• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.168-168
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• 2013

도전성 섬유(Conductive textile)는 섬유자체의 고유 특성을 유지하면서 전기적인 도전 특성을 갖는 섬유로서, Cu, Ag, Ni 등의 전기전도성이 높은 금속 박막을 증착하여 제작하고 있다. 그러나, 이러한 금속은 공기 중의 산소와 결합하여 쉽게 산화되는 특성을 지니고 있기 때문에 사용 중에 산화되어 도전 특성이 감소하는 단점이 있다. TiN은 금속 못지않은 높은 전기전도성을 지니고 있을 뿐만 아니라, 금속에 비하여 높은 경도에 따른 우수한 내마모 특성, 내부식성 및 낮은 마찰계수를 지니고 있다. 그러나, TiN은 경도가 높기 때문에 섬유의 고유 특성인 유연성이 저하되는 문제가 있다. 본 연구에서는 면(Cotton), PE (Polyester), PP (Polypropylene) 등의 섬유 위에 TiN 박막을 증착하여, 섬유의 유연성을 유지하며 전기전도성과 내마모 특성이 우수한 도전성 섬유를 제작하고자 하였다. TiN 박막 증착을 위하여 ICP-assisted pulsed-DC reactive magnetron sputtering 장비를 사용하였으며, Ar:N2 유량비(Flow rate), Ti 타겟 power, ICP RF power 등을 변화시켜 Ti와 N의 조성비를 조절하였고, 이를 통하여 섬유의 휨이나 접힘에도 도전 특성이 변하지 않고 내마모 특성이 우수한 TiN 박막을 증착하였다. TiN 박막이 증착된 섬유의 전기전도도는 일정한 압력 하에 전기전도도를 측정할 수 있는 장치를 제작하여 측정하였으며, 표면 조성 분포 및 접합력 측정을 위하여 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)와 Peel-tester를 이용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.132-132
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• 1999

카본 박막은 내마모성, 내산성, 윤활성 및 높은 경도를 가지고 있어, 경질 박막 및 기능성 박막으로 주목을 받고 있으며 그 응용 분야가 매우 크다. 본 연구는 전자빔(Electron Beam)을 카본 grain을 증발시킴과 동시에 아르곤 보조 이온빔을 조사시켜 이온에너지에 따른 박막의 물성변화를 관찰하였다. 특히 본 연구에서 이용한 이온빔 증착 장치의 장점은 이온 충돌 에너지의 조절이 가능하다는 것이다. 카본 박막의 제조는 이온빔이 증착된 고진공 증착 장치를 이용하였고 이원빔원으로는 Oxford Applied Research 사의 RF 방전형 이온빔을 이용하였다. 배기장치는 유회전펌프와 터보펌프를 사용하였다. 기판은 홀더에 장착하기 전에 전처리를 거친 후 용기 내에서 이온빔에 의해 2차 청정을 하였다. 빔전압이 500V, 빔 전류는 4mA/cm2 및 RF power를 400W로 하여 기판 청정을 거친 후 전자빔을 이용하여 흑연을 증발시켜 박막을 제조하였다. 이때 이온빔 전압을 100~500V, RF power를 400~550W 으로 조절하였다. 카본 grain을 Si 및 Slide Glass 기판위에 1$\AA$/sec의 증착율을 유지하면서 증착하였다. 카본 박막의 박막은 평균두께는 0.3~0.4$\mu\textrm{m}$이며 SEM을 이용하여 단면을 관찰하였다. 라만 분광분석을 통하여 비정질 카본 박막의 결합특성을 조사하였고 scratch tester를 이용하여 박막의 밀착력을 관찰하였다. 그리고 카본 박막의 전도도 특성을 알고자 비저항을 측정하였으며, 박막의 성분 분석을 위한 AES 분석을 하였다. 1)AES 결과:표면에서와 박막 내부에서는 불순물인 산소나 질소의 함량이 거의 존재하지 않음을 관찰하였다. 2)경도:1,000~1,400kg/mm2 3)라만 분광 분석:300V의 이온 에너지를 분기로 박막 구조의 변화에 의한 스팩트럼의 변화를 보였다. 4)비저항:10-2~10-1$\Omega$.cm

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.224-224
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• 2011

