• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.67-67
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• 2010

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 기계적, 화학적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 차세대 응용재료로서 각광을 받고 있다. 다양한 CNT의 합성방법 중 CNT 구조제어가 가장 용이한 방법으로는 열화학증기증착법(TCVD)와 플라즈마지원(PE) CVD법이 있으며, 대량합성을 위해서는 TCVD가 보다 일반적으로 이용되어지고 있다. 일반적으로 CNT를 합성하기 위해서는 전이금속의 촉매가 필요하며 촉매의 활성화 및 탄소를 포함하는 원료가스의 분해를 위하여 고온공정이 요구된다. 그러나 향후 산업적 응용을 고려한다면 저온합성법의 개발은 시급하게 해결해야 할 과제로 인식되고 있다. 또한 기판 위에 CNT를 합성하는 경우 촉매와 기판재료 사이의 합금화를 방지하기 위하여 산화막층을 삽입하게 되는데, 이는 CNT의 높은 전도성을 이용하고자 할 경우 저해요소로 작용하게 된다. 따라서 CNT를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 직접 성장시키는 기술 역시 향후 CNT응용에 있어서 중요한 과제라 할 수 있다. 상기와 같은 배경으로 본 연구에서는 금속기판 위 CNT의 저온성장을 목적으로 연구를 진행하였다. CNT 합성기판으로는 SUS316L 및 Inconel과 같은 촉매금속을 자체 함유한 금속기판을 선정하였고, 플라즈마 전처리를 통한 기판표면 제어를 통하여 CNT의 저온성장을 도모하였다. 직류전원의 아르곤 플라즈마를 이용하여 금속기판을 처리하였을 때 기판온도 및 플라즈마 파워가 증가함에 따라 기판의 표면조도가 증가하는 것을 AFM분석을 통해 확인할 수 있었다. 아세틸렌 가스를 원료가스로 이용한 TCVD합성에 있어서는 플라즈마 처리한 기판이 무처리 기판보다 동일 합성온도에서 더 두꺼운 CNT박막을 형성하였고, 합성온도는 $400^{\circ}C$ 부근까지 내릴 수 있었다. 이는 플라즈마 처리로 증가된 기판의 표면조도가 저온에서 CNT의 핵생성에 유리하게 작용했음을 추측하게 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.79-79
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• 2010

최근, 차세대 디스플레이, 터치스크린, 전자파 차폐 및 흡수 등의 분야에 응용하기 위해서 현재 주로 사용되고 있는 ITO박막을 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행 되고 있다. ITO 박막은 희소원소인 인듐에서 기인하는 높은 비용뿐만 아니라 매장량도 한계가 있어 대체 재료의 개발이 시급하게 요구되고 있다. 더구나, 다양한 차세대 응용에 있어서는 투명전도성 뿐만 아니라 휠 수 있는 유연성까지 요구되어 ITO박막을 대체할 새로운 투명전도성 유연 박막의 개발에 관한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 탄소나노튜브(CNT)는 금속을 능가하는 이론적인 전기전도도를 갖고 있으며, 높은 탄성등의 우수한 기계적 성질을 갖고 있어, 전도성 확보 및 유연성 구현이라는 투명전도성 플렉서블 박막소재에 요구되는 사항들을 충족시킬 뿐만 아니라, 최근의 대량 합성법등의 개발로 저가에 공급할 수 있다는 장점들이 있어 ITO대체 재료로서 주목을 받고 있다. 그러나, CNT는 튜브 사이에 강한 반데르발스 인력을 가지고 있어 용매 중에 분산하는데 많은 어려움이 있으며, 액상 분산과정을 통한 CNT기반의 플렉서블 박막 제작에 있어서 큰 과제로 남아있다. 본 연구에서는 플라즈마 기능화 처리를 통하여 CNT에 친수성을 부여하였고, 초음파 처리를 통하여 에탄올 중에 CNT를 균일하게 분산한 후, 스프레이 분사법을 이용해 투명 유연기판인 PET고분자 필름위에 균일 박막을 제작하였다. CNT는 아세틸렌 가스를 이용한 열화학증기증착법으로 1mm 이상의 길이를 갖는 수직배향 CNT를 합성하였으며, 이를 아르곤 및 암모니아 플라즈마로 기능화 처리를 실시하였다. 플라즈마 처리를 통해 기능화 된 탄소나노튜브는 플라즈마 처리되지 않은 탄소나노튜브와 분산 속도에서 현저한 차이를 보였다. 제작한 CNT 기반의 투명전도성 유연박막들은 막두께에 따른 전도도 및 투광도의 관계를 조사하였고, 기판에 분사된 CNT 박막의 표면 특성은 AFM, Raman, 접촉각 실험 등을 통하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.77-77
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• 2010

