• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.345-345
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• 2008

최근 전자 소자의 고주파화, 소형화에 대한 요구가 증대 되면서 많은 소자들을 하나의 시스템에 3차원적으로 실장시키는 SOP (System-on-Package)가 새로운 대안으로 떠오르고 있으며 SOP를 실현하기 위해서는 집적기판에 대한 저온화 공정 기술이 절실히 필요한 실정이다. 현재 집적기판에 사용되는 재료로서 세라믹이 널리 알려져 있지만 세라믹은 취성이 있으며 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온화 공정 프로세스를 필요로 하는 근본적인 약점이 있다. 이에 본 연구에서는 상온에서 고속으로 치밀한 성막을 가능케 하는 Aerosol Deposition Method (ADM)를 이용하여 최초로 세라믹-폴리머 복합체 후막을 성공적으로 제작하였다. XRD와 FT-IR 분석 결과 $Al_2O_3$-PMMA, $Al_2O_3$-PI 혼합물을 출발 파우더로 사용하여 제조한 후막이 세라믹-폴리머 복합체임을 확인할 수 있었다. 또한 SEM 분석결과 $Al_2O_3$-PMMA 복합체와 $Al_2O_3$-PI 복합체의 표면 양상이 매우 다르다는 점을 확인하였으며 $Al_2O_3$-PMMA 복합체의 성막률이 $Al_2O_3$-PI 복합체의 성막률에 비해 매우 낮음을 확인하였다. 이러한 현상들은 폴리머 파우더들의 경도와 탄성 차이 때문인 것으로 사료되어 이를 증명하기 위한 실험을 실시하였다. 결국 PMMA 막과 PI 막에 대한경도측정결과와 PMMA 파우더와 PI 파우더의 유성 볼밀링 전후에 대한 SEM 이미지를 통해 PMMA 파우더가 PI 파우더에 비해 경도가 낮으며 반면 탄성이 높다는 것을 간접적으로 확인할 수 있었다. 이와 같은 분석을 통하여 ADM을 이용한 세라믹-폴리머 복합체 후막의 제조에 있어 폴리머 파우더의 경도와 탄성이 매우 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 세라믹-폴리머 복합체 후막을 성공적으로 제조하기 위해서 폴리머 파우더의 적절한 선택이 중요함을 알 수 있었으며 ADM을 이용한 세라믹-폴리머 복합체 후막의 제조에 대한 가이드 라인을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한화학회지
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• 제53권6호
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• pp.761-764
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• 2009

은 콜로이드 용액을 이용하여 은이 침적된 생체활성 세라믹 복합체를 제조하였다. 제조된 은 콜로이드 용액과 생체활성 세라믹 복합체의 물리적 특성은 각각 X-선 회절분석기, 라만분광기, 전자현미경으로 분석하였다. X-선 회절분석 자료에 의하면 은 나노입자의 표면에 염소이온이 화학적으로 결합한다는 사실을 알 수 있었다. 또한 전자현미경 분석에서는 은이 침적된 생체활성 세라믹 복합체의 표면에 염화은이 균일하게 분포하는 것을 알 수 있었다. 따라서 생체활성 세라믹 복합체 표면의 염화은이 생체활성 세라믹 복합체의 하이드록시아파타이트 형성을 강하게 방지한다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.57.2-57.2
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• 2012

산소 이온 전도성 세라믹을 이용한 고체 산화물 연료전지의 전극은 원활한 전기화학반응을 위해, 이온 전도도, 전자 전도도 및 전기화학적 활성을 동시에 가지고 있어야 한다. 이를 위해 복합체 전극을 사용하며, 특히 음극의 경우 니켈(Nickel)과 Yttria-stabilized zirconia (YSZ)로 이루어진 복합체 전극을 혼합 및 소결을 통해 제조하여 사용하였다. 하지만, 니켈의 경우 탄화 수소 연료에서의 탄소 침적 문제와 열악한 산화환원 안정성(redox stability)등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 니켈대신 전도성 세라믹을 사용한 세라믹 복합체 음극 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 중 침투법(infiltration method)을 이용한 복합체 전극 제조 방법을 소개한다. 실제로 니켈 금속과 유사한 높은 전기 전도도를 갖는 Sr-doped Lanthanum Vanadate (LSV)을 이용해, YSZ-LSV 복합체 전극을 침투법을 이용해 제조하고, 소량의 촉매을 첨가하여, 이온전도도, 전자 전도도 및 촉매 활성을 갖는 복합체 음극을 제조하였다. 이 복합체 음극의 탄화수소에서의 연료전지 성능 및 redox stability을 측정하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권1호
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• pp.56-62
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• 1997

