• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권1호
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• pp.61-66
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• 2012

반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 화학적-기계적 연마(CMP: Chemical-Mechanical Planarization) 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 화학적-기계적 연마 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. 화학적-기계적 연마공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 화학적-기계적 연마 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리(Slurry), 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 화학적-기계적 연마 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 화학적-기계적 연마 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 스크래치(Scratch) 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 유기박막을 표면에 증착하여 부식을 방지하고자 하였다. 컨디셔너 제작에 사용되는 금속인 니켈과 니켈 합금을 기판으로 하고, 증착된 유기박막으로는 자기조립단분자막(SAM: Self-Assembled Monolayer)과 불화탄소(FC: FluoroCarbon) 박막을 증착하였다. 자기조립단분자막은 2가지 전구체(Perfluoroctyltrichloro silane(FOTS), Dodecanethiol(DT))를 사용하여 기상 자기조립 단분자막 증착(Vapor SAM) 방법으로 증착하였고, 불화탄소막은 10 nm, 50 nm, 100 nm 두께로 PE-CVD(Plasma Enhanced-Chemical Vapor Deposition, SRN-504, Sorona, Korea) 방법으로 증착하여 표면의 부식특성을 평가하였다. 표면 부식 특성은 동전위분극법(Potentiodynamic Polarization)과 전기화학적 임피던스 측정법(Electrochemical Impedance Spectroscopy(EIS)) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. 또한 측정된 임피던스 데이터를 전기적 등가회로(Electrical Equivalent Circuit) 모델에 적용하여 부식 방지 효율을 계산하였다. 동전위분극법과 EIS의 결과 분석으로부터 유기박막이 증착된 표면의 부식전류밀도가 감소하고, 임피던스가 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.107-113
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• 2008

최근 생애주기비용 분석이 사회기반 시설물 경제성 평가 분야의 필수적 방법으로 대두됨에 따라 체계적이고 합리적인 방법으로 각 시설물의 생애주기비용을 산정하기 위한 노력이 진행되고 있다. 합리적인 생애주기비용 분석을 위해서는 초기비용 뿐만 아니라 유지관리 비용의 예측이 필요하나 국내에서는 고속철도 구간에 강교량을 가설한지 얼마 되지 않았기 때문에 이에 대한 유지관리 특성 등을 파악하고 있지 못한 실정이다. 이에 본 연구에서는 고속철도 소수주형교의 계측데이터와 Rahgozar 등이 제안한 부식열화를 고려한 피로강도감소계수 및 Miner 손상누적법칙을 이용하여 강교량의 주된 열화의 요인이 되는 부식과 피로의 손상을 고려한 체계신뢰성해석을 실시하였다. 이 체계신뢰성 해석결과를 바탕으로 고속철도 소수주형교의 설계단계 생애주기비용 분석 모델을 제안하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제28권1호
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• pp.79-92
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• 1996

방사성폐기물 처분후 처분장내에서는 금속의 부식과 셀룰로스 물질의 미생물 분해에 의한 기체가 발생하게 된다. 이 논문에서는 금속부식과 미생물 분해에 의해 발생되는 기체의 발생률을 예측하는 수학적 모델을 검토하고, 그로부터 저준위 방사성폐기물 처분장에 대한 기체 발생률을 예측하여 보았다. 금속성 물질의 부식은 3단계로 일어나며 그중 마지막 단계에서 H$_2$가 발생하게 된다. 셀룰로스 물질의 미생물 분해는 8가지 형태의 박테리아에 의해 일어나는 화학반응에 따라H$_2$, $CO_2$, CH$_4$등이 발생하게 되는데 이는 처분장내의 pH 및 몇몇 화학종의 농도에 따라 반응률이 결정되게 된다. 이 논문에서는 처분후 약10,000년 동안 발생되는 주요 기체의 발생률 및 누적발생 량을 예측하여 보았다. 평가 결과, 중저준위 방사성폐기물 처분장내에서 발생되는 기체는 H$_2$가 가장 많이 발생되는 것을 알 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.1037-1040
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• 2008

