• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.67-67
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• 2010

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 기계적, 화학적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 차세대 응용재료로서 각광을 받고 있다. 다양한 CNT의 합성방법 중 CNT 구조제어가 가장 용이한 방법으로는 열화학증기증착법(TCVD)와 플라즈마지원(PE) CVD법이 있으며, 대량합성을 위해서는 TCVD가 보다 일반적으로 이용되어지고 있다. 일반적으로 CNT를 합성하기 위해서는 전이금속의 촉매가 필요하며 촉매의 활성화 및 탄소를 포함하는 원료가스의 분해를 위하여 고온공정이 요구된다. 그러나 향후 산업적 응용을 고려한다면 저온합성법의 개발은 시급하게 해결해야 할 과제로 인식되고 있다. 또한 기판 위에 CNT를 합성하는 경우 촉매와 기판재료 사이의 합금화를 방지하기 위하여 산화막층을 삽입하게 되는데, 이는 CNT의 높은 전도성을 이용하고자 할 경우 저해요소로 작용하게 된다. 따라서 CNT를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 직접 성장시키는 기술 역시 향후 CNT응용에 있어서 중요한 과제라 할 수 있다. 상기와 같은 배경으로 본 연구에서는 금속기판 위 CNT의 저온성장을 목적으로 연구를 진행하였다. CNT 합성기판으로는 SUS316L 및 Inconel과 같은 촉매금속을 자체 함유한 금속기판을 선정하였고, 플라즈마 전처리를 통한 기판표면 제어를 통하여 CNT의 저온성장을 도모하였다. 직류전원의 아르곤 플라즈마를 이용하여 금속기판을 처리하였을 때 기판온도 및 플라즈마 파워가 증가함에 따라 기판의 표면조도가 증가하는 것을 AFM분석을 통해 확인할 수 있었다. 아세틸렌 가스를 원료가스로 이용한 TCVD합성에 있어서는 플라즈마 처리한 기판이 무처리 기판보다 동일 합성온도에서 더 두꺼운 CNT박막을 형성하였고, 합성온도는 $400^{\circ}C$ 부근까지 내릴 수 있었다. 이는 플라즈마 처리로 증가된 기판의 표면조도가 저온에서 CNT의 핵생성에 유리하게 작용했음을 추측하게 한다.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.241-246
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• 2019

STS 630에 이온질화를 통한 기계적 특성 및 세포독성을 고찰하여 의료기구용으로 활용중인 STS 420 소재의 대체 가능성을 융합적으로 고찰하고자 하였다. STS 630 합금을 $480^{\circ}C$에서 1시간 시효처리 후 온도, 시간, 압력, 질소투입량의 변화를 통하여 이온질화 최적조건을 선정하고, 미세조직, 경도, 인장강도 등 기계적 특성의 변화와 섬유아세포(IGF cell)를 이용한 MTT 세포독성 시험을 수행하였다. STS 630의 경도는 시험결과 $400^{\circ}C$에서 질화시간 3시간 이상일 때 시간에 따라 증가하며, 질소가스 투입량에 비례하여 질화층의 두께와 표면경도가 증가함을 알 수 있었다. STS 630의 인장강도는 시효처리와 이온질화에 의해 34%의 향상이 되었으며, 의료기구로서의 적합성을 확인하기 위하여 섬유아세포(IGF cell)를 이용한 MTT 세포독성 시험의 경우에는 대조군(STS 420)에서만 세포 독성이 관찰되고, STS 630의 경우에는 세포독성이 나타나지 않아 의료기구로서의 적합성은 있는 것으로 판단된다.

• 한국표면공학회지
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• 제54권5호
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• pp.267-277
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• 2021

Nitriding layers developed during gaseous nitriding of AISI4115 steels for the application of steel bushing part were investigated. The compound layer thickness of about 10㎛, 0.3mm of case depth under the same conditions, and conventional nitriding, nitrocarburizing, and controlled nitriding were performed in three methods. In the controlled nitriding, K_N was controlled by measuring the hydrogen partial pressure. The nitrided samples were analyzed by micro Vickers hardness test, optical microscopy and scanning electron microscopy. The phases of compound layer were identified by X-ray diffraction and electron backscatter diffraction. The controlled nitriding specimen indicated the highest surface hardness of about 860 HV_0.1. The compound layer of the conventional nitriding and nitrocarburizing specimen was formed with about 46% porous layer and 𝜺 + 𝜸' phase, and about 13% porous layer and about 80% 𝜸' phase were formed on the controlled nitriding specimen. As a result of the Ball-on-disk wear test, the worn mass loss of ball performed on the surface of the controlled nitriding specimen was the largest. The controlled nitriding specimen had the highest surface hardness due to the lowest porous percentage of compound layer, which improved the wear resistance.

