• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.182-182
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• 2016

철강은 기본적으로 강도가 우수하고 그 매장량이 풍부할 뿐만 아니라 대량생산이 가능하다 또한 다른 금속과 합금을 구성하여 또 다른 특성을 부여할 수 있기 때문에 현재 전 세계 금속 생산량의 95%를 차지할 정도로 많이 사용되며, 각종 산업과 기술이 발달함에 따라 그 중요도는 점점 더 커져가고 있다. 하지만 철강은 사용 환경 중 부식에 의해 그 수명과 성능이 급격히 저하되기 때문에 내식성을 향상시키기 위하여 도장이나 도금 등의 표면처리를 포함한 다양한 방법이 적용되고 있다. 그 중 철강재의 도금 표면처리방법은 주로 아연을 이용한 용융도금이나 전기도금 등과 같은 습식 프로세스가 널리 사용되고 있다. 여기서 아연은 철보다 이온화 경향은 크나 대기 환경 중 산소와 물과 반응하여 Zn(OH)2와 같은 화합물을 형성함으로써 철강재 표면상 부식인자를 차단(Barrier)함은 물론 사용 중 철 모재가 노출되는 결함이 발생하는 경우에는 철을 대신하여 희생양극(Sacrificial Anode) 역할을 하기 때문에 철의 부식방식용 금속으로 가장 많이 사용되고 있다. 한편 최근에는 철강의 사용 환경이 다양해짐은 물론 가혹해지고 있어서 이에 따른 내식성 향상이 계속해서 요구되고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 일환으로 현재 많이 사용되고 있는 용융아연도금 강판 상에 아연보다 활성이 높은 마그네슘(Mg)을 건식 프로세스 방법 중에 하나인 PVD(Physical Vapour Deposition)법에 의해 코팅하는 것을 시도하였다. 일반적으로 PVD법에 의해 진공증착하는 경우에는 그 도입가스로써 불활성가스인 아르곤(Ar)을 사용하는 경우가 대부분이나 여기서는 상대적으로 비활성이면서 그 크기가 작은 질소(N2)가스를 도입하여 그 증착 막의 몰포로지는 물론 결정구조도 제어하여 그 내식특성을 향상시키고자 하였다. 본 연구에서는 철강재의 내식성을 향상시키기 위한 방법으로 마그네슘(Mg)를 PVD(Physical Vapor Deposition)법 중 진공증착법(Vacuum Deposition)을 사용하여 용융아연도금 강판 상에 마그네슘 증착 막을 형성하였다. 즉, 여기서는 진공증착 중 질소(Nitrogen, N2)가스를 도입하여 진공챔버(Vacuum Chamber)내의 진공도를 $1{\times}10^{-1}$, $1{\times}10^{-2}$, $1{\times}10^{-3}$, $1{\times}10^{-4}$로 조절하며 제작하였다. 또한 제작된 시편에 대해서는 SEM(Scanning Electron Microscope) 및 XRD(X-Ray Diffraction)을 사용하여 형성된 아연도금상 마그네슘 막의 표면 몰포로지 및 결정구조의 변화를 분석함은 물론 침지시험, 염수분무시험, 분극시험을 통해 이 막들에 대한 내식특성을 분석 평가하였다. 상기 실험결과에 의하면, 진공 가스압이 증가됨에 따라 마그네슘 막의 두께는 감소하였으며, 그 몰포로지의 단면은 주상정(Columnar)에서 입상정(Granular) 구조로 변화하며 표면의 결정립은 점점 미세화 되는 경향을 나타냈다. 이때의 표면의 결정배향성(Crystal orientation)은 표면에너지가 상대적으로 큰 면이 우세하게 나타나는 경향이 있었다. 또한 본 실험에서 형성한 진공증착 막은 비교재인 용융아연도금강판보다 우수한 내식성을 나타냈고, 본 형성 막 중에는 마그네슘 막 두께가 작음에도 불구하고 질소 가스압이 가장 큰 조건일수록 내식성이 우수한 경향을 나타냈다. 이상의 결과는 철강재의 내식성 향상을 위한 응용표면처리설계에 기초적인 지침을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• Resources Recycling
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• v.28 no.5
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• pp.30-41
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• 2019

