• Tribology and Lubricants
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• v.4 no.1
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• pp.25-29
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• 1988

대부분의 기계장치는 철을 주재료로 하여 만들어진다. 철은 본래 순수 금속으로서는 존재하지 않고 주로 다른 원소와 결합하여 산화물로 존재한다. 철 산화물이나 철광석을 재련하면 순수금속(free metal)이 얻어지는데 성능을 개량하기 위해 소량의 다른 원소를 첨가하게 된다. 그러나 금속철을 철산화물로 되돌리려는 자연의 힘이 막강하여 유용한 금속이 못쓰게 된다. 이는 마치 인간이 철광석에서 유용한 금속을 만들어내는 것을 자연이 다시 환원시켜 인간의 성공에 반항하는 것 같다. 미국에서만 매년 철 종류의 부식에 대처하기 위해 사용되는 물질이 60억달러 이상 소요되는 것으로 추산되고 있으며 철 종류 50톤중 1톤이 매년 산화물인 녹으로 바뀌어 지고 있는 실정이다.

• Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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• 2016.10a
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• pp.443-444
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• 2016

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1998.05b
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• pp.231-236
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• 1998

원자력 발전소의 핵연료 피복관 재료로 사용되고 있는 Zr합금의 부식특성에 미치는 Sn의 영향을 조사하기 위해 Sn 함량을 0.5, 0.8, 1.5, 2.0wt.%로 조절한 Zr-xSn 2원계 합금과 Zr-0.4Nb-xSn 3원계 합금을 제조하여 36$0^{\circ}C$ 물 분위기의 mini-autoclave에서 부식실험을 수행하였다. 2원계 합금에서 Sn이 0.5, 0.8, 1.5wt.% 첨가된 합금에서는 15일에서 속도천이가 발생한 후 급격한 부식 가속 현상이 나타났으나, 2.0wt.%가 첨가된 합금에서는 100일까지 부식 실험에서도 천이 현상을 보이지 않는 매우 높은 부식 저항성을 보였다. 그러나 3원계 합금에서는 2원계 합금과는 달리 40일 시험에서도 모든 합금들이 속도 천이 현상을 보이지 않고 천이전 영역에서의 부식 거동을 보이며, Sn 함량 변화에 따른 부식 속도의 차이를 감지할 수 없었다. 이러한 경향은 2원계 합금과 3원계 합금에서 Sn의 고용도 차, 미량 첨가된 Nb의 영향 및 석출물의 특성과 관련이 있는 것으로 사료된다. 또한 수소 흡수율면에서도 Sn 함량 변화에 따라 부식 거동과 비슷한 경향을 보이면서 2.0wt.%에서 가장 낮은 수소흡수율을 보였다 천이전 영역에서 산화막 구조 관찰 결과 천이전 영역의 모든 산화막에서 보호적 성질을 나타내는 tetragonal-ZrO$_2$가 관찰되었는데, tetragonal-ZrO$_2$의 분율은 Sn 함량에 따라 거의 같게 나타났다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.8
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• pp.798-807
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• 2008

Due to economic impairment derived from metal corrosion of pumping station installed around coastal area, it was needed for related cause-effect to be investigated for understanding practical corrosion behavior and providing proper control. This research was thus carried out to determine whether the microbe can influence on metal corrosion along with its control in the laboratory. For this study, groundwater was sampled from the underground pump station(i.e. I Gas Station) where corrosion was observed. Microbial diversity on the samples were then obtained by 16S rDNA methods. From this, microbial populations showing corrosion behaviors against metals were reported as Leptothrix sp.(Iron oxidizing) and Desulfovibrio sp.(Sulfur reducing) Iron oxidizing bacteria were dominantly participating in the corrosion of iron, while sulfate reducing bacteria were more preferably producing precipitate of iron. In case of galvanized steel and stainless steel, iron oxidizing bacteria not only enhanced the corrosion, but also generated its scale of precipitate. Sulfate reducing bacteria had zinc steel corroded greater extent than that of iron oxidizing bacteria. In the inactivation test, chlorine or UV exposure could efficiently control bacterial growth. However as the inactivation intensity being increased beyond a threshold level, corrosion rate was unlikely escalated due to augmented chemical effect. It is decided that microbial corrosion could be differently taken place depending upon type of microbes or materials, although they were highly correlated. It could be efficiently retarded by given disinfection practices.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

