• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.131-131
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• 2018

최근 절삭공구산업은 자동차, 항공기, IT, 선박, 에너지 등 첨단산업의 증가로 인해 CGI, CFRP, 내열합금 등 난삭재의 수요가 증가하고 있다. 난삭재는 고내열, 고경도, 초경량 같은 특성을 지니며 우수한 기계적 물성을 갖지만 가공의 어려움이 있어 산업에 적용하는데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 개발된 가공기술 중 하드 코팅은 공구코팅비용 대비 공구의 표면경도와 수명을 효율적으로 향상시킬 수 있다고 알려져 있다. 대표적인 하드코팅으로는 AlN계, TiN계 코팅이 있다. 이러한 코팅의 경우 높은 기계적 물성과 우수한 내마모성으로 인해 절삭공구의 성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 많은 연구가 진행되고 있으며 절삭공구산업에서 각광받고 있다. 기존 선행연구 결과에 따르면 질화물 코팅의 우수한 물성은 질화물(Nitride) 생성 및 질화 공정에 의한 코팅층의 고밀도화에 의해 나타난다고 알려져 있다. 그 중에서 AlCrN coating은 우수한 내마모성 및 향상된 고온경도를 갖고 있다. AlCrN based coating에 미량의 원소를 첨가하여 기존 AlCrN coating의 기계적 특성을 더욱 향상 시킨 coating은 일반적인 고성능 코팅 대비 공구수명이 길다고 알려져 있으며, 전반적으로 우수한 특성에 의해 전 세계적으로 습식 및 건식 기계 가공 용도로 사용되고 있다. 본 연구에서는 AlCrN based coating에 미량의 원소를 첨가한 coating의 우수한 기계적 특성의 원인을 규명하기 위해 텅스텐카바이드(WC) 기판 위에 아크 이온 플레이팅 장비를 이용하여 AlCrN based coating을 증착 시킨 sample을 분석하였다. 결정구조 및 상 분석을 위해 X선 회절분석(XRD)을 실시하였으며, 미세 구조를 분석하기 위해 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM), 투과 전자현미경(TEM) 분석을 실시하였다. 또한 코팅층의 화학적 성분 분석을 위해 EDX분석을 실시하였으며 기계적 특성 평가를 위해 나노압입시험(Nano-indentation test)을 진행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.41.2-41.2
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• 2010

최근 태양전지 제조비용 절감을 위해 초박형 실리콘 태양전지 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이에 따라 후면전계(Back Surface Field, BSF) 특성에 대한 관심이 높아지는 추세이다. 이에 본 연구에서는 후면의 결정방향 및 표면구조에 따라 형성되는 후면전계(BSF)의 특성에 대해 알아보고자 하였다. 후면이 절삭손상층 식각(Saw damage etching) 후 (100)면이 드러난 실리콘 기판과 텍스쳐링(Texturing) 후 (111)면이 드러난 실리콘 기판에 후면 전극을 스크린 인쇄 후 Ramp up rate을 달리 하여 소성 공정(RTP system)을 통해 후면전계(BSF)를 형성하여 비교하였다. 후면전계(BSF)의 형상과 특성만을 평가하기 위하여 염산을 이용하여 후면 전극층을 제거하였다. 후면 전극 제거 후 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)과 3차원 미세형상측정기(Non-contacting optical profiler)로 후면전계(BSF)의 형상을 비교하였다. 또한 후면전계(BSF)의 특성을 평가하고자 Quasi-Steady-State Photo Conductance(QSSPC)를 사용하여 포화전류(Saturation current, $J_0$)을 측정하였고, 면저항 측정기(4-point probe)로 면저항을 측정하여 비교하였다. 후면 전계(BSF)는 (100)면과 (111)면에서 모두 Ramp up rate이 빠를수록 향상된 특성을 보였고, (111)면에서 더 큰 차이를 보였다.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.12 no.1
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• pp.52-62
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• 2013

