• 폴리머
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• 제32권5호
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• pp.440-445
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• 2008

정수압 상태의 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 파손 메커니즘과 파손 모폴로지를 연구하였다. 비디오현미경과 주사전자현미경을 이용한 관찰 결과, 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 파손모드는 내면에서 외면으로 진전되는 크랙을 수반하는 취성파괴임을 확인하였다. 또한 산화유발시간과 적외선분광분석을 통하여, 파손된 선형저밀도 플리에틸렌 튜빙의 단면상에 열화에 의한 발열 피크와 카르보닐 피크의 증가를 관찰하였다. 열 가속에 의한 음력과 수명특성 사이의 관계를 고려한 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 가속수명시험법 및 시험장치를 개발하였다. 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 장기 정수압 상태의 수명을 예측하기 위해 아레니우스 모델과 와이블 분포를 적용한 통계학적 기법을 도입하였다. 그 결과, 사용온도 $25^{\circ}C$에서의 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 장기수명을 평가/분석하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.129-136
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• 2021

본 의료기관에서 사용되는 방사선 차폐체는 주로 납을 활용하여 제품과 부속품을 제작한다. 납은 가공성과 경제성이 우수하지만 폐기 시 환경 문제로 인해 사용량을 줄이고 있으며, 오랫동안 사용했을 시 크랙 현상과 중력에 의한 처짐 현상으로 인해 차폐막, 차폐벽, 의료기기 부픔 등으로 장기간 사용하기에는 한계가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 구리, 주석 등을 사용하지만, 아직 차폐성능을 제어하기에는 제작 공정에 어려움이 있어 대부분 텅스텐을 많이 사용하고 있다. 그러나 아직 텅스텐의 종류에 따른 특성이 잘 제시되지 못해 다른 차폐재와의 비교가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 순수 텅스텐, 탄화텅스텐, 산화 텅스텐을 이용하여 동일한 공정으로 의료방사선 차폐시트를 제작하여 시트 단면의 입자 구성과 차폐성능을 비교하였다. 비교 결과 순수 텅스텐, 탄화텅스텐, 산화 텅스텐 순으로 차폐성능이 우수한 것으로 나타났다.

• 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 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.252-252
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• 2016

최근 학계나 산업계에서 indium tin oxide (ITO)의 높은 전기 전도도 및 광투과율을 이용하여 줄 발열을 기초로 하는 투명 면상 발열체에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다. 하지만 단일 ITO 박막으로 제작한 투명 면상 발열체는 온도가 상승함에 따라 균일하게 발열 되지 않으며, 글라스의 곡면 부분에서 유연성이 부족하여 크랙이 발생하는 다양한 문제점들을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 ITO의 결정화 온도 $160^{\circ}C$ 이상의 고온공정 또는 증착 후 열처리가 필요 하는 추가적인 공정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 단일 ITO 박막의 단점을 개선하는 ITO/Ag/ITO 하이브리드 구조의 투명 면상 발열체를 제작하여 전기적, 광학적 특성을 비교하고 발열량, 온도 균일성, 발열 유지 안정도를 조사하였다. 본 연구에서는 $50{\times}50mm$ 크기의 non-alkali glass (Corning E-2000) 기판 상에 마그네트론 스퍼터링 공정으로 상온에서 ITO/Ag/ITO 박막을 연속적으로 증착 하여 다층구조의 하이브리드 형 투명 면상 발열체를 제조하였다. 박막 증착 파워는 DC (Ag) power 100 W, RF (ITO) power 200 W로 하였으며 ITO박막두께는 40 nm로 고정 시키고 Ag박막 두께는 10 ~ 20 nm로 변화를 주었다. 증착원은 3인치 ITO 단일 타깃(SnO2, 10 wt.%)과 Ag 금속 타깃 (순도 99.99%)을 사용하였으며, 고순도 Ar을 이용하여 방전하였으며 총 주입량은 20 sccm, working pressure는 1.0 Pa을 유지하였다. 증착전 타깃 표면의 불순물 제거와 방전의 안정성을 유지하기 위해 10분간 pre-sputtering을 진행하고 증착하였다. 증착한 박막의 전기적, 광학적 특성은 각각 Hall-effect measurements system (ECOPIA, HMS3000), UV-Vis spectrophotometer (UV-1800, SHIMADZU)으로 측정하였으며, 하이브리드 표면의 구조 및 형상은 field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM, Hitachi S-4800)으로 관찰하였다. 또한 투명 면상 발열체의 성능은 0.5 ~ 3 V/cm의 다양한 전압을 power supply (Keithly 2400, USA)를 통해서 시편 양 끝단에 인가한 후 시간에 따른 투명면상 발열체의 표면 온도변화를 infrared thermal imager (IR camera, Nikon)를 이용하여 관찰하였다. 하이브리드 구조를 가진 ITO박막의 두께는 40 nm로 고정 시키고 Ag박막의 두께는 10, 15, 20 nm로 변화를 주었다. 이들 박막의 면저항 값은 각각 5.3, 3.2, $2.1{\Omega}/{\Box}$였으며, 투과도는 각각 86.9, 81.7, 66.5 %였다. 이에 비해 두께 95 nm의 단일 ITO박막의 면저항 값은 $59.5{\Omega}/{\Box}$였으며, 투과도는 89.1 %였다. 하이브리드 구조의 전기적특성은 금속층의 두께가 증가할수록 캐리어 농도 값이 증가함에 따라 비저항 값이 감소되어 면저항 값도 감소된 것이며, 금속 삽입층의 전도특성이 비저항에 큰 영향을 주고 있음을 보여준다. 하지만 금속 층의 두께가 증가할수록 Ag층이 연속적인 막을 형성하여 반사율이 증가함에 따라 투과도가 감소하였다. 따라서 하이브리드 구조를 가진 투명 면상 발열체에 금속 삽입층의 두께 조절은 매우 중요한 인자임을 확인 할 수 있었다. 또한 발열성능을 평가 하기 위해 시편 양 끝단에 3 V전압을 인가한 결과, 금속 삽입층의 두께가 10 nm에서 5 nm씩 증가한 하이브리드 구조를 가진 투명면상 발열체의 최고 온도는 각각 98, 150, $167^{\circ}C$ 였으며, 단일 ITO의 최고 온도는 $32^{\circ}C$였다. 이 것은 동일한 두께 (95 nm)의 단일 ITO 박막과 비교하여 면저항이 낮은 하이브리드 박막의 발열량은 약 $120^{\circ}C$로 발열효율이 매우 우수한 것을 확인 할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권4호
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• pp.269-275
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• 2000

