• 한국재료학회지
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• 제20권4호
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• pp.194-198
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• 2010

Cubic boron nitride (c-BN) is a promising material for use in many potential applications because of its outstanding physical properties such as high thermal stability, high abrasive wear resistance, and super hardness. Even though 316L austenitic stainless steel (STS) has poor wear resistance causing it to be toxic in the body due to wear and material chips, 316L STS has been used for implant biomaterials in orthopedics due to its good corrosion resistance and mechanical properties. Therefore, in the present study, c-BN films with a $B_4C$ layer were applied to a 316L STS specimen in order to improve its wear resistance. The deposition of the c-BN films was performed using an r.f. (13.56 MHz) magnetron sputtering system with a $B_4C$ target. The coating layers were characterized using XPS and SEM, and the mechanical properties were investigated using a nanoindenter. The friction coefficient of the c-BN coated 316L STS steel was obtained using a pin-on-disk according to the ASTM G163-99. The thickness of the obtained c-BN and $B_4C$ were about 220 nm and 630 nm, respectively. The high resolution XPS spectra analysis of B1s and N1s revealed that the c-BN film was mainly composed of $sp^3$ BN bonds. The hardness and elastic modulus of the c-BN measured by the nanoindenter were 46.8 GPa and 345.7 GPa, respectively. The friction coefficient of the c-BN coated 316L STS was decreased from 3.5 to 1.6. The wear property of the c-BN coated 316L STS was enhanced by a factor of two.

• 한국진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.333-338
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• 2011

본 연구에서는 전자석 코일 마그네트론 소스를 가지는 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 보호 코팅 소재로 사용되어지는 비정질 탄소박막을 제작하였다. 내부 전자석 코일의 전류를 고정하고 외부 전자석 코일의 전류를 다양하게 변화시켜 탄소 박막을 제작하였고, 제작되어진 박막들의 경도, 마찰계수, 접착력, 표면 거칠기 등의 트라이볼로지 특성들을 측정하였고, 라만과 HRTEM을 이용하여 구조적 특성을 평가하였으며, 이들 상호간에 관계를 규명하였다. 결과로서, 제작되어진 탄소박막의 경도, 마찰계수, 접착 특성은 외부 전자석 코일 전류가 증가함에 따라 향상되었으며, 이러한 결과는 박막내에 결합력이 강한 $sp^2$ 결합과 클러스터의 형성과 관련된다. 전자석 코일 전류의 증가는 전자와 이온 밀도의 증가시키고, 기판에서 이온의 충돌의 증가와 기판온도 향상을 야기한다. 이러한 현상의 박막내에 증가되어진 $sp^2$ 결합과 클러스터들의 형성은 탄소박막의 트라이볼로지 특성 향상에 기여하였다.

• 지질공학
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• 제26권4호
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• pp.593-600
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• 2016

본 연구에서는 국내의 107개 터널 설계 과정에서 수행한 현장 및 실내시험 자료 4,280개를 이용하여 암반 및 무결암의 역학적 특성을 암종 및 강도별로 분석하였다. 분석된 물리 및 역학적 특성은 단위중량, 점착력, 내부마찰각, 변형계수, 탄성계수, 포아송비, 일축압축강도, 인장강도, 투수계수, 비중이다. 평균값의 분석 결과에 의하면 편마암은 비중, 화강암은 투수계수, 퇴적암은 단위중량과 점착력, 내부마찰각, 화산암은 변형계수와 탄성계수, 일축압축강도, 인장강도, 변성암은 포아송비에서 가장 높은 값을 보인다. 역학적 특성의 분포 범위는 암종 및 강도를 고려한 분석에도 불구하고 넓게 분포하며, 이는 암반의 불균질성과 이방성에 기인하는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.265-275
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• 2003