CMP (Chemical-Mechanical Planarization) 공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 CMP 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. CMP 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리, 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. CMP 공정에서, 폴리우레탄 패드는 많은 기공들을 포함한 그루브(groove)를 형성하고 있어 웨이퍼와 직접적으로 접촉을 하며 공정 중 유입된 슬러리가 효과적으로 연마를 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 하지만, 공정이 진행 될수록 그루브는 손상이 되어 제 역할을 하지 못하게 된다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 CMP 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 CMP 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 scratch 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 연마 잔여물 흡착을 억제하고, 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 소수성 자기조립 단분자막(SAM: Self-assembled monolayer)을 증착하여 특성을 평가하였다. SAM은 2가지 전구체(FOTS, Dodecanethiol를 사용하여 Vapor SAM 방법으로 증착하였고, 접촉각 측정을 통하여 단분자막의 증착 여부를 평가하였다. 또한 표면부식 특성은 Potentiodynamic polarization와 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. SAM 표면은 정접촉각 측정기(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 $90^{\circ}$ 이상의 소수성 접촉각으로써 증착여부를 확인하였다. 또한, 표면에너지 감소로 인하여 슬러리 내의 연마입자 및 연마잔여물 흡착이 감소하는 것을 확인 하였다. Potentiodynamic polarization과 EIS의 결과 분석으로부터 SAM이 증착된 표면의 부식전위와 부식전류밀도가 감소하며, 임피던스 값이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 SAM을 증착 하였고, CMP 공정 중 발생하는 오염물의 흡착을 감소시킴으로써 CMP 연마 효율을 증가하는 동시에 컨디셔너 금속표면의 부식을 방지함으로써 내구성이 증가될 수 있음을 확인 하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.9
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• pp.772-780
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• 1997

Zr-Nb-Sn 의 3원계 합금에서 Sn 함량 변화가 부식에 미치는 영향과 석출물 특성에 미치는 영향을 평가하여 신합금 개발을 위한 Sn의 최적 함유량을 도출하고자 Zr-0.4Nb-xSn(x=0.4,0.8, 1.2, 1.6)계의 4종 합금을 제조하여 여러 가지 특성시험을 실시하였다. 부식특성은 42$0^{\circ}C$ steam(1500psi)조건의 autoclave를 이용하여 시험하였으며 부식과정에서 발생하는 무게증가량을 측정하였고 산화막 특성은 X-ray를 이용하여 조사하였다. 부식관점에서 Sn량이 적을수록 내식성은 증가하는 경향을 보였다. 즉, 0.4Sn합금에서 가장 낮은 무게증가량과 1.6Sn 합금에서 가장 높은 무게 증가량을 보였다. 그러나 수소흡수성면에서는 Sn량이 많을수록 수소흡수율이 작아지는 경향을 보였다. 산화막내에서 tetra-ZrO$_{2}$량은 Sn량이 많을수록 적게 나타나는데, 이같은 결과로부터 Sn량이 많을수록 tetra-ZuO$_{2}$에서 mono-ZrO$_{2}$로의 상변태가 가속되어 Sn이 많이 함유된 합금에서 부식 저항성은 저하된다고 사료된다. Sn량이 증가함에 따라 강도는 점차적으로 증가하는 경향을 보였다. Sn량 변화에 따른 석출물의 특성을 조사한 결과, Zr-0.4Nb-xSn계 합금에서는 Sn이 석출물 형성에 거의 영향을 미치지 않으며, 또한 석출물 크기도 내식성에 커다란 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.27-27
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• 2018

