• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.2
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• pp.127-134
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• 1998

Stainless steel is being used widely for various purposes due to its good corrosion resistance. There has been much research to produce a colored and corrosion-resistant stainless steel by several methods to use in decorating. In this experiment, we coated TiN(C,O,H)films on the SUS304 substrates with the DC magnetron sputtering system and then studied the texture and color of the films as a function of additional gases being inserted into the system. A (220) texture of TixN film changed to (200) by the addition of either hydrogen or the acetylene and changed further to (111) with an increase of the additional acetylene content. The addition of oxygen gas changed from the texture(220) to (111) to (200). The color of the TixN film changed from gold to gray to green with the increase of the content by the addition of oxygen gas, while it changed to pink and finally to gray with the increased of the content by the addition of acetylene gas. Reflectance increased in the region of short wavelength by the addition of hydrogen, but decreased with the increase of the oxygen and the acetylene content.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.266-266
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• 2010

마그네트론 스퍼터링을 이용하여 질소와 탄소를 함유한 티타늄 화합물을 합성하고, 조성 변화에 따른 색상 변화를 통해 티타늄 화합물로 구현할 수 있는 색상에 대해서 알아보았다. 스퍼터 타겟은 4"X1/4" 크기의 고순도(99.99%) 티타늄을 사용하였다. 시편은 알코올과 아세톤에서 각각 5분간 초음파 세척된 SUS304를 사용하여, 진공용기에 시편을 장착하고 압력을 $3{\times}10^{-6}\;Torr$까지 배기한 후, Ar 가스를 주입하여 진공도가 $2{\times}10^{-2}\;Torr$에 이르면 펄스 전원 공급 장치를 이용하여 800 V의 전압으로 1시간 동안 글로우 방전을 시켜 시편 청정을 실시하였다. 시편 청정이 끝나면 다시 $3{\times}10^{-6}\;Torr$까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 $1{\sim}3{\times}10^{-3}\;Torr$에서 스퍼터링을 실시하여 완충층으로 티타늄 박막을 코팅하였다. 티타늄 화합물은 티타늄을 스퍼터링 하면서 진공용기 내에 질소와 메탄가스를 적절한 비율로 공급함으로써 코팅하였다. 박막 증착 시 시편 온도는 $200^{\circ}C$, 타겟과의 거리는 12 cm를 유지하였으며, 시편을 회전시켜 코팅하였다. 티타늄 화합물의 두께와 미세구조, 조성 그리고 색상은 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM), 글로우 방전 분광기(glow discharge light spectroscope, GDLS), 및 색차계(spectrophotometer)를 사용하여 각각 분석하였다. TEM 분석결과 TiN의 박막 두께는 약 300 nm로 공극이 존재하지 않는 치밀한 다결정 구조를 나타내었고, TiCN은 약 600 nm로 TiN과 두 배의 두께 차이를 보였다. 이는 탄소의 공급원인 메탄가스의 주입으로 증착률이 증가한 것으로 판단된다. 또한 소량의 질소와 메탄가스의 유량 조절로 화합물의 조성을 변화시킬 수 있었으며, 이러한 조성 변화는 화합물의 색상변화로 나타났다. 따라서 본 연구에서 얻어진 결과를 외관 코팅 분야에 응용한다면 다양한 색상 구현과 외관의 경도, 내마모성, 내식성의 향상 등 많은 장점을 가질 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.31 no.3
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• pp.133-141
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• 1998