Global production of zinc is about 13 million tons and zinc is the fourth-most widely used primary metal in the world following iron, aluminum and copper. When zinc is recycled to produce secondary zinc, it can save about 75 % of the total energy that is needed to produce the primary zinc from ore, and in therms of $CO_2$ emissions reduced by about 40 %. However, since zinc is mainly used for galvanizing of steel, the recycling rate of zinc is about 25 %, which is lower than other metals. The raw materials for recycling of zinc include dusts generated in the production of steel and brass, sludge in the production process of non-ferrous metals, dross in the melting of zinc ingots or hot dip galvanizing, waste batteries, and metallic scrap. Among them, steelmaking dust and waste batteries are most actively recycled up to now. Most of the recycling process uses pyrometallurgical methods. Recently, however, much attention has been given to a combined process of pyrometallurgical and hydrometallurgical processes.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.5
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• pp.502-507
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• 2016

This study was conducted to develop novel antimicrobial nano-composites, with the aim of fully utilizing antimicrobial properties of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), nickel (Ni) and zinc oxide (ZnO). Ni coated-MWCNTs (Ni-CNT) were prepared and evaluated for their potential application as an antimicrobial material for inactivating bacteria. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS) were used to characterize the Ni coating and morphology of Ni-CNT. Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coil (E. coil) were employed as the target bacterium on antimicrobial activities. Comparing with the nitric acid treated MWCNTs and Ni-CNT which have been previously reported to possess antimicrobial activity towards S. aureus and E. coil, Ni-CNT/ZnO exhibited a stronger antimicrobial ability. The nickel coating was confirmed to play an important role in the bactericidal action of Ni-CNTs/ZnO composites. Also, the addition of ZnO to the developed nanocomposite is suggested to improve the antimicrobial property.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.11 no.1
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• pp.5-13
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• 1978

This experiment intends to study Zn-coating weight through galvanixing process. A through examination has been carried out on the change of steel-composition, galvanizing-temperature, dipping-rime, Fe-loss when other factors were regular. Activation energy needed for Fe-loss was obtained and within this sample, the best condition which has influence on coating weight was found so as to reduce Fe-loss. As Fe-loss was diminidhed, the amount of product of Dross and Zn-using amount per total products could be reduced. The results of experiments are as follow. 1. Zn-coating thickness was increased by the rising Zn-bathtemperature and was the maximum at 8-minutes dipping time. 2. The coating weight was greatly influency by Si. As in other samples, the proportion of increasing was very rate after 20minutes. If the dipping time prolonged, the increasing amounts of Fe-loss are more greatly. 3. Activation Energy needed for Fe-loss was as follows Such numerical values were most equal to those of the activation energy which had influences on the growth of ${\gamma}$-phase. Sample - I = 18,500 Cal/mole Sample - III = 22,000 Cal/mole Sample - V = 42,300 Cal/mole

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.166-166
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• 2017

금속 재료 중 철강은 기계적 특성이 우수하고 대량생산이 가능하여 선박, 건축, 자동차 등 다양한 분야에 기초재료로써 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인리스강 등과 같은 일부 특수한 용도의 강을 제외하고는 부식환경에 취약한 특성을 가지기 때문에 내식성을 향상을 위한 표면처리에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 가장 일반적으로 습식법(wet process)을 통해 표면상에 아연(Zn)을 도금해 사용하며, 아연이 자체적으로 포함한 희생양극(sacrificial anode) 및 차폐(barrier) 효과가 철강의 부식을 방지하게 된다. 하지만 산업의 고도화에 따라 더욱 가혹해진 노출환경으로 인해 고내식 강재에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 아연코팅 층의 두께를 증가하여 내식성을 확보하는 방안은 미래 환경 및 자원적인 측면에서 근본적인 해결책으로 제시하기 어려움이 있다. 한편, 건식 프로세스(wet process)로 대별되는 PVD(physical vacuum deposition)에 의해 내식성을 향상시키고자 하는 연구들이 다양하게 진행되고 있다. 이것은 표면에 고순도 양질의 금속 막을 형성시킴으로써 외부환경과의 반응을 효과적으로 제어가 가능하며, 형성된 막은 그 물질의 고유 특성뿐만 아니라 제작 조건에 따른 표면의 기하학적 혹은 결정학적 구조에 의해 크게 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 실용금속 중 이온화 경향이 가장 크고 산소와 반응하여 투과성이 작은 산화 피막 형성이 유리한 마그네슘(Mg)을 활용해 표면의 전기화학적 특성을 향상시켰다. 또한 금속 증착 중 진공도조절을 위해 도입되는 불활성 가스로 아르곤(Ar) 및 질소($N_2$)를 사용하여 표면에 형성한 막의 모폴로지 및 결정배향성이 내식성에 미치는 상관관계를 해석하고자 하였다. 실험방법으로 PVD법 중 비교적 간편하고 기초적인 지침을 제시하기 적합할 것으로 고려된 진공증착(vacuum evaporation)법을 이용해 아르곤 및 질소 분위기에서 진공도를 조절하며 용융아연도금상 Mg막을 형성하였다. 제작조건별 막의 기초 특성을 분석하기위해 SEM, EDS, XRD를 이용하였고, 결정배향성(crystal orientation) 분석을 위해 면간격(d-value)과 상대강도(relative intensity)를 확인하였다. 또한 내식성 평가로 염수분무(salt sprat test) 및 양극분극(anode polarization)을 각각 실시하였다. 실험결과에 따르면, Ar 및 $N_2$ 모두에서 가스압이 증가할수록 코팅층의 증착량은 적어지고 입상정(granular structure)의 모폴로지 형성 및 면간격과 상대강도가 증가하는 것이 확인되었다. 또한 쳄버 내 동일 진공도에서, $N_2$ 도입 시 Mg막은 더욱 치밀하고 미세한 입상정의 모폴로지로 형성되며 면간격과 상대강도는 더욱 증가한 것으로 나타났다. 내식성 평가에서 저진공 $N_2$ 조건에서 형성시킨 막이 가장 우수한 내식성이 나타났는데, 이는 상대적으로 불안정하고 반응하기 유리한 입계면적을 많이 포함한 입상정 모폴로지 및 표면에너지가 높은면의 면점유율 증가로 인해 외부환경과의 신속한 반응은 물론 안정적인 피막형성이 용이하였기 때문일 것으로 사료된다. 이상으로 Ar 및 $N_2$ 가스압 조건에 따른 고내식 Mg 막의 유효성을 확인하였고 향후 내식성을 향상시키는 방법으로 응용 가능할 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.110-110
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• 2016

