• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.10
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• pp.1239-1249
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• 2013

In this study we establish a process to predict hardening behavior considering the Bauschinger effect for zircaloy-4 sheets. When a metal is compressed after tension in forming, the yield strength decreases. For this reason, the Bauschinger effect should be considered in FE simulations of spring-back. We suggested a suitable specimen size and a method for determining the optimum tightening torque for simple shear tests. Shear stress-strain curves are obtained for five materials. We developed a method to convert the shear load-displacement curve to the effective stress-strain curve with FEA. We simulated the simple shear forward/reverse test using the combined isotropic/kinematic hardening model. We also investigated the change of the load-displacement curve by varying the hardening coefficients. We determined the hardening coefficients so that they follow the hardening behavior of zircaloy-4 in experiments.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.23 no.2
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• pp.156-164
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• 2003

STS316L had been used as the structural material for energy environmental facilities, because austenite stainless steels like 316L have superior mechanical properties of which toughness, ductility, corrosion resistant and etc. However, those welded structures are receiving severe damage due to increasing of the aged degradation. Most studies until now have been carried out against fatigue behaviors of weldments, and were not well studied on nondestructive evaluation methods. In this study, the fatigue crack propagation behavior of STS316L weldment usually used for vessels of the nuclear power plant was investigated. Also, the degradation characteristics of 316L stainless steel weldments were evaluated by the ultrasonic parameter such as ultrasonic velocity, attenuation factor and time-frequency analysis. The results of this study can be used as a basic data for the prediction of the fatigue crack life of weldments structures without disjointing or stopping service of structures in service.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.105-105
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• 2012

본 논문에서는 전세계적으로 차세대 에너지절감 반도체로 각광을 받고 있는 GaN 소자의 연구개발 동향에 관하여 발표하고자 한다. GaN 반도체는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$)등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. 고출력용 GaN RF 전력증폭 소자의 전력밀도는 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 10배 이상 높아 제품의 소형화와 경량화를 통하여 30% 이상의 전력절감이 가능하며, 레이더, 위성등 송수신 트랜시버 모듈에 GaN 전력증폭기를 이용할 경우 기존 GaAs-기반 전력증폭기에 비하여 높은 전력밀도(>x8)와 높은 효율(>20%)로 인하여 모듈 크기를 50% 이상 줄임과 동시에 경량화를 이룰 수 있어 비행기, 위성등 탑재체의 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다. 고전력용 GaN 전력 스위칭 소자는 기존 Si-기반 IGBT에 비하여 스위칭 손실과 온-저항 손실이 낮아 30% 이상의 에너지 절감이 가능하다. 뿐만 아니라, 일본 도요타 자동차사의 보고에 의하면 HEV등 전기자동차의 DC-DC 부스터 컨버터나 DC-AC 인버터에 GaN 전력반도체를 적용할 경우 경량화, 변환효율 향상, 전용 냉각시스템을 제거할 수 있어 연료소모를 10% 이상 줄일 수 있어 연간 400불 이상의 에너지 절감 효과를 가진다. 이러한 에너지절감 효과는 미국, 유럽, 일본등 선진국을 중심으로 차세대 GaN 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 치열한 경쟁 구도의 구동력이 될 것이며, 본 논문을 통하여 GaN 반도체의 연구개발 방향과 상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.366-366
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• 2012

현재 사용되고 있는 투명전극재료 중에 ITO(Indium Tin Oxide)가 가장 투명하면서 전기도 잘 통하고 생산성도 좋다. 투명전극은 비저항이 $1{\times}10^{-3}{\Omega}/cm$이하, 면 저항이 $10^3{\Omega}/sq$이하로 전기전도성이 우수하고 380에서 780 nm의 가시광선 영역에서의 투과율이 80%이상이라는 두 가지 성질을 만족시키는 박막이다. 본 연구에서 X-ray Film을 제작하기 위하여 상용화된 ITO Glass 전극 기판에 X-ray가 조사되면 직접 전자 전공 쌍(electron-hole pair)을 발생시켜 전기적 신호를 발생하는 광도전체 물질(Photoconductor)인 PbO, $PbI_2$, $HgI_2$를 스크린 프린팅(Screen Printing)법을 이용하여 각각 제작하였다. 상부 전극으로 마그네틱 스퍼터링(Magnetic Sputtering) 진공 증착 장치를 사용하여 전류, 전압, 아르곤 및 산소 유입량등을 조절하면서 상부 전극을 증착하였다. 이때 타켓으로 $In_2O_3;SnO_2$ (조성비:90:10wt%)를 사용 하였고, base pressure는 $9{\times}10^{-7}torr$, deposition pressure는 $3{\times}10^5torr$를 고정하였다. 또한 전류와 전압은 각각 0.4A, 800V로 유지하고, $O_2$:0.3 ppm, Ar의 경우 4.9 ppm에서 70 ppm까지 올려 플라즈마를 활성화 시킨 후 90초 동안 ITO를 증착하였다. 본 실험에 제작된 박막으로 X-ray을 조사하여 검출기로써 특성 평가를 실시하였으며, 실험결과 X-선 투과와 전도성 등 두가지 특성이 동시에 만족 될 만한 성능을 가질 수 있음을 확인 할 수 있었다.