Stainless is widely used for various purposes due to its good corrosion resistance. There has been much research to produce the color stainless steel by several methods. In this experiment, TixN films have been deposited on the SUS304 substrate by the DC magnetron sputtering system and the color and texture of the films as a function of coating conditions has been studies. The TixN films showed a (111) preferred orintation in bias-free conditions. The texture of coated later was changed from (111) to (200) to (2200 with a change of the bias from -1000V to -3000V. When the bias is low, coated elements have low energy. Therefore, the texturct (111) of low surface energy. The mobility of atoms was increased with the increase of the blas and texture was changed to the other plane. Non-etched specimens all exhibited strong (111) texture. This result shows that (111) is a loose plane and of non-etched specimens all exhibited. High growing velocity of (111) of especially was main texture of Non-etched specimens. Low working pressure($4\times10^{-3}$torr) was more effective than figh working pressure ($6\times10^{-3}$torr) for the gold color of $Ti_xN$ film. L and b were increased and a was decreased with the increase of bias voltage. Accordingly, We obtained the near gold color of $Ti_xN$ film(L;92, a;1~1.5 b:24~29.50. As a result of reflectance. And as the bias increased, the reflectance was proportional to the increasing bias voltage, but we took the top reflectance when the bias voltage was -200V.

• Tribology and Lubricants
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• v.34 no.6
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• pp.235-240
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• 2018

Superlubricity refers to the lubrication phenomenon that occurs when the friction coefficient is lower than 0.01. In recent years, this phenomenon has received a significant amount of attention because it can greatly contribute to the reduction of economic and environmental losses caused by friction and wear. In the case of acid lubricants, only ceramic materials can be used for superlubricity, and it takes a long running-in period to enter the superlubricity regime. In this work, we investigated the superlubricity effect of vitreous enamel coating on SUS304. We also examined the running-in period of vitreous enamel coating under phosphoric acid lubricant condition with respect to surface treatments. Drying and polishing methods were used to treat the vitreous enamel coating on the specimen. The friction experimental results revealed that superlubricity could be achieved with vitreous enamel coating. It was also found that the drying and polishing methods can significantly reduce the running-in period and improve the wear properties of vitreous enamel coating. In particular, the polishing method shortened the running-in period by approximately 99% and reduced the wear rate by approximately 99%, compared to nontreated vitreous enamel coating.

• Tribology and Lubricants
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• v.34 no.6
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• pp.241-246
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• 2018

This research addresses the improvement of tribo-systems, specifically regarding the reduction of friction and wear through tribo-coupling between tetrahedral amorphous carbon (ta-C) with different types of counterpart materials, namely bearing steel (SUJ2), tungsten carbide (WC), stainless steel (SUS304), and alumina ($Al_2O_3$). A second variable in this project is the utilization of different values of duct bias voltage in the deposition of the ta-C coating - 0, 5, 10, 15, and 20 V. The results of this research are expected to determine the optimum duct bias and best counter materials associated with ta-C to produce the lowest friction and wear. Results obtained reveal that the tribo-couple between the ta-C coating and SUJ2 balls produces the lowest friction coefficient and wear rate. In terms of duct bias changes, deposition using 5 V produces the most optimum tribological behavior with lowest friction and wear on the tribo-system. In contrast, the tribo-couple between ta-C with a WC ball causes penetration through the coating surface layer and hence high surface delamination. This study demonstrates that the most effective ta-C coating duct bias is 5 V associated with SUJ2 counter material to produce the lowest friction and wear.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.277-277
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• 2022

급경사 산지하천은 호우 시 퇴적 하상이 붕괴하여 하천 유사량을 급격히 증가시키는 계곡형 토석류가 발생하고 도로와 교량에 피해를 일으키기도 한다. 이러한 하천재해를 저감하기 위하여 돌망태 낙차공을 설치하여 하상 안정을 강화하고 급경사에 따른 유수에너지를 줄일 수 있다. 급경사 하상에 설치한 돌망태 낙차공은 하류부 하상의 국부세굴에 따른 파괴위험이 완경사 하상의 경우에 비하여 높으므로 이를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 광폭경사조절 개수로에 돌망태 낙차공을 설치하고 낙차공의 채움재가 복류의 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수리실험을 하였다. 수리실험에서는 최대 20º까지 경사를 조절할 수 있는 길이 1.44m, 폭 0.14m인 직사각형 단면 개수로에 SUS304 구슬을 사용하여 하상과 돌망태 낙차공을 설치하고 실험하였다. 구슬은 크기에 따라 작은구슬(10.31mm), 중간구슬(15.08mm), 큰구슬(20.63mm)을 사용하고, 하상에는 작은구슬을 깔았다. 낙차공의 크기는 길이 16cm이고 폭과 높이는 12cm이며, 돌망태는 작은구슬을 사용한 단일돌망태와 구슬 크기를 달리한 계층돌망태로 구분하였다. 계층돌망태의 상층은 작은구슬, 중층은 중간구슬, 하층은 큰구슬이 채움재로 사용되었다. 단일돌망태의 공극율은 0.399이고 계층돌망태의 공극률은 상층 0.393, 중층 0.517, 하층 0.54이다. 실험유량의 변화는 낙차공 하단부에서 표면류가 발생하지 않는 범위로 한정하였다. 낙차공 하단에서 상류 68cm 지점의 소류력과 낙차공 내부 복류의 수면경사를 측정하였다. 그 결과 단일돌망태보다 계층돌망태가 소류력과 수면경사가 더 작은 것으로 나타났으며 돌망태의 공극을 통한 통수능 차이 때문인 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.397-397
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• 2022