In order to obtain the relation between the cutting force and the process parameters in the chamfering process for the gear of a gear shaft, analysis of the process was performed with a simplified model instead of considering the whole actual 3-dimensional cutting situation produced between cutting tool and gear. The model divided the actual situation into the accumulation of hundreds of 2-dimensional layers with a small thickness in the direction of the height of gear and derived cutting force at a cutting position by accumulating each cutting force calculated in a layer. With proposed method to analyze the cutting forces in the chamfering process, it was revealed that the cutting position and size were exactly searched to calculate the cutting force in each layer. The total cutting force was the highest in the corner where the cutter encountered the gear first during the relative motion between them. The cutting forces were changed in proportion to the cutting parameters such as feed rate and trajectory.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.38-38
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• 2018

TiMoN 코팅층은 우수한 내마모 특성과 낮은 마찰계수를 보여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 음극아크 증착으로 질소 가스 유량, 아크 전류, 기판 전압 등 공정 변수를 제어하여 TiMoN 코팅층을 스테인리스와 초경 기판 위에 제조하고 색상, 미세구조, 경도 등 물리적 특성을 평가하였다. TiMo 타겟은 Mo가 약 8 at.% 함유되어 있으며 직경은 80 mm이었다. 색차계를 이용하여 TiMoN 코팅층의 색상을 분석한 결과, 질소 유량이 증가할수록 $a^*$와 $b^*$ 값이 증가하는 경향을 확인하였다. 질소 유량 90 sccm으로 제조한 TiMoN 코팅층은 TiN 코팅층과 유사한 색상을 보였다. TiMoN 코팅층의 조성을 에너지분산형 분광기(energy dispersive spectroscopy)로 분석한 결과, 타겟과 유사한 조성을 보였다. TiMoN 코팅층의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 주상정 형성이 확인되었으며 코팅층 표면에는 음극 아크 공정 시 발생하는 거대입자가 발견되었다. 질소 유량 50 sccm으로 제조한 TiMoN 코팅층은 약 3000 Hv의 경도 값을 보였다. X-선 분광기로 TiMoN 코팅층의 결정성을 분석한 결과, TiN과 유사한 합금상이 형성된 것을 확인할 수 있었다. TiMoN 코팅층은 TiN과 유사한 색상을 보였으며 경도는 TiN보다 높은 값을 보여 절삭공구, 금속 가공용 부품 등 고경도 코팅층으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1988.06a
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• pp.43-48
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• 1988

보호피막을 입히는 방법으로는 화학증착법과 물리증착법이 주로 사용되고 있다. 고온 분위기에서 기체 상태인 반응물의 화학반응을 통하여 원하는 물질을 증착시키는 화학증착법은 물리증착법에 비해 점착성(adhesion)이 우수하고, 보호피막층의 성분조절이 용이하며, 반응물이 기체상태이므로 대량생산이 용이하여 보호피막 증착법으로 많이 사용되고 있다. $Si_3N_4$-TiC ceramic 표면에 TiC, TiN 및 Ti(C, N) coating을 함으로써 얻을 수 잇는 장점들은 표면층의 경도를 증가시키며, steel과의 마찰계수의 감소 및 coating 층 자체가 고온에서 고체 윤활제로 작용하여 마찰열의 상당한 감소를 얻을 수 있으며, 또한 coating층 자체가 비교적 안정한 화합물로 피삭재내의 성분원소들에 대한 diffusion barrier로 작용되며, 내식성을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 각 증착층의 미소경도, 열충격저항, steel과의 마찰계수를 측정하였으며, 최종적으로 절삭시험을 통하여 증착층들의 내마모성을 조사, 규명하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.94.1-94.1
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• 2017