OLED (Organic Light-Emitting Diode) 디스플레이에서는 반사율이 가장 높은 silver (Ag)가 쓰이고 있지만, 소자에서 요구되는 일함수의 불일치 때문에 전극과 유기물간에 에너지 장벽이 발생하여 발광효율을 낮추는 요인이 되고 있다. 본 논문에서는 Ag 전극의 work function을 조절하기 위한 연구를 진행하였다. Ag를 rf magnetron sputter를 이용해 glass위에 증착한 후 furnace에서 300$^{\circ}C$, 30분간 공기중에서 열처리 하였고. 또 다른 샘플은 산소분위기에서 표면에 상압플라즈마로 처리 시간(30, 60, 90, 120 sec)을 각기 다르게 하여 샘플을 제조하였다. Ag전극은 Nanoindentation을 통해 국부 영역에 대한 물리적 특성의 변화를 측정하였고 Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM)을 이용해 샘플의 포텐셜을 측정했다. 그 결과 열처리한 샘플은 포텐셜값은 가장 커졌지만 균일도가 낮아졌다. 30 sec, 120 sec 플라즈마 처리한 샘플은 탄성계수, 경도값, 및 Weibull modulus를 극히 낮게 만들었지만 60s, 90s 플라즈마 처리는 샘플의 경도값 균일도를 증가시켰다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.103.1-103.1
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• 2012

본 연구는 차량경량화를 위하여 높은 인장강도와 우수한 인성을 가지는 590MPa급 이상조직강(Dual phase steel)을 이용하여 1991년 TWI(The Welding Institute)에서 개발된 마찰교반접합을 적용하여 접합을 실시하였다. 접합의 공정조건으로 툴의 회전속도는 250~350 RPM, 접합속도로는 50~350 mm/min로 겹치기접합을 실시하였다. 접합에서 사용된 툴은 Megastir에서 제작한 고융점마찰교반접합용 툴인 PCBN(Q-60)을 이용하였고 연구에 사용된 DP590은 포스코(POSCO)에서 제작된 1.4t(mm) 두께인 AHSS(advanced high strength steels)을 사용하였다. 모재인 DP590과 접합체의 미세조직은 광학현미경과 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였으며 기계적 특성은 경도시험과 인장시험을 실시하여 조사하였다. 경도의 분포는 모재에서 약 220~230Hv이며 TMAZ부분에서 상승하기 시작하여 접합부에서 약 320Hv까지 상승하는 경향을 보였으며 인장시험 결과 접합속도 100~200 mm/min에서는 모든 시편이 모재에서 파단되어지는 것을 확인할 수 있었다. 위와 같은 결과 300~350 RPM, 100~200 mm/min의 공정조건에서는 접합이 성공적으로 이루어졌으며 차량경량화에 적용이 가능하다고 판단되어진다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.158-159
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• 2013

포물선 형태의 정상진로를 취하는 태풍은 전향을 한다. 통상 전향할 때, 태풍의 이동속도는 일생 중에서 가장 느리고 세력은 가장 강하다. 이 연구에서는 20년간(1992-2011년)의 데이터를 이용하여 태풍의 전향에 대하여 분석하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다. 전향하는 태풍은 특히 8-9월에 많고, 7-10월의 전향 태풍은 전체 전향 태풍의 71%를 차지한다. 이는 7-10월에 발생하는 태풍이 전체 태풍 발생수의 72%를 차지한다는 결과 값과 매우 비슷하다. 20년 동안에 발생한 태풍의 수는 총 484개이며, 그 중 전향한 태풍의 수는 200개로 전체 태풍의 41%를 차지한다. 북태평양에서 전향한 태풍의 수명은 5일과 7일이 가장 많았고, 그 다음은 8일이었다. 전향한 태풍의 평균 수명은 6.8일이었다. 이는 1951년 이후 현재까지 발생한 모든 태풍의 평균 수명인 6.3일보다 다소 긴 값으로, 전향하는 태풍의 수명이 상대적으로 길다는 것을 의미한다. 전향하는 태풍의 약 1/3은 태풍 승격 후 2-3일째에 전향하고, 약 2/3는 1-5일째에 전향한다. 평균 전향일은 태풍 승격 후 4.1일이다. 북위 20-29도에서 전향하는 태풍이 전체 전향 태풍의 52%를 차지하고, 전체 전향 태풍의 69%는 동경 120-139도에서 전향한다. 북위 30-34도에서 전향하는 태풍도 적지 않다. 전향하는 태풍의 평균 전향 위도는 북위 24.6도이고, 평균 전향 경도는 동경 135.1도이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.300-300
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• 2012