알루미늄은 취약한 내식성을 보완하기 위하여 나노다공성의 산화물 피막을 형성하는 양극산화 처리를 주로 활용한다. 이러한 나노다공성 산화물 피막에 소수성 처리와 불용성의 윤활유를 침지하면 표면에 접촉하는 물을 비롯한 다른 유체들의 젖음성을 크게 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 부식성 물질이 다공성 구조물로 침입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 양극산화 피막에 윤활유 침지를 이용하여 알루미늄의 부식에 대한 저항성을 크게 향상시킬 수 있으며, 추가적으로 외부의 물리적인 손상에 대한 치유 능력을 얻을 수 있다. 이러한 성능뿐만 아니라 침지된 윤활유의 내구성은 나노다공성 산화피막의 물리적 형상에 따라 차이가 날 수 있다. 본 연구에서는 나노다공성의 양극산화 피막의 기공 구조를 다양하게 변화시켜 그 형상에 따라서 윤활유를 침지 후 알루미늄 소재의 내식성 및 자기 치유 특성의 차이에 대하여 알아보았다. 기공의 형상은 한쪽 끝이 막혀있는 기둥형, 후처리를 통한 확장된 기둥형 및 침상형의 기공 구조를 제조하였고, 전압제어를 통한 병목 형상의 기공 구조를 구현하여 그 특성 차이를 비교하였다. 기공들이 서로 고립된 형태를 가질수록 윤활유가 안정적으로 산화물에 침지될 수 있으며, 기공의 공간이 클수록 더 많이 윤활유를 포함하여 우수한 자기 치유 특성을 보여주었다. 병목 형상의 가공 구조는 내부의 충분한 크기의 기공 공간과 표면에 작은 기공을 가지고 있기 때문에 우수한 내구성과 자기 치유 특성을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.79-79
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• 2018

마그네슘은 나트륨, 알루미늄과 함께 지구상에서 가장 풍부한 금속 중 하나로서 밀도가 약 $1.74g/cm^3$으로서 구조용 금속재료 중 가장 가볍고 우수한 비강도를 지니고 있으며, 우수한 열전도도, 전기전도도, 전자파 차폐능을 지닌다. 최근 마그네슘 및 그 합금은 항공기, 자동차, 전자제품, 기계류 및 생활용품 등에 쓰이고 있으며, 사용량 및 적용범위가 매년 급격히 증가되고 있는 추세이다. 그러나 마그네슘합금은 매우 낮은 표준 환원전위와 치밀하지 못한 표면 산화막으로 인하여 부식에 대한 저항성이 매우 취약하다는 한계를 가지고 있다. 따라서 마그네슘합금의 표면처리 가운데 부식에 대한 저항성을 보완할 수 있는 방법은 활발한 마그네슘합금의 응용에 필수적이다. 이러한 마그네슘합금의 내식성을 향상시키고자 전기화학적 플라즈마 전해 산화처리 (Plasma Electrolytic Oxidation)를 하게 되는데, 아노다이징, 화성피막처리 등 과 같은 기존의 산업적 표면처리 방안으로는 불가능한 수준의 표면경도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 두꺼운 산화피막 형성을 통해 이들 합금이 가진 기본적 취약점인 내식성 문제를 보완할 수 있는 장점이 있지만, 다공성 산화피막 형성만으로 기대할 수 있는 내식성 향상 효과가 매우 크지는 못하다. 따라서 다공성의 양극산화피막의 단점, 즉 다공성 물질로 부식성 물질의 이동을 허용할 수 있는 공간을 가지는 구조를 개선시킬 수 있는 추가적인 처리를 필요로 한다. 본 연구에서는 발수성 표면처리를 이용하여 다공성 구조물의 표면이 물에 대한 저항성을 가지도록 함으로써 초발수성 표면을 구현하고자 하였다. 이러한 방법은 기존의 후처리 방법인 봉공처리로는 얻을 수 없었던 다공성 구조물로의 부식성 물질의 침투를 억제할 수 있었으며, 상당한 수준의 내식성 향상 효과를 보여주었다. 또한 물에 대한 반발성은 표면에 물의 이동성을 높이는 효과를 보여주며 이로 인하여 자기세척 효과도 보여주었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.10
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• pp.898-907
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• 1997

