• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1821-1828
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• 2010

레이저 샥 피닝(LSP)은 금속재료 표면처리를 위한 획기적인 기술로서 금속 부품의 피로성능 개선을 위해 최근에 널리 적용되고 있다. 널리 알려진 바와 같이 금속재료의 피로 균열은 재료의 응력 상태가 인장(Tension)하에서만 발생되고, 압축(Compression)상태에서는 발생하지 않는다. 따라서 피로수명 개선을 위해 전통적인 샷 피닝(SP)과 함께 다양한 분야에 응용되고 있으며, 특히 LSP 는 금속재료의 표면과 깊이방향에 대해 높은 압축잔류응력을 생성시켜 준다. 본 논문에서는 유한요소 해석기법을 이용하여 LSP 에 의해 발생되는 압축잔류응력 생성과정을 모사하고, 압축잔류응력에 영향을 미치는 다양한 변수에 대해 민감도 해석을 수행하였다.

• 열처리공학회지
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• 제27권6호
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• pp.281-287
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• 2014

Microstructural and mechanical characteristics of Al-6Si-2Cu alloy for engine mount bracket prepared by gravity casting (as-cast) and die-casting (as-diecast) process have been investigated. For the microstructural characterization, the inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and electron probe microanalysis (EPMA) analyses are conducted. For the intermetallic phases, the X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS) are also conducted with quantitative and qualitative analysis. Micro Vickers hardness and static tensile test are achieved in order to measure mechanical properties of alloys. Secondary dendrite arm spacing (SDAS) of as-cast and as-diecast show 37um and 18um, respectively. A large amount of coarsen eutectic Si, $Al_2Cu$ intermetallic phase and Fe-rich phases are identified in the Al-6Si-2Cu alloy. Mechanical properties of gravity casting alloy are much higher than those of die-casting alloy. Especially, yield strength and elongation of gravity casting alloy show 2 times higher than die-casting alloy. After shot peening, shot peening refined the surface grains and Si particles of the alloys by plastic deformation. The surface hardness value shows that shot peening alloy has higher value than unpeening alloy.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권1호
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• pp.41-52
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• 2009

골과 임플란트의 기계적인 결합을 증진시키기 위한 다양한 시도가 이루어졌으며, 최근에는 불소 부식법, 양극산화법, 이온주입법 등 생화학적인 골유착을 유도할 수 있는 임플란트의 표면개질이 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구는 플라즈마 상태의 이온을 임플란트 표면에 주입하여 이온 피막을 형성하는 방법(plasma source ion implantion, PSII)으로 표면을 개질한 임플란트에 대한 골반응을 흡수성 재료로 블라스팅 처리(resorbable blasting media, RBM)된 임플란트를 대조군으로 하여 평가하고 이온 주입량을 달리하여 비교한 결과를 알아보고자 하였다. 12마리의 뉴질랜드 가토의 경골에 대조군인 RBM 임플란트와 Mg이온 주입량을 달리한 Mg이온주입 임플란트 3개씩을 식립하고 공진주파수를 측정하였으며 6주 후 48개 임플란트의 뒤틀림 제거력과 공진주파수를 측정하였다. 반복측정이 있는 분산분석을 이용하여 95% 유의수준으로 통계적 유의성을 확인하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 각 임플란트간 공진주파수의 차이는 없었으나 군에 관계없이 식립 시에 비해 6주 후의 공진주파수는 증가하였다. 2. 초기 낮은 공진주파수를 나타낸 임플란트군의 공진주파수 증가량이 큰 경향을 나타내었다. 3. 이온잔존량 9.4%인 Mg 1 임플란트가 다른 임플란트 보다 통계적으로 유의하게 큰 뒤틀림제거력을 보였다. 이상의 결과를 종합하여 가장 우수한 골반응을 나타내는 이온주입량을 알 수 있었으며 이러한 이온주입 임플란트가 임상적으로 뛰어난 효능을 보이는 RBM 표면에 비해서도 생물학적 골반응이 더 우수하다는 것을 입증하는 결과라 할 수 있다.

