• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.9
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• pp.1013-1018
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• 2014

Magnetic Abrasive Polishing (MAP) process is a nontraditional method for polishing the surface of workpiece by using the flexibility of tool. At present, a mixture of polishing abrasives and ferrous particles is used as the tool in the MAP process. Previously, an experiment was conducted with different sizes of polishing abrasives with an aim to improve the polishing accuracy. However, the sizes of ferrous particles are also expected to have a dominant effect on the process, warranting a study on the effect of the size of ferrous iron particles. In this study, an experiment was conducted using three different sizes of ferrous particles. Iron powder of average diameters 8, 78 and $250{\mu}m$ was used as ferrous particles. The effect of each ferrous particle size was evaluated by comparing the improvements in surface roughness. The particle size of a ferrous iron was found to play a significant role in MAP and particles of $78{\mu}m$ facilitated the best improvement in surface roughness.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.205.1-205.1
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• 2014

4세대 가속기 언듈레이터 진공용기는 길이가 6 m이고 내경이 $7{\times}11mm$로 매우 좁아서 내부 표면의 경면연마가 까다롭다. 미국이나 독일의 경우 입자유동연마 방법으로 표면 거칠기와 표면 산화막 두께를 요구되는 수준으로 낮췄다. 이 방법을 적용해 본 결과, 연질의 알루미늄 표면에 스크레치 및 피트 발생율이 높고 고비용에 처리시간이 길다는 단점이 있었다. 포항가속기에서는 입자유동연마와 병행하여 화학연마 방법으로 관경이 좁은 형상이나 길이에 구애받지 않고 긴 진공용기 크기의 약품조가 없이 표면연마 할 수 있는 장치를 고안하였다. 이 장치는 표면조도 개선 목적의 화학연마, 표면 산화막 두께 개선, 세척 및 건조장치가 한 시스템으로 구성되어 큰 약품조와 수세조가 필요하지 않다는 장점이 있어서 입자유동연마 공정을 대체할 수 있는 방법으로 기대된다. 본 발표에서는 화학연마 장치에 대해 소개하고 연마 전 후 표면조도와 산화막 개선 결과에 대해서 논하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.8
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• pp.887-892
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• 2014

In a conventional magnetic abrasive polishing process, the polishing abrasives are mixed with ferrous particles and slight cutting oil to form a cluster of abrasives. However, when a tool rotates at a high revolution speed, most of the polishing abrasives are scattered away from it due to the increase in centrifugal force. This phenomenon directly reduces the polishing efficiency. The use of a highly viscous matter such as silicone gel instead of cutting oil for mixing is one method to solve this problem and increase abrasive adhesion. Another method to avoid high abrasive scattering is the application of wet magnetic abrasive polishing (WMAP). In WMAP, abundant mineral oil is preliminarily applied to the workpiece surface. This study experimentally evaluated the effect of WMAP on abrasive adhesion. The relationship between the amount of working abrasives and polishing conditions was characterized. Despite the lower adhesion ratio of polishing abrasives, the surface roughness was found to be significantly improved as the result of WMAP.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2005.07a
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• pp.35-37
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• 2005

100, 200nm 크기의 colloidal silica 각각에 나노 ceria 입자를 수열합성법으로 코팅하였다. Colloidal silica 입자에 ceria를 코팅 시 slurry의 pH조절과 수열처리에 이용하여 silica에 ceria가 코팅됨을 TEM과 zeta-potential을 이용하여 확인하였다. 연마 슬러리의 분산 안정성과 연마효율을 높이기 위하여 슬러리의 pH 는 9로 하였으며, 이때의 zeta-potential 값은 -25 mV이었다. 1 wt%로 제조된 연마슬러리를 이용하여, 4 inch $SiO_2$, $Si_3N_4$ wafer를 압력변화에 따른 연마특성을 관찰 하였다. Ceria coated colloidal silica 100 nm, 200 nm와 commercial한 $CeO_2$입자를 연마압력 6 psi로 oxide film을 연마한 결과 연마율이 각각 2490 ${\AA}/min$, 4200 ${\AA}/min$, 4300 ${\AA}/min$으로 측정되었다. 또한 $SiO_2$, $Si_3N_4$ film의 6 psi압력에서 ceria coated colloidal silica 100 nm, 200 nm와 commercial 한 $CeO_2$입자의 선택비는 3, 3.8, 6.7 이었다. 입자크기가 클수록 연마율이 높으며, Preston equation을 따라 연마 압력과 연마율이 비례하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.9
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• pp.1037-1041
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• 2014

Slurry used for polishing semiconductors processed by exchange, pressurization, and multi-step feeding has been studied to investigate the effect of the size and shape of slurry particles on the oxide CMP removal rate. First, spherical silica sol was prepared by the ion exchange method. The spherical silica particle was used as a seed to grow non-spherical silica sol in accordance with the multi-step feeding of silicic acid by the ion exchange and pressurization methods. The oxide removal rate of both non-spherical silica sol and commercially available slurry were compared with increasing average particle size in the oxide CMP. The more alkaline the pH level of the non-spherical silica sol, the higher was the removal rate and non-uniformity.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.16 no.4
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• pp.417-430
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• 2014