본 연구에서는 매립지에서 사용되고 있는 토목섬유 (지오멤브레인, 지오텍스타일, 토목섬유 점토 차수재) 사이의 동적 접촉 마찰 특성을 평가하기 위해서 진동대 실험을 실시하였다. 동적 하중하에서 진동대와 하부에 토목섬유가 부착된 상자의 가속도, 이들 사이의 상대적 변위를 측정하였으며, 연직응력, 진동 주파수, 건조/수침 상태가 접촉면의 동적 거동 특성에 미치는 영향도 알아보았다. 실험 결과를 통해 동적하중이 감쇠없이 토목섬유 사이를 통과하는 한계 가속도가 존재함을 확인하였으며, 이를 이용하여 토목섬유 사이의 동적 접촉 마찰각을 산정할 수 있었다. 접촉면에서의 상대 변위는 접촉면의 형태와 건조/수침 상태에 따라 다르게 측정되었다. 각 토목섬유 접촉면에 대한 최대 상대변위는 무차원으로 정규화시켜, 가속도와 최대 미끄러짐 사이의 관계식을 구하였다. 이 식을 이용하면 주어진 가속도와 주파수에서, 토목섬유 사이를 따라 발생되는 최대 미끄러짐의 크기를 예측할 수 있다.

• 한국분말재료학회지
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• 제13권6호
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• pp.421-426
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• 2006

The microstructural and mechanical properties of Al-Si alloyed powder, prepared by gas atomization fallowed by hot extrusion, were studied by optical and scanning electron microscopies, hardness and wear testing. The gas atomized Al-Si alloy powder exhibited uniformly dispersed Si particles with particle size ranging from 5 to $8{\mu}m$. The hot extruded Al-Si alloy shows the average Si particle size of less than $1{\mu}m$. After heat-treatment, the average particle size was increased from 2 to $5{\mu}m$. Also, mechanical properties of extruded Al-Si alloy powder were analyzed before and after heat-treatment. As expected from the microstructural analysis, the heat-treated samples resulted in a decrease in the hardness and wear resistance due to Si particle growth. The friction coefficient of heat-treated Al-Si alloyed powder showed higher value tough all sliding speed. This behavior would be due to abrasive wear mechanism. As sliding speed increases, friction coefficient and depth and width of wear track increase. No significant changes occurred in the wear track shape with increased sliding speed.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권9호
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• pp.47-55
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• 2012

본 연구에서는 폐어망 보강형식에 따른 폐타이어-저회 혼합토의 전단특성을 고찰하였다. 실험에 사용된 혼합토는 폐타이어(분말입경 2mm~10mm)와 저회를 동일한 무게비로 구성하였으며, 준비된 혼합토에 폐어망 보강 시 층수와 겹수를 달리하여 보강함으로써 5종류의 시편(무보강 혼합토, 1층 혹은 2층 보강 혼합토, 2겹 1층 혹은 2층 보강 혼합토)이 만들어졌다. 직접전단시험을 수행한 결과 폐어망 보강 혼합토의 역학적 특성은 폐어망 보강 층수와 보강 겹수에 크게 의존하는 것을 알 수 있다. 폐어망 보강 층수와 보강 겹수가 증가함에 따라 혼합토의 전단강도와 내부마찰각은 증가한다. 이것은 보강된 폐어망과 혼합토 입자간의 마찰 및 억물림 효과에 기인하는 것으로 판단된다.

• 한국표면공학회지
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• 제50권6호
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• pp.473-479
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• 2017

CrN coatings have been used as protective coatings for cutting tools, forming tools, and various tribological machining applications because these coatings have high hardness. Cr-Al-N coatings have been investigated to improve the properties of CrN coatings. Cr-Al-N coatings were fabricated by a hybrid physical vapor deposition method consisting of unbalanced magnetron sputtering and arc ion plating with different working pressure and substrate bias voltage. The phase analysis of the composition was performed using XRD (x-ray diffraction). Cr-Al-N coatings were grown with textured CrN phase and (111), (200), and (220) planes. The adhesion strength of the coatings tested by scratch test increased. The friction coefficient and removal rate of the coatings were measured by a ball-on-disk test. The friction coefficient and removal rate of the coatings decreased from 0.46. to 0.22, and from $2.00{\times}10^{-12}m^2/N$ to $1.31{\times}10^{-13}m^2/N$, respectively, with increasing bias voltage. The tribological properties of the coatings increased with increasing substrate bias voltage.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.27-33
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• 2006

