• 한국결정성장학회지
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• 제10권3호
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• pp.226-232
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• 2000

침지노즐(SEN)의 재료로 사용되는 지르코니아/흑연 재질에서 용강 및 슬래그에 의한 침식의 형태를 살펴본 결과, 침식의 첫번째 기구는 부분안정화 지르코니아 내 안정화제인 CaO가 용강 및 슬래그에 의해 용해되면서 입방정 안정화 지르코니아가 단사정상으로 상전이하여 일어났는데, 상전이 시 부피팽창에 의한 균열이 발생하고 파괴가 진행되었고, 이로 인하여 미세 $ZrO_2$입자의 용해 및 탈락이 촉진되었다. 침식의 두 번째 기구는 슬래그가 큰 c-$ZrO_2$입자의 입계를 따라 침투하여 작은 입자들로 분리시키고, 작은 입자들이 용강과 슬래그에 탈락되어 진행되었다. 마지막 기구로는 입방정 지르코니아와 흑연이 반응하여 다공질의 미세한 ZrC 상을 형성하고, 이들이 slag에 용해되면서 침식이 진행되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권9호
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• pp.1227-1233
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• 2010

가스터빈엔진 내의 블레이드에서는 표면에 외부의 찬 공기를 흘려주는 작은 냉각 홀들을 가공하고 열 차단 코팅시스템을 코팅하는 방법으로 기지금속을 고온에서 보호한다. 열 차단 코팅은 열피로 과정에서 산화막의 성장 및 접합층과 산화막의 열팽창계수의 불일치로 산화막내부에 잔류응력이 발생하며 궁극적으로 코팅층의 분리를 유발한다. 본 연구에서는 내열합금 시편 표면에 작은 홀을 가공하여 여러 가지 고온 유지 조건에서 열 및 기계적 피로 시험을 수행하여 홀 주위의 산화막의 변형을 관찰하였다. 실험결과 기계적 피로가 홀 주위의 산화막의 변형에 중요한 영향을 미치며, 동일한 산화막 두께에서 고온 유지 시간이 짧을수록 변형이 쉽게 발생 하였다. 또한 본 연구에서는 홀 주위 산화막의 응력해석을 위한 이론적인 연구도 시도되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.222-222
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• 2010

III-V반도체 태양전지는 다양한 에너지 밴드갭을 만들 수 있으며 다중접합 태양전지의 경우 흡수 전류가 커져 효율이 증가한다. 태양전지의 효율의 증가는 태양광 발전시스템의 발전 단가를 낮추는 중요한 요인이다. 우리는 효율이 높은 III-V 태양전지를 제작하기 위해 일차적으로 Ge기판 위에 GaAs를 성장하고자 한다. Ge기판과 GaAs의 격자상수는 0.07%차이로 거의 일치하나 물질의 열팽창계수가 다르고 비극성인 Ge기판 위에 극성인 GaAs를 성장 시 위상불일치(Anti Phase Domain) 나타난다. 위상불일치 현상을 줄이기 위해 성장 시 온도와 V/III비율, 성장두께 등을 달리하여 성장한다. 표면의 상태가 좋아질수록 위상불일치 현상이 작으며 단일성장 보다 두 단계 과정으로 성장 했을 때 표면의 상태가 더 좋은 결과를 바탕으로[1], 20nm 이하로 얇게 seed층을 성장하고 그 위에 두꺼운 버퍼층을 성장하는 두 단계로 진행하였다. seed층의 성장온도는 $400{\sim}550^{\circ}C$, V/III 비율을 3.5~30으로 다양하게 바꿔가면서 표면의 상태를 비교하였다. 이때 버퍼층의 성장 온도와 V/III 비율은 $680^{\circ}C$, 192으로 일정하게 유지하였다. 표면은 SEM과 AFM을 통해 분석하였으며 결정질의 상태는 XRD 장비(Panalytical사)로 분석하고 광학적 특성은 LTPL(Accent Optical Technologies사)로 측정하였다. 실험의 결과는 seed층의 온도가 낮고 V/III 비율이 낮으며 성장률이 높았을 때 표면상태가 좋은 반면 버퍼층은 온도가 높고 V/III 비율이 높으며 성장률이 낮을 때 표면상태가 좋았다. seed층을 $450^{\circ}C$온도에서 V/III 비율이 3.5이고 성장률이 버퍼층에 비교하여 크게 하여 성장 했을 때 표면 거칠기가 3.75nm로 작아 표면의 상태가 좋음을 확인할 수 있었다. 두 단계 성장 시 표면의 상태는 seed층의 조건에 따라 결정됨을 알 수 있었다. 표면상태가 좋았을 때 결정상태 역시 좋았으며 성장률이 바뀜에 따라 반치폭이 42~45 arcsec의 값을 나타내었다. 광학적 특성은 10K에서 1.1512eV 밴드갭 에너지를 가지고 있어 양질의 GaAs가 성장됨을 알 수 있다.

