• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.157-157
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• 2016

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며. 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도. 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정 시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.18-18
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• 2010

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파 모터, 센서 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 전원장치에 있어서 현재 주요 전자제품에 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로 압전 세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구는 국내외적으로 활발히 연구되어왔다. 압전변압기는 권선형 변압기와 비교 하였을 때 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력의 파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없으며, 불연성의 특징을 가지고 있다. 추가적으로 압전 변압기는 소형화, 슬림화, 경량화가 가능하며 90%이상의 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한, 단판형 압전변압기의 출력한계를 개선하기 위해 높은 승압비와 고출력을 갖는 적층타입의 압전변압기가 제안되었다. 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계결합계수 ($k_p$)가 커야 하며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수(Qm)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야한다. 이러한 압전변압기의 제작 조건을 위해 우수한 압전 및 유전특성을 갖는 PZT계 세라믹스가 주로 사용 되어져 왔다. 그러나, PZT계 세라믹스의 우수한 압전 및 유전특성에도 불구하고 $1000^{\circ}C$에서 급격히 휘발하는 PbO의 성질 때문에 환경적으로나 인체의 건강문제로 인해 전세계적으로 그 사용량을 제한하고 있다. 또한 적층 압전변압기의 구조적 특성상 내부전극과 함께 소결하여야 하는데, 이때 소결온도가 높으면 값비싼 Pd합량이 높은 전극을 사용하여야 한다. Pd함량이 10%미만인 Ag/Pd 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 저온소결이 가능한 세라믹스 제조가 필수적이라 할 수 있다. 소결온도를 낮추는 방법으로는 다른 물질들을 치환하여 소결온도를 낮추는 방법과 미세분말을 만들어 그레인사이즈를 미세화 하는 방법들이 있다. 많은 미세 분말 제조 방법 중에서 Attrition mill은 일반적인 ball mill에 비해 분말의 입도를 미세하게 할 수 있어 증가된 분말의 비표면적에 의하여 반응을 촉진시킴으로써 저온소결이 가능한 세라믹스를 만들 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소결온도가 낮으면서도 유전 및 압전특성이 우수한 조성을 사용하여 적층 압전변압기를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2000.11a
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• pp.922-925
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• 2000

As mechanical components require size minimization and high precision, micro die machining technology has been developed in many fields. to machine a micro die by EDM, sometimes, a polygonal electrode is use. Machining corners by MEDM shows special characteristics. Physically, electrons are concentrated in sharp region and a high potential level is established in this region. Also, the electrode can't be rotated when machining a polygonal cavity, and machined debris can not drawn off easily. Discharge concentration in corners and 2nd discharge by machined debris result in distortion of corner shape. This phenomena can be improved by shaking the electrode. This method is also shown to be effective in improving surface roughness by circulation of machining fluid resulting from movement of the electrode.

• Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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• v.14 no.5
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• pp.13-20
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• 2005

Micro EDM process is generally used for machining microholes, cavities, and three dimensional shapes. For machining micro structures, first of all, micro tool electrode is indispensable and WEDG system is proposed for tool fabrication method. When using WEDG, its machining characteristics are highly affected by many EDM parameters such as applied voltage, current, rotation speed, capacitance, and pulse duration. Therefore, the design of experiment is introduced to fully understand the effect of the EDM parameters on machining tool electrode. And an attempt has been made to develop the mathematical model for predicting the size of the tool electrode by calculating spark distance. The suggested model was verified with experiment and predicted working gap distance is in good accord with the measured value.

• CORROSION AND PROTECTION
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• v.12 no.1
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• pp.1-11
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• 2013

Alloy 600 재료의 PWSCC의 개념을 소개하고 그 발생과 전파에 미치는 미세조직, 온도, 응력, 수화학 환경등의 주요인자를 정리하였다. ◯ PWSCC란 니켈 기지 합금인 Alloy 600와 그 용접재인 Alloy 82/182 재료가 원자로 1차수 환경에서 보이는 응력부식균열을 의미한다. ◯ Alloy 600의 PWSCC에 미치는 주요 인자에는 재료의 미세조직, 응력, 온도, 환경등이 있으며 그 중에서 재료의 미세조직이 가장 지배적인 인자이다. ◯ 재료내의 탄화물은 탄소 함량과 열처리 조건에 따라 달리 형성되며 입계를 따라 준연속적으로 잘 발달된 입계탄화물을 가지는 재료가 PWSCC에 저항성을 가진다. ◯ 손상속도는 부가 응력의 네 제곱에 비례하여 증가하는 것으로 알려져 있다. ◯ PWSCC는 Arrhenius 관계의 열활성화 과정(thermally activated process)이다. ◯ 용존수소량에 따라 재료의 부식전위가 정해지는데 전극전위가 Ni/NiO 평형전위 부근에서 가장 큰 균열 성장 민감도를 보인다는 데는 연구자들 사이에 이견이 없다. 그러나 균열의 개시에 대한 용존수소량의 영향에 대해서는 이견이 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.391-392
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• 2008

