• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.164-165
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• 2007

Si(중간층)/DLC(diamond-like carbon)막은 스퍼터와 이온소스(ion source)법에 의한 복합방식(hybrid method)을 이용하여 3mTorr의 반응가스 벤젠($C_6H_6$)분위기에서 Si wafer에 기판온도 $130^{\circ}C$로 180분간 증착하였다. 평가는 표면과 단면에 대해 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)과 투자전자현미경(trasmission electron microsope, TEM)으로 관찰하였다. 경도와 마찰계수는 나노인텐터(nanoindetor)와 마모시험기를 이용하였으며, 박막의 구조는 라만스펙트럼으로 분석하였다. 그 결과 박막의 두께는 약 $0.9{\mu}m$, 표면조도는 약 $0.34{\sim}1.64nm$로 평탄한 표면을 가지며 경도는 약 $35{\sim}37GPa$, 마찰계수는 약 $0.02{\sim}0.07$로 관찰되었다. 라만분광법과 전자회절패턴에 의해 IG/ID의 함량비는 $0.54{\sim}0.59$로 $sp^2$와 $sp^3$가 혼재된 전형적인 비정질 구조임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.310-315
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• 2017

본 연구에서는 액상가압공정을 통해 고체적율의 SiC 입자가 균일 분산된 알루미늄 금속복합재료를 제조하고, 미세조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 입자크기가 다른 이종 SiC 입자가 약 60 vol.% 이상의 체적율로 균일하게 분산된 SiC/Al7075 복합재료는 단일 SiC 입자로 강화된 복합재료에 비해 체적율이 약 12% 이상 높았으며 압축강도가 200 MPa 이상 증가하였다. 내마모시험 결과 이종 SiC 입자 금속복합재료의 경우 마모너비와 깊이가 각각 $285.1{\mu}m$, $0.45{\mu}m$이며, 마찰계수는 0.16으로 내마모 특성이 가장 우수하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.293-299
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• 2022

본 연구에서는 도로변 미세먼지 내 타이어와 도로 마모입자의 정량화 분석과 타이어와 도로 마모입자 내 타이어 및 도로 성분 비율을 확인하기 위한 연구를 수행하였다. 이에 시간당 1,300여대 교통량을 갖는 충청남도 지자체중에서 C도시의 종합버스터미널 부근 정류장의 경계석 6곳에서 먼지 샘플을 채집하였다. 채집된 먼지 샘플 1,000 g에 대해 크기와 밀도 분리 수행한 결과 미세먼지 샘플 24 g과 타이어와 도로 마모입자 약 0.05 g이 분리되었다. 즉, 도로변 미세먼지에는 타이어와 도로 마모입자가 약 0.21 % 존재하는 것으로 분석되었다. 분리된 타이어와 도로 마모입자에 대해 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 형상을 분석한 결과 지우개가루 형상이 관찰되었다. 또한, 도로변 미세먼지 내 존재하는 타이어와 도로 마모입자는 자동차 주행 중 타이어와 도로간 마찰에 의해 생성되어 도로변으로 분산되었기 때문에 열중량분석기(TGA)와 가스크로마토 질량분석기(GC/MS)를 이용하여 성분 분석을 수행하였다. 정량화 계산식을 통해 성분에 대한 타이어 및 도로 성분 비율을 도출한 결과 약 3:7로 분석되었다. 본 연구는 도로변 미세먼지 발생원의 구성원과 함량 분석을 위해 객관적이고 신뢰도 높은 분석 기법을 제시하였다. 추후, 도로건설과 타이어 소재의 미세먼지 저감 기술 확보와 개선 방안 확보를 위한 선행적 기초 연구로써 활용되기를 기대하고 지속적으로 더 많은 지역과 샘플 분석에 대한 통계 데이터를 확보하여 신뢰도 높은 연구를 수행하고자 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권2호
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• pp.231-239
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• 1999