금속재료 중 철강은 기계적 성질이 우수하고 대량생산에 의한 뛰어난 경제성을 가지기 때문에 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인리스강 등과 같은 일부 특수한 용도의 강을 제외하고는 부식 환경에 취약하기 때문에 그 용도에 따라 표면처리를 함으로서 내식특성을 부여하고 있다. 일반적으로 이러한 철강재료에 대한 부식문제를 해결하기 위한 방법으로는 습식프로세스 중 아연(Zn)도금이 사용되는데, 아연은 그 자체가 보유하고 있는 차폐(barrier)효과는 물론 상대적으로 이온화 경향이 크기 때문에 철에 대하여 전자를 공급하는 희생양극적(Sacrificial anode)역할을 하여 철을 방식하는 원리를 가지고 있다. 하지만 최근에 이르러 기존의 도금 프로세스 처리된 제품의 사용 및 적용분야가 확대되고 가혹해 짐에 따라서 내식성 향상을 위한 새로운 재료 및 신기술 개발이 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 친환경 프로세스 방법인 PVD법 중 하나인 스퍼터링(Sputtering)을 이용하여 0.8mm 두께의 냉연강판 (cold rolled steel) 상에 Al에 대한 Mg 함량을 10~30wt.%로 하여 약 $5{\mu}m$ 두께의 막을 제작하였다. 이때 20wt.% 막의 경우 공정압력조건을 증가시켜 증착 막의 결정배향성을 변화시켰다. 뿐만 아니라 제작된 막들에 대해서 $400^{\circ}C$온도에서 10분간 열처리함으로서 코팅막의 성분변화에 따른 영향을 살펴보기 위해 시편을 추가 제작하였다. 이와 같이 제작된 막들에 대한 형성메커니즘과 내식성의 상관관계 해명을 위해 막의 조성분포, 표면 및 단면의 모폴로지 관찰 및 결정구조 등 재료특성분석과 더불어 염수분무(Salt spray test), 침지시험 그리고 양극분극 시험 등을 통해 내식성 평가를 진행하였다. 이상의 종합적인 결과를 살펴보면 제작된 Al-Mg 막은 마그네슘 함량비 및 열처리 조건에 따라 조성분포와 막의 모폴로지 및 결정배향성이 변화한다는 것을 알 수 있었는데, 마그네슘 함량이 증가하고 열처리한 막의 내식성이 가장 양호한 것으로 나타났다. 이것은 Al-Mg 성분이 표면을 중심으로 균일 분산-분포하며, Al에 대한 Mg의 고용으로 인해 안정적으로 형성된 부식생성물과 금속화합물의 단계적 반응 효과에 의해 차폐효과와 희생양극적 특성이 동시에 향상되었기 때문으로 생각된다. 한편 공정 압력을 증가시켜 형성한 막은 결정학적 구조에서 보다 높은 표면 에너지와 증가한 격자 정수에 의해 Mg이 부식환경에서 빠르게 반응하여 안정적 피막을 형성하기 때문에 내식성이 향상된 것으로 보여 진다. 이상의 연구를 통해서 고내식성을 Al-Mg막의 유효성 확인하였으며, 설계에 대한 기초적인 응용지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.9 no.6
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• pp.404-415
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• 2000

