• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.189-190
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• 2011

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance (RC) delay나 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 SiO2와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 SiO2 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200 도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 SiO2와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장 했다. 이는 V의 oxide formation nergyrk Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, V+5 이온 반경이 Mn+2 이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2012

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance delay와 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 $SiO_2$와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 $SiO_2$ 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 $SiO_2$와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장했다. 이는 V의 oxide formation energy가 Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, $V^{+5}$이온 반경이 $Mn^{+2}$이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.131-131
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• 2016

기원전 5000년 이집트에서부터 시작된 도금은 시간이 지남에 따라 점점 발전하여, 1900년대에 들어 전기를 이용한 도금공정이 개발되었고, 현재 뿌리산업으로써 각종 제조업에 널리 이용되고 있다. 도금 공정은 금속을 부식으로부터 보호하고, 제품의 심미성과 기능성, 생산성 등을 높이기 위해 주로 이용된다. 전주도금 공정은 완벽하게 동일한 형태의 생산품을 다량으로 제작 할 수 있기 때문에, 그 높은 생산성으로 주목 받고 있다. 특히, 나노/마이크로 크기의 정밀 소자 등을 가공하는 차세대 기술인 LIGA공정과 접목이 가능하다는 장점이 있다. 몰드를 이용하여 복제하는 방식인 전주 도금은 도금공정이 끝난 후 몰드와 완성된 제품을 분리해내는 추가공정이 필연적으로 발생하게 되는데, 둘 사이의 접착력을 낮추기 위하여 몰드의 표면에 이형박리제를 도포하게 된다. 이형박리제로는 전기가 잘 흐르면서 접착력이 낮은 이산화 셀렌이나 중크롬산이 주로 이용되지만, 원활한 박리를 위해서는 그 두께가 30 um 이상 확보되어야 하기 때문에 정밀한 미세구조 전주도금이 어렵다는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 화학 약품들은 매우 유독하기 때문에 추가적인 폐수 처리 공정이 필요하며, 작업자의 안전을 위협하고 심각한 환경 오염을 초래한다는 추가적인 문제가 발생한다. 따라서, 매우 얇고 친 환경적이며 안전한 전주도금 이형박리제에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 전주도금 몰드로 사용한 구리의 표면에 TCVD를 이용하여 단일 층 그래핀을 성장시킨 후, 그래핀이 코팅된 몰드에 구리를 전주도금하여 박리하였다. 박리 후 그래핀은 몰드에 손상 없이 남아있는 것을 Raman microscopy를 통해서 확인하였고, 몰드와 그래핀 사이의 접착력 (약 $0.71J/m^2$)에 비해 그래핀과 전주도금 샘플간에 낮은 접착력 (약 $0.52J/m^2$)을 갖는 것을 확인하였다. 이와 같이 낮은 접착력을 통해 박리 시 표면구조의 손상 없이 정밀한 구조의 미세 패턴구조를 형성할 수 있었다. 전주도금을 이용한 전극 형성과 고분자와의 융합을 통해 유연기판을 제작하여 bending 실험을 진행하였다. $90^{\circ}$의 bending 각도로 10000회 이하에서는 저항의 변화가 없었고, LED chip을 mounting한 후 곡률반경 4.5 mm까지 bending을 진행하여도 이상 없이 LED가 발광하는 것을 확인하였다. 위와 같은 전주도금 공정을 이용하여 고집적 전자기기, 광학기기, 센서기기 등의 다양한 어플리케이션의 부품제조에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 터널과지하공간
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• 제24권3호
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• pp.212-223
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• 2014

본 연구에서는 고심도 금속광산갱도에 대한 안정성 해석을 수행하였다. 이를 위해 수압파쇄법으로 암반의 초기지압을 측정하였고, 현장에서 채취한 암석코어로 수많은 실내물성시험을 실시하여 무결암의 물성 값을 산출하였으며, 현장조사를 통해 GSI, RMR 분류법으로 암반을 분류하였다. 암반분류 결과에 대한 시나리오 분석과 확률론적 평가를 통해 광산 갱도를 최상조건, 평균조건, 최하조건으로 구분하였으며, 각 조건별 탄소성해석을 통해 갱도의 안정성을 평가하였다. 또한, 갱도의 형상과 발파손상대의 영향을 고려한 해석을 통해 갱도의 적절한 규격과 지보패턴을 조사하였는데, 본 광산 갱도의 안정성 제고를 위해서는 갱도의 천반 곡률반경을 감소시키거나 천정부 보강이 필요한 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권1호
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• pp.19-27
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• 2015