본 연구에서는 음극 아크 방전을 이용하여 빗각 증착으로 단층 또는 다층 구조를 갖는 TiN 코팅층을 제작하여 미세구조 변화가 코팅층 물성에 미치는 영향을 확인하였다. TiN 박막은 아크 소스에 장착된 99.5%의 Ti 타겟을 사용하여 아르곤과 질소 가스의 혼합가스 분위기에서 기판으로 사용된 스테인레스 강판 위에 코팅하였다. 기판과 타겟 간의 거리는 30 cm이며, 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척을 실시한 후 진공챔버에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$Torr가지 진공배기를 실시하였다. 진공챔버가 기본 압력까지 배기되면 아르곤 가스를 주입하고 아크 소스에 약 70A의 전류를 인가하여 아크를 발생시키고 기판 홀더에 약 -400 V의 직류전압을 인가하여 약 5분간 청정을 실시 하였다. 기판의 청정이 끝나면 기판에 인가된 전압을 차단하고 질소 가스를 진공챔버에 주입하여 TiN을 코팅하였다. 빗각 증착을 위한 기판의 회전각은 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$이며, TiN 박막의 총 두께는 약 $3{\mu}m$로 동일하게 유지하였다. 빗각 증착으로 TiN을 코팅하면 기울어진 주상정 구조를 갖는 박막이 제조되는 것을 확인할 수 있었다. 빗각 증착을 실시하는 중에 기판 홀더에 약 -100 V의 전압을 인가하면 빗각 효과가 사라지며 기판에 수직한 주상정이 성장한다는 사실을 확인하였다. $45^{\circ}$의 빗각으로 코팅한 단층 TiN 박막은 $0^{\circ}$로 코팅한 박막보다 경도가 감소하는 경향을 보였으나 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$로 번갈아 코팅한 다층 TiN 박막은 zigzag 구조가 관찰되었으며 $0^{\circ}$로 코팅한 단층 TiN 박막보다 경도가 증가하는 경향을 보였다. 빗각으로 zigzag 구조의 다층 TiN 박막을 코팅하는 공정에서 최상층이 코팅될 때 기판 홀더에 전압을 인가해서 기판에 수직한 코팅층을 형성하면 가장 높은 경도 증가를 보였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 다양한 형태의 박막 구조 제어가 가능하고 이러한 미세구조 제어를 통해서 박막의 물성도 제어가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.302-302
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• 2012

본 연구에서는 아크 소스를 이용하여 TiAlN을 코팅하였으며 공정 변수 중 질소 유량에 다른 TiAlN 박막의 물성 변화를 관찰하였다. TiAlN은 고경도 난삭재의 고능률 절삭 분야에 사용되어 공구의 수명을 향상하기 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. TiAlN 박막은 아크 소스에 장착된 TiAlN 타겟(Ti-50 at %Al)을 사용하여 스테인리스 강판 위에 코팅 하였으며 이 때 기판과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이었다. 기판을 진공용기에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$ torr까지 진공배기를 실시한 후 아르곤 가스를 진공용기 내로 공급하여 공정 압력인 $7{\times}10^{-4}$ torr로 제어한다. 공정 압력에서 아크 소스에 약 70 A의 전류를 인가하여 아크를 발생시키고 기판 홀더에 약 -400 V의 직류전압을 인가하여 약 5분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝나면 기판에 인가된 전압을 차단하고 질소 가스를 진공용기에 공급하여 TiAlN을 코팅하였다. 질소 유량이 30 sccm일 경우 TiAlN 박막의 경도가 약 2510 Hv로 가장 높았으며, 질소의 유량이 40 sccm 이상으로 증가할 경우 TiAlN 박막의 경도는 1500 Hv로 주목할 만한 변화는 없었다. 질소 유량이 증가하면 TiAlN 박막의 색상은 회색에서 어두운 보라색으로 변화하였고 주사전자현미경 분석을 통해서 거대 입자(macro particle)가 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며 이는 질소 유량이 증가할수록 TiAlN 박막의 표면조도 또한 증가하는 분석결과와 일치하였다. X-선 회절 분석을 통해 질소 유량이 30 sccm 이상에서 박막의 질화가 일어나고 2500 Hv 이상의 경도를 가지는 최적 조건임을 확인하였으며, 이는 절삭 공구 등과 같이 고경도 유지를 위한 코팅 분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 질소 유량 외에 다른 공정 조건을 변화시켜 TiAlN 코팅을 실시한다면 다양한 색상 구현, 고경도, 내마모성 등 TiAlN 박막의 기능성을 향상할 수 있을 것으로 예상된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권10호
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• pp.1861-1868
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• 1992