• 폴리머
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• 제33권4호
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• pp.290-296
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• 2009

본 연구에서는 에폭시(DGEBA)/폴리아미드/MPD/2E4MZ-CN 반응성 블렌드의 경화 촉진제 함량에 따른 블렌드계의 형태학적 특징 및 기계적 물성에 대해 고찰하였다. 본 블렌드계의 경화거동은 DSC, 기계적 강도는 UTM, 형태학적 특징 변화는 SEM을사용하여 관찰하였다. 이미다졸(2E4MZ-CN) 경화촉진제의 함량을 $0{\sim}3\;phr$까지 조절 하였으며, 경화 반응 온도는 $170^{\circ}C$에서 30분간 유지하였다. 경화 촉진제의 함량이 증가함에 따라 최대 발열 온도가 미세하게 감소하는 경향을 보였으며, 이는 에폭시와의 상용성이 우수한 폴리아미드에 의해 경화 반응이 거의 방해받지 않았음을 보여 준다. 폴리아미드 함량이 20 phr인 조건에서 에폭시 블렌드계는 co-continuous한 분산상을 보이며, 이 조건에서 경화 촉진제의 첨가에 의해 더욱 균일한 co-continuous한 분산상이 나타났다. 상압 플라즈마 표면처리에 의해 표면장력이 증가되어 집착력이 향상되었으며, 경화 촉진제의 함량이 2 phr에서 가장 우수한 집착력을 보여 20% 이상의 집착력 향상 효과가 있었다. 이것은 경화 촉진제에 의한 블렌드계의 형태학적 조절을 고려하면 구조용 접착제에서 보다 향상된 집착력과 연신율을 동시에 기대할 수 있음을 보여 준다.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.145-151
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• 2021

Ti Gr4에 TPS 법을 이용하여 HA 코팅을 수행하여 코팅층에 대한 물리적특성 및 생체적합성을 판단하여 의료용 부품으로서의 활용성에 대한 평가를 하였다. 직경 25mm Ti Gr4 합금 시험편을 기계가공 후 #120, #400, #1,000 샌드페이퍼 및 바렐 연마로 표면을 연마를 하여 ASTM F1185-88로 HA 코팅은 한 후 HA 코팅층의 두께, 표면조도, 강도 및 접착력 측정 시험과 세포독성 시험을 하였다. Ti Gr4에 대한 HA 코팅 결정도는 75.51%, Ca/P 비는 1.67의 값을 얻을 수 있었다. HA 코팅층의 두께는 Ti 소재의 표면거칠기가 거칠수록 증가하고, 코팅의 강도 및 접착력은 시험장치의 지그 형상, 에폭시 성분, 크로스헤드 속도 등에 따라 변화가 있을 것으로 예측된다. 세포독성 시험은 Grade 3의 반응성으로 적합한 것으로 나타났다. 본 실험 결과 TPS에 의한 Ti Gr4 소재의 HA 코팅 두께 향상과 골융합을 촉진이 가능할 것으로 확인되어 인체삽입용으로 상용화가 가능할 것으로 판단된다.

• 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.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.185-190
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• 2020

티타늄은 우수한 생체 적합성으로 임플란트 재료로 많이 사용되고 있지만 높은 비용과 뼈 대비 높은 영률로 인한 문제점이 있다. 이를 대체할 재료로 마그네슘합금이 주목받고 있다. 마그네슘합금은 티타늄과 마찬가지로 생체 적합성이 우수하고 뼈와 비슷한 영률을 가지고 있다. 하지만 부식으로 인한 내식성 문제가 있어 이를 해결하기 위해 다양한 표면 처리법이 연구되고 있다. 본 연구는 EDTA를 포함한 전해 용액에서 AZ31 마그네슘 합금 표면에 전해플라즈마공정으로 세라믹 코팅 층을 성장시키고 형성된 코팅의 특성은 SEM, XRD를 통해 미세구조 및 형상을 분석하였고 코팅 층의 미세 경도 측정을 하였으며, 사람의 혈장과 비슷한 성분인 SBF용액 내에서 부식테스트를 통해 생체내에서의 부식 특성을 평가하였다.