최근에 국제해사기구(IMO)에서 선박 평형수 처리장치(Ballast water treatment system, BWTS)와 관련된 국제 규정을 강화함에 따라 이에 대응할 수 있는 BWTS 기술개발의 중요성이 대두되고 있다. 지금까지는 세계 각국에서 선박 평형수 처리기술을 처리방식에 따라 크게 물리적 방식(막분리, 원심분리, 자외선 등)과 화학적 처리방식(염소처리, 오존처리, 화확약품 등)으로 개발하여 왔으나, 기존의 기술 방식들은 추가적인 구동전력, 낮은 생산성, 잔류처리 문제 등으로 기술적인 보완이나 대안이 요구되고 있다. 본 연구에서는 기존과는 다른 새로운 방식의 기계식 방식 평형수 처리장치의 설계를 위한 유동해석 연구이다. 고속 회전하는 몇 가지 디스크 형상에 따라 유동에서 발생하는 여러 가지 유동특성을 전산유체해석(CFD)를 통하여 분석하였다. 평판형 및 계단형 형상에서는 반경을 따라서 국부적으로 공동현상이 발생가능하며, 원주형에서는 전단응력 강도를 높일 수 있었다.

• 대한교통학회지
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• 제32권5호
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• pp.503-512
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• 2014

본 논문에서는 펑크 타이어 힘 시험 연구 결과들을 다양하게 수집하고 분석하여, 펑크(blow-out) 타이어 차량 동적 거동 해석을 위한 구름저항력(rolling resistance), 셀프 얼라이닝 토크(self aligning torque), 코너링 강성(cornering stiffness), 반경방향 강성(radial stiffness)과 같은 관련 계수들의 적정값을 추정하였다. 이러한 타이어 펑크 관련한 입력계수들을 자동차 사고 해석 상용 프로그램에서 설정하여 타이어 펑크 효과를 구현한 시뮬레이션 해석을 수행하였다. 그리고, 정상 차량들 간의 다양한 충돌 형태들과 속도 등을 참조하여, 펑크 차량의 충돌 유형들을 구성하고 시뮬레이션 해석을 수행하여 충돌 특성을 구하였다. 본 연구에서 제시하는 타이어 펑크 혹은 손상에 대한 고려는 보다 신뢰성 있는 자동차 사고 재구성에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제10권5호
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• pp.362-366
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• 2000

$Li_{0.44}MnO_2$양극재료는 리튬의 삽입과정에서 높은 가역성을 가지며 과충전이나 과방전 과정에서 쉽게 손상되지 않는다. $Mn_2O_3$가 불순물로 자주 나타나며 전기화학적으로 비활성이기 때문에 전극의 전기화학적 용량을 감소시킨다. 잉여의 NaOH 첨가는 $Mn_2O_3$를 X선 회절에 검출되지 않는 정도로 낮추었다. 용량 증가는 큰 단위세포를 가지는 양극재료에서 얻어질 수 있으므로, 망간의 일부를 이온반경이 큰 티타니움으로 치환하였으며, $Li_{0.44}T_{iy}Mn_{1-y}O_2$(여기서 y = 0.11, 0.22, 0.33, 0.44, 0.55) 조성의 분말들을 합성하여 특성을 평가하였다. ECPS 실험결과 $Li/P(EO)_8$LiTFSI/$LixTi_{0.22}Mn_{0.78}O_2$전지에서 150 mAh/g 최대가역용량 값이 얻어졌다. 티타니움이 치환된 망간산화물을 사용한 전지는 충방전당 0.12 %나 그 이하의 용량감소율을 나타내었다.

• 한국가스학회지
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• 제4권3호
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• pp.53-58
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• 2000

CNG 충전소에 대한 사고영향평가(CA) 분석을 실시하였고 이미 고압법에 의해 설치되어 있는 LPG 충전소에 대한 CA를 실시하여 서로 비교하였다. CNG 충전소와 LPG 충전소에 대한 누출 확산 및 복사열의 영향평가 결과 연소하한계에 도달하는 거리는 CNG 충전소가 LPG 충전소에 비해 약 1.5배 컸으며, 복사열의 경우 공정장치에 손상을 줄 수 있는 복사열량이 CNG 충전소에서는 나타나지 않았으나 LPG 충전소의 경우 37.5 $kw/m^2$에 해당하는 복사열이 12.6 m 반경으로 나타나 주변의 상가지역까지 큰 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 목재를 태울 수 있을 정도의 복사열량인 12.5 $kw/m^2$은 LPG 충전소가 CNG 충전소에 비해 약 3배 가량 큰 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.370-370
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• 2021