Fe-22Cr-5AI-X(X=Zr, Y)합금을 1143K, 고온 황화(P$s_{2}$=1.11x$10^{-7}$atm, P$O_{s}$ =3.11x$10^{-20atm}$) 및 황화/산화 (P$s_{2}$=8.31x$10^{-8}$atm, P$O_{s}$ =3.31x$10^{-18atm}$) 환경의 복합가스 분위기에서 1-30시간동안 노출하여 합금표면에 형성된 부식층을 관찰하여 SEM/EDS로 분석하였다. Fe-22Cr-5AI합금은 고온 부식환경에서 부식 생성물의 성장은 포물선법칙을 따르고 주요 성분은 결함이 많고 다공질인 철과 크롬의 황화물[(Fe, Cr)Sx]이므로 고온 내식성이 감소하였다. Zr을 1wt%첨가한 Fe-22Cr-5AI합금의 고온 부식거동은 Y을 1wt%첨가한 합금과 비슷한 거동을 나타내었다. 황화환경에서는 Cr의 선택 황화에 의한 크롬 황화물(CrS)이 생성되고 노출시간의 경과에 따라 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 등의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다. 그러나 황화/산화환경에서는 초기에는 알루미늄산화물(A $I_{2}$ $O_{3}$)및 지르코늄산화물(Zr $O_{2}$)등이 생성되어 보호적이었으나 15시간이후 부터 (Fe, Cr)Sx나 (Cr, Fe)Sx 의 황화물의 성장으로 고온 내식성이 감소하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.118-119
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• 2014

원전 운전 중 2차계통 구성재료가 부식되어 철 산화물이 증기발생기 내부로 유입된다. 유입된 철산화물은 고온고압의 환경에서 침적되어 슬러지가 된다. 침적된 슬러지는 증기발생기 전열관 재료에 응력부식균열(SCC)을 일으키는 주원인으로 원전에서는 철 산화물의 유입을 최소화하기 위해 기동전 2차계통을 순환 세정하고 있다. 해외 원전에서는 고분자 아크릴산(Polyacrylic Acid)을 순환세정시 주입함으로써 2차계통 철 산화물 제거 효율을 높인 사례가 있었다. 이에 우리 원전에서도 기동전 순환세정시 고분자 아크릴산을 주입 적용하였다. 고분자 아크릴산 주입 전 필수적으로 이뤄져야할 연구는 고분자 아크릴산이 재료에 미치는 영향평가이다. 본 연구에서는 고분자 아크릴산 농도(1, 10, 100 ppm)에 따라 2차계통 구성재료인 SA106 Gr.B와 Alloy 690의 건전성에 미치는 영향를 수행하였다. 평가방법으로는 전기화학 분극실험, 시편을 침지시켜 실험 전, 후 무게 감량을 이용한 부식률 측정, 표면 상태분석등을 이용하여 종합적으로 평가하였다. 전기화학 분극실험과 부식률 측정결과, 고분자 아크릴산 농도가 높을수록 부식은 증가하였고 고분자 아크릴산 농도 100 ppm일 때 최대 부식률이 0.037 mils로 계산되었다. 이는 부식허용 기준치(5.8 mils)보다는 100배이상 낮았으며 표면분석 결과 고분자 아크릴산으로 인한 pitting 부식은 발생하지 않았다. 이와 같은 결과로 기동시 환경에서 고분자 아크릴산 농도 100 ppm까지는 재료 건전성에 미치는 영향은 거의 없는 것으로 판단된다.