• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.165-165
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• 2017

지난 수 십 년 동안, 전 세계적으로 자원의 소비가 급격히 증가하게 되면서 최근 자원 고갈은 물론 환경오염이 커다란 이슈로 문제가 되고 있다. 이에 따라 재료 관련 분야에 있어서는 보다 효율적이고 친환경적인 방법으로 자원을 활용해야 된다는 필요성이 대두되었고 이와 같은 관점에서 목적하는 성분이 우수하고 환경 친화적인 표면처리 재료 개발연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 그 중 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 알루미늄, 마그네슘 등의 경금속의 경도를 향상시키고 높은 내마모성, 내식성을 갖게 하는 표면처리로써 그 관심이 증가하고 있다. 이 플라즈마 전해 산화는 일반적으로 공정비용 대비 효과적이고 환경 친화적이며 코팅 성능 면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 고유한 특성으로 인해 플라즈마 전해 산화 코팅은 최근 몇 년 동안 기계, 자동차, 우주항공, 의학 및 전기 산업 등의 분야에서 그 적용이 점차 증가하고 있는 상황이다. 한편, 플라즈마 전해 산화 코팅을 하는 모재들의 경우 부동태 산화피막을 용이하게 형성할 수 있는 특성의 모재에 한정되고 있어서 그 응용확대에 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화법을 사용하여 용융알루미늄도금 강판 상에 산화피막 형성을 시도하였다. 전원공급 장치의 양극은 전해질 속에 잠겨있는 작동전극에 연결하고 음극은 대전극 역할을 하는 스테인레스강 전해질 용기에 연결되었다. 전해질은 Sodium Aluminate 및 기타 첨가제를 함유한 것을 사용하였고 온도는 열교환기를 사용하여 $30^{\circ}C$ 이하로 유지되었다. 또한 여기서 전류밀도는 $5{\sim}10A/dm^2$, 실험 주파수는 700Hz, Duty cycle은 30 및 90%의 각 조건에서 공정처리 시간을 각각 30분 및 60분 동안 진행하였다. 이와 같은 조건에서 형성한 막들에 대해서는 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 코팅 막의 표면 및 단면의 모폴로지를 관찰하였음은 물론 EDS 및 XRD 측정을 통하여 원소조성분포 및 결정구조를 각각 분석하였다. 또한 이 코팅 막들에 대한 내식성은 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 침지 시험 및 전기화학적 동전위 양극분극(Potentiodynamic Polarization) 시험을 진행하여 평가하였다. 이상의 실험결과에 의하면, 제작조건별 플라즈마 전해 산화 코팅 막의 모폴로지 및 결정구조가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 코팅 막의 모폴로지 관찰 결과, 공정 시간에 비례하여 표면에 존재하는 원형 기공의 수는 감소하였으나 그 크기가 커지고 크레이터의 직경 또한 커진 것이 확인되었다. 이 기공은 마이크로 방전에 의해 형성된다고 알려져 있는데 공정 시간이 증가함에 따라 코팅 두께가 점차 증가하여 마이크로 방전의 빈도수가 줄어들고 그 강도는 증가하게 되어 기공 크기가 증가한 것으로 사료된다. 또한 공정시간이 긴 시편에서 표면에 크랙이 다수 존재하는 것으로 확인되었다. 이것은 방전에 의해 고온이 된 소재가 차가운 전해질과 만나게 되어 생긴 큰 온도구배로 인해 강한 열응력이 발생하여 균열을 초래한 것으로 보인다. 조성원소 분석 결과 원형 기공 주변의 크레이터 영역에는 알루미늄이 풍부하였으며 그 주변에 결절상을 갖는 구조에서는 전해질 성분의 원소가 포함되어 있는 것이 확인되었다. 이러한 코팅 막의 표면 특성은 내식성에 영향을 주게 된 원인으로 사료된다. 동전위 분극측정 결과에 의하면 플라즈마 전해 산화 공정 시간이 길어질수록 부식전류밀도가 증가하였다. 이것은 공정시간이 길어짐에 따라 강한 방전이 발생하여 기공의 크기가 증가하고 크랙이 발생하게 되면서 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 종합적으로 재료특성 분석 및 내식성 평가를 분석한 결과, 플라즈마 전해 산화의 공정 시간이 너무 길게 되면 오히려 내식성은 저하되는 것이 확인되었다. 이상의 연구를 통하여 고내식 특성을 갖는 플라즈마 전해 산화 막의 유효성을 확인하였으며 용융알루미늄강판 상에 실시한 플라즈마 전해 산화 처리에 대한 기초적인 응용 지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.180-180
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• 2011