• Journal of Powder Materials
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• v.23 no.4
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• pp.263-269
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• 2016

Graphene oxide (GO) powder processed by Hummer's method is mixed with p-type $Bi_2Te_3$ based thermoelectric materials by a high-energy ball milling process. The synthesized GO-dispersed p-type $Bi_2Te_3$ composite powder has a composition of $Bi_{0.5}Sb_{1.5}Te_3$ (BSbT), and the powder is consolidated into composites with different contents of GO powder by using the spark plasma sintering (SPS) process. It is found that the addition of GO powder significantly decreases the thermal conductivity of the pure BSbT material through active phonon scattering at the newly formed interfaces. In addition, the electrical properties of the GO/BSbT composites are degraded by the addition of GO powder except in the case of the 0.1 wt% GO/BSbT composite. It is found that defects on the surface of GO powder hinder the electrical transport properties. As a result, the maximum thermoelectric performance (ZT value of 0.91) is achieved from the 0.1% GO/BSbT composite at 398 K. These results indicate that introducing GO powder into thermoelectric materials is a promising method to achieve enhanced thermoelectric performance due to the reduction in thermal conductivity.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.93.2-93.2
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• 2018

최근 기후 변화 문제로 $CO_2$배출량 억제 정책에 따라 열전재료가 다양한 분야에 크게 주목 받고 있다. 열전 모듈은 전류를 흘려 온도차를 발생시키는 펠티어 효과와 온도차를 전력으로 변환하는 제백 효과를 이용한다. 열전발전용에 적용되는 상용 열전모듈의 경우, 열전소자의 접합부의 수는 수십 개 이상이다. 따라서 단 한 개의 접합 불량 열전소자가 모듈 전체의 열전성능에 큰 영향을 미친다. 현재 상용화 된 Bi-Te계 열전 모듈은 Bi-Te의 Te와 Sn계 솔더의 주성분인 Sn이 $250^{\circ}C$ 부근에서 취성의 Sn-Te계 금속 화합물을 형성한다고 알려져 있다. 이 때 생성된 Sn-Te 화합물은 열전모듈의 접합강도를 약화시키고 이로 인해 열전모듈의 접합 신뢰성을 크게 저하 시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 솔더와 소자 사이에 확산방지층이 적용되고 있으며, 이 중에서 니켈합금이 가장 널리 적용되고 있다. 니켈층을 형성시키는 방법 중에서, 무전해 도금법은 간단하게 열전소자 표면 위에 도금 층을 균일한 두께로 만들어 낼 수 있다. 하지만, 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 화학적 결함이 존재하지 않기 때문에, 무전해 니켈 도금층의 밀착성이 떨어진다. 이 때. 소자 표면에 거칠기 효과(anchor effect)를 부여하기 위해 물리적 샌딩법을 사용하는데 이 방법의 경우 소자에 크랙 같은 손상을 미쳐 열전모듈의 신뢰성 저하를 가져온다. 그러므로 거칠기 효과를 부여하면서 소자에 손상을 최소화하는 습식 식각법을 개발하여 Bi-Te계 열전소자의 표면 조도를 조절하고 무전해 Ni-P 도금을 실시하였다. 그리고 열처리 유무에 따른 열전모듈의 접합강도를 측정하였으며, 제작한 열전 모듈의 접합부 및 파단부의 계면 분석하여 무전해 Ni-P도금을 위한 습식식각법(wet etching법)에 대하여 검토하였다. N-type은 질산과 구연산의 혼합수용액에, P-type은 왕수에 습식 식각처리를 해서 적당히 표면 조도를 조절한 후에 EPMA로 분석을 해본 결과 니켈 도금층과 Bi-Te 소자 간에 anchor effect가 부여 된 것을 확인했다. 습식 식각에 의해서 제조된 열전모듈의 접합강도는 종래의 알루미나 샌딩법으로 제조한 열전모듈 보다 높은 접합강도를 나타내었다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.8
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• pp.4723-4728
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• 2014

In this study, a thermoelectric module (TEM) and a diesel engine were modeled using 1-D commercial software AMESim, and the performance of the TEM was evaluated when the engine was operated under the NEDC driving cycle. The goal of TEM modeling was to investigate not only the waste heat recovery (WHR) rate and energy converting efficiency, but also the heat transfer rate by taking the materials characteristics into account. In addition, a diesel oxidation catalyst (DOC) was designed, and it was found that the waste heat recovery with TEM affects the activation of DOC and alters engine exhaust composition. The simulation indicated that the WHR using TEM is beneficial for decreasing the fuel consumption of vehicles, but the reduction in the exhaust temperature affects the activation of DOC, resulting in an approximately 14% increase in CO and HC emissions. Therefore, the effect of waste heat recovery on the automotive emission characteristics must be considered in the development of automotive engine WHR systems.