세라믹 복합체의 미세구조는 이차상의 종류 및 양, 소결 조제, 그리고 소결 조건(즉, 소결온도, 압력, 유지시간)에 영향을 받는다. 또한, 내마모 특성은 미세구조와 작업 조건이 내마모 특성에 크게 영향을 미친다. 본 실험에서는 질화규소에 마그네시아의 양을 변화시켜 가압 소결(Hot Press) 방법으로 시편을 제조하였다. 마그네시아 양에 따른 미세구조, 기계적 특성(경도, 강도, 파괴인성), 그리고 다양한 분위기(공기, 물, paraffin oil)에서의 내마모 특성을 조사하였다. 질화규소에 마그네시아의 양이 증가하였을 때, 입계의 유리상이 $\beta$-상의 장주형 입자를 커지게 하고, 또한 Hertzian contact damage를 저하시킨다. 대기 중에서 내마모 거동은 강도뿐만 아니라 파괴인성과 관련이 있고, 물과 paraffin oil에서는 경도와 밀접하다. 물속에서 마모시험 중 많은 유리상이 물과 반응하는 것을 생각할 수 있다. 그러므로 마찰 화학적 반응(tribochemical reaction)은 마모도 저하시킨다. Paaraffin oil에서 높은 하중을 부하할 경우, Hertzian contact damage 때문에 초기 마모가 마모량에 지배적이다.

• 대한치과교정학회지
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• 제36권3호
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• pp.207-217
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• 2006

사회 문화적 발달과 함께 심미적 요구가 증가되면서 교정 환자 수의 증가와 함께 교정 치료 중의 심미성에 대한 요구도 늘어나고 있다. 치료 중 심미성을 증진시키기 위한 목적으로 세라믹 브라켓이 개발되어 널리 사용되고 있으나 세라믹 자체의 취성(brittleness), 대합치의 마모뿐만 아니라, 임상적으로 높은 마찰 저항이 그 문제점으로 지적되고 있다. 본 연구는 세라믹 브라켓의 마찰 저항을 알아보고 그 개선방안을 찾는데 지침이 되고자 하는 목적으로 시행하였다. 연구 재료로는 마찰 저항을 줄이기 위해 금속 슬롯이 삽입된 다결정 세라믹 브라켓과 금속 슬롯이 삽우되지 않은 단결정 세라믹 브라켓과 금속 브라켓을 이용하였으며, $.019{\times}.025$ 스테인리스 와이어를 브라켓 슬롯에 대해 $0^{\circ},\;10^{\circ}$의 각도를 부여하여 만능시험기상에서 이동시켜 그때의 정적, 동적 마찰력을 측정하였다. 연구 결과, 전체적인 평균 마찰력은 금속 브라켓, 금속 슬롯이 삽입된 다결정 세라믹 브라켓, 단결정 세라믹 브라켓 순으로 증가하였다. 브라켓 슬롯과 와이어 사이의 각도가 $0^{\circ}$일 때가 $10^{\circ}$일 때에 비해서 낮은 마찰 저항을 보였으며, 브라켓 슬롯과 와이어 사이의 각도가 $10^{\circ}$일 때 단결정 세라믹 브라켓의 동적, 정적 마찰 저항은 금속 브라켓이나 금속 슬롯이 삽입된 다결정 세라믹 브라켓에 비해 유의성 있게 크게 나타났다 (p<0.05). 본 연구를 통해서 금속 브라켓에 비해 세라믹 브라켓, 특히 금속 슬롯이 삽입되지 않은 단결정 세라믹 브라켓의 마찰 저항이 높은 것을 확인할 수 있었으며, 브라켓 슬롯과 와이어간의 각도가 증가하면 마찰 저항도 커지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 마찰력을 줄이기 위한 세라믹 브라켓의 개발과 함께 교정 치료 시 과도한 치관 경사를 막음으로써 마찰 저항을 줄이고 심미성을 유지하면서 치료의 효율을 높이도록 해야할 것이다.