동결-융해 피로로부터 발생되는 손상이 콘크리트의 열화 및 붕괴를 초래하는 중대한 문제가 된다는 것은 이미 널리 알려져 있다. 일반적으로 동결-융해 피로가 지속되면 콘크리트의 미시조직에 내부응력과 크랙을 유발시킨다. 본 연구에서는 콘크리트에서의 동결-응해 손상을 평가하기 위해 종파와 표면파속도를 동시에 측정하는 one-sided 응력파 속도측정기법이라는 새로운 기법을 사용하였다. 상업용 시험장치를 이용하여 ASTM C666에 따라 제작된 $400{\times}350{\times}100mm$ 크기의 콘크리트 시편에 동결-융해 손상을 발생시켰다. 1사이클은 온도변화를 -14에서 $4^{\circ}C$로 하였고, $4{\sim}5$시간이 소요되었다. 매 5사이클마다 one-sided 응력파 속도측정기법에 기초하여 종파 및 표면파속도를 측정하였다. 동결-융해 손상이 증가함에 따라 종파 및 표면파속도의 변화가 있었고 이것은 동결-등채 피로 손상과정을 보다 유효하게 나타낸다는 것을 입증하였다. 또한 one-sided 기법에 의해 측정된 종파속도의 변화를 투과법을 이용하여 측정된 결과와 비교하였다.

• Composites Research
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• 제29권2호
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• pp.73-78
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• 2016

본 연구에서 다루는 탄소섬유 복합재 인라인 휠은 플라스틱 인라인 휠 허브의 기존 재질을 탄소섬유 직물/에폭시 수지로 구성된 디스크 형의 허브로 대체하는 것이다. 지면으로부터의 충격 하중은 탄소섬유 복합재 휠의 충격 성능 평가를 위해 저속 충격 시험이 수행되었고, 기존의 플라스틱 휠의 성능과 비교하여 수행되었다. 본 연구는 시험 조건으로 70 J의 충격 하중을 적용하였다. 충격 에너지는 타격 추의 높이와 무게를 조정하여 조절되었다. 탄소섬유 복합재 디스크 허브의 사용은 무게를 절감하고 실제 운행 조건과 유사한 조건인 낮은 충격에너지에서 우수한 반발력을 나타내는 것으로 확인되었다. 충격 하중에 따라 최대 하중은 비례적으로 증가하지만, 최대 하중의 성장은 20 J 충격 하중에서 감소되었고, 45 J 충격 하중에서부터 감소되는 경향의 결과를 보였다. 탄소섬유 복합재 휠은 5 J, 10 J의 충격 하중에서 전체 충격 에너지의 35.3, 19.1%가 리바운딩 되는 우수한 특성을 보였다. 반면에 20 J 이상의 충격하중에 대해서는 얇은 탄소섬유 복합재 허브의 크랙 생성으로 인해 전체 에너지의 5% 이하로 리바운드 되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.394-400
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• 2014