그래핀(Graphene)은 한 겹(layer)의 2차원 판상 구조에 탄소원자들이 육각형의 기본 형태로 배열되어 있는 나노재료로서, 우수한 역학적 강도와 화학적, 열적 안정성 및 흥미로운 전기 전자적 성질을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 최근, 이러한 특징적이고도 우수한 물성으로 인하여 기초물성 연구에서부터 차세대 응용까지 고려한 각종 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 일반적으로 그래핀을 얻는 방법에는 물리 화학적 박리, 열화학증기증착법(TCVD), 탄화규소의 흑연화, 흑연산화물의 환원 등의 방법들이 알려져 있다. 그 중 TCVD법이 두께의 균일성이 높은 그래핀을 합성하는데 가장 적절한 것으로 알려져 있다. 그러나 TCVD법은 탄소를 포함하는 원료가스를 분해하기 위하여 고온의 공정을 필요로 하게 되지만, 향후 산업적 응용을 고려한다면 대면적 그래핀의 저온합성법 개발은 풀어야 할 시급한 과제로 인식되고 있다. 현재는 메탄을 원료가스로 사용하여 $900^{\circ}C$ 이상에서 그래핀을 합성하는 추세이고, 최근 아세틸렌등의 활성원료가스를 이용하여 $900^{\circ}C$ 이하에서 저온 합성한 연구결과들도 속속 보고되고 있다. 본 연구에서는 고주파 플라즈마를 이용하여 비교적 저온에서 탄소원료가스를 효율적으로 분해하고, 확산플라즈마 영역에 TCVD 챔버를 결합한 하이브리드 화학증기증착법을 이용하여 그래핀의 저온합성을 도모하였다. 원료가스로는 메탄을 사용하였고, 기판으로는 전자빔증착법으로 증착한 니켈 박막 및 구리포일을 사용하였다. 실험결과, 그래핀은 $600^{\circ}C$ 부근의 저온에서도 수 층으로 이루어진 그래핀이 합성된 것을 확인하였다. 합성한 그래핀은 분석의 용이함 및 향후 다양한 응용을 위하여 실리콘산화막 및 투명고분자 기판 위에 전사(transfer)하였다. 합성된 그래핀의 구조평가를 위해서는 광학현미경과 Raman분광기를 주로 사용하였으며, 원자힘현미경(AFM), 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM) 등도 이용하였다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.24 no.1
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• pp.45-51
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• 2004

Boiler tubes in power plants are often leaked due to various material degradations including creep and thermal fatigue damage under severe operating conditions such as high temperature and high pressure over an extended period of time. To monitor and diagnose the tubes on site and in real time, the acoustic emission (AE) technology was applied. We developed an AE leak detection system, and used it to study the variation of AE signal from the on-site tubes in response to the changes in the boiler operation condition and to detect the locations of leakage based on it. Detection of leak was performed by acquiring and evaluating the signals in separate regimes of high and low frequency signal. As a result of these studies, we found that on-line monitoring and detection of leak location for boiler tubes is possible using the developed system. Thus, the system is expected to contribute to the safe operation of power plants, and prevent economic losses due to potential leak.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.32 no.5
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• pp.545-550
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• 2012

Steam generator is one of the major components of nuclear power plant and steam generator tubes are the pressure boundary between primary and secondary side, which makes them critical for nuclear safety. As the operating time of nuclear power plant increases, not only damage mechanisms but also scaled deposits on steam generator tubes are known to be problematic causing tube support flow hole blockage and heat fouling. The ability to assess the extent and location of scaled deposits on tubes became essential for management and maintenance of steam generator and eddy current bobbin data can be utilized to measure thickness of scale on tubes. In this paper, tube reference standards with various thickness of scaled deposit has been set up to provide information about the overall deposit condition of steam generator tubes, providing essential tool for steam generator management and maintenance to predict and prevent future damages. Also, methodology to automatically measure scale thickness on tubes has been developed and applied to field data to estimate overall scale amount.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.48 no.10
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• pp.901-906
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• 2010

The first stage blade of a gas turbine was operated under a severe environment which included both $1300^{\circ}C$ hot gas and thermal stress. To obtain high efficiency, a thermal barrier coating (TBC) and an internal cooling system were used to increase the firing temperature. The TBC consists of multi-layer coatings of a ceramic outer layer (top coating) and a metallic inner layer (bond coat) between the ceramic and the substrate. The top and bond coating layer respectively act as a thermal barrier against hot gas and a buffer against the thermal stress caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the ceramic and the substrate. Particularly, the bondcoating layer improves the resistance against oxidation and corrosion. An inter-diffusion layer is generated between the bond coat and the substrate due to the exposure at a high temperature and the diffusion phenomenon. A thickness measurement result showed that the bond coat of the suction side was thicker than that of the pressure side. The thickest inter-diffusion zone was noted at SS1 (Suction Side point 1). A chemical composition analysis of the bond coat showed aluminum depletion around the inter-diffusion layer. In this study, we evaluated the properties of the bond coat and the degradation of the coating layer used on a $1300^{\circ}C$-class gas turbine blade. Moreover, the operation temperature of the blade was estimated using the Arrhenius equation and this was compared with the result of a thermal analysis.