• Journal of Conservation Science
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• v.32 no.4
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• pp.449-457
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• 2016

A stoneware bottle was recovered from the Incheon Yeongheungdo Shipwreck in 2013. Primary observations showed that this object had a sealed opening and was covered with a foreign material. After it was cleaned via mechanical and chemical methods, wave patterns were observed on the outer surface of the bottle and a yellowish-brown transparent material was found within. In this paper, the process of conserving the stoneware bottle and the analysis conducted on the unknown material found within is explained. The conservation process included steps such as cleaning, desalination and restoration. After of the missing area located at the rim, the original shape of the bottle was made clear. In addition, the unknown inner material was analyzed using FT-IR and GC-MS. Results showed that the material is similar to golden lacquer. It is speculated that the Yeongheungdo Ship had wrecked during the Unified Silla period while carrying a bottle loaded with golden lacquer.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.21 no.5
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• pp.215-223
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• 2005

Piezo-ceramics are special materials which transform energy from mechanical to electrical forms and vice versa. Bender elements are composite materials consisting of thin piezo-ceramics and elastic shims, and are widely used as actuators and transducers in the field of electronics, robotics, autos and mechatronics utilizing the effectiveness of energy transformation capability. In geotechnical engineering, commercial bender elements are used in laboratory as source and receiver in the measurements of soil stiffness. The elements were built by using various metal shims sandwiched between piezo-ceramics and coating over the composite in the research. A pair of elements were buried in a concrete block and used as source and receiver to measure the stiffness of the concrete. The test results were verified by comparing with the resonant column testing results. In a preliminary stage of the development of an in-situ seismic testing equipment using bender elements for soft clay materials, shear waves were generated and measured by burying the elements in the barrel of kaolinite and water mixture. The measured shear wave signals were so distinct for the first-arrival pick that applicability of the elements in the field measurements could be very promising.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.305-305
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• 2013

태양전지는 무기태양전지와 유기태양전지 등이 연구 되고 있는데 [1] 그 중 유기물질의 장점(높은 수율, solution phase processing, 저비용으로 전력 생산)과 무기재료의 장점(높은 전자 이동도, 넓은 흡수 범위, 우수한 환경 및 열 안정성)을 융합함으로써 장기적 구조안정성의 확보와 광전변환의 고 효율화를 동시에 달성하기 위한 유기무기 하이브리드 태양전지가 최근 큰 관심을 끌고 있다[2]. 본 연구에서는 hybrid photovoltaics에 유기물 MDMO-PPV와 전도성 고분자 PEDOT:PSS를 무기물 GaN 위에 spin coating 하여 두께에 다른 효율을 측정하였다. 유기물 MDMO-PPV는 p-형으로 클로로벤젠, 톨루엔과 같은 유기 용매에 잘 녹으며 HOMO 5.33eV, LUMO 2.97eV, energy band gap 2.4eV이며 99.5%의 순도 물질을 사용하였다. 또한 정공 수송층(hole transport layer, HTL)으로 PEDOT:PSS를 사용하였으며, HOMO 5.0eV, LUMO 3.6eV, energy band gap 1.4eV를 가지며 증류수나 에탄올과 같은 수용성 용매에 잘 녹는 특성을 가지고 있다. 무기물은 III-V 족 물질 n-GaN(002)을 사용하였고 valence band energy 1.9eV, conduction band energy 6.3eV, energy band gap 3.4eV, 높은 전자 이동도와 높은 포화 속도, 광전자 소자에 유리한 광 전기적 특성을 가지고 있다. 기판으로는 GaN와 격자 부정합도와 열팽창계수 부정합도가 큰 Sapphire (Al2O3) 이종 기판을 사용하였다. 전극으로 Au를 사용하였으며 E-beam증착하였다. Reflector로서 Al를 thermal evaporator로 증착하였다 [3]. 실험 과정은 두께에 따른 효율을 알아보기 위해 MDMO-PPV를 900~1,500 rpm으로 spin coating 하였고, 열처리에 따른 효율을 알아보기 위해 열처리 온도 조건을 $110{\sim}170^{\circ}C$의 변화를 주었다. FE-SEM으로 표면과 단면을 관찰하였으며 J-V 특성을 알아보기 위해 각 샘플마다 solar simulator를 사용하여 측정하였고 그 결과를 논의하였다.