• Tribology and Lubricants
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• 제34권6호
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• pp.235-240
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• 2018

Superlubricity refers to the lubrication phenomenon that occurs when the friction coefficient is lower than 0.01. In recent years, this phenomenon has received a significant amount of attention because it can greatly contribute to the reduction of economic and environmental losses caused by friction and wear. In the case of acid lubricants, only ceramic materials can be used for superlubricity, and it takes a long running-in period to enter the superlubricity regime. In this work, we investigated the superlubricity effect of vitreous enamel coating on SUS304. We also examined the running-in period of vitreous enamel coating under phosphoric acid lubricant condition with respect to surface treatments. Drying and polishing methods were used to treat the vitreous enamel coating on the specimen. The friction experimental results revealed that superlubricity could be achieved with vitreous enamel coating. It was also found that the drying and polishing methods can significantly reduce the running-in period and improve the wear properties of vitreous enamel coating. In particular, the polishing method shortened the running-in period by approximately 99% and reduced the wear rate by approximately 99%, compared to nontreated vitreous enamel coating.

• Tribology and Lubricants
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• 제36권4호
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• pp.207-214
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• 2020

In this study, we investigated the effects of copper and copper-alloy on the frictional and wear properties of low-steel friction material. The proportions of copper and copper-alloy in the brake friction materials used in passenger cars are very high (approximately 5-20% weight), and these materials have significant effects on friction and wear characteristics. In this study, the effects of cupric ingredients, such as the copper fiber and brass fiber, are investigated using the friction materials based on commercial formulations. After the copper and brass fibers from the same formulation were removed, the frictional and wear characteristics were evaluated to determine the influence of the copper and copper-alloy. We evaluated the frictional and wear characteristics by simulating various braking conditions using a 1/5 scale dynamometer. The results show that the friction material containing copper and brass fibers have excellent frictional stability and a low wear rate compared to the friction material that does not contain copper and brass fibers. These results are attributed to the excellent ductility, moderate melting point, high strength, and excellent thermal conductivity of copper and copper-alloy. We analyzed the surfaces of the friction materials before and after the performing the friction tests using a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscope, confocal microscope, and roughness tester to verify the frictional behavior of copper and copper-alloy. In future studies, it will be applied to the development of copper-free friction materials based on the results of this study.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.301-301
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• 2013

구동형 부품(Actuated component)중의 하나인 LeadScrew는 이송장치를 구성하는 핵심 부품으로 소재로는 탄소강, 합금강, 스테인레스강 등이 주로 이용된다. 다양한 IT기기의 정밀 이송 및 고속 구동에 사용되며, 제품의 성능을 결정하는 중요 핵심 부품으로 사용되고 있다. IT기기용 구동 요소 부품은 정밀 가공성의 제약으로 내식성이 우수한 스테인레스강 소재보다는 일반적으로 소재비가 저렴하고 가공성이 우수한 탄소강 소재를 사용하게 되며, 위 소재를 사용하면 대기중의 수분등에 의한 부식환경에서 쉽게 부식되어 부식방지를 위한 표면처리 기술개발이 필요하다.또한, 구동형 부품은 부품 상호간의 심한 마찰 등과 같은 가혹한 조건에 노출되어, 부품의 내마모성 및 표면 경도등을 향상시켜 부품의 수명을 연장하고자 한다. 그러기 위해 선 표면경도, 내마모성, 내식성 등의 다양한 기능이 요구되며, 성능을 만족시키기 위해서 열표면처리 공정을 확인하고자 한다.본 연구에서는 냉간압조용 강선인 SWCH계열 표면에 PECVD 장치로 플라즈마 질화공정을 이용하여 동일조건(압력, Gas flow, Power)하에서 $500{\sim}550^{\circ}C$의 온도 범위 내에서 30~300 min의 시간 조건으로 실험을 진행하였다. 위 시험편으로 XRD를 통해 각 플라즈마 질화 공정 조건에 따른 상 변화를 확인하였고, 염수분무테스트를 통해 내식성을 확인하였다. 표면경도 및 단면경도를 통한 실용질화층을 확인하고, 마모테스트를 통하여 마찰계수를 확인하여 표면경도, 내마모성, 내식성을 충족하는 공정에 대한 실험을 진행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.237-237
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• 2010