최근 나노 금속의 대량 생산에 대한 기술이 확보됨에 따라, 메탈젯을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 메탈젯의 연구 범위는 RFID, PCB, MLCC 전극, 태양전지전극, PDP 전극, EMC용재료 등 그 응용 범위를 넓혀 가고 있다. 이러한 응용 기술 대표적인 배선형성 기술인 PCB 제조에 대한 연구는 40um 이하의 고해상도 기판 개발을 요구하고 있다. 선폭은 40um 이하를 유지하면서, 두께는 10um 이상으로 CCL을 대체 하기 위한 기판 형성 기술은 응용기술은 가장 어려운 난이도의 기술이다. 메탈젯 기술은 매우 복합적인 연구분야로 나노 재료의 개발, 인쇄공정의 개발, 기재 표면처리 기술, 헤드 기술의 개발을 동시에 만족할 때 가능하다. 배선 형성을 위하여 나노 잉크를 이용하여 직접 인쇄를 진행하고, 소결하여 전도성을 얻게 된다. 본 연구에서는 미세노즐에 토출 가능한 잉크젯용 잉크 조성을 결정하고, 기판과의 신뢰성을 확보하기 위하여 접착력의 평가, 전도도의 평가, 건조 시간 조절을 통한 Crack 문제 해결, 미세 선폭의 균일성 조절에 관한 실험을 진행하였다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.4
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• pp.320-326
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• 1999

A small cartridge, with a nozzle system for washing off the dirt from the surfaces of sensing gates, was fabricated. The proposed nozzle structure was designed for cartridge by using the simulation tool of fluid (CFD-ACE). Whole size of the fabricated cartridge by using micromachining techniques is about $2.6\;cm{\times}1.5\;cm$, the size of the washing nozzle is $0.2\;mm{\times}0.6\;mm$ and its dead volume is only about $20\;{\mu}l$. A micro-reference electrode was achieved by employing a differential system with ISFETs/QRE (quasi-reference electrode)/REFET (reference field-effect transistor). Metal electrodes was deposited at both ends of blowing channel were used to check the presence of bubble in the microchannel. The pH-ISFET was inserted into the fabricated cartridge and the washing effect of the nozzle system in cartridge was invested.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.3 no.2
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• pp.121-126
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• 2000

The effect of electroless Ni and Cu plating on $LaNi_5$, $AB_5$ type hydrogen storage alloy was investigated by the various electrochemical techniques such as constant current charge-discharge test, cyclic voltammeoy, and a.c. impedance spectroscopy. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction test were conducted for phenomenological logical analyses. Cyclic Voltammetry results show that activation characteristics, cycle life and reaction ,rate were improved through electroless Ni and Cu plating. Compared with bare $LaNi_5$ the charge transfer resistance of electrode was greatly reduced as charge-discharge cycle increases. Therefore, electroless Ni and Cu plating on $LaNi_5$ alloy tends to accelerate the early activation, increasing the cyclic lift of electrode.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.100.2-100.2
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• 2010

Superstrate형 실리콘 박막 태양전지에서 전면전극으로 사용되는 투명전도막의 표면형상은 태양전지내로 입사하는 태양광의 표면산란에 영향을 미치며 표면산란 증가를 통한 광 포획 및 단락전류밀도 향상을 통하여 태양전지 효율을 증대시키는 중요한 역할을 한다. 기존에 실리콘박막 태양전지용으로 많이 사용되는 상용 Asahi-U형 투명전도막은 수소 플라즈마에 대한 안정성이 낮고 입사광의 장파장 대역에서의 산란특성이 낮아 실리콘 박막 태양전지의 고효율화에 한계점이 있었다. 최근에 Asahi-U형 투명전도막을 대신하여 ZnO계 투명전도막을 전면전극으로 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있으며 Al을 토핑원소로 사용하는 ZnO:Al 투명전도막은 우수한 전기적, 광학적 특성과 수소플라즈마 안정성 및 저 비용 등의 우수한 장점을 갖고 있다. 스퍼터링 방식으로 제조된 ZnO:Al 투명전도막의 표면형상은 일반적으로 증착 후 습식식각을 통하여 조절되며 식각 전 박막의 미세구조에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 또한 습식 식각 이후의 표면거칠기에 따라 다양한 광학적, 전기적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 in-line RF-magnetron sputter 장비를 이용하여 다양한 공정조건하에서 ZnO:Al 투명전도막을 제조하고 증착된 박막의 미세구조 특성에 따른 습식식각 이후의 표면형상 변화 및 전기적 광학적 특성 변화를 조사하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.31 no.1
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• pp.83-90
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• 2014

EHD (electro-hydro-dynamics) patterning was performed under atmospheric pressure at room temperature in a single step. The drop diameter smaller than nozzle diameter and applied high viscosity conductive ink in EHD patterning method provide a clear advantage over the piezo and thermal inkjet printing techniques. The micro electrode pattern was printed by continuous EHD patterning method using 3-type control parameters (input voltage, patterning speed, nozzle pressure). High viscosity (1000cps) conductive ink with 75wt% of silver nanoparticles was used. EHD cone type nozzle having an internal diameter of $50{\mu}m$ was used for experimentation. EHD jetting mode by input voltage and applied 1st order linear regression in stable jet mode was analyzed. The stable jet was achieved at the amplitude of 1.4~1.8 kV. $10{\mu}m$ micro electrode pattern was created at optimized parameters (input voltage 1.6kV, patterning speed 25mm/sec and nozzle pressure -2.3kPa).