• Journal of Powder Materials
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• v.26 no.2
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• pp.138-145
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• 2019

In this study, Al-Si-Mg alloys are additively manufactured using a selective laser melting (SLM) process from AlSi10Mg powders prepared from a gas-atomization process. The processing parameters such as laser scan speed and laser power are investigated for 3D printing of Al-Si-Mg alloys. The laser scan speeds vary from 100 to 2000 mm/s at the laser power of 180 and 270 W, respectively, to achieve optimized densification of the Al-Si-Mg alloy. It is observed that the relative density of the Al-Si-Mg alloy reaches a peak value of 99% at 1600 mm/s for 180 W and at 2000 mm/s for 270W. The surface morphologies of the both Al-Si-Mg alloy samples at these conditions show significantly reduced porosities compared to those of other samples. The increase in hardness of as-built Al-Si-Mg alloy with increasing scan speed and laser power is analyzed due to high relative density. Furthermore, it was found that cooling conditions after the heat-treatment for homogenization results in the change of dispersion status of Si phases in the Al-Si matrix but also affects tensile behaviors of Al-Si-Mg alloys. These results indicate that combination between SLM processing parameters and post-heat treatment should be considered a key factor to achieve optimized Al-Si alloy performance.

• Transactions of Materials Processing
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• v.28 no.1
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• pp.21-26
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• 2019

Direct Laser Melting (DLM) of $Ti-xTiH_2$ (mixing ratio x = 2, 5, 10 wt.%) blended powder is characterized by producing porous titanium parts. When a high energy laser is irradiated on a $Ti-TiH_2$ blended powder, hydrogen gas ($H_2$) is produced by the accompanying decomposition of the $TiH_2$ powder, and acts as a pore-forming and activator. The hydrogen gas trapped in a rapidly solidified molten pool, which generates porosity in the deposited layer. In this study, the effects of a $TiH_2$ mixing ratio and the associated processing parameters on the development of a porous titanium were investigated. It was determined that as the content of $TiH_2$ increases, the resulting porosity density also increases, due to the increase of $H_2$ produced by $TiH_2$. Also, porosity increases as the scan speed increases. As fast solidified melting pools do not provide enough time for $H_2$ to escape, the faster the scan speed, the more the resulting $H_2$ is captured by the process. The results of this study show that the mixing ratio (x) and laser machining parameters can be adjusted to actively generate and control the porosity of the DLM parts.

• Journal of Conservation Science
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• v.35 no.3
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• pp.187-196
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• 2019

Bronzes excavated from a Gulsansa temple site in Gangneung were investigated in order to study the production of technology and provenance in this area. The bronze artifacts were discovered to consist of copper-tin or copper-tin-lead alloys using chemical analysis(EDS and EPMA). The excavated bronzes were manufactured using a casting or hammering process, and a bronze belt was gilded with gold foil. The provenance of 25 bronzes was studied using lead isotope analysis(TIMS and LA-MC-ICPMS). The results reveal the use of raw materials found near the excavated site. The object of this study was to investigate the manufacturing techniques and provenance in Gangneung without the need for a lot of data. Our results will contribute to the study of Gulsansa and bronze artifacts in Goryo(12-13th century).

• Composites Research
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• v.34 no.4
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• pp.212-225
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• 2021

Metal matrix composites (MMCs) were widely used in various industries, due to the excellent properties: high strength, stiffness, wear resistance, hardness, thermal conductivity, electrical conductivity, etc. With additive manufacturing (AM) technology rapidly developed, AM MMCs have been actively investigated thanks to the cost- and time-saving manufacturing. However, several issues still need to be addressed before fabricating AM MMCs. Here, several types of MMCs were introduced and MMCs' design methods to tackle the issues were suggested in a powder bed fusion (PBF) technique. The paper could come up with a guideline for the material and process design of MMCs in the PBF technique.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.35 no.5
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• pp.439-444
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• 2022

