• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.34.1-34.1
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• 2010

국내외적으로 다양한 형태의 저차원 구조 나노재료를 화학센서에 응용하고자 하는 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. 현재까지 발표된 많은 연구는 단일 산화물 반도성 재료를 이용한 센서 특성 측정 및 센싱특성 향상 연구가 주를 이루고 있다. 이에 비해 2 가지 이상의 물질로 구성되는 이종접합(heterojuction) 나노재료는 단일 재료에 비해 화학센서로서의 특성을 향상시킬 여러 가능성이 제시되고 있으나, 이러한 이종접합 구조의 가스감응특성에 대한 기본 모델 제시는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 $SnO_2$-ZnO 등의 코아-쉘 구조 나노섬유 및 ZnO-$SnO_2$ 이종접합 구조 나노섬유 나노재료를 제조하였다. 이러한 나노재료의 가스 감응특성을 조사하고 그 결과들을 바탕으로 이종접합 나노재료의 가스 감응특성에 대한 메커니즘을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2002.11a
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• pp.100-100
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• 2002

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.104.2-104.2
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• 2012

이종 재료의 접합에 대한 연구는 단일 재료에서 얻을 수 없는 물리적/기계적 특성과 이종 재료의 우수한 특성을 얻을 수 있다는 장점이 있어 국내외 적으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 이종 접합 기술은 구조재료와 에너지 변환분야에 가장 많이 사용되고 있으며, 그 외 광촉매와 Thin film, 경량구조재료 등에도 사용되고 있다. 그 중 FGM(Functional Graded Materials)는 조성의 점진적인 변화를 통하여 접합하는 방법으로 이종 재료 접합 시 발생하는 내부 응력을 해소해줌으로써 적합한 방법이라고 할 수 있다. FGM 제작에 사용되는 방법으로 널리 알려진 것들로는 plasma spraying, 원심주조, 분말 야금법, PVD, CVD 그리고 EPD(electrophoretic deposition) 등이 있다. 이중에서 EPD는 수용액이나 유기용매와 같은 분산매체 중에 콜로이드 입자의 표면에 대전되는 전하를 이용하여, 외부에서 전장을 걸어서 입자의 움직임을 제어하는 기술이다 EPD는 코팅 속도가 상대적으로 빠르고 두꺼운 코팅 층 제작이 가능하다. 또한 바인더, 윤활제 또는 가소제를 사용하지 않고 다양한 종류와 모양의 기판 위에 균일한 코팅이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 Ni substrate를 이용하여 그 위에 Ni과 $Al_2O_3$의 조성을 점진적으로 변화시켜 FGM을 EPD 방법으로 코팅하였다. 여기서 사용된 Ni은 높은 녹는점과 좋은 연성으로 인해 성형이 용이하여 구조재료로 적합하며, $Al_2O_3$는 고내열성과 내부식성을 가지며 경도가 높다는 장점이 있다. 본 연구에서는 EPD 방식을 이용하여 Ni/$Al_2O_3$ FGM을 코팅하였으며, 코팅 후 발생하는 substrate와의 접착력 문제를 해결하기 위해서 건조 방식과 substrate의 표면 상태를 최적화하여 다층의 Ni/$Al_2O_3$ FGM을 코팅 및 소결하였다. Zeta-potential 측정을 통해 electrophoretic mobility와 suspension의 분산 안정도를 평가 할 수 있었으며, X-ray 회절 분석(XRD)을 통하여 Ni 의 환원 여부를 확인하였다. 또한 Scanning electron microscopy(SEM) 분석을 통하여 미세구조 분석을 하였고, 최종적으로 Electron Probe Micro Analyzer (EPMA) 를 이용하여 다층 구조의 조성변화를 확인함으로 Ni/$Al_2O_3$의 FGM 코팅이 이루어졌음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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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.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.20 no.4
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• pp.127-134
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• 2021

In this study, the adhesive fracturing characteristics of a DCB specimen due to single and heterogeneous bonding materials under tearing load was investigated. The experiments were conducted to examine the fracturing properties of the adhesive DCB specimen. As an experimental condition, a forced displacement of 3mm/min was applied to one side while the other side was fixed. As a result of the experiment, it was found that the AL6061-T6 material was superior to the CFRP material in terms of maximum stress, specific strength, and energy release rate when compared to the adhesive fracturing property of a single material. We tested CFRP-AL, a heterogeneous bonding material, and compared its experimental results to the results from the single materials. Based on these results, CFRP-AL with a heterogeneous bonding material was observed to have the superior structural safety compared to single materials for the mode III fracture type.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.32 no.1
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• pp.1-5
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• 2019

