• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.170.2-170.2
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• 2016

DLC(Diamond like Carbon)는 Diamond와 유사한 물리화학적 특성을 보유한 막으로 고경도 및 우수한 내마모성, 화학적 안정성의 특성을 가지고 있다. DLC는 크게 카본의 막 형성 공정에서 카본 소스에 따라 수소가 포함된 DLC와 무수소DLC로 구분된다. Tetrahedral amorphous carbon (ta-C) 박막은 DLC 박막 중에서 가장 다이아몬드와 유사한 특성을 가지는 박막으로, a:C-H에 비해 높은 열적안정성, 경도(50~60 GPa) 및 내마모 특성이 우수하여, 현재 다양한 응용분야에 적용하고 있다. 본 연구에서는 무수소 DLC 형성을 위해 자장필터가 장착된 Filtered Vacuum Arc Source(FVAS)를 자체적으로 개발하여 연구를 진행하였다. FVAS 장비는 카본 이온 발생부와 Plasma Duct 부위, 전자석부위 구성되어 있으며, 본 연구에서는 Plasma Duct 부위의 Bias 제어를 통해 음극에서 기판으로 이동하는 카본이온의 에너지와 flux 변화를 통한 박막 증착 거동 및 물성 연구를 진행하였다. Plasma Duct Bias 변화는 각 0, 5, 10, 15, 20 V 조건으로 진행하였으며, 물성 평가는 경도(Hardness), 마찰계수, 응력(Stress), 전기전도 특성에 대한 분석을 진행하였다. 박막의 증착 거동에서는 Plasma Duct bias 변화에 따라10 V에서 가장 높은 증착 거동을 가지다 감소하는 경향을 확인 하였으며, 박막의 물성 특성 평가 시에도 이와 유사하게 특성의 차이를 관찰하였다. 이는 음극부위에서 형성된 카본이온이 기판에 도달 시에 Plasma Duct Bias 변화에 따라 이온의 Flux 및 에너지 변화로 인해 박막의 밀도 및 ta-C 막의 물성 변화로 예상되며, 이를 분석하기 위해 라만분석 및 기판 도달 에너지 분석을 진행하였다

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권12호
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• pp.1251-1256
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• 2015

본 연구에서는 왕복운동 및 회전운동 마찰 실험장치를 이하여 부식금속의 마찰소음특성을 파악하였다. 그 결과 부식금속이 소음발생 시키고 마찰소음의 크기를 증가시키는 것을 확인하였다. 또한, 마찰소음에서 부식의 영향은 마찰표면의 변화로부터 기인하는 것을 관찰할 수 있다. 마찰이 지속적으로 발생될 때 부식금속 마찰계수의 음의 기울기가 증가하여 부식이 되지 않은 금속에 비해 상대적으로 빠르게 불안정해 질 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권5호
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• pp.655-662
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• 2005

This paper investigates the improvement of accuracy and fatigue life of the developed counter pressurized microcellular gears of polyacetal. It is shown that the fatigue life and operational characteristics of the counter pressurized microcellular gears are more improved than conventional injection molded plastic gears by the dynamic gear durability test. For the cases of test sea.5. conventional injection molded sea.5(SGea.) and counter pressurized microcellular gears(CGear) are manufactured. Durability test is performed on both conventional lnjection molded gears and counter pressurized microcellular gears. Accuracy variation and operational characteristics on fatigue life, wear and tooth surface temperature of CGear and Scear are compared and represented. Operational characteristics of the proposed counter pressurized microcellular gears show a good result in this research. The durability limit of counter pressurized microcellular gears is also obtained, and represented by a function of unit load as well as by a function off-factor.