본 연구에서는 MEMS 공정 기술 및 니켈 전해도금 공정을 이용한 프로브 카드를 제작 및 연구 했으며 MEMS기술을 사용함에 따라 다양한 형상의 프로브 카드를 구현하였다. 본 연구를 진행하면서 Photolithography공정 중 스핀코팅, 노광의 세기 및 도금시간의 변화를 각각 다르게 했을 때 도금용 Thick PR Mold 높이에 큰 영향이 있는 것을 알 수 있었다. 실리콘 웨이퍼를 대신하여 Pi필름 상에 Thick PR를 이용하여 Mold를 형성하고, 그 위에 니켈 도금법에 의해 니켈 박막을 형성한 후, Lapping에 의해 두께 평탄도를 조정한다면 일정한 두께편차, 직각에 가까운 수직도 및 항상 일정한 치수 정밀도를 갖는 저단가 니켈 소재의 프로브 카드를 제작 할 수 있을 것이며, 높은 효율을 기대 할 수 있다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1999년도 춘계학술발표회요약집
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• pp.100-100
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• 1999

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1805-1810
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• 2010

본 논문에서는 알루미늄 박판의 다단 전해식각을 공정을 이용한 3 차원 마이크로 구조물 제작방법을 제안한다. 본 공정은 기존 전해가공 공정들에 비해 3 차원 구조물의 대량생산이 용이하며, 기존 3 차원 마이크로 금속 구조물의 제작을 위한 다단 도금방법에 비해 간단하고, 경제적일 뿐만 아니라, 성형된 금속 박판을 이용하므로 구조물의 물성이 안정적이다. 본 논문에서는 단일 전해식각 공정을 통한 2 차원 외팔보 열과 다단 전해식각 공정을 통한 3 차원 마이크로 구조물의 제작을 수행하였다. 단일 전해식각 공정에서 평균 수직방향 식각률 $1.50{\pm}0.10 {\mu}m/min$ 와 평균 수평방향 식각률 $0.77{\pm}0.03 {\mu}m/min$을 얻었으며, 이를 이용한 3 차원 마이크로 구조물을 제작한 결과, 수직방향으로 $15.5{\pm}5.8 %$, 수평방향으로 $3.3{\pm}0.9 %$의 제작오차와 $37.4{\pm}9.6 nm$의 표면조도를 보였다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권6호
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• pp.38-43
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• 2018

유리생산공정에서 발생하는 요업로 전극봉인 폐주석 산화물로부터 가스환원공정과 전해정련을 통하여 고순도 주석을 회수하기 위한 연구를 수행하였다. 메탄가스 환원공정을 통해 99% 순도의 조주석을 회수하고, 불순물을 미량 제어하였다. 주석의 전해정련시 전류밀도가 $60A/dm^2$이고 전해액의 황산농도가 0.75 mol일 때 99.979%의 고순도 주석이 96.8% 회수되었다. 그리고 전극봉에 포함된 Pb, Sb 등의 독성 불순물 제어가 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.290-290
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• 2013

