• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.177-178
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• 2009

DLC (Diamond-like Carbon) 코팅막은 저마찰, 고경도, 낮은 표면조도 등의 우수한 특성을 갖는 박막 물질로 다양한 산업분야에서 그 코팅막의 활용을 목적으로 응용연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 화학기상증착(PCVD) 공정을 이용하여 바이어스, 진공도, 공정 온도 등의 코팅 조건 변수를 이용하여 DLC 코팅막을 제작하였다. 또한, 코팅막은 공정 조건에 따라 증착속도, 표면 및 단면 조직, 밀착력, 경도, 마찰계수 등의 특성을 평가하였다. 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 DLC 코팅막 제조는 상온과 $175^{\circ}C$에서 이루어졌으며, 저온 중 DLC 코팅막 제조가 가능해짐에 따라 고분자 와 같은 저융점을 갖는 피처리물의 코팅처리가 가능하여 산업적 응용의 확대가 기대된다. SEM 표면 조직 관찰에 따른 DLC 코팅막의 표면조직과 조도는 공정조건에 따라 큰 차이는 보이지 않았지만, 밀착력에 있어서는 매우 큰 차이를 나타내었다. 스크래치 시험 결과 가장 높은 밀착력은 100 N 이상을 나타내었으며, 이 때의 마찰계수는 약 0.02를 나타내었다. 가장 낮은 마찰계수는 약 0.01을 보였으며, 이때의 밀착력은 25 N을 나타내었다. 증착속도는 바이어스 전압의 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 온도의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.169.2-169.2
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• 2013

본 연구에서는 gas를 이용한 PECVD 공법중 이온화 에너지가 높고 대면적 코팅이 용이한 Hybrid 코팅 장비에서 Linear Ion-Gun 이용하여 탄화수소 계열의 gas인 $C_2H_2$ 와 Si을 함유한 TMS (tetramethylsilane, $Si(CH_3)_4)$ gas를 이용하여 저마찰, 고경도 특성을 갖는 Si-DLC 코팅에 대한 연구를 수행하였다. Si-DLC 코팅에 앞서 전처리 공정으로 Linear Ion-Gun에 Ar gas를 주입하고 고전압의 DC 전원을 인가하여 제품 표면의 건식세정 및 표면 활성화를 진행 후, $C_2H_2$ 와 TMS gas를 Linear Ion-Gun에 주입하여 Si-DLC 코팅 공정을 진행하였다. Si-DLC 코팅시 $C_2H_2$ gas 주입량을 고정하고 TMS 가스 유량을 5~20sccm으로 조절하여 Si 함유량에 따른 Si-DLC 코팅막의 특성을 분석하였다. 이렇게 코팅된 Si-DLC의 박막 특성 분석으로 마찰계수 측정을 위해 ball-on-disk 타입의 tribometer를 사용하였으며, 박막 경도 측정은 Nano-indenter를 이용하여 분석을 진행하였다. 그 결과 Si을 포함하지 않는 DLC의 경우 마찰계수가 ~0.2를 가지는 반면, Si-DLC의 경우 Si 함유량이 약 1.5at%일 때, 마찰계수 ~0.04 저마찰의 우수한 특성을 지니며, 박막의 경도는 22[Gpa]로 고경도의 Si-DLC 코팅을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.91-92
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• 2013