• Composites Research
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• 제30권6호
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• pp.371-378
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• 2017

본 연구에서는 대표적인 열경화성 재료인 에폭시 기지의 흡습탄성 거동을 예측하기 위해 분자동역학 전산모사를수행하였다. 고분자 복합재가 오랜 시간 동안 흡습환경에 지속적으로 노출될 경우, 거시적 물성의 저하가 발생하기 때문에 복합재의 내구설계 측면에 있어 흡습노화 현상에 대해 분자스케일적으로 접근하는 방법은 매우 중요하다. 본 연구에서는 $EPON862^{(R)}$ 수지와 아민계 Triethylenetetramine (TETA) 경화제로 비정질 에폭시 분자모델을 구성하였으며, 각각 30과 90%의 가교 상태에서 수분 흡수 유무에 따른 물성변화를 관찰하였다. 건조상태의 에폭시와 수분이 4 wt% 포함된 에폭시 단위셀에 대한 평형 및 비평형 앙상블 전산모사 과정을 통해, 에폭시의 수분팽창계수, 응력-변형률 선도 및 탄성계수 그리고 침투된 수분의 수지 내 확산계수를 예측하였다. 또한 흡습된 구조와 그에 따른 물성변화의 상관관계를 규명하기 위해, 자유체적 변화 및 흡습에 따른 에폭시 수지의 비결합 포텐셜 에너지 변화를 관찰하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제1권1호
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• pp.127-138
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• 2001

CFRCs는 고온에서의 우수한 물성에도 불구하고, 연소에 대한 취약한 성질로 인하여 많은 분야에서 사용에 제약을 받고 있다. 그러므로 EFRCs의 연소저항성을 향상시키기 위해서 수 많은 연구가 수행되어지고 있다. 본 연구에서는 고온에서 보다 개선된 물성과 높은 연소저항성을 부여하고, 다른 도포물질과 비교해서 낮은 열팽창계수의 차이를 보이는 탄화규소를 Pack-Cementation 방법으로 4방향성 CFRCs에 도포하였다. 제작된 탄화규소로 도포된 CFRCs는 광학현미경의 관찰을 통하여 도포 메카니즘을 추정하였으며, TGA 시험을 통하여 개선된 연소저항성을 조사하였다. Arc plasma torch 시험을 통하여 고온 연소특성과 거동을 연구하였다. 그 결과로부터 탄화규소로 코팅된 CFRCs의 기계적 강도와 고온 연소특성이 순수한 4방향성 CFRCs에 비해서 개선되었다는 것을 알았다.

• 한국자기학회지
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• 제15권1호
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• pp.25-29
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• 2005

고상에피택시방법으로 성장한 YIG 박막의 온도에 따른 자기특성의 변화를 결정이방성과 수직이방성을 중심으로 측정하였다. 고상에피택시법의 열처리 온도가 낮을 경우 전위가 발생하여 응력을 해소함으로써 수직이방성이 유도되지 않았으나 높은 온도에서 열처리된 박막에는 우수한 에피택시성장으로 잔류응력이 축적되어 수직이방성이 유도되었다. 수직이방성자장은 기판과 박막의 열팽창계수의 차이로 결정자기이방성이 없어지는 온도까지 선형으로 감소하였고, 보자력도 온도가 증가하면 감소하였다. YIG(111) 에피택시박막에 수직이방성이 유도되었을 경우 결정이방성상수 $K_1$을 $H_k=4K_1/3M_s$로부터 결정할 수 있었다. 온도에 따른 초자화율의 거동은 Hopkinson 효과로 잘 설명되어졌으며 측정결과를 이용하명 상자성 자화율이 큰 기판위에 성장한 박막의 큐리온도를 쉽게 측정할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-259
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• 2012