최근 공구산업은 산업 발전으로 특수합금들이 발달하면서 이를 가공할 수 있는 새로운 절삭공구소재들이 개발되어 지고 있다. 또한 공구소재보다 코팅개발이 상대적으로 더욱 효과적이기 때문에 코팅 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 최근 일본에서는 새로운 코팅층 물질 개발보다는 기존의 코팅물질을 조합하거나 개량하여 성능을 향상시키는 추세이다. 또한 다기능 절삭 공구를 지속적으로 사용하는 추세에 따라 공구설계의 새로운 솔루션이 요구된다. 예를 들어 TiN 코팅과 추가 요소를 합금하면 효과적인 경도, 내마모성 등을 향상시키며, TiAlN, TiSiN 등을 예로 들 수 있다. 반면, 기존 TiN에 Mo가 첨가된 TiMoN 박막은 특성화하기 위한 노력이 매우 제한적이었다. Mo가 함유된 코팅층의 특징은 낮은 마찰 계수를 갖는다. 이는 Mo이 공기중의 산소와 반응하여 MoO3를 형성하기 때문이다. 본 연구에서는 TiMo합금 타겟을 음극 아크 증착공정을 이용하여 기초실험을 진행하고 분석평가를 진행하였다. 공정조건은 본 실험실에서 도출한 TiN의 기본공정조건을 바탕으로 기초실험을 진행하였으며, 시편은 스테인리스 강판(SUS304)을 사용하였다. 기초분석은 SEM, EDS, XRD, 초미소경도를 이용하였다. 처음 TiMo합금 타겟을 이용하여 기초실험과 분석을 진행한 결과 TiN과 비슷할 것으로 예상한 것과는 다른 결과가 관찰되었으며, 최적화 된 공정도출을 위한 향후 실험을 계획중이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.28 no.2
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• pp.196-205
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• 2004

The cutting characteristics and the deformed layer of nitrogen(N)-added type 316LN stainless steel were comparatively investigated to type 316L stainless steel. The cutting force, the surface roughness(Ra) and the tool wear in face milling works were measured with cutting conditions, and the deformed layers were obtained from micro-hardness testing method. The cutting resistance of type 316LN was similar to type 316L in spite of its high strength. The surface roughness of type 316LN was superior to type 316L for all the cutting conditions. In particular, in the high cutting speed above 345m/min, the surface roughness of the two stainless steels was closely same. The deformed layer thickness of the two stainless steels was generated in the 150$\mu\textrm{m}$-300$\mu\textrm{m}$ ranges, and its value of type 316LN was lower than that of type 316L. This is due to the high strength properties by nitrogen effect. It was found that type 316LN was higher in the tool wear than that type 316L, and flank wear was dominant to crater wear. In face milling works of type 316LN steel, tool wear is regarded as a important problem.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.33-55
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• 2016

PVD(Physical Vapour Deposition)코팅은 70년대 미국의 Multi-arc이란 기업에 의해 질화물계나 탄화물계 피막 증착이 가능한 아크이온플레팅(Arc Ion Plating) 기술이 산업에 소개되어, 주로 내마모나 내구성을 요구하는 금형, 절삭공구, 산업용 부품 분야 등에 적용되면서 꾸준한 성장세를 거듭해 왔다. 최근 들어 PVD기술은 그 수요의 급증과 더불어 보다 진화된 형태의 코팅장치 및 코팅피막들이 산업에 소개 되고 있다. 먼저 절삭가공분야에는 new composition, nano composite, multi-element composition, multi-layer, SML(Self Modification Layer)등의 코팅피막들이 단독 또는 조합된 형태로 개발되어 철계 소재를 대상으로 고경도 소재의 고속가공, 저경도~중경도 소재의 중속~고속 광범위영역에서 동시 절삭을 가능케 하였고, 비철.비금속 소재 절삭용으로 종전의 가스방식의 DLC(a-C:H)코팅을 훨씬 능가하는 ta-C Plus(Ultra super DLC) 코팅이 개발되어 고 Si함량의 Al-Si계 합금, Cu-W계, 고 섬유 CFRP, CFRM 및 반소결 상태의 세라믹 소재들을 황삭에서 정삭까지 단일 공정으로 절삭이 가능한 고성능 공구들이 개발보급되고 있다. 금속 성형분야에는 고장력 강판을 냉간에서 성형 가능한 Lubricative multi-layer coating, 열간 또는 고온에서 성형이 가능한 functional multi layer과 이형성이 더한층 개선된 dimpled(or embossed) functional multi layer 코팅들이 개발되어 산업현장에 빠르게 확산되고 있다. PVD 코팅의 또 다른 주요 적용분야로 의료분야를 들 수 있는데, 이는 코팅의 대다수가 고경도의 생체친화적인 특성을 가진데 착안되었으며, 흔히 현대성 질환이라 일컫는 과민성 체질, 과체중 및 허약체질 환자의 증가와 각종 재해 및 사고의 증가 및 인간 수명 증가에 따른 인공적인 시술의 요구증가에 편승하여 이 분야의 시장 또한 가파르게 성장하고 있다. 또한 대량으로 양산 적용단계에 접어든 자동차 핵심부품들을 비롯해서 각종 산업용, 방산용 기계 부품에도 성능 향상, 내구성 향상, 환경친화성 등 다양한 목적으로 확대 적용되고 있는 사례들을 본 발표를 통해 간략하게나마 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.170-171
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• 2000