산업이 고도화, 다원화, 세계화되고 있는 현대사회는 다기능성, 고물성, 극한 내구성을 가지며 환경 친화적이면서 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 다기능 소재의 개발을 요구하고 있다. 이러한 시점에서 다양한 물성을 동시에 발현이 가능한 코팅 소재는 향후 미래에 중요한 원천 소재로서 주목되고 있다. 특히, 환경에 의해 쉽게 물성 및 구조의 변화가 쉬운 종래의 코팅소재와는 달리, 다양한 외부환경에서도 미세 구조 및 물성을 안정적으로 유지할 수 있는 신개념의 코팅 소재의 개발이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해서는 코팅소재의 다 성분화가 필수적이다. 최근의 코팅 기술은 2가지 이상의 물성, 특히 서로 상반되는 물성을 동시에 구현할 수 있는 소재의 개발을 요구하고 있다. 이러한 물성의 구현을 위하여 더 많은 성분으로 구성되며 더욱 복잡한 조직으로 구성된 코팅층에 대한 개발이 필요하다. 본 연구에서 목표로 하는 신 개념의 원천소재기술은 4성분계 이상의 원료 물질을 단일 타겟으로 제조하여, 단순한 코팅공정으로서 단일 코팅층 내에 다양한 성분상이 10 nm 미만 크기의 나노 결정립/나노 비정질로 구성된 나노 복합 구조로 형성되도록 하는 기술을 개발하고자 하는 것이다. 이는 복합기능 3 이상의 다기능성 부여는 물론, 그림 1에 명시되어 있는 극한 기능성(광대역 윤활성, 전자 이동 제어에 의한 온도 저항 계수 및 전기 저항 조절, 고온 열적 안정성, 내산화성, 고열전도율, 초저마찰/내구성/초고경도성 등)이 구현되도록 하는 소재 개발과 원하는 물성을 구현할 수 있는 나노 복합 코팅층의 형성 공정으로 구성된다. 다성분계 모물질의 개발이 중요한 이유는 다수의 성분 원소를 합금 상태로 형성시킴으로서, 단일 소스에 의해 다양한 원소를 동시에 스퍼터링 및 증착이 가능하도록 할 수 있다는 장점을 가지기 때문이다. 특히, 타겟의 미세구조를 나노구조화 하는것을 통해, 스퍼터링 yield의 차이가 큰 원소일지라도 균일하게 증착시킬 수 있는 방법을 제시하고자한다. 이러한 연구는 다수의 성분 타겟을 사용함으로서 장비의 복잡성, 코팅의 재현성, 대형화 등의 문제점을 본질적으로 갖고 있는 기존 PVD 공정의 문제점을 해결하기 위한 최적의 대안이라할 수 있다. 본 발표에서는 3가지 이상의 다기능성 구현을 위한 가장 중요한 원천기술이라 할 수 있는 다성분계 타겟 모물질 제조 기술과 제조된 모물질을 이용하여 제조된 저마찰 코팅층과 그 물성에 대해 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.296-297
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• 2014

고체윤활제는 고온부품의 응용에 매우 적합한 소재이다. 세라믹스를 기반으로 하는 고온저마찰소재는 우주항공, 발전시설 등과 같은 다양한 분야에서 매우 중요하다. 본 연구는 고온저마찰 소재를 가지는 자기윤활 $Al_2O_3-ZrO_2$ 세라믹 복합 코팅층의 마찰마모거동에 초점을 맞추고 있다. 이 자기윤활 $Al_2O_3-ZrO_2$ 세라믹 복합 코팅층은 대기플라즈마 용사법으로 제작하였으며, 비윤활상태에서 마찰마모거동을 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2011.05a
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• pp.110-111
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• 2011

비정질 탄소계 박막은 높은 경도, 내마모성, 내화학성 및 전기저항특성을 갖는 박막으로 다양한 산업분야에 응용 및 적용 연구가 진행되고 있다. 특히, 탄소계 박막은 자동차 및 기계 산업분야에 있어서 우수한 물리적 특성인 고경도 및 저마찰 특성을 이용한 금속 표면의 기능성 부여를 목적으로 활발하게 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 사출금형 표면의 고경도 저마찰화를 목적으로 비정질 탄소계 박막을 사출금형 소재 (KP4)에 제작하고, 이들 코팅막에 대한 경도, 밀착력, 마찰계수 등의 물리적 특성을 평가하였다. 또한, 탄소계 코팅막 제작 공정 조건이 코팅막의 물리적 특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1997.04a
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• pp.41-46
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• 1997