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 상온에서 RF 파워를 30 에서 60W 로 변화시켜가며 유리기판 위에 ITZO 박막을 제작하여 전기적, 광학적, 구조적 특성을 조사하였다. RF 파워 50W 에서 증착한 ITZO 박막이 $10.52{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$의 제일 큰 재료평가지수를 나타내었으며, 이때 $3.08{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$의 비저항과 $11.41{\Omega}/sq.$의 면저항으로 가장 우수한 전기적 특성을 보였다. 광학적 특성을 측정한 결과, 가시광 영역 (400~800 nm) 에서의 평균 투과도는 모든 ITZO 박막에서 80 % 이상으로 나타났다. XRD 측정을 통해 RF 파워에 상관없이 모든 ITZO 박막이 비정질 구조를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. FESEM 과 AFM 으로 ITZO 박막의 표면 형상을 관찰한 결과, 모든 ITZO 박막이 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 매우 부드러운 표면을 가지며, RF 파워 50W 에서 증착한 박막이 0.254 nm의 가장 작은 표면 거칠기를 나타내었다. 본 연구를 통해 비정질 ITZO 박막이 유기발광다이오드와 같은 차세대 디스플레이 소자에서 ITO 박막을 대체할 매우 유망한 재료라는 것을 알 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.297-302
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• 2019

본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링 법으로 ITO 박막을 $Nb_2O_5(8nm)/SiO_2(45nm)$ 버퍼층위에 증착하여, DC 파워(100~400 W) 변화에 따른 박막의 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. ITO 박막의 표면을 AFM으로 관찰한 결과, 모든 박막이 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가지며, DC 파워 200 W에서 증착한 박막이 1.431 nm의 가장 작은 표면 거칠기를 나타내었다. 전기적 및 광학적 특성 측정 결과, DC 파워 200 W에서 증착한 ITO 박막이 $3.03{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$의 가장 낮은 비저항 값을 보였고 가시광 영역(400~800 nm) 에서의 평균 투과도와 파장 550 nm에서의 투과도는 각각 85.8% 와 87.1%로 조사되었고 색도(b*) 값도 2.13 으로 비교적 우수한 값을 나타내었다. ITO 박막의 면저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도 및 파장 550 nm 에서의 투과도를 이용하여 구한 재료평가지수는 DC 파워 200 W일 때 각각 $2.50{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$과 $2.90{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$의 가장 우수한 값을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권4호
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• pp.159-165
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• 2021

본 연구에서는 CNT 첨가에 따른 유리섬유/에폭시의 강도 변화를 관찰하기 위해서 에폭시 기지 상에 CNT를 분산 시켜 유리섬유 표면에 도포하였다. 제작된 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 특성을 강도 측정기를 이용해 평가하고, 파괴 메커니즘을 분석하기 위해서, 원자힘현미경과 전자현미경을 활용하여 분석하였다. 원자힘현미경 이미지들을 기반으로 line trace 분석을 통해 CNT 소재의 굵기 및 길이를 분석한 결과, 대부분의 CNT는 약 10 ㎛ 이상의 길이와 평균적으로 47.72 ± 4.0 nm의 두께를 가진것으로 확인되었다. 3 wt%로 혼합한 유리섬유/에폭시/CNT 복합재의 경우 대조 시편인 유리섬유/에폭시와 비교 시, 740.17 ± 111.05 N/mm²에서 816.56 ± 200.26 N/mm²로 약 10 % 이상의 인장 강도 향상이 관측되었다. 전자 현미경을 이용한 파단면 분석 결과, 에폭시 기지 층에 분산된 CNT가 복합재의 길이 방향으로 배열되어 있음이 관찰되었으며, 유리섬유/에폭시/CNT에 하중 인가 시, 에폭시 층에서 생성된 크랙들의 성장을 에폭시 수지상에 분산된 CNT들이 넥킹 역할을 하면서, 복합재의 인장 강도 향상이 되었다고 판단된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1095-1100
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• 2021

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 유리, 사파이어, PEN 기판 위에 ITZO 박막을 증착하여 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. 유리와 사파이어 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 각각 3.08×10-4 과 3.21×10-4 Ω-cm로 큰 차이를 보이지 않은 반면 PEN 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비저항은 7.36×10-4 Ω-cm로 다소 큰 값이 측정되었다. 기판의 종류와 무관하게 ITZO 박막의 평균 투과도의 차이는 크지 않았다. 유리 기판위에 증착한 ITZO 박막의 비정질 실리콘 박막 태양전지의 흡수영역에서의 평균 투과도와 P3HT : PCBM 유기물 활성층의 흡수영역에서의 평균 투과도를 이용하여 구한 재료평가지수는 각각 10.52와 9.28×10-3 Ω-1로 가장 우수한 값을 나타내었다. XRD와 AFM 측정을 통해, 기판의 종류에 상관없이 모든 ITZO 박막이 비정질 구조를 나타내며 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가짐을 확인할 수 있었다.