오늘날 급격한 인구증가 및 도시화로 인해 음식물류 폐기물 발생량이 크게 증가하였으며, 음식물류 폐기물에서 발생되는 음폐수의 적절한 처리방안에 대한 관심이 증가하였다. 혐기성 소화(Anaerobic digestion; AD)는 음폐수의 바람직한 처리방법으로 알려졌지만, 긴 처리기간 및 공정 불안정 등의 문제로 개선이 필요하며, 그 중 기존 AD에 보조 반응조를 추가한 보조 미생물전기화학적 혐기성소화(Auxiliary bioelectrochemical anaerobic digestion; ABEAD)가 적절한 개선방안으로 제시되었다. 하지만 아직 20 L 이상 용량에서의 연구는 이뤄지지 않았으며, 따라서 본 연구에서는 100 L의 용량에서 ABEAD의 성능향상을 평가하고 규모증가에 따른 성능변화를 비교하였다. 반응조는 AD와 ABEAD로 구성되었다. 유효용량 100 L, 유기물부하율 4 kg/m³/d, HRT 20 days 및 중온소화(35℃) 조건으로 운전하였으며, AD는 기계적 교반, ABEAD는 기계적 교반 및 펌프를 통한 bulk 용액 순환이 이뤄졌다. ABEAD의 전극재질은 SUS304를 사용하였고, 0.4V의 전압을 공급하였다. 성능비교는 pH, 휘발성지방산(Volatile fatty acids; VFAs), 유기물제거율 및 메탄 생성량을 비교해 수행하였다. 실험결과 AD는 pH 및 VFAs가 각각 평균 7.37 및 3,880 mg/L, ABEAD는 각각 평균 7.5 및 2,870 mg/L로 VFAs의 빠른 처리를 통해 공정안전성 향상되었고, 유기물제거율 및 메탄생성량의 경우 AD는 각각 평균 65.8 % 및 85.1 L/d, ABEAD는 각각 평균 76.1 % 및 108.1 L/d로 유기물의 빠른 처리 및 메탄전환이 이루어져 비교적 큰 규모에서도 ABEAD의 성능향상이 나타남을 확인하였다. 또한 이전 소규모 연구들과 비교를 통해 규모에 따른 성능향상폭을 비교했을 때에도 큰 차이가 나지 않는 것으로 판단되며, 따라서 ABEAD는 BEAD 기술의 상용화 및 적용에 적합한 것으로 사료된다.

• Tribology and Lubricants
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• v.39 no.5
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• pp.190-196
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• 2023