해양 환경에 노출된 구조물의 잔존수명을 예측하기 위해서는 부식 개시기까지의 염화물 침투와 콘크리트 피복 균열과 같은 콘크리트 구조물의 열화현상에 대하여 시간과 공간적 요소를 고려한 분석적 접근 방법의 개발이 필요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 유한요소해석 기법을 이용하여 염해에 노출되어 있는 콘크리트 구조물의 생애주기를 시뮬레이션하는 것을 목표로 한다. 내구성 예측을 위한 환경적 변수와 재료의 불확실성을 고려하기 위하여 신뢰성에 기반한 잔존수명의 예측을 위한 유한요소해석 모델링에 Monte Carlo Simulation 기법을 도입하였다. 본 논문에서는 콘크리트 구조물의 신뢰성에 기반한 잔존 내구수명에 대한 일반적 개념과 염화물 이온 침투, 부식 생성물의 팽창, 피복 균열 등에 대한 유한요소 모델에 대해 설명하고, 마지막으로 예제를 통하여 염화물 이온의 집중, 부식 생성물의 팽창등이 콘크리트 구조물의 잔존수명에 미치는 영향에 대해 논의하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.575-582
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• 2008

콘크리트 구조물의 내구성 저하에 큰 영향을 미치는 요인 중의 하나로 인식되고 있는 탄산화가 항만 구조물에 미치는 영향을 현장실험결과를 바탕으로 정량적으로 평가하고자 하였다. 전국 65개 항만시설의 369개소의 탄산화 깊이 측정결과를 이용하여 강도와 탄산화 깊이의 상관관계 및 피복두께와 탄산화 깊이의 상관관계 등에 대해서 고찰하였다. 또한, 기존 탄산화 모델식들과 계측결과들을 비교하고 실험결과들을 바탕으로 신뢰성 이론을 기반으로한 탄산화에 의한 내구성 파괴확률(철근부식확률)을 검토하였다. 현장실험결과에 의하면 대부분의 탄산화 깊이가 피복두께의 0.2배 이하 수준이었다. 또한, 강도의 증가에 따라 탄산화 깊이가 감소하고 재령의 증가에 따라 탄산화 깊이가 증가함을 관찰하였다. 신뢰성이론을 기반으로 탄산화에 의한 내구성 파괴확률을 판단하였는데, 대부분의 경우에 부식확률이 10%미만으로 관찰되었다. 따라서, 탄산화 단일열화조건으로는 항만 콘크리트 구조물의 내구성 저하에 큰 영향을 주지 않을 것으로 판단하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권3호
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• pp.400-408
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• 2003

염화물 이온은 철근의 부동태 피막을 파괴하여 부식을 촉진시키는 요인이며 철근의 부식은 콘크리트 구조물의 내구성뿐만 아니라 안전성에 가장 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 이러한 염해에 대해 적극적으로 대처하기 위하여 최근에는 공극률 슬래그 미분말의 사용이 본격화 되고 있다. 본 논문에서는 염해, 특히 보통 포틀랜트 시멘트 콘크리트 보다 우수한 염화물 이온의 침투저항성을 보유한 것으로 알려져 있는 공극률 슬래그 미분말 콘크리트에 대해 염화물 이온의 확산특성을 분석하였고, 염화물 이온의 거동을 해석할 수 있는 모델을 기존의 보통콘크리트 확산모델을 수정하여 제안하였다. 제안된 공극률슬래그 미분말 콘크리트의 염화물 이온 확산모델은 공극률슬래그 미분말 콘크리트에 대한 촉진염화물 분무실험 결과와 실제 RC 교량 교각부의 현장 염화물 실험결과와의 비교를 통하여 타당성을 검증하였으며, 검증된 모델을 이용한 해석과 실험을 통하여 고로슬래그 미분말 콘크리트의 염화물 이온의 침투에 따른 치환율 및 분말도에 따른 최적조건을 도출하였다. 고로슬래그 미분말 콘크리트의 염화물 이온 침투저항성은 고로슬래그 미분말을 사용함에 따라 보통 콘크리트에 비하여 우수하게 개선되었으며, 사용한 고로슬래그 미분말의 분말도보다 치환율에 영향을 더 받는 것으로 분석되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권10호
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• pp.1105-1110
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• 2011