• 소성∙가공
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• 제30권5호
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• pp.219-225
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• 2021

When extruding Al6061 alloys, deformation energy is deposited inside the extruded alloy depending on the deformation and the temperature of extrusion. This creates a Peripheral Coarse Grain (PCG) on the surface, where relatively more deformation energy. of the extruded alloy has been accumulated. Furthermore, since the deformation of materials continues while the materials recrystallize, it is important to examine the effect of deformation energy on dynamic recrystallization in the process of extruding Al alloys along with their microstructure. Prior studies explain the theory behind PCG growth though quantitative analysis on PCG growth of Al alloys during extrusion processes has not yet been addressed. This study aims to measure the generated PCG thickness which determines the correlation between extrusion outlet temperature and its effect on mechanical properties. Surface structure observations were performed using Optical Microscope (OM) and mechanical properties were evaluated through tensile strength and hardness measurement. Throughout this study, we endevoured to find the optimum condition of extrusion exit temperature of Al6061 and confirmed improved d reliability. This study describes the effect of the complex process variables such as exit temperature on the thickness of PCG layer for the Al6061 alloy using the 200 tons extrusion press. We therefore, discovered that the PCG layer thickness was 117 ㎛ at temperatures between 460 ℃ to 520 ℃.

• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.646-652
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• 2018

During a long-term operation of polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs), the fuel cell performance may degrade due to severe agglomeration and dissolution of metal nanoparticles in the cathode. To enhance the electrochemical durability of metal catalysts and to prevent the particle agglomeration in PEMFC operation, this paper proposes a hybrid catalyst structure composed of PtCo alloy nanoparticles encapsulated by porous carbon layers. In the hybrid catalyst structure, the dissolution and migration of PtCo nanoparticles can be effectively prevented by protective carbon shells. In addition, $O_2$ can properly penetrate the porous carbon layers and react on the active Pt surface, which ensures high catalytic activity for the oxygen reduction reaction. Although the hybrid catalyst has a much smaller active surface area due to the carbon encapsulation compared to a commercial Pt catalyst without a carbon layer, it has a much higher specific activity and significantly improved durability than the Pt catalyst. Therefore, it is expected that the designed hybrid catalyst concept will provide an interesting strategy for development of high-performance fuel cell catalysts.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.113-119
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• 2019

우리는 선행연구로 다기능 마찰력 측정기를 개발해 왔고 본 논문에서는 적응화 평활화 방법을 적용하여 마찰력 측정기의 성능을 개선하고자 하였으며, 스크래치 테스트를 통해 시편에 대한 마찰력과 마찰면의 모니터링 기능을 심도 있게 분석하였다. 일반적으로 강판을 가공하여 사용하고자 할 때 마찰을 줄이기 위해서 윤활유를 사용하지만, 윤활유는 환경오염의 큰 원인이기 때문에 본 연구에서는 윤활강판을 사용하였다. 특히, 윤활강판의 마찰계수는 유기, 무기 등의 시편의 종류 및 코팅층의 상태에 따라 변화하기 때문에 합금화 용융아연도금강판과 같은 다양한 시편에 대한 정밀한 실험을 통해 분석하였다. 이를 토대로 적응화 평활화법을 이용하여 잡음이 제거된 정확한 마찰계수를 측정할 수 있는 측정기의 성능을 향상시킬 수 있음을 검증하였다. 그 결과로서 마찰계수 0.16에 대하여 적응화 평활화법을 이용한 경우 저감률이 0.0417%임을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제31권12호
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• pp.704-709
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• 2021

In the flux used in the batch galvanizing process, the effect of the component ratio of NH₄Cl to ZnCl₂ on the microstructure, coating adhesion, and corrosion resistance of Zn-Mg-Al ternary alloy-coated steel is evaluated. Many defects such as cracks and bare spots are formed inside the Zn-Mg-Al coating layer during treatment with the flux composition generally used for Zn coating. Deterioration of the coating property is due to the formation of AlCl_x mixture generated by the reaction of Al element and chloride in the flux. The coatability of the Zn-Mg-Al alloy coating is improved by increasing the content of ZnCl₂ in the flux to reduce the amount of chlorine reacting with Al while maintaining the flux effect and the coating adhesion is improved as the component ratio of NH₄Cl to ZnCl₂ decreases. Zn-Mg-Al alloy-coated steel products treated with the optimized flux composition of NH₄Cl·3ZnCl₂ show superior corrosion resistance compared to Zn-coated steel products, even with a coating weight of 60 %.