In this paper, the experimental study and finite elements analysis were conducted on homogeneous and dissimilar metals single lap-shear bonded joints to investigate the factor that affect the joint failure load. It was found that factors which have the significant effects on the failure load of the joint was stiffness of the adherends. And from experimental results, it can be confirmed that the failure load increases linearly with overlap length increases. And the failure load of dissimilar metal joints is approximately 1KN(10~17%) larger than homogeneous metal joints. In order to confirm this phenomenon, the stress distribution and strain distribution of the specimens were analyzed through the finite element analysis. The difference between homogeneous metals joints and dissimilar metals joints is that stress and strain in adhesive are concentrated at the end of the overlap zone close to aluminium which has lower rigidity than aluminium in case of dissimilar metals joints. From high rigidity of steel, the stress concentration in bonds are decreased and it cause increase of the failure strength at dissimilar metal joints.

• Composites Research
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• v.30 no.5
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• pp.310-315
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• 2017

In this study, we have investigated microstructure, mechanical properties and wear characteristic of aluminum metal matrix composites with a high volume fraction and uniformly dispersed SiC particles which produced by a liquid pressing process. The volume fraction of bimodal SiC/Al7075 composite was 12% higher than that of the monomodal SiC/Al7075 composite and a compressive strength is increased about 200 MPa. As a result of the abrasion test, the wear width and depth of the bimodal SiC/Al7075 composite were $285.1{\mu}m$ and $0.45{\mu}m$, respectively. The coefficient of friction of bimodal SiC/Al7075 was 0.16.

• Ceramist
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• v.8 no.3
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• pp.25-30
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• 2005

최근 SOP에 대한 관심이 늘어나고 있으며 그에 따라 새로운 재료에 대한 관심도 증폭되고 있다. 예전의 단순한 신호 전달의 매개체 역할에서 벗어나 많은 수동 소자나 RF소자들을 내장하고 궁극적으로는 능동 소자까지 단일 기판위에 탑재하기 위해서는 기존의 RF 적인 전기적인 요구 특성 위에 많은 부가 특성들이 요구된다. 특히 SI이나 GaAs같은 능동 소자들과의 Assembly과정에서의 신뢰성을 확보하기 위해 낮은 선팽창 계수나 높은 탄성 계수 등의 기계적인 특성들이 요구되고 있으며 또한 점차 복잡한 회로 구조 등을 구현하기 위해 무수축이라는 새로운 공법 또한 요구되어 지고 있다. 그리고 사용주파수가 점차 높아짐에 따라 한편으로는 저유전율과 저손실의 재료가 요구되고 있으며 다른 한편으로는 embedded Capacitance의 요구에 맞춰 고유전율의 기판재료 또한 요구되어 지고 있다. 따라서 궁극적으로는 회로 구현의 목적에 따라 저유전율과 고유전율의 이종 재료의 접합이라는 문제 또한 자연스럽게 대두되고 있다. 이처럼 SoP에 대한 시장의 요구가 증가함에 따라 새로운 재료개발의 요구 또한 늘어나게 될 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.11 no.11
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• pp.990-995
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• 1998

본 연구에서는 PZT(20/80)과 PZT(80/20) 금속 alkoxide용액을 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판위에 상호 반복시킨 강유전성 PZT(20/80)/PZT(80/20) 이종층 박막을 제작하였다. 건조와 소결을 한번 행한 PZT 이종층 박막의 평균 두께는 약 80~90 nm이었다. 제작된 모든 PZT 박막은 rosette상이 없는 치밀하고 균질한 미세구조를 나타내었으며, 하부의 PZT층은 열처리시 상부 PZT층은 열처리시 상부 PZT 박막의 페로브스카이트 형성에 대해 nucleation site로 작용하였다. 유전상수, 피로특성 및 누설전류특성 등은 단일 조성의 PZT(20/80), PZT(80/20) 박막에 비해 우수한 특성을 나타내었다.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.11 no.2
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• pp.102-107
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• 2000

20vol% Al2O3-dispersed 2Y-TZP ceramics was prepared by mixing of 2Y-TZP and Al2O3 powder with different particle sizes, and investigated the influence of Al2O3 particle size and sintering condition on the microstructure and fracture toughness. Sintering conditions of the Al2O3-dispersed 2Y-TZP specimens showed high density at sintering condition of 1350℃ and 1500℃ for 1∼5h, and homogeneous microstructure. The grain size of tetragonal zirconia and the fracture toughness increased with the size of dispersed Al2O3 particle. The highest fracture toughness (∼17.2MPa·m1/2) of all specimens was obtained in the specimens with dispersed Al2O3 particle size of 1.0㎛ and sintered at 1500℃ for 2h.