본 연구에서는 발전소의 터빈 블레이드는 물방울에 의해서 부식이 발생한다는 사실은 널리 알려져 있다. 부식을 방지하기위해서 보통 12%-Cr 강으로 만들며 표면 을 고주파 유도경화법에 의해서 표면을 경화시킨다. 고주파유도 경화법은 경화층 깊 이가 마모 특성을 가장 좋게 하는 깊이보다 훨씬 깊게 경화되며, 열응력이 과대하게 생기고, 처리시간이 많이 걸리며, 표면경화 처리후 기계가공이 필요하다. 12%-Cr 강 의 레이저 표면경화를 연속파 3kw CO$_{2}$ 레이저로 실험하여 금속조직과 경도분포에 대해서 연구하여 레이저 표면경화 가능성을 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제12권3호
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• pp.36-44
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• 1999

In-situ process에 의한 $Al_2O_{3p}/Al$기 복합재료 제조시, Mg의 첨가형태와 함량, 공정온도 및 유지시간이 응용Al의 침투거동과 미세조직 및 경도에 미치는 영향을 조사하였다. Mg분말과 $Al_2O_3$입자의 혼합분말에 순 Al을 침투시켜 복합재를 제조하는 경우, 침투율에 영향을 주는 가장 유력한 변수는 Mg분말의 함량이며, Mg의 활발한 반응으로 $700^{\circ}C$의 낮은 온도에서도 침투가 가능했다. 한편 Al-Mg합금을 $Al_2O_3$입자에 침투시켜 복합재를 제조하는 경우 Mg함량과 공정온도에 관계없이 거의 동일한 침투율을 나타냈으며 침투 가능한 공정온도는 $800^{\circ}C$이었다. Mg과 $Al_2O_3$의 혼합분말로 제조한 복합재가 Al-Mg합금으로 제조한 복합재 보다 월등히 높은 경도를 나타냈으나, 과도한 계면방응에 의한 불균일한 강화상의 분산으로 경도의 산포도는 컸다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.281-281
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• 2011

산업 환경에서 친환경 및 에너지효율성을 중요한 조건이 되면서 고효율성 및 다기능을 가진 재료에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 특히 Al-Ti-N 코팅은 이미 경도 측면에서 우수 하여 고속 공구 부품에 널리 사용되고 있고 최근에 Al-TiN에서 Si 첨가는 40GPa이상의 고경도와 1000도 이상의 산화온도를 지닌 나노 혼합물 코팅을 형성 시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 Al-Ti에 Si, Cu, Cr 을 첨가하였을 때 코팅을 형성하였을 때 바뀌는 물성 변화을 확인하였다. 이러한 연구를 위해 Al-Ti 합금 조성 중 가장 우수한 것으로 알려진 60:40으로 타겟을 만들어 스퍼터 장비를 이용해 코팅을 형성하여 기초 실험을 진행하였다. 그 근거로 하여 3원계인 Si, Cu, Cr 을 첨가하여 각각의 단일 타겟으로 만들고 코팅을 형성하였다. 타겟과 코팅의 성분이 동일한지 확인하기 위해 EPMA분석을 하였고 그 결과 오차 범위 내에 동일한 것으로 확인하였다. 또 내산화성 테스트를 위해 400도에서 1000도로 가열된 대기 중에 코팅 층을 1시간씩 노출시키는 공정을 통해 확인하였고 내식성 테스트는 SUS 304계열 위에 코팅을 하여 Potentiodynamic polarization scan 장비로 비교해 보았다. 표면경도는 3원계 코팅인 경우 질소비율이 증가할수록 30GPa ~ 35GPa까지 증가하였고 XRD 분석 결과와 비교 시 (111), (200) peak가 명확할수록 경도 값이 높은 것으로 확인하였다. 마모테스트 결과 3원계인 코팅 층이 dry상태에서 감소하는 경향을 보였다. 특히 0,26까지 감소한 Si 을 첨가한 코팅 층은 H/E지수도 좋아 마모트랙의 길이도 짧아 우수한 것으로 알 수 있었다. 이런 결과에서 보듯 3원소 이상 첨가 시 특성변화가 차이가 있다는 것을 알 수 있었다.