탄화된 PAN 섬유, 페놀수지, 세라믹 결합체를 혼합하여 탄소섬유-세라믹복합체를 제조한 후 활성화시켜 PAN 섬유의 탄화온도에 따른 활성탄소섬유-세라믹복합체의 비표명적과 굽힘 강도변화를 연구하였다. 안정화 PAN 섬유를 80$0^{\circ}C$와 100$0^{\circ}C$에서 각각 탄화시켜 얻은 두 종류의 탄소섬유를 복합체 제작시편의 원료로 사용하였다. 탄소섬유-세라믹복합체를 10~90분간 CO2로 85$0^{\circ}C$에서 활성화시켜 얻은 두 종류의 활성복합체에 대한 물성 측정결과, 80$0^{\circ}C$로 PAN 섬유를 탄화시켜 만든 활성복합체의 burn-off이 37%에서 76%로 증가될 때 비표면적은 493m2/g에서 1090m2/g으로 증가하였으며, 굽힘강도는 4.5 MPa에서 1.4MPa로 감소하였다. 이 값들은 안정화 PAN 섬유의 탄화온도를 100$0^{\circ}C$로하여 활성복합체 시편이 나타내는 값보다 약 2배 정도 큰 값이었다. 비표면적, 굽힘강도 측정결과와 미세조직 관찰결과, PAN 섬유의 탄화온도가 활성복합체의 비표면적과 굽힘강도에 미치는 영향은 활성화시 탄소섬유와 페놀수지탄화체 또는 세라믹 필름간에 발생되는 결합력과 상대적인 수축율에 의해 결정되는 활성복합체의 구조특성에 기인된 것으로 해석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.135-135
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• 2016

차세대 가스터빈 엔진 및 초음속 항공기 내 고온부의 온도가 증가함에 따라, 기존의 초내열합금 기반 소재를 사용하기 어려워지고 있다. 초고온 세라믹스는 높은 기계적 물성, 화학적 안정성 등 우수한 고온 특성을 가지고 있어 기존의 초고온 소재를 대체 할 수 있는 물질로 부상되고 있다. 하지만 기존의 금속 기반 소재 대비 높은 밀도로 인하여 초고온 세라믹 단일체를 비행체 부품에 적용하기에는 어려움이 있다. 이에 초고온 세라믹스와 탄소섬유를 포함하는 세라믹 복합체(Ceramic Matrix Composite, CMC)를 제작하여 동등한 기계적 물성을 보이면서 무게를 감소시키는 연구들이 진행 중에 있다. 초고온 세라믹스가 함침 된 세라믹 복합체의 경우 우수한 내삭마, 내산화 특성을 보이지만, 장시간 고온에 노출되어 탄소 섬유가 드러나게 되면 급격한 산화로 인해 소재 특성의 열화가 진행되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 탄소 섬유가 드러나지 않도록 복합체 표면에 코팅층을 형성하여 세라믹 복합체 모재를 보호하는 방법이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 진공 플라즈마 용사 공정을 이용하여 다양한 공정조건 하에서 초고온 세라믹 코팅층을 형성하였다. 수십 마이크론 크기 분포를 갖는 HfC 분말을 Ar 유송 가스를 이용하여 플라즈마 화염 내부로 투입하였다. 플라즈마 화염 가스는 Ar 과 H2를 혼합하여 구성되었으며, 분위기 가스로는 N2를 사용하였다. 코팅에 사용된 모재로는 ZrB2 단일체와 SiC가 미량 포함된 HfC 단일체를 사용하였다. 다양한 공정 조건하에서 형성된 HfC 코팅층의 두께, 미세 조직구조를 SEM을 이용하여 관찰하였으며, XRD를 이용하여 형성된 HfC 코팅층의 결정구조를 분석하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권9호
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• pp.909-914
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• 2000

반응금속 침투법으로 제조한 $Al_2$O$_3$/Al 복합체의 파괴특성과 손상 내구성을 침투방향성에 따라 관찰하였으며, 복합체는 $Al_2$O$_3$단일상보다 향상된 파괴인성과 Al 단일상보다 높은 경도값을 나타내었다. Vickers 압입법을 사용한 복합체의 손상형태에서는 침투방향에 따른 각각의 미세구조에 의해 상이한 특성을 나타내었으며, 헤르찌안 압입법을 사용한 복합체의 손상거동은 $Al_2$O$_3$과 Al의 중간거동을 나타내었다. 헤르찌안 압입 후 강도저하시험으로 복합체가 갖는 우수한 결함저항성을 관찰할 수 있었으며, 높은 헤르찌안 하중에서는 복합체의 강도저하 특성이 복합체의 미세구조에 의존함을 관찰할 수 있었다. 이와 함께 복합체에서의 반응금속 침투방향성, 미세구조 그리고 손상 내구성 사이 상호연관성에 대해 논의하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제31권4호
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• pp.247-255
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• 1996