A new rock excavation method using an abrasive waterjet system is under development for efficiently creating tunnels and underground spaces in urban areas. In addition, an appropriate abrasive flow rate and abrasive flow quality are important for the new rock excavation (cutting) method using an abrasive waterjet system. This study evaluated the factors influencing the abrasive flow rate and abrasive flow quality, specifically the abrasive pipe height, length, tortuosity and inner diameter, through experimental tests. Based on the experimental test results, this study suggested optimal conditions for the abrasive flow rate and abrasive flow quality. The experimental results can be effectively utilized as baseline data for rock excavation methods using an abrasive waterjet system in various construction locations such as tunnels near urban surroundings, utility tunnels, and shafts.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.1278-1282
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• 2004

수열처리법으로 nano-sized $CeO_2$ 입자를 $Al_3O_3$ 입자의 표면에 균일하게 코팅하여 $AL_2O_3/O_2$ composite 연마 입자를 제조하었다. 제조된 $Al_2O_3\CeO_2$ composite 입자의 뭍성을 TEM, XRD, zeta potential analyzer 및 particle size analyzer로 측징하였다. $Al_2O_3/CeO_2$ composite 입자와 구성된 슬러리와 비교 시료로서 $Al_2O_3$와 $CeO_2$ 입자를 혼합한 슬러리를 사용하여 thermal oxide film에 대한 연마특성을 평가하였다. 연마슬러리에 포함된 $A1_2O_3/CeO_2$ composite 입자와 $Al_2O_3$와 $CeO_2$ 혼합입자에서 나노 크기의 세리아 입자가 sub-micron 크기의 알루미나 입자의 표면에 균일하게 코팅되므로서 $Al_2O_3$ 단일 성분의 슬러리에 비해 removal rate(RR)는 106 nm/min, WIWNU는 $8\sim9%$, roughness는 $2.6{\AA}$의 향상된 연마 특성을 나타내었다. 알루미나 입자의 불규칙한 형상 때문에 $Al_2O3/CeO_2$ composite 슬러리와 $Al_2O_3$ 와 $CeO_2$ 혼합슬러리의 연마 특성이 비슷한 수준을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2003.10a
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• pp.82-82
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• 2003

산업이 발전함에 따라 연마 후의 요구 정밀도도 더욱 높아지고 있다. 하지만 일반적인 기계 가공으로는 연마하기 힘든 부위가 아직 너무 많은 것이 현실이다. 곡관부, 관내부, 가공물 사이에 있는 틈새부 등이 그 예이다. 따라서 본 연구에서는 일반적인 기계 가공으로 연마하기 어려운 틈새부의 연마를 하기 위한 기본적인 자기 연마 특성을 관찰 하고자 하는 것이다. 본 연구에서 사용하는 Al은 Al-Mg합금으로 비열처리 5xxx계열이다. 이 합금은 고강도를 가지고 있으면서, 해수에 대한 내식성이 우수하여 널리 이용되는 금속이다. 본 연구에서 사용되는 실험 장치는 두개의 극(N-S) 사이에 연마 입자를 투입하여 브릿지를 형성한다. 이 브릿지 사이를 Al합금이 두개의 서버 모터에 의해 상대적인 운동을 하게 한다. 연마는 이러한 상대 운동을 이용하는 원리이다. 본 연구에서 이루어지는 실험은 연마 입자의 성분비와 양, 그리고 가공시간 등의 변수를 이용하여 가장 우수한 연마 조건을 선택하고자 한다. 차후 연구 과제는 본 연구에서 얻어지는 연마 특성을 이용하여 두 개의 평판 혹은 어려 개의 Al평판의 틈 즉, 일반적인 기계 가공으로 연마하기 힘든 부위의 연마에 적용하여 그 특성을 알아보고, 일선 산업 현장에 응용 가치를 알아보고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.10
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• pp.1499-1505
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• 2010

In general, magnetic abrasive polishing can be used to effectively produce a mirror-like surface; however, industrial applications of this process involve some unsolved problems. For example, the polishing efficiency is low, and the used abrasives have to be treated. In this study, which is aimed at solving these problems, a novel medium of silicone gel, consisting of ferromagnetic particles and abrasives, is developed, and the effect of this medium is assessed on the basis of Taguchi's experimental method. The workpiece is a tungsten carbide steel and the surface roughness after magnetic abrasive polishing using the silicone gel is evaluated.

• Tribology and Lubricants
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• v.25 no.6
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• pp.404-408
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• 2009

In this paper, the relationship between the material removal rate and the interfacial mechanical properties at particle-surface contact situation, which can be seen in an abrasive machining process using micro/nano-sized particles, was discussed. Friction and stiffnesses were measured experimentally on an atomic force microscope (AFM) by using colloidal probes which have a silica colloid particle in place of tip to simulate a particle-flat surface contact in an abrasive machining process. From the experimental investigation and theoretical contact analysis, the interfacial contact properties such as lateral stiffness of contact, friction, the material removal rate were presented with respect to some of material surfaces and the relationship between the properties as well.