• Nano
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• 제13권11호
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• pp.1850131.1-1850131.19
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• 2018

In this paper, an electrochemical sensor for epinephrine (EP), a neurotransmitter was developed by anchoring molecularly imprinted polymeric matrix (MIP) on the surface of gold-coated quartz crystal electrode of electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) using starch nanoparticles (Starch NP) - reduced graphene oxide (RGO) nanocomposite as polymeric format for the first time. Use of EP in therapeutic treatment requires proper dose and route of administration. Proper follow-up of neurological disorders and timely diagnosis of them has been found to depend on EP level. The MIP sensor was developed by electrodeposition of starch NP-RGO composite on EQCM electrode in presence of template EP. As the imprinted sites are located on the surface, high specific surface area enables good accessibility and high binding affinity to template molecule. Differential pulse voltammetry (DPV) and piezoelectrogravimmetry were used for monitoring binding/release, rebinding of template to imprinted cavities. MIP-coated EQCM electrode were characterized by contact angle measurements, AFM images, piezoelectric responses including viscoelasticity of imprinted films, and other voltammetric measurements including direct (DPV) and indirect (using a redox probe) measurements. Selectivity was assessed by imprinting factor (IF) as high as 3.26 (DPV) and 3.88 (EQCM). Sensor was rigorously checked for selectivity in presence of other structurally close analogues, real matrix (blood plasma), reproducibility, repeatability, etc. Under optimized conditions, the EQCM-MIP sensor showed linear dynamic ranges ($1-10{\mu}M$). The limit of detection 40 ppb (DPV) and 290 ppb (EQCM) was achieved without any cross reactivity and matrix effect indicating high sensitivity and selectivity for EP. Hence, an eco-friendly MIP-sensor with high sensitivity and good selectivity was fabricated which could be applied in "real" matrices in a facile manner.

• 공업화학
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• 제22권2호
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• pp.167-172
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• 2011

본 연구에서는 중형기공 탄소(MCs)를 표면처리하여, 표면 관능기를 분석하고, 표면처리 효과를 조사하였다. 직접 메탄올 연료전지의 탄소지지체로 중형기공 실리카(SBA-15)를 이용한 전통적인 주형합성법을 이용하여 중형기공 탄소(MCs)를 합성하였다. 중형기공 탄소는 인산의 농도를 각각 0, 1, 3, 4, 및 5 M로 달리하여, 343 K에서 6 h 동안 처리하였다. 그리고 표면처리된 중형기공 탄소(H-MCs)에 화학적 환원방법을 이용하여 백금과 루테늄을 담지하였다. 표면처리된 탄소지지체에 담지된 백금-루테늄 촉매의 특성을 확인하기 위해 비표면적 측정장치(BET), X-선 회절분석법(XRD), X-선 광전자 분광법(XPS), 투과전자현미경(TEM), 유도결합 플라즈마 질량분석기(ICP-MS)를 이용하였다. 또한, 백금-루테늄 촉매의 전기화학적인 특성을 순환전류전압 실험으로 분석하였다. 표면분석의 결과로부터, 산소를 포함한 화학관능기가 탄소지지체에 도입된 사실을 알 수 있었다. 결론적으로, 4 M의 인산으로 표면처리한 H4M-MCs가 백금-루테늄의 균일한 분산과 함께 전기적인 촉매의 성능을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.224-224
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• 2012

For decades, carbon fiber has expanded their application fields from reinforced composites to energy storage and transfer technologies such as electrodes for super-capacitors and lithium ion batteries and gas diffusion layers for proton exchange membrane fuel cell. Especially in fuel cell, water repellency of gas diffusion layer has become very important property for preventing flooding which is induced by condensed water could damage the fuel cell performance. In this work, we fabricated superhydrophobic network of carbon fiber with high aspect ratio hair-like nanostructure by preferential oxygen plasma etching. Superhydrophobic carbon fiber surfaces were achieved by hydrophobic material coating with a siloxane-based hydrocarbon film, which increased the water contact angle from $147^{\circ}$ to $163^{\circ}$ and decreased the contact angle hysteresis from $71^{\circ}$ to below $5^{\circ}$, sufficient to cause droplet roll-off from the surface in millimeter scale water droplet deposition test. Also, we have explored that the condensation behavior (nucleation and growth) of water droplet on the superhydrophobic carbon fiber were significantly retarded due to the high-aspect-ratio nanostructures under super-saturated vapor conditions. It is implied that superhydrophobic carbon fiber can provide a passage for vapor or gas flow in wet environments such as a gas diffusion layer requiring the effective water removal in the operation of proton exchange membrane fuel cell. Moreover, such nanostructuring of carbon-based materials can be extended to carbon fiber, carbon black or carbon films for applications as a cathode in lithium batteries or carbon fiber composites.