금속이나 고분자 재료에 비하여 세라믹스는 우수한 내열성과 고온 물성을 가지고 있음에도 불구하고, 잘 깨지는 특성과 제조시 많은 열량을 필요로 하는 단점 때문에 그 동안 고온 구조용 부품으로서 광범위하게 사용되지 못하였다. 본 연구에서는 polycarbosilane을 이용하여 C/C 복합체를 포함한 산화물 및 비산화물 세라믹 복합체의 저온 치밀화 제조 공정을 확립하였다. polympr precursor를 열처리하여 얻은 $Al_2O_3$와 SiC 장섬유를 대표적인 산화물, 비산화물 세라믹스인 알루미나와 탄화규소에 각각 보강하여 파괴에너지가 기존의 단체 세라믹스에 비하여 10배 이상 향상된 세라믹 복합체를 제조하였다. 복합체 제조시 polycarbosilane을 결합제로 첨가하였으며 polycarbosilane이 SiC로 전이되는 $1150^{\circ}C$에서 열처리하여 이론 밀도의 73% 이상을 얻었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권2호
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• pp.137-142
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• 2001

SOFC 음극으로 쓰이는 Ni-YSZ 복합체의 제조과정 중에 생기는 조성의 변화를 관찰하였다. XRD를 이용하여 복합체 부위별로 상분석한 결과 Ni-YSZ 복합체는 소결과정이나 환원처리시 복합체 내-외부간의 조성차가 일어나며 이로 인해 전기적 물성의 불균일성이 나타난다. 복합체 조성의 불균일성 및 전기적 물성의 불균일성은 주로 복합체를 구성하는 Ni 성분의 변화에 기인했는데 소결과정이나 환원과정시 Ni 성분이 기판으로 확산해가거나 기상으로 증발해버려 Ni 손실이 생기기 때문인 것으로 나타났다. Ni 성분의 손실은 열처리 온도와 시간에 비례하여 커졌으며 이로 인해 복합체의 전기적 물성도 악화되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.170-170
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• 2009

aerosol deposition method(ADM)은 에어로졸화 된 고상의 원료분말을 노즐을 통해 분사시켜 소결과정을 거치지 않고도 상온에서 고밀도 후막을 제조할 수 있으며, 세라믹, 고분자, 금속 등의 다양한 코팅이 가능하다. 본 연구에서는 ADM들 이용하여 세라믹 후막 및 세라믹-폴리머 복합체 후막을 제조하였고 60 mm 노즐을 이용하여 대면적 세라믹 후막 성장도 시도되었다. 세라믹 후막의 원료로는 낮은 유전율과 우수한 품질계수를 갖는 $Al_2O_3$ 분말과 AlN의 분말이 사용되었으며, 세라믹에 비하여 높은 탄성과 1,500~2,000의 품질계수를 갖는 테프론(teflon) 분말이 세라믹과의 복합체 후막성장에 사용되었다. 세라믹-폴리머 복합체의 경우, 폴리머의 함유량에 따라 후막 내부의 결정립 크기가 20 때의 평균 결정립을 갚는 세라믹 후막에 비해 최대 10배 정도까지 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 후막에서의 유전특성 및 전기적인 특성, 열전도도, 투과율이 크게 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 이러한 물성 변화에 대한 원인 고찰을 위하여 후막의 미세구조 및 화학조성 등에 다양한 분석이 이루어졌으며, 상온에서 성막되는 후막의 고분자 기판으로의 응용을 위한 최적의 공정조건을 제시하고자 한다.

• 공업화학
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• 제9권3호
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• pp.322-329
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• 1998

참치 뼈에서 추출한 hydroxyapatite를 출발물질로 여러 가지 세라믹 복합체를 제조하여 인공체액에서의 hydroxyapatite 복합체간의 화학결합을 조사하였다. Hydroxyapatite 복합체들은 인공체액에서 4주 후부터 화학 결합성질을 나타내었다. 결합강도는 bioglass가 가장 강하게 나타났으며, 조성에 따른 의존성은 관찰할 수 없었다. 인공체액에서 복합체들은 이들의 경계면에서 불균일 핵생성 및 성장에 의해 화학적 결합으로 이루어졌다.