• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.104.1-104.1
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• 2018

열전소자는 열전현상을 이용한 재료로서 여기서 열전현상이란 열을 전기로 또는 전기를 열로 바꿀 수 있는 에너지 변환 현상을 의미한다. 그 중 Bi-Te계 열전소자는 $200^{\circ}C$이하의 온도에서 열전 효율이 우수하기 때문에 항공, 컴퓨터 등의 열전발전 또는 열전냉각 모듈에 널리 사용된다. 열전 모듈 제작시 Bi-Te 소자는 구리 기판에 접합하여 사용하게 되는데 이 때 솔더의 성분인 Sn과 기판의 Cu는 소자내로 확산하여 금속간 화합물을 형성한다. 이렇게 형성된 금속간 화합물은 접합강도를 저하시키는 원인뿐만 아니라 열전 성능을 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 이러한 접합강도와 열전성능의 저하를 막기 위해 BiTe 소자의 표면에 $4{\mu}m$두께의 Ni-P 도금 공정을 추가하여 Ni-P 도금층이 Cu와 Sn의 확산을 막는 방지층 역할을 하게 한다. 그리고 도금한 소자를 $3mm{\times}3mm{\times}3mm$로 커팅하여 구리 기판에 접합하여 열전 모듈을 제작하였다. 제작된 열전모듈의 단면을 EPMA분석한 결과 Ni-P 도금층이 확산방지층으로 잘 작용되었음을 확인하였다. 또한 접합강도 측정결과 도금을 하지 않은 Bi-Te소자에 비해 접합강도가 향상되었음을 확인하였다. 따라서 Ni-P도금을 실시함으로서 금속간 화합물 형성을 억제하고 열전모듈의 성능과 접합강도를 향상시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.93.2-93.2
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• 2018

최근 기후 변화 문제로 $CO_2$배출량 억제 정책에 따라 열전재료가 다양한 분야에 크게 주목 받고 있다. 열전 모듈은 전류를 흘려 온도차를 발생시키는 펠티어 효과와 온도차를 전력으로 변환하는 제백 효과를 이용한다. 열전발전용에 적용되는 상용 열전모듈의 경우, 열전소자의 접합부의 수는 수십 개 이상이다. 따라서 단 한 개의 접합 불량 열전소자가 모듈 전체의 열전성능에 큰 영향을 미친다. 현재 상용화 된 Bi-Te계 열전 모듈은 Bi-Te의 Te와 Sn계 솔더의 주성분인 Sn이 $250^{\circ}C$ 부근에서 취성의 Sn-Te계 금속 화합물을 형성한다고 알려져 있다. 이 때 생성된 Sn-Te 화합물은 열전모듈의 접합강도를 약화시키고 이로 인해 열전모듈의 접합 신뢰성을 크게 저하 시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 솔더와 소자 사이에 확산방지층이 적용되고 있으며, 이 중에서 니켈합금이 가장 널리 적용되고 있다. 니켈층을 형성시키는 방법 중에서, 무전해 도금법은 간단하게 열전소자 표면 위에 도금 층을 균일한 두께로 만들어 낼 수 있다. 하지만, 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 화학적 결함이 존재하지 않기 때문에, 무전해 니켈 도금층의 밀착성이 떨어진다. 이 때. 소자 표면에 거칠기 효과(anchor effect)를 부여하기 위해 물리적 샌딩법을 사용하는데 이 방법의 경우 소자에 크랙 같은 손상을 미쳐 열전모듈의 신뢰성 저하를 가져온다. 그러므로 거칠기 효과를 부여하면서 소자에 손상을 최소화하는 습식 식각법을 개발하여 Bi-Te계 열전소자의 표면 조도를 조절하고 무전해 Ni-P 도금을 실시하였다. 그리고 열처리 유무에 따른 열전모듈의 접합강도를 측정하였으며, 제작한 열전 모듈의 접합부 및 파단부의 계면 분석하여 무전해 Ni-P도금을 위한 습식식각법(wet etching법)에 대하여 검토하였다. N-type은 질산과 구연산의 혼합수용액에, P-type은 왕수에 습식 식각처리를 해서 적당히 표면 조도를 조절한 후에 EPMA로 분석을 해본 결과 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 anchor effect가 부여 된 것을 확인했다. 습식 식각에 의해서 제조된 열전모듈의 접합강도는 종래의 알루미나 샌딩법으로 제조한 열전모듈 보다 높은 접합강도를 나타내었다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.27 no.1
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• pp.21-28
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• 2015