TiN 코팅은 마모에 대한 저항성 및 고체 윤활 효과가 매우 우수하여 내마모성 및 저마찰이 요구되는 절삭공구나 피스톤 베어링 및 각종 축계의 코팅막으로 사용이 증가되고 있다. 일반적으로 재료의 경도와 인성은 서로 상반 관계를 갖고 있어 공학적으로 경도와 인성을 모두 요구하는 표면을 얻기 위해 연질 모재 위의 세라믹 코팅은 그 요구를 만족시킬 수 있는 가장 각광받는 표면처리 방법중의 하나이다. 그러나, TiN과 같은 경질 박막의 공학적 적용시 가장 요구되는 마모수명은 모재의 조도나 경도, 증착 방법, 접촉 상태, 코팅막의 두께 및 마모의 발생 기구 등에 따라 마찰 및 마모 메커니즘의 현저한 차이를 나타내기 때문에 예측이 거의 불가능한 실정이고, 아직까지 이러한 마모수명 비교 평가방법에 대한 기준 설정 및 정량적 정립이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 모재의 경도, 조도, 코팅 두께가 다른 TiN 경질 박막에 압입시험과 스크래치시험시 발생되는 균열 발생 메커니즘과 미끄럼 시험시 발생되는 마모 메커니즘의 연계성을 밝히고 압입 및 스크래치 시험시 코팅막이 손상되는 임계하중과 미끄럼 시험시 접촉하중 변화에 따른 마모수명의 정량적 연관성을 찾아보고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.21 no.2
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• pp.27-34
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• 2003

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.262-262
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• 2012

Diamond like carbon(DLC) 박막은 고경도, 초저마찰 특성을 요구하는 마찰분야에 널리 사용되며, 대면적 저가 코팅 방법 개발 및 물성 조절 기술이 요구된다. 본 연구에서는 선형 이온 소스를 통한 DLC 박막의 대면적 코팅 방법은 연구했으며, 방전 주파수 조절에 따른 박막 물성 조절 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.91-91
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• 2017

트라이볼로지란? 상대운동을 하면서 서로 영향을 미치는 두면 및 이와 관련된 문제로 마찰, 마모, 윤활에 대한 것을 말한다. 트라이볼로지는 1960대에 조사 연구되기 시작하면서 학문적으로 많은 정리가 이루어졌고, 현재 현대사회에서 문제가 되고 있는 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 핵심 요소로 떠오르고 있다. 특히 4차 산업혁명시대를 맞이하여 많은 부분에서는 인공지능, 클라우딩, 빅 데이터 및 로봇 등을 이야기하고 이에 대한 투자 및 개발을 이야기하고 있지만, 이 4차 산업을 뒷받침할, 강인한 제조업이 없으면 불가능한 혁명이라고 말 할 수 있다. 특히 트라이볼로지는 제조업의 무인 자동화 및 무인 로봇 등 이를 필요로 하는 산업 기기와 같은 전반적인 부품 및 소재의 마모를 감소시켜, 기계 장치의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 마찰은 두 물체 상호간의 열 발생을 억제 시키고, 마모는 물체의 표면 경도가 높으면 높을수록 마모량이 적어진다고 알려져있다. 따라서 트라이볼로지와 관련한 표면 처리의 경우, 고온 환경에서의 사용성 증대 및 고경도화 그리고 저마찰을 위한 방향으로 개발 발전되어져 왔다. 트라이볼로지 코팅 중 내마모 코팅의 경우, 티타늄 원소를 기본으로 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)를 합금화하면서, 고경도화 및 내열성을 증대시키는 방향으로 발전되어 왔다. 그에 따라 표면경도의 경우, 4000 Hv, 내열성 $1200^{\circ}C$에 도달였다. 하지만 여전히 철계와의 마찰계수는 0.3 이상으로 이를 낮추는 방법이 요구되고 있다. 최근 트라이볼로지 코팅 중 카본을 함유한 비정질 다이아몬드상 카본 막 (Diamond like Carbon Film : DLC) 이나, Diamond 막의 수요 증가는 마찰을 낮추어 융착마모를 줄이려는 노력으로 볼 수 있다. 특히 수소를 포함하지 않는 고경도 탄소막인 ta-C(tetrahedral amorphous-Carbon)의 수요는 증대되고 있으며, 이에 대한 후막화 및 양산화 기술의 개발의 현재 isssu로 대두되고 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.43-73
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• 2015

유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma: ICP)를 이용한 물리 및 화학 증착법으로 제작된 박막 재료는 우수한 기계적, 화학적, 물리적 성질 때문에 자동차 부품이나 공구재료의 내마모, 저마찰 경질코팅, 그리고 디스플레이용 코팅 뿐만 아니라 수소 연료전지의 분리막 성능 향상을 위한 코팅, 그리고 기판에 아주 균일한 크기의 나노 분말을 형성 시키는 곳에도 응용을 할 수 있음을 여러 사례를 중심으로 살펴 본다.