표면을 연마한 후 DCXRD의 FWHM은 107 arcsec, PL을 이용한 결함밀도는 $6.2\times10^6/cm^2$으로 나타났다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2000년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1806-1808
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• 2000

MHz영역에서 사용 가능한 Fe계 연자성 재료를 초미세 결정립으로 제조하기 위해 $Fe_{93}Zr_{3}B_4$ 박막을 기본조성으로 하여 Fe와 비고용이며 약반자성인 Ag 원소를 0, 3, 4, 5, 6, 10 at.% 첨가시킨 $Fe_{93-x}Zr_{3}B_{4}Ag_{x}$ 박막을 DC 마그네트론 스퍼터링법으로 제조하였다. 그리고, 300-600$^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간동안 열처리한 후 강제공냉법으로 냉각한 후 XRD를 이용하여 열처리 온도 및 Ag 첨가량에 따른 결정상 동정을 조사하였다. Ag가 첨가되지 않은 $Fe_{93}Zr_{3}B_4$ 박막의 경우 $\alpha$-Fe의 (110) 피크만 관찰되었다. Ag가 첨가된 경우에는, Ag의 양이 증가함에 따라 $\alpha$-Fe 결정상의 형성이 억제되고, 비정질형태의 broad한 ${\alpha}-Fe_{(110)}$ 피크와 Ag피크가 관찰되었다. Ag가 첨가된 As-deposited 시편을 열처리 할 경우 박막의 비정질화로 주 peak인 $\alpha$-Fe 피크의 강도가 현저히 낮아지고 상대적으로 Ag peak가 두드러졌다. Ag의 양이 3a/o인 경우는 열처리온도 400$^{\circ}C$이상에서 박막의 결정화로 $\alpha$-Fe Peak가 나타나고 상대적으로 Ag 구성원소의 피크의 강도는 현저하게 낮아졌다 또한. Ag의 양 증가할수록 As-deposited 박막 내에 Ag 구성원소외 피크의 강도는 증가하여 $\alpha$-Fe와 Ag가 서로 비고용 상태로 서로 혼재되어 있었다.