• 전기화학회지
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• 제27권1호
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• pp.8-14
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• 2024

오스테나이트계 스테인리스강은 내식성 및 성형성이 양호하여 다양한 분야에 적용되며, 구리계의 합금을 용가재로 하는 브레이징을 통하여 다양한 형상의 제품으로 가공되어 활용되고 있다. 이때, 구리 기반의 용가재와 스테인리스강의 계면에서 갈바닉 셀을 형성하여 부식을 촉진할 수 있으며, 확산을 통해 스테인리스강에 고용 시 형성되는 구리 과다 영역(Cu-rich region)은 공식 발생의 기점이 되어 내식성을 저하시킨다. 본 연구에서는 브레이징이 적용된 스테인리스강의 내식성을 개선하고자, AISI 316L 스테인리스강에 암모니아 가스를 이용한 질화처리를 적용하였다. 질화처리한 시편은 처리 온도가 증가함에 따라 두께가 증가하고 표면 경도가 높아졌다. 동전위분극시험을 통해 내식성을 평가한 결과 질화층 내 고용된 질소의 용출 및 부동태 거동으로 모재대비 내식성이 개선되었지만 처리온도가 높아 크롬질화물(CrN) 분율이 증가하는 경우 내식성이 감소하였다.

• 박물관보존과학
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• 제29권
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• pp.133-152
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• 2023

야외에 위치한 대형 군사문화유산의 장기적 보존을 위해 선행연구를 참고하여 과거에 이루어진 도료를 통한 도장 기술의 역사를 살펴보았으며, 전쟁기념관 소장 H-13 헬기의 분석 결과와 비교하였다. 선행연구에서 제2차 세계대전에 참여하여 지상에서 발굴된 난파기 3점에서 샘플을 수집해 분석한 결과, 항공기의 각 샘플에서 크롬의 다양한 화학적인 상태의 특성이 보호 코팅에 대한 역할 수행을 확인할 수 있었다. 약 80년이 지나 도료층의 변질과 자연환경에 장기간 노출되었는데도, 이 화합물은 1940년도 초에 부식 억제 안료로서 테스트 되었으며, 수분에 저항력을 갖는 훌륭한 억제력을 제공했다. 이런 이유로 항공 산업에서 알루미늄 합금의 부식 억제제로 널리 사용되었다. 즉 부식을 방지하기 위해 가장 널리 사용되는 재료는 크롬산염을 함유한 유기 프라이머였다. 본 연구에서 6·25전쟁에 운용되었던 H-13 헬기의 도료분석을 토대로 두 번째 층인 프라이머가 산화크롬(Cr₂O₃)을 포함하고 있음을 보여준다. 또한 적색의 사산화삼납(Pb₃O₄)을 전색제에 녹여 사용한 것으로 추정된다. 이를 선행연구와 비교한 결과 크롬산염이 제공하는 부식 방지 기능이 여전히 유효한지 여부를 명확히하는 데 도움이 될 수 있다. 적외선 분광분석 결과는 알키드 수지(Alkyd Resin)의 도료가 사용되었다. 향후 보다 다양한 유물과의 비교를 통해 합금을 부식으로부터 보호하기 위한 도료의 제작 기술 변화를 해석할 수 있을 것으로 기대된다.

• 전기화학회지
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• 제13권2호
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• pp.116-122
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• 2010

DC magnetron 스퍼터링을 이용해 구리(Cu) 호일 위에 실리콘(Si)을 증착한 후 $800^{\circ}C$에서 열처리하여 $Cu_3Si$를 얻고, 이의 리튬 이차전지용 음극으로서 특성을 조사하였다. $Cu_3Si$는 Si 성분을 포함하고 있으나 상온에서 리튬과 반응하지 않았다. 선형 주사 열-전류(linear sweep thermammetry, LSTA) 실험과 고온 충방전 실험을 통하여, 상온에서 비활성인 $Cu_3Si$가 $85^{\circ}C$ 이상에서는 활성화되어 Si 성분이 전환(conversion)반응에 의해 리튬과 반응함을 확인하였다. $Cu_3Si$에서 분리된 Si는 $120^{\circ}C$에서 Li-Si 합금 중에서 리튬의 함량이 가장 많은 $Li_{21}Si_5$ 상까지 리튬과 반응함을 유사 평형 조건(quasi-equilibrium)의 실험으로부터 알 수 있었다. 그러나 정전류 조건($100\;mA\;{g_{Si}}^{-1}$)에서는 리튬 합금반응이 $Li_{21}Si_5$까지 진행되지 못하였다. 또한 $120^{\circ}C$에서 전환반응에 의해 생성된 Li-Si 합금과 금속 상태의 Cu는 충전과정에서 다시 $Cu_3Si$로 돌아감, 즉 $Cu_3Si$와 리튬은 가역적으로 반응함을 확인하였다. $120^{\circ}C$에서 $Cu_3Si$ 전극은 비정질 실리콘 전극보다 더 우수한 사이클 특성을 보여 주었다. 이는 비활성인 구리가 실리콘의 부피변화를 완충하여 집전체에서 탈리되는 현상을 완화하고 결과적으로 전극이 퇴화하는 것을 억제하기 때문인 것으로 설명할 수 있다. 실제로 비정질 실리콘 전극은 충방전 후에 실리콘 층의 균열과 탈리가 관찰되었으나, $Cu_3Si$ 전극에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았다.