플라즈마 전해산화(Plasma Electrolytic Oxidation)란 저 농도의 알칼리 전해액을 매개로, 고전압을 가해 미세 플라즈마 방전을 유도하여 Al, Mg, Ti 등의 금속표면을 산화시켜 고내식성, 초경합금 수준의 내마모성, 탁월한 절연성과 고경도성을 가지는 산화막을 형성시키는 기술로 전자, 자동차, 의료, 섬유, 해양, 석유화학 산업에 이르기까지 광범위한 분야에 적용되어 우수한 물성을 확보할 수 있는 차세대의 표면처리 기술이다. 본 연구에서는 6061 알루미늄 합금을 이용하여 다양한 전해액 조건에서 플라즈마 전해산화 공정으로 Al2O3 산화막을 형성시켰다. 산화막의 조성 및 미세구조는 XRD와 FE-SEM, EDS를 이용하여 분석하였다. 형성된 산화막은 회색에서 밝은 회색으로 시편 전면에 고르게 나타났다. 전해액 조성을 바꾸어줌에 따라 각기 다른 표면 특성을 가지는 산화막을 얻을 수 있었고, 그에 따른 물성 변화를 분석하였다. 특히 Si 이온 농도를 조절함으로써 피막 성장인자와 표면 미세구조를 제어할 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권1호
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• pp.77-84
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• 2010

상용원자로에서 발생하는 산화물 사용후핵연료의 부피감용과 재활용을 위하여 산화물을 금속으로 환원시키는 공정에 대한 연구가 수행되어 왔다. 다양한 환원법 중에서, 한국원자력연구원은 LiCl-$Li_2O$ 용융염을 반응매질로 사용하는 전해환원공정을 현재 개발 중이다. 파이로 공정의 전단부에 해당하는 전해환원 공정은 PWR 산화물 연료 주기를 소듐냉각 고속로의 금속연료 주기에 연결시켜 준다. 이 논문은 금속전환 공정을 개발/개선하고, 용량 증대를 수행한 한국원자력연구원의 노력을 요약한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.722-727
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• 2016

본 연구에서는 전류효율 향상을 통하여 전해연마 공정 중 발생하는 폐산 폐기물 발생량을 감소시키고자 하였다. 구형 부스바와 Taguchi 기법을 이용하여 전해연마 공정의 최적 조건을 도출하였다. 전해연마 공정 중 전류효율에 영향을 미치는 제어인자로 전류밀도, 전해연마 시간, 전해액 온도, 유량을 선택하였다. 각 제어인자에 대하여 3수준을 고려하여 직교 배열표를 작성하여 실험을 수행하였다. Taguchi 기법에 따라 망대특성 SN비를 산출한 결과 전류밀도가 가장 큰 영향을 미치고 전해연마 시간이 가장 적은 영향을 미치는 것을 확인하였다. 폐산 폐기물 발생량을 최소화할 수 있는 최적 조건은 전류밀도 $45A/dm^2$,전해연마 시간 4 min, 전해액 온도 $65^{\circ}C$, 유량 7 L/min였다. 분산분석 결과 전류밀도, 전해액 온도, 유량이 신뢰수준 95%에서 유의함을 확인하였다. 구형 부스바 사용으로 접촉 면적 및 접촉력 증가로 전류효율이 향상되어 폐산 폐기물 발생량을 감소시킬 수 있었다. 부스바의 형태(선 접점 부스바, 반구형 면 접점 부스바, 구형 면 접점 부스바)에 따른 전류효율의 영향과 관련한 비교 연구가 향후 진행될 예정이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.191-191
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• 2015

반도체 소자 성능 향상을 위한 3차원 TSV배선 공정이 연구되었다. 전기도금을 이용한 TSV 공정 시 기존에는 황산 구리 수용액내에 억제제, 가속제, 평탄제등을 첨가한 복잡한 전해질이 사용되었지만 본 연구에서는 억제제만을 이용하여 Cu bottom-up filling에 성공하여 전해질의 조성을 단순화 시켰다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권5호
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• pp.59-66
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• 2022

니켈, 코발트 및 구리 전해채취의 반응율속단계 규명을 위해 회전원판전극(rotating disc electrode, RDE)를 사용하여 전해액 온도 및 교반속도에 대한 실험을 수행하였다. 유가금속 별 전해채취 공정에서의 활성화에너지를 구하여 반응율속단계를 규명한 결과 니켈은 혼합율속, 코발트는 화학반응율속, 구리는 물질전달율속으로 판단되었다. 니켈, 코발트 및 구리의 전해액 온도 및 교반속도 변화에 따른 전해채취 공정을 수행하여 전류효율을 비교한 결과 반응율속단계 결과와 일치하였다.