Recent studies on concrete floating structure development focused on connection system of concrete modules. Precast concrete modules are designed to be attached by prestressing in the water, exposing the structure to the loads from water and making the construction difficult. Therefore, a development of bond material became a key issue in successful connection of floating concrete modules. In this study, micro-silica mixed aqua epoxy (MSAE) is developed for the task. Existing primer aqua epoxy, originally used as a bond material for the retrofit of concrete structures using fiber reinforced polymers, is evaluated to find the optimum micro-silica added mix proportion. Micro-silica of 0~4 volume % was mixed in standard mixture of aqua epoxy. Then, the material property tests were performed to study the effect of micro-silica in aqua epoxy by controlling the epoxy silane proportion by 0, ${\pm}5$, ${\pm}10%$. The optimum mix design of MSAE was derived based on the test results. The MSAE was used to connect concrete module specimens with the epoxy thickness variation of 5, 10, and 20mm. Then, 3-point loading test was performed to verify the bond capacity of MSAE. The results show that MSAE improves the bond capacity of concrete module.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.274-274
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• 2010

한국은 국제핵융합실험로 (ITER) 사업에 참여하고 있으며, 삼중수소 증식을 시험하기 위한 시험 모듈(TBM, Test Blanket Module)로서 HCML (Helium Cooled Molten Lithium) TBM을 설계, 개발하고 있다. 헬륨 및 액체 리튬을 냉각재와 증식재로 사용하는 개념으로, 구조재로서 Ferritic Martensitic (FM) 강이 사용될 예정이다. 특히, HCML TBM의 일차벽은 중성자 및 플라즈마로부터 입사되는 입자들을 차폐하기 위한 Be 차폐체와 FM강으로 구성되어 있으며, 일차벽 제작법 개발을 위해서는 Be과 FM강 간의 접합과 FM강 간의 접합 방법이 개발되어야 한다. FM강 간의 접합은 기존의 연구를 통해 접합 조건이 이미 도출되었고, 고열부하 시험을 통해 검증 완료한 상태이다. 그러나, Be과 FM강 간의 접합은 현재 개발단계에 있다. 본 논문에서는 고려 중인 구조재와 Be 차폐체 사이의 접합법 개발을 위해, 고온등방가압(HIP, Hot Isostatic Pressing) 조건을 도출하고, 운전조건과 유사 혹은 가혹한 조건에서 고열부하를 인가하여, 그 건전성을 평가하는 일련의 과정을 기술하였다. 본 연구에서는 Be과 FM강 간의 접합법 개발 및 검증을 위해 제작된 $80{\times}80{\times}1$ Be/FM강 mock-up을 국내에서 구축된 고열부하 시험 장비인 KoHLT를 활용하여 수행한 고열부하 시험에 대한 것이다. 본 mock-up은 $80{\times}80{\times}10mm(t)$의 Be tile 3개를 동일 크기에 두께가 각각 25mm와 50 mm인 FM강과 스테인레스강에 접합된 것으로, 고열부하 장비에 설치하여 고열부하 시험을 수행하였다. 냉각수의 온도 및 속도는 25 C, 0.15 kg/sec로 유지되었고, 열부하는 $0.5\;MW/m^2$로 유지하였다. 시험 조건에 대한 예비해석을 통해, 가열시의 온도 및 stress, strain 분포를 얻었고, 이를 통해, cycle to failure 값을 도출하였다. 1000 사이클의 가열 실험을 마친후 초음파를 활용한 접합 계면의 결함확인 및 파괴검사를 통한 접합 건전성을 확인하였다. 3가지 접합법 모두 일부 접합면이 이탈되었으며, 향후 보다 건전한 접합방법 개발이 진행되어야 할 것으로 보인다.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.20 no.6
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• pp.793-805
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• 2008

Recently, steel modular systems are developed and have been applied to the projects requiring fast construction such as military barracks and vertical expansion of school buildings. The existing modular system with standard module of ${6m\times3m}$ has a problem that many columns are duplicated in the module connection and the wall thickness increases. In this study, $12m{\times}3m$ module is proposed to solve this problem. Various types of beam-middle column connection which are essential for realizing the $12m{\times}3m$ module are proposed and their maximum load capacity and failure mode are analytically and experimentally evaluated. The comparison between analytical and experimental results shows that the maximum axial load and failure mode can be accurately estimated by finite element analysis. Some connection types which have higher failure load than the design load of the column, can be used as the beam-middle column connection detail of the $12m{\times}3m$ module.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.4
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• pp.61-68
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• 2023