태풍으로 인한 피해를 줄이기 위해 경로, 강도 및 폭풍해일의 사전 예측은 매우 중요하다. 이중, 태풍의 경로와는 달리 강도 및 폭풍해일의 예측에 있어서 바람장은 수치 모델의 초기 입력값으로 요구되기 때문에 정확한 바람장 정보는 필수적이다. 대기 바람장 예측 방법은 크게 해석적 모델링, 라디오존데 측정과 위성 사진을 통한 산출로 구분할 수 있다. Holland의 해석적 모델링은 비교적 적은 입력값이 필요하지만 정확도가 낮고, 라디오존데 측정은 정확도가 높지만 점 측정에 가깝기 때문에 이차원 바람장을 산출하기에 한계가 있다. 위성 사진을 통한 바람장 산출은 위성기술의 고도화로 관측 채널 수 및 시공간 해상도가 크게 증가하고 있기 때문에 다양한 기법들이 개발되고 있다. 본 연구에서는 생성적 적대 신경망 (Generative Adversarial Network, GAN)을 통해 일련의 연속된 과거 적외 채널 위성 사진 흐름의 패턴을 학습시켜 미래 위성 사진을 예측하고, 예측된 연속적인 위성 사진들의 교차상관 (cross-correlation)을 통해 바람장을 산출하였다. GAN을 적용함에 있어 2011년부터 2019년까지 한반도 근방에 접근했던 태풍 중에 4등급 이상인 68개의 태풍의 한 시간 간격으로 촬영된 총 15,683개의 위성 사진을 학습시켜 생성된 이미지들은 실측 위성 사진들과 매우 유사한 것으로 나타났다. 또한, 생성된 이미지들의 교차상관으로 얻어진 바람장 벡터들의 풍향, 풍속, 벡터 일관성 및 수치 모델과의 비교를 통해 각각의 벡터들의 품질 계수를 구하고 정확도가 높은 벡터들만 결과에 포함하였다. 마지막으로 국내 6개의 라디오존데 관측점에서의 실측 벡터와의 비교를 통해 본 연구 결과의 실효성을 검증하였다. 본 연구에서 확장하여, 이와 같이 AI 기법과 이미지 교차상관 기법을 사용하여 얻어진 바람장으로부터 태풍 강도예측에 필요한 요소인 태풍의 눈의 위치, 최고 속도와 태풍 반경을 직접적으로 산출할 수 있고. 이러한 위성 사진을 기반으로 한 바람장은 단순화된 해석적 바람장을 대체하여 폭풍 해일 모델링의 예측 성능 개선에 기여할 것으로 보여진다.

• 한국어류학회지
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• 제19권4호
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• pp.371-377
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• 2007

Passive integrated transponder (PIT) telemetry는 어류의 개체군 동태와 군집 구조, 이동을 연구하는데 유용하게 사용되는 방법으로 가볍고 크기가 작기 때문에 한국에 서식하는 소형 어류(TL<100 mm)의 연구에도 적용이 가능하다. 본 연구에서는 PIT tag을 소형 잉어과 어류에 삽입한 후 생존율을 파악하여 tag의 적용성과 활용 가능성을 타진하였다. 생존율 실험에 사용된 어류는 모두 잉어과 어류 4종으로 Carassius gibelio langsdorfi (n=34, 체장: $91.9{\pm}0.9mm$, 체중: $21.2{\pm}0.9g$),Hypophthalmichthys molitrix (n=16, 체장: $75.1{\pm}0.9mm$, 체중: $6.0{\pm}0.2g$), Pseudorasbora parva (n=30, 체장: $51.4{\pm}1.1mm$, 체중: $2.7{\pm}0.2g$)와 Phoxinus phoxinus (n=37, 체장: $70.6{\pm}1.4mm$, 체중: $8.2{\pm}0.5g$)이며, 1년생 이하의 작은 개체들만 이용하였다. 실험에 사용된 tag은 소형 (길이 11.0 mm, 반경 2.1 mm, 무게 0.088 g), 중형 (길이 20 mm, 반경 3.5 mm, 무게 0.102 g), 대형(길이 30 mm, 반경 3.5 mm, 무게 0.298 g)의 3종류를 사용하였다. 어류 복강에 tag을 삽입한지 30일 이후 실험에 사용된 총 117개체의 생존율은 58.1%였다 (대형, 50.0%; 중형, 57.5%; 소형, 61.4%). Tag의 크기에 따라 생존율은 다양하였는데 이는 실험에 사용된 개체마다 복강의 크기다 달랐기 때문이다. 또한 외과적 수술과정에서 내부 장기의 손상으로 생존율이 감소하였을 것으로 판단되었다. 본 실험결과 국내에 서식하고 있는 소형 담수어류에도 PIT tag 적용이 가능할 것으로 사료되었으며 이후 현장에서 적용한다면 어류 생태 연구에 있어 효율적일 것으로 판단된다.