Laser-induced plasmonic sintering of metal nanoparticles (NPs) is a promising technology to fabricate flexible conducting electrodes, since it provides instantaneous, simple, and scalable manufacturing strategies without requiring costly facilities and complex processes. However, the metal NPs are quite expensive because complicated synthesis procedures are needed to achieve long-term reliability with regard to chemical deterioration and NP aggregation. Herein, we report laser-induced Ag NP self-generation and sequential sintering process based on low-cost Ag organometallic material for demonstrating high-quality microelectrodes. Upon the irradiation of laser with 532 nm wavelength, pre-baked Ag organometallic film coated on a transparent polyimide substrate was transformed into a high-performance Ag conductor (resistivity of 2.2 × 10^-4 Ω·cm). To verify the practical usefulness of the technology, we successfully demonstrated a wearable transparent heater by using Ag-mesh transparent electrodes, which exhibited a high transmittance of 80% and low sheet resistance of 7 Ω/square.

• Design & Manufacturing
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• v.17 no.3
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• pp.48-54
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• 2023

In this study, an injection mold with ultra-small surface properties was manufactured using nanosecond laser processing. A superhydrophobic characteristic analysis was performed on the PET specimen manufactured through this. To this end, a hydrophobic pattern was defined using the Cassie-Baxter model. The defined features were selected with a spot diameter of 25um and pitch spacing of 30um and 35um. As a result of the basic experiment, it was confirmed that the fine pattern shape had an aspect ratio of 1:1 when the pitch interval was 35um and 20 iterations. Through the determined processing conditions, a hydrophobic pattern was implemented on the core surface of KP4. A specimen with a hydrophobic pattern was produced through injection molding. The height of the molded hydrophobic pattern is 20 ㎛ less than the depth of the core and the contact angle measurement results are 92.1°. This is a contact angle smaller than the superhydrophobic criterion. Molding analysis was performed to analyze the cause of this, and it was analyzed that the molding was not molded due to the lack of pressure in the injection machine.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.81-81
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.80-80
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.11
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• pp.554-560
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• 2020

In the manufacturing process of flat panel displays, a high-precision planar motion stage is used to position a specimen. Stages of this type typically use frictionless linear motors and air bearings, and laser interferometers. Real-time dynamic correction of the yaw motion error is very important because the inevitable yaw motion error of the stage means a change in the specimen orientation. Gantry control is generally used to compensate for yaw motion errors. Flexure units that allow rotational motion are applied to the stage to apply this method to a stage using an air-bearing guide. This paper proposes a method to improve the constant speed motion performance of a H-type XY stage equipped with air bearing and flexure units. When applying the gantry control to the stage, including the flexure units, the cause of the mutual ripple generated from the linear motors is analyzed, and adaptive learning control is proposed to compensate for the mutual ripple. A simulation was performed to verify the proposed method. The speed ripple was reduced to approximately the 22 % level. The ripple reduction was verified by simulating the stage state where yaw motion error occurs.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.7
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• pp.648-652
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• 1998

TIG remelting was performed to harden the surface of automobile earn shaft. Multipass remelting was conducted in longitudinal direction under argon gas atmosphere. The microstructure of as-east earn shaft was gray iron which consisted of flake graphite and pearlitic matrix. The remelted area had microstructue of both fine pearlite and ledeburite structure that consisted of globular austenite and $Fe_3C$. Hardness for as-cast earn shaft had HRc 25~28, however it increased at remelted area to HRc 53~55. Black line was found at heat affected zone next to the fusion line, that is remelt area of previous pass, during multipass remelting. Black line was identified as graphite, which was transformed from $Fe_3C$. in the ledeburite structure. It is observed that all graphites were nucleated at $Fe_3C$. and matrix interface. High density energy laser remelting process was also applied to verify whether black line could be eliminated. However, black line was still existed as observed in TIG remelting process. Regraphitization was simulated on the ledeburitic structure specimen using Gleeble 1500 with conditions of 1100 and 100$0^{\circ}C$ for 0.5, I, 3, 5 and 1Osee. From the fact that graphite was formed even at the simulation condition of 100$0^{\circ}C$ for 0.5sec, it is seen that regraphitization is an inevitable phenomenon generated whatever processes used during multipass overlap remelting.