에너지소비와 엔진 부품의 마모문제를 해결하기 위해, soft-phase를 doping한 hard상의 coating에 대한 실험이 최근 중요한 연구 테마로서 진행 중이다. 특히 MoN-Cu coating은 미국 Argon 연구소의 Erdemer박사 등에 의해, 고온 및 상온 윤활성이 우수한 코팅층으로 보고된 이후 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 연구는 Mo와 Cu의 원소타겟을 이용한 연구가 주력이 되었다. 높은 경도와 저온 고온에서의 낮은 나노 혼합물 코팅 종류는 일반적으로 Mo와 Cu와 같은 원소 합금을 이용한 다수 타겟을 이용한 공정에 의해 진행되어왔다. 이러한 복수의 타겟에 의해 증착 동안에는, 정확한 조성, 큰 크기의 시편들의 균일 증착을 조절하기가 쉽지 않다. 또한, 코팅층에 3번째 성분을 추가하기가 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구에서는, 최상의 마찰계수와 표면경도를 보이는 MoN-Cu층을 형성시키기 위하여 합금으로 단일 타겟을 제조하였다. 이를 위한 최적 조성을 결정하기 위하여 Mo, Cu 단일 타겟을 이용한 Unbalanced Magnetron sputtering 법으로 다양한 Cu 함량의 MoN+Cu 합금을 제조하였으며, 이에 대한 경도 및 마찰계수 측정을 통해 최적의 Cu 함량을 결정하였다. 이러한 최적 조성의 Cu 타겟제조를 기계적 합금화와 Spark plasma sintering 기술을 이용하여 제작하였으며, 복수의 합금 타겟과 단일 합금 타겟으로 제조된 코팅층의 물성 비교를 통해 합금 타겟의 우수성 여부를 확인하고자 하였다. 증착된 두 조건의 물성을 비교 단일 타겟은 두가지 타겟으로 증착한 것보다 비슷한 조성에서 경도가 높았으며 경도가 비슷한 조성에서는 마찰계수가 낮았다. 또 입자는 10 at.% Cu 조성에 대해 단일타겟이 50nm 결정립을 갖는 반해 단일타겟은 측정이 불가능할 정도의 미세한 결정립을 가졌다. Erdemir의 연구 결과에 의하면, Cu 함량이 증가함에 따라 columnar 형태의 코팅층구조가 나노 구조로 변한다고 하였는데, 본 연구에서 복수의 원소 타겟에서는 확인이 안되었으며, 단일 합금 타겟에서 완벽한 featurless 형태의 코팅층 구조와 우수한 조도의 박막층을 얻을 수 있었다. 이렇게 제조된 다양한 코팅층에 대한 마찰계수 측정이 진행중이다.

• Tribology and Lubricants
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• 제36권3호
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• pp.133-138
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• 2020

In this paper, we present an experimental investigation of the friction coefficient and wear area change of carbon/epoxy and E-glass/epoxy composites depending on the fiber direction (0°/90°). We compared the results of the case where the sliding direction is parallel to the fiber direction (0°) with that of the case where it is perpendicular to the fiber direction (90°). The ball-on-plate wear test equipment was used to cause wear in both directions. Two types of specimens were prepared with thicknesses of 3 mm-one made of carbon fiber reinforced plastic composite (CFRP) and the other of glass fiber reinforced plastic composite (GFRP). A normal force of 20 N was applied to the specimen and the sliding speed was 10 mm/s and the sliding distance was set to 20 m to perform the wear test. The CFRP demonstrates superior tribological characteristics compared to the GFRP. This outcome is attributed to graphitization of carbon, which serves as solid lubricating particles. In addition, both CFRP and GFRP are worn more in the 90° direction than in the 0° direction. This is due to the greater occurrence of fiber breakage and separation in the 90° direction than in the 0° direction. This study is expected to be utilized as basic data for understanding the friction and wear characteristics of CFRP and GFRP composites along the fiber direction and to apply the appropriate material.