This paper describes several performances and nondestructive inspection for deterioration due to forest fires in overhead transmission lines. After discussing corrosion mechanism such as atmospheric and galvanic corrosion for aged ACSR conductors and its detection for them are presented. Through impedance analysis of a solenoid coil, it is shown that the eddy current sensor may be available to inspect severe fault or local corrosion. As the solenoid coil changes its impedance when the test conductor is inserted into the coil, it can be possible to measure deterioration degree caused by forest fires. Tensile strength, extension rate and sensor impedance are tested for some samples degraded by artificial fire. As increasing blazed period to some extent, the strength of aluminum strand begins to be reduced remarkably, while galvanized steel strand holds the similar strength to the initial value, despite of appearing a little loss of zinc layer. In general, it is shown that the sensor impedance would be increased while the tension load of conductor is reduced and the extension rate is contrarily increased. Therefore, the sensor output could exhibit the changes of mechanical performances, and would be used to detect such deterioration caused by forest fire in ACSR conductors built on the ridge of mountains. Finally, it was verified that the solenoid coil could be applicable to obtain any crucial inform for serious deterioration due to forest fires.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.13 no.4
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• pp.1-7
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• 2008

In the process of continuous hot-dip galvanizing, it is well known that the gas wiping through an air knife system is most effective because of its uniformity in coating thickness, possibility of thin coating, workability in high speed, and simplicity of control. However, gas wiping used in the galvanizing process brings about a problem of splashing at the strip edge above a certain high speed of process. It is also known that the problem of edge splashing is more harmful than that at the mid strip surface. For a given liquid(of a certain viscosity and surface tension), the onset of splashing mainly depends upon the strip velocity, the gas-jet pressure, and the nozzle's stand-off distance. In these connections in the present study, we proposed three kinds of air knife system having nozzles of constant expansion rate, and compared the jet structures issuing from newly proposed nozzle systems with the result by a conventional one. In numerical analysis, the governing equations are consisted of two-dimensional time dependent Navier-Stokes equations, and the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model is employed to solve turbulence stress and so on. As the result, it is found that we had better use the constant expansion-rate nozzle which can be interpreted from the point view of the energy saving for the same coating thickness. Also, we better reduce the size of separation bubble and enhance the cutting ability at the strip surface, by using an air-knife having constant expansion-rate nozzle.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.29 no.6
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• pp.549-558
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• 2018

The overall efficiency depend on the overpotential of the oxygen evolution reaction in alkaline water electrolysis. Therefore, it is necessary to research to reduce the oxygen evolution overpotential of electrodes. In this study, Ni-Zn-Fe electrodes were prepared by electroplating and the surface area was increased by Zn leaching process. Electroplating variables were studied to optimize the plating parameters(electroplating current density, pH value of electroplating solution, Ni/Fe content ratio). Ni-Zn-Fe electrode, which is electroplated in a modified Watts bath, showed 0.294 V of overpotential at $0.1A/cm^2$. That result is better than that of Ni and Ni-Zn plated electrodes. As the electroplating current density of the Ni-Zn-Fe electrode increased, the particle size tended to increase and the overpotential of oxygen evolution reaction decreased. As reducing pH of electroplating solution from 4 to 2, Fe content in electrode and activity of oxygen evolution reaction decreased.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.29 no.4
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• pp.214-226
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• 1992

In this paper, the characteristics of fatigue crack growth in the spot welded joint of the same kinds of specimens($HS{\times}HS,\;GA{\times}GAB$) and different kinds of specimens($HS{\times}GA,\;HS{\times}GAB$) which consist of dual phase high strength steel(HS) and monogalvanized steel(GA) were examined with static tension tests and axial tension fatigue tests. Some of the important results are as follows : 1. The divergence of tensile strengths among the same and different kinds of spot welds under the same conditions is comparatively low regardless of the difference of stiffness. 2. At the low load bevel and long life legion, the fatigue crack is initiated near the nugget. However, in the high load level and short life region, it occurs a tittle far from the nugget. 3. It has shown a linear relation between maximum stress Intensity factor, Kmax and fatigue life, $N_f$ among each of the spot welds and has gathered in a narrow band on the log-log graph paper. $Kmax=H{\cdot}{N_f}^{P}$ where H and P are a material constant.