Anti-adhesion coatings are very important in the processing of adhesive materials such as optical clear adhesive (OCA) films. Choosing the appropriate release coating material for dies and tools can be quite challenging. Hydrophobic surface treatment is usually performed, and its performance is often estimated by the static water contact angle (CA). However, the relationship between the release performance and the CA is not well understood. In this study, the water CAs of surfaces coated with anti-adhesion materials and the peel strengths of the acrylic-based adhesive films are evaluated. STC5 and SUS304 are selected as the base materials. Base materials with different surface roughnesses are produced by hairline finishing, mirror-polishing, and end milling. Four fluoropolymer compounds, including a self-assembled monolayer, are selected to make the base surface hydrophobic. Static, advancing, and receding CAs are mostly increased due to the coating, but the CA hysteresis is found to increase or decrease depending on the coating material. The peel strengths all decreased after coating and are largely dependent on the coating material, with significantly lower values observed for fluorosilane and perfluoropolyether silane coatings. The peel strength is observed to correlate better with the static CA and advancing CA than with the receding CA or hysteresis. However, it is not possible to accurately predict the anti-adhesion performance based on water CA alone, as the peel strengths are not fully proportional to the CAs.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.150-150
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• 2017

조립라인에서 볼트의 수량을 정확하게 검출하는 장치는 작업속도의 향상 및 불량발생을 줄이기 위해 필요한 것이다. 현재 조립에 필요한 수량을 작업자의 시각에 의해 파악하고 있기 때문에 작업시간이 증가되고 있으며 특히 조립 과정 중 작업자의 실수로 볼트가 제품의 내부에 침투하여 제품의 소음, 성능저하 및 수명단축을 초래하고 있다. 본 연구에서는 작업자의 편의성 및 조립속도 향상을 위해 볼트를 감지하여 자동으로 수량을 검출하는 장치를 개발하였다. 볼트의 특성에 따라 볼트 선별부의 치수를 수정하면 되도록 하였다. 조립라인의 생산성을 향상시키기 위한 설계는 Auto CAD를 이용하였다. 조립라인의 공간 효율 증가를 위하여 볼트 수량 검출기의 가로${\times}$세로의 크기를 최소로 하여 $220{\times}360{\times}1170mm$로 설계하였다. 받침대는 $60{\times}60$ 프로파일을 이용하였고 다른 구성 부품은 SUS304 재질을 가공하여 조립하였다. 실험은 실험구 마다 100회 측정하여 평균값을 나타냈으며, 소수점은 시스템에 영향이 없기 때문에 절사하였다. Test 19-27 구간이 배출부가 가장 적게 구동하는 것으로 나타났다. 정렬부의 각도가 10, $15^{\circ}$의 경우는 볼트와 배출부의 마찰력이 증가하여 구동횟수가 증가한 것으로 판단된다. $20^{\circ}$이상의 각도에서는 볼트가 배출부에 안착하기 전에 하강하기 때문에 반복횟수가 증가한 것으로 판단된다. 따라서 최적의 정렬부 각도는 $20^{\circ}$로 나타났다. 볼트의 지름이 3, 5, $7{\phi}$ 일 때 정렬부의 각도에 따른 정렬부의 반복횟수에 대한 결과 값을 한 결과 $20^{\circ}$에서 정렬부의 구동횟수가 가장 적은 것 으로 나타났다. 정렬부의 각도가 큰 경우 구동에 의한 볼트와의 운동에너지의 증가로 반복횟수가 증가한 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.30 no.5
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• pp.263-269
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• 2017

A piezoelectric cantilever energy harvester (PCEH) driven in longitudinal (3-3) vibration mode was fabricated, and its electrical properties were evaluated by varying the resistive load. A commercial PZT piezoelectric ceramic with a high piezoelectric charge constant ($d_{33}$) of 520 pC/N and the interdigitated (IDT) electrode pattern was used to fabricate the PCEH driven in longitudinal vibration. The IDT Ag electrode embedded piezoelectric laminates were co-fired at $850^{\circ}C$ for 2 h. The 3-3 mode PCEH was successfully fabricated by attaching the piezoelectric laminates to a SUS304 elastic substrate. The PCEH exhibited a high output power of 3.8 mW across the resistive load of $100k{\Omega}$ at 100 Hz and 1.5 G. This corresponds to a power density of $10.3mW/cm^3$ and a normalized global power factor of $4.56mW/g^2{\cdot}cm^3$. Given the other PCEH driven in transverse (3-1) vibration mode, the 3-3 mode PCEH could be better for vibration energy harvesting applications.