Mo-Cu 합금은 열전도도, 전기전도도가 우수하고 합금조성에 따라 열팽창계수의 조절이 가능하여 반도체소재, 방열소재, 접점소재 등에 적용가능성이 높은 재료로 주목받고 있다. 또한 상태도 상에서 고용도가 전혀 없기 때문에 박막을 제작하였을 경우, 나노 복합체 형성이 용이하고 질소 분위기에서는 MoN-Cu로 상분리가 가능하여 하드상과 소프트상의 물성을 동시에 보유한 박막 제작이 가능하다. 또한 고온에서 산화반응에 의해 생기는 $MoO_3$, $CuO_3$와 같은 준안정상의 산화물들은 육방정계 구조(HCP)를 가지며 전단특성이 우수하여 자동차 저마찰 코팅재료로써 많은 연구가 진행되고 있다. 반면, Mo-Cu 는 상호간에 고상은 물론 액상에서도 고용도가 전혀 없기 때문에 일반적인 방법으로는 합금화 또는 복합화가 어렵다. 또한 Mo-Cu 박막을 제작할 경우 복수의 타겟을 이용해야 하기 때문에 성분조절과 구조적 제어가 불리하고 공정의 복잡화라는 단점을 가지고 있으며 추가적으로 다른 원소를 첨가하여 3원계, 4원계 이상의 박막을 형성하는 것에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상호간의 고용도가 없는 재료의 합금화가 용이한 기계적 합금화법(Mechanical Alloying)을 이용하여 Mo-Cu 합금분말을 제조하였고, 준안정상태의 구조의 유지가 가능한 방전 플라즈마 소결법(Spark Plasma Sintering)을 이용하여 합금타겟을 제작하였다. Mo-Cu 박막은 제작된 합금타겟을 사용하여 DC 스퍼터링 공정으로 제작하였다. Mo-Cu 박막의 공정조건으로는 타겟조성, 공정분위기, 가스 비율로 정하여 실험을 진행하였다. 제작된 박막은 자동차 코팅재료로써의 적용가능성을 보기 위해서 내열성, 내식성, 내마모성의 특성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.196-196
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• 2011

팔라듐-구리 합금 분리막은 세륨산화물로 전처리된 다공성 니켈 지지체 위에 마그네트론 스퍼터 공정과 구리리플로우 공정에 의해 제조되었다. 스퍼터 공정은 얇고 치밀한 팔라듐 합금 분리막 증착을 위해 아주 효과적이다. 본 연구에서는 고온 스퍼터 공정에 의해 증착된 팔라듐 상부에 유동성과 열적확산이 우수한 구리를 코팅한 후, 반도체 분야에서 기가 패턴 매립시 사용하는 구리리플로우 공정을 도입하였다. 구리리플로우 공정은 치밀하고 미세기공이 존재하지 않는 표면을 구현하고 무한대의 수소 투과도를 가능하게 한다. 이로써 마그네트론 스퍼터에 의해 $200^{\circ}C$에서 팔라듐과 구리를 순차적으로 코팅한 후, $700^{\circ}C$에서 2시간 구리리플로우 공정을 실시하여 $7.5{\mu}m$ 두께의 팔라듐-구리 합금 분리막이 제조되었다. 세륨산화물(CeO2)은 고온에서 장시간 운전하는 동안 다공성 니켈 지지체의 금속성분이 팔라듐 합금층으로 확산하는 금속의 확산 문제를 개선하고자 지지체와 코팅층 사이에 확산방지막으로 도입되었으며, 균일한 스퍼터 증착을 위해 평탄한 표면의 지지체를 구현하였다. 투과도 테스트는 100-400kPa 의 압력차, 673-773K 의 온도 조건에서 순수한 수소가스로 실시하였다. 표면 미세기공이 없는 치밀한 팔라듐-구리 합금 분리막은 혼합가스에서 질소의 투과 없이 수소만을 투과하는 무한대의 우수한 분리도를 나타내었으며, 상용온도 $500^{\circ}C$에서 12.6ml/$cm^2{\cdot}min{\cdot}atm$의 수소 투과 능력을 보였다. 본 연구에 의해 제조된 팔라듐-구리 합금 분리막은 표면 미세기공이 없는 치밀한 분리막 제조를 가능하게 하였으며 열팽창계수가 팔라듐과 매우 비슷한 세륨산화물($CeO_2$)로 인해 지지체층과 코팅층과의 접합력이 향상되고 수소취성에 강하고 높은 열적 안정성을 갖는다.

• 공업화학
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• 제23권3호
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• pp.266-270
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• 2012

무수물인 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride (6FDA)에 2,2'-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFB), 2,2'-bis(3-aminophenyl)hexafluoropropane (BAFP), 2,2'-bis(3-amino-4-methylphenyl)hexafluoropropane (BAMF), bis(3-aminophenyl) sulfone (APS), p-xylyenediamine (p-XDA), 및 m-xylyenediamine (m-XDA) 등 6종류의 각각 다른 아민 단량체를 이용하여 폴리이미드(PI) 필름을 제조하였다. 얻어진 무색 투명한 PI필름은 무수물과 아민을 반응시켜 폴리아믹산(PAA)을 합성한 후, 용액 캐스팅에 의한 열처리 과정을 통해 얻었다. Differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), thermo-mechanical analysis (TMA)를 이용하여 열적 성질을 측정하였고, universal tensile machine (UTM)을 이용하여 기계적 성질을 조사하였으며, 자외선/가시광선 분광광도계(UV-vis.)와 색차계를 이용하여 광학적 성질을 각각 확인하였다. 제조된 모든 필름들은 무색 투명하여 0.98~2.76 사이의 노란색 지수를 보였으며, 25.73~55.23 $ppm/^{\circ}C$사이의 열 팽창 계수를 나타냈다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.35-50
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• 2012

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.