• Journal of Radiation Industry
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• v.9 no.3
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• pp.143-151
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• 2015

A PET-MR system is particularly useful in diagnosing brain diseases. We have developed a prototype positron emission tomography (PET) system which can be inserted into the bore of a whole-body magnetic resonance imaging (MRI) system that enables us to obtain PET and MRI images simultaneously with a reduced cost. Silicon photomultipliers (SiPM) are appropriated as a PET detector at PET/MR system because detectors have a high gain and are insensitive to magnetic fields. Despite of its improved performance compared to that of PMT-based detectors, there is a problem of the photo-peak channel shift which is due to the increase of the temperature inside the ring detector. This problem will occur decreasing sensitivity of the PET and image distortion. In this paper, I quantitative analyze parameters of the KAIST SiPM depending on temperature by experiments. And I designed cooling methods in consideration of the degradation of sensors for correction of the temperature in the PET gantry. According to this research, we expect that distortive images and degradation of the sensitivity will not be occurred with using the above idea to reduce heat even if the PET system operates for a long time.

• Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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• v.38 no.4
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• pp.142-148
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• 2015

Due to advancements in technology and manufacturing capability, it is not uncommon that life tests yield no or few failures at low stress levels. In these situations it is difficult to analyse lifetime data and make meaningful inferences about product or system reliability. For some products or systems whose performance characteristics degrade over time, a failure is said to have occurred when a performance characteristic crosses a critical threshold. The measurements of the degradation characteristic contain much useful and credible information about product or system reliability. Degradation measurements of the performance characteristics of an unfailed unit at different times can directly relate reliability measures to physical characteristics. Reliability prediction based on physical performance measures can be an efficient and alternative method to estimate for some highly reliable parts or systems. If the degradation process and the distance between the last measurement and a specified threshold can be established, the remaining useful life is predicted in advance. In turn, this prediction leads to just in time maintenance decision to protect systems. In this paper, we describe techniques for mapping product or system which has degrading performance parameter to the associated classical reliability measures in the performance domain. This paper described a general modeling and analysis procedure for reliability prediction based on one dominant degradation performance characteristic considering pseudo degradation performance life trend model. This pseudo degradation trend model is based on probability modeling of a failure mechanism degradation trend and comparison of a projected distribution to pre-defined critical soft failure point in time or cycle.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.17 no.3
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• pp.128-132
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• 2007

The thermal and magnetic properties of amorphous (FeCo)SiBNb ribbon alloys with high glass forming ability have been investigated. The glass forming ability was enhanced by Co substitution in amorphous ($Fe_{1-X}Co_X)_{72}Si_4B_{20}Nb_4$ alloys with the thickness of about $40{\mu}m$. With the increase in Co content, the temperature range of supercooled liquid phase increased indicating the high glass forming ability of the Co-added alloys. Further the ac permeability increased, and the core loss decreased considerably by Co substitution, while small change in $B_8$ (magnetic flux density at 800 A/m) was observed. The frequency characteristics of permeability deteriorated as compared to conventional amorphous ribbon alloys with the thickness of about $20\;{\mu}m$ due to the increased skin effect.

• Journal of the Korean Society of Safety
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• v.34 no.4
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• pp.1-5
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• 2019

In the field of combined cycle power generation, thermal barrier coating(TBC) protects the super-heat-resistant alloy, which forms the core component of the gas turbine, from high temperature exposure. As the turbine inlet temperature(TIT) increases, TBC is more important and durability performance is also important when considering maintenance cost and safety. Therefore, studies have been made on the fabrication method of TBC and super-heat-resistant alloy in order to improve the performance of the TBC. In recent years, due to excellent properties such as high temperature creep resistance and high temperature strength, turbine blade material have been replaced by a single crystal superalloy, however there is a lack of research on TBC applied to single crystal superalloy. In this study, to understand the isothermal degradation performance of the TBC applied to the single crystal superalloy, isothermal exposure test was conducted at various temperature to derive the delamination life. The growth curve of thermally grown oxide(TGO) layer was predicted to evaluate the isothermal degradation performance. Also, microstructural analysis was performed by scanning electron microscope(SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) to determine the effect of mixed oxide formation on the delamination life.