• Tribology and Lubricants
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• 제28권3호
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• pp.107-111
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• 2012

In this study, application feasibility of Magneto-rheological elastomer to friction control is investigated to identify the reciprocating friction and wear performance in applied magnetic field. Friction and wear of MR elastomerare measured by reciprocating tester by controlling the magnetic field. In the case of applied magnetic field, the coefficient of friction increases as both load and velocity increase. For the case of no magnetic field, the value of coefficient of friction hardly changes during the test. The amount of destruction is measured through cross section images of MR elastomer after tests. The depths of destruction are compared for MR elastomer with or without magnetic field. The results show that the depth of destruction of MR elastomer with magnetic field is deeper than without magnetic field. Based on the obtained results, optimal braking and driving performance can be achieved by controlling the coefficient of friction of MR elastomer, which can be applied to various industrial applications such as driving systems of automobiles and robots.

• Tribology and Lubricants
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• 제27권2호
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• pp.95-100
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• 2011

The brake disc materials for railway vehicle have been mainly used cast-iron. The brake disc and pad should be light, resist to a thermal crack and absorb enough friction energy. In order to satisfy this requirement, aluminum alloy brake disc for railway vehicle has been newly developed. The aluminum itself has not been considered the friction material for railway vehicle. However, in the case of aluminum composite with dispersed ceramic particles, friction characteristics, resistance to wear and heat are much improved. In the present study, aluminum composite brake disc of 20% ceramic particle and three kinds of organic pads have been tested in dynamometer. The results show that Al MMC brake disc and pad have good friction coefficient and wear rate, and thermal cracks in brake disc have not been initiated. Also, the Al MMC brake disc can be applied to railway vehicle of 150 km/h.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.59-59
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• 1999

DLC(diamond-like carbon)필름은 다이아몬드와 유사한 강도, 낮은 마차계수, 높은 Optical band gap, NEA(negative electron affinity)등의 우수한 특성을 가지고 있어, 내마모 코팅이나 정보저장 매체의 윤활 코팅, FED(field emission display)의 전계방출소자등 다양한 분야에의 응용이 연구되고 있다. DLC 필름은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), IBAD(ion beam assisted deposition), Laser ablation, Cathodic vacuum arc등의 process를 이용하여 증착되고 있다. 특히 이러한 필름의 물성은 입사되는 이온의 에너지에 의해 좌우되는데, Lifshitz 등의 연구에 의하여 hyperthermal species를 이용한 DLC 필름의 성장은 초기에 subsurface로의 shallow implantation이 일어난 후 높은 sp3 fraction을 갖는 필름이 연속적으로 성장한다는 subplantation model이 제시 되었다. 본 연구에서는 기판과 subplantation 영역이 이후 계속하여 증착되는 순수 DLC 필름의 특성 변호에 미치는 영향에 대하여 관심을 가지고 실험을 행하였다. 본 실험에서는 상기 제시되어 있는 방법보다도 더욱 정확하고도 독립적으로 탄소 음이온의 에너지와 flux를 조절할 수 있는 Cs+ ion beam sputtering system을 이용하여 탄소 음이온의 에너지를 40eV에서 200eV까지 변화시키며 필름을 증착하였다. Si(100) 웨이퍼를 기판으로 사용하였고 증착 압력은 5$\times$10-7torr 였으며 인위적인 기판의 가열은 하지 않았다. 또한 Ion beam deposited DLC film의 growth process를 연구하기 위하여 200eV의 탄소 음이온을 시간(증착두께)을 변수로 하여 증착하였고, 이 때에는 Kaufman type의 gas ion beam을 이용하여 500eV의 Ar+ ion으로 pre-sputering을 행하였다. 탄소 음이온의 에너지와 증착두께에 따라 증착된 film 내의 sp3/sp2 ratio 의 변화를 XPS plasmon loss 와 Raman spectra를 이용하여 분석하였다. 또한 증착두께에 따른 interlayer의 결합상태를 관찰하기 위하여 AES와 XPS 분석을 보조로 행하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권3호
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• pp.190-195
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• 2009