유동가속부식(FAC)은 가장 잘 알려진 탄소강 배관 손상 메커니즘으로 현재 국내 전 원전에서는 유동가속부식으로 인한 감육현상을 관리할 수 있는 체계적인 방안이 수립되어 있다. 그러나, 발전소 배관은 다양한 침식손상 메커니즘에 의해 여전히 손상을 받고 있다. 대표적인 침식 메커니즘은 캐비테이션, 액적충돌침식(LDIE), 플래싱, 고체입자침식(SPE)이다. 본 논문에서 기술하는 액적충돌침식 은 손상예측이 어렵고, 관리를 위한 체계적인 방안도 수립되어 있지 않다. 본 논문에서는 실제 발전소 현장에서 발생한 사례를 바탕으로 기존에 개발된 예측 모델과 실험을 통해 얻어진 상관식을 비교하여 액적충돌침식으로 인한 손상을 평가할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제2권1호
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• pp.40-46
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• 1998

음극방식 시스템의 방식전류에 의한 압입구간내의 압입관과 배관의 부식거동에 관한 수학적 모델링을 경계요소법을 이용하여 수행하였다. 모델은 비선형 경계조건(Tafel 방정식)을 가진 라플라스 방정식으로 이루어져 있으며 압입관의 혼합전위를 구하기 위하여 혼합전위 이론을 응용한 반복법을 사용하였으며 그위에 비선형 경계조건에 대한 해석을 위하여 이중 반복법을 사용하였다. 모델은 정상적인 압입구간 뿐만 아니라 압입관과 배관과의 금속간 접촉(metal touch)이나 외부환경과 압입구간 내부를 격리시키는 절연부위의 손상과 같은 결함들을 가진 비정상적인 압입구간들에 대해서 적용되었다. 수학적 모델링의 결과로부터 압입구간에의 전위분포와 전류분포를 계산할 수 있었다. 모델링의 타당성을 증명하기 위하여 모사실험을 수행하였으며 실험조건내에서 이론적인 결과와 실험결과는 정성적으로 잘 일치하였다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.45-50
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• 2015

In many cases, the field fracture mechanism of the thermoplastic pipe is considered as either brittle or environmental fractures. Thus the estimation of the lifetime by modeling slow crack growth considering such fracture mechanisms is required. In comparison of the some conventional and empirical equations to explain the slow crack growth rate such as the Paris' law, the crack layer theory can be used to simulate the crack and process zone growth behaviors precisely, so the lifetime of thermoplastic pipe can also be accurately estimated. In this study, the modified crack layer theory for the stress corrosion cracking (SCC) of high density polyethylene is introduced with detailed algorithm. The oxidation induction time of the HDPE is also considered for the reduction of specific fracture energy during exposed to chemical environments. Furthermore, the parametric study for an important SCC parameter is conducted to understand the slow crack growth behavior of SCC.

• Corrosion Science and Technology
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• 제18권3호
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• pp.102-109
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• 2019

The hydrogen diffusion and trapping model with a numerical finite difference method (FDM) was modified and extended to accommodate $H_2S$ corrosion and scale forming processes of high-strength steel under tensile stress condition. The newly proposed diffusion model makes it possible to clearly understand combined effect of tensile stress and $H_2S$ corrosion process on hydrogen diffusion behaviors. The core concept of this theoretical approach is that overall diffusion behavior is separated into diffusion process through two respective layers: an outer sulfide scale and an inner steel matrix. Diffusion coefficient values determined by curve-fitting permeation data reported previously with the newly proposed diffusion model indicate that the application of tensile stress can contribute to continual increase in the diffusivity in the sulfide scale with a high density of defect. This suggests that the scale with a lower stability under the stress condition can be a key parameter to enhance hydrogen influx in the steel matrix. Consequently, resistance to hydrogen assisted cracking of the steel under tensile stress can be decreased significantly.