현재 사용하고 있는 디스플레이 장치에는 표면에 무반사(antireflection), 무정전(antistatic) 코팅이 되어 있다. 이것은 전기적으로 음극선관(CRT)에서 발생되는 전자에 의해 표면에 생기는 전하의 적층을 제거하여 정전기를 방지하고 인체에 유해한 전자기파를 차단하는 무정전 기능과, 광학적으로 디스플레이 장치 표면에서 외부의 조명등과 같은 빛의 반사를 줄여 내부에서 나오는 정보(빛)가 보다 더 눈에 선명하게 들어오도록 해준다. 무반사 무정전 코팅의 투과 전도층으로는 비저항값이 낮고 가시광선 영역에서 굴절률이 높고 흡수가 적어 투과율이 높은 indium tin oxide(ITO)가 널리 연구, 사용되어 왔다. 이러한 ITO 박막 대신에 TiN 박막을 사용하여 그 위에 유전체층을 증착하여 단 2층으로 무반사 무정전 코팅을 제작 할 수 있다. TiN 박막은 절삭공구 등의 표면에 마모방지용 코팅재료로서 사용되고 있고, 부착력이 우수하며 화학적 안정성이 뛰어나 수명이 긴 박막을 제작 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 가시광선 영역에서 흡수로 인해 투과율이 ITO에 비해 상대적으로 낮지만 이점이 오히려 명도대비(contrast)의 향상을 가져온다. (중략)

• Journal of Oral Medicine and Pain
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• v.30 no.1
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• pp.131-140
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• 2005

The purpose of this study was to examine the ablation rate of Er: YAG laser irradiation on dentin and enamel and to observe the microscopic structures of cavities formed after ablation of enamel and dentin in using a bur and cavities formed after ablation using laser. Er:YAG laser irradiated at 200 mJ, 250mJ, 300mJ at the frequency of 20Hz, 15Hz. The following results were obtained : 1. The ablation rate of dentin groups at power of 3 W-6 W was about $1.103{\sim}2.639mm^3/sec$ and there were no significant differences between power of 4.5 W$\sim$6 W. 2. The ablation rate of enamel groups at power of 3 W-6 W was about $0.413{\sim}0.969mm^3/sec$ and there were no significant differences between power of 4 W$\sim$6 W. 3. With SEM examination of the cavity surface treated with the conventional high speed bur revealed relatively flat appearance almost covered with a debris like smear layer. 4. With SEM examination of the lased surface of dentin groups revealed no smear layer and no debris and openings of dentinal tubules were clearly opened. But the lased surfaces of the groups over 3 W were irregular and particles were loosely attached on it. 5. With SEM examination of the lased surface of enamel groups revealed severely destructed surface at the 6 W group and melting drop materials at the 3 W group. But the lased surface of 4 W group revealed clearly ablated surface. Therefore when cutting teeth using Er:YAG laser, the lasing power which can make effective ablation rate and minimize the thermal effect could be 3W at dentin and 4W at enamel. But, further studies and additional data collection will be necessary for appropriate lasing condition of Er:YAG laser.