All the failure in fatigue of torsion, bending and rolling contact, and in sliding wear begins mostly from surface. So much efforts have been invested to the surface technology which deal these problems during past decades, but the industrial demand keeps growing and more significant requirements are added to researchers and engineers. Nano crystal surface modification technology which makes the surface layers into nano crystalline, induces big and deep compressive residual stress, increases surface hardness, improves surface hardness, and make micro dimples structure on surface is an emerging technology which can break limits of current surface technology and relieve the burden of researchers and engineers. In this study, a nano crystal surface modification technology which is calling UNSM(Ultrasonic nano crystal surface modification) technology, is introduced and how it has been applied to industry to solve these failure problems is explained.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권1호
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• pp.44-52
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• 1996

Influence of frictional and mechanical properties was studied with the content(8-18 wt.%) and shapes(flake of irregular) of graphite that was used as lubricant components of copper-based sintered materials. The density, hardness and bending strength of friction materials with the shape of flake graphite were lower and decreased rapidly than that of irregular, as the content of graphite increases up to 18 wt.%. In friction test, wear rate was about 2.0-$2.5{\times}10^{-7}\textrm{cm}^3$/kgf.m and coefficient of friction was 0.30-0.37, independent on graphite content and shape. As the temperature of friction materials increased, wear rate decreased rapidly because oxides such as $Cu_2O$ and $SnO_2$ in the surface of friction material were formed.

• Journal of Welding and Joining
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• 제14권3호
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• pp.66-74
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• 1996

In this study, friction and wear properties of flame sprayed specimens and hard Cr plating specimens were tested, and their properties were compared each other in dry and lubrication condition. Ni-Cr powder and steel powder were used as the spray powder and sprayed on the steel(S45C) substrate by flame sprayed method. Each wear surface was observed with SEM after friction and wear test. The friction coefficient of the as-forged steel specimens was the highest among surface treatment specimens, and the other specimens appeared in order as follows ; hard Cr-plating specimens, Ni-Cr powder sprayed specimens, steel powder sprayed specimens. Comparing the wear volumes in dry condition, as forged steel specimens appeared the greatest wear volume, and the other specimens appeared wear volume in order as follows ; Ni-Cr powder sprayed specimens, steel powder sprayed specimens, hard Cr plating specimens. In friction and wear test, the hard Cr plating specimens were worn by the abrasive phenomenon, involving the cracks. The wear volume of steel powder sprayed specimens was lower than that of Ni-Cr powder sprayed specimens. Comparing the tensile strength of both sprayed coating layers, the steel powder sprayed coating layer was better than Ni-Cr powder sprayed coating layer.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.38-38
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• 2018

TiMoN 코팅층은 우수한 내마모 특성과 낮은 마찰계수를 보여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 음극아크 증착으로 질소 가스 유량, 아크 전류, 기판 전압 등 공정 변수를 제어하여 TiMoN 코팅층을 스테인리스와 초경 기판 위에 제조하고 색상, 미세구조, 경도 등 물리적 특성을 평가하였다. TiMo 타겟은 Mo가 약 8 at.% 함유되어 있으며 직경은 80 mm이었다. 색차계를 이용하여 TiMoN 코팅층의 색상을 분석한 결과, 질소 유량이 증가할수록 $a^*$와 $b^*$ 값이 증가하는 경향을 확인하였다. 질소 유량 90 sccm으로 제조한 TiMoN 코팅층은 TiN 코팅층과 유사한 색상을 보였다. TiMoN 코팅층의 조성을 에너지분산형 분광기(energy dispersive spectroscopy)로 분석한 결과, 타겟과 유사한 조성을 보였다. TiMoN 코팅층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 주상정 형성이 확인되었으며 코팅층 표면에는 음극 아크 공정 시 발생하는 거대입자가 발견되었다. 질소 유량 50 sccm으로 제조한 TiMoN 코팅층은 약 3000 Hv의 경도 값을 보였다. X-선 분광기로 TiMoN 코팅층의 결정성을 분석한 결과, TiN과 유사한 합금상이 형성된 것을 확인할 수 있었다. TiMoN 코팅층은 TiN과 유사한 색상을 보였으며 경도는 TiN보다 높은 값을 보여 절삭공구, 금속 가공용 부품 등 고경도 코팅층으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.