흙 입자의 크기를 고려한 5종류의 샌드페이퍼를 사용하여 지오스트립/샌드페이퍼 계면에서의 마찰특성을 평가하였으며, 전단력에 의한 마찰계수와 마찰각 등을 구하였다. 설계강도가 각각 50, 70, 100KN/m인 3종류의 지오스트립이 사용되었으며, 입자 크기가 각각 P100, 220, 320, 400, 600인 5종류의 샌드페이퍼가 사용되었다. 지오스트립의 설계강도에 따라 전단강도는 큰 차이를 나타내지 않았으며, 이는 전단 시 접촉되는 지오스트립 표면이 강도에 따라 차이가 나지 않고 비슷하기 때문이다. 샌드페이퍼의 입자의 크기가 클수록 더 큰 전단강도 값을 나타내었으며, 지오스트립/P100 계면에서 가장 큰 값을 나타내었다. 끝으로 모든 시료의 경우 post-peak 강도 감소 현상이 나타났으며, 이는 전단 시험에 의한 지오스트립 표면 의 마모에 기인한다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권3호
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• pp.459-474
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• 2017

To investigate the mechanical properties of Expanded Polystyrene (EPS) Beads Stabilized Lightweight Soil (EBSLS), Laboratory studies were conducted. Totally 20 sets of specimens according to the complete test design were prepared and tested with unconfined compressive test and consolidated drained triaxial test. Results showed that dry density of EBSLS ($0.67-1.62g/cm^3$) decreases dramatically with the increase of EPS beads volumetric content, while increase slightly with the increase of cement content. Unconfined compressive strength (10-2580 kPa) increases dramatically in parabolic relationship with the increase of cement content, while decreases with the increase of EPS beads volumetric content in hyperbolic relationship. Cohesion (31.1-257.5 kPa) increases with the increase of cement content because it is mainly caused by the bonding function of hydration products of cement. The more EPS beads volumetric content is, the less dramatically the increase is, which is a result of the cohesion between hydration products of cement and EPS beads is less than that between hydration products of cement and sand particles. Friction angle ($14.92-47.42^{\circ}$) decreases with the increase of EPS beads volumetric content, which is caused by the smoother surfaces of EPS beads than sand grains. The stress strain curves of EBSLS tend to be more softening with the increase of EPS beads content or the decrease of cement content. The shear contraction of EBSLS increases with the increase of $c_e$ or the decrease of $c_c$. The results provided quantitative relationships between physico-mechanical properties of EBSLS and material proportion, and design process for engineering application of EBSLS.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권3호
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• pp.169-175
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• 2019

In lithium-ion batteries (LIBs), the stress induced by the volume change of an electrode during charge-discharge processes may often cause the mechanical integrity of the electrode to degrade. Polymer binders with enhanced mechanical properties are preferred for improved mechanical integrity and cycling stability of the electrode. In addition, given that sliding and shearing between the polymer binder and components in the electrode may readily occur, frictional and adhesion characteristics of the polymer binder may play a critical role in the mechanical integrity of the electrode. In this study, frictional and adhesion characteristics of polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF) were investigated using a colloidal probe atomic force microscope. Friction loops were obtained under various normal forces ranging from 0 to 159 nN in air and electrolyte and then the interfacial shear strengths of PAN and PVDF in air were calculated to be $1.4{\pm}0.5$ and $1.3{\pm}0.3MPa$, respectively. The results show that in electrolyte, interfacial shear strength of PAN decreased slightly ($1.2{\pm}0.2MPa$), whereas that of PVDF decreased drastically ($0.06{\pm}0.01MPa$). Decreases in mechanical properties and adhesion in electrolyte may be responsible for the decrease in interfacial shear strength in electrolyte. The findings from this study may be helpful in developing polymer binders to improve the mechanical integrity of electrodes in LIBs.