In this study, Sn-3.5Ag-15.0Fe composite solder was manufactured and applied to TLP bonding to change the entire joint into a Sn-Fe IMC(intermetallic compound), thereby applying it as a high-temperature solder. The FeSn₂ IMC formed during the bonding process has a high melting point of 513℃, so it can be stably applied to power modules for power semiconductors where the temperature rises up to 280℃ during use. As a result of applying ENIG surface treatment to both the chip and substrate, a multi-layer IMC structure of Ni₃Sn₄/FeSn₂/Ni₃Sn₄ was formed at the joint. During the shear test, the fracture path showed that cracks developed at the Ni₃Sn₄/FeSn₂ interface and then propagated into FeSn₂. After 2hours of the TLP joining process, a shear strength of over 30 MPa was obtained, and in particular, there was no decrease in strength at all even in a shear test at 200℃. The results of this study can be expected to lead to materials and processes that can be applied to power modules for electric vehicles, which are being actively researched recently.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.4
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• pp.395-403
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• 2012

This is direct bonding many of the metal bumps between FPCB and HPCB substrate. By using an ultrasonic horn mounted on an ultrasonic bonding machine, it is possible to bond gold pads onto the FPCB and HPCB at room temperature without an adhesive like ACA or NCA and high heat and solder. This ultrasonic bonding technology minimizes damage to the material. The process conditions evaluated for obtaining a greater bonding strength than 0.6 kgf, which is commercially required, were 40 kHz of frequency; 0.6MPa of bonding pressure; and 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0 s of bonding time. The peel off test was performed for evaluating bonding strength, which was found to be more than 0.80 kgf.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.27 no.1
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• pp.29-35
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• 2015

Recent studies to develop Very Large Floating Structure(VLFS) has shown that the construction procedure of the structure needs to acquire precast concrete module connection system using prestressing. However, the loads occurring on water are complex combinations of various condition, so the safe and stable performance of the module joints and bonding materials are key to the success of the construction. Therefore, micro-silica mixed aqua-epoxy development was introduced in Part 1 using a bonding material developed in this study. The performance of the micro-silica mixed aqua-epoxy(MSAE) applied joint of concrete module specimens connected by prestressing tendon was evaluated to verify the usability and safety of the material. RC beam, spliced beam connected by prestressing tendon and MSAE, and continuous prestressed concrete beam were tested for their initial cracking and maximum loads as well as cracking procedure and pattern. The results showed that the MSAE can control the stress concentration effect of the shear key and the crack propagation, and the maximum load capacity of MSAE joint specimens are only 5% less than that of continuous RC specimen. The details of the study are discussed in detail in the paper.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.27 no.5
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• pp.471-481
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• 2015

Modular building is a prefabricated construction system for building where factory-produced pre-engineered modular units are delivered to site and assembled as substantial elements of a building. There are two basic kinds of modular structures. One is a load-bearing wall structure designed to transfer the load through longitudinal walls. The other is a frame structure composed of columns and beams. For frame structure, square hollow section is often used as a column member and channel as a beam member in modular unit. Lower and upper modules are fasten with bolts via a pre-installed access hole in the SHS column. However, the access holes can weaken the panel zone that would affect the behavior of beam to column connection. The 5 specimens of beam to column connections with parameters of access hole, column thickness and diaphragm were made and this paper describes the test results.

• Journal of Korean Society of Steel Construction
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• v.28 no.6
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• pp.467-476
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• 2016

For the connections between modular units in modular buildings, the bolted joints with connector plates are used commonly. The strength of structure is determined by the weakest part of structure and the connections may be weaker than the members being joined. Therefore, to check the safety of modular building, the structural performance of connections between modular units as well as that of beam-to-column connections should be evaluated. In this study, the behavior of module to module connection with straight and cross shaped connector plates is investigated by lateral cyclic tests according to KBC2009 0722.2.4 which shall be conducted by controlling the story drift angle in the width and the longitudinal direction respectively. All of test results generally show the stable ductile behavior up to 0.04rad drift levels and the tests in longitudinal direction show a superior energy dissipation per cycle in each of the load steps. However, the straight shaped connector plates have the degradation of stiffness with cyclic loading and the larger drift angle of column than the cross shaped connector plates.