• 헤리티지:역사와 과학
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• 제49권2호
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• pp.172-189
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• 2016

본 연구에서는 "오주서종박물고변(五洲書種博物考辯)", "천공개물(天工開物)" 등 고문헌에 기록된 오동 재료와 합금비, 주조 시설, 주조법 등을 확인하고 이를 기초자료로 활용하여 오동상감기법으로 장도를 제작하였다. 오동상감기법 장도 제작은 크게 오동 합금, 은땜 합금, 오동판과 은판 제작, 칼자루와 칼집 제작, 장도의 장석인 두겁 및 부속품 제작, 오동 상감, 조립의 순으로 진행하였다. 오동의 합금은 "오주서종박물고변"에 보이는 상품(上品)으로 전통방식의 진오동(眞烏銅) 합금비인 구리와 금을 20:1의 중량비로 하였다. 은땜의 합금은 상감된 문양에 사용한 경우 은과 황동(Cu 7 : Zn 3)을 중량비 5:1로, 단순 접합 사용한 경우에는 은과 황동을 중량비 5:2로 합금하여 은땜판을 제작하였다. 칼집과 칼자루 제작은 진오동 합금비로 만든 오동 괴를 풀림과 단조작업을 실시하여 오동판의 두께를 0.6mm로, 오동의 뒷면인 은판도 두께 0.6mm로 제작한 뒤, 오동판과 은판 접합, 풀림과 단조, 오동판에 문양 새기기, 은 상감하기, 오동판으로 칼집과 칼자루 모양잡기, 은땜으로 접합하기, 연마 및 광택내기 등의 과정을 거쳐 완성하였다. 붉은색의 오동판 표면을 검은색으로 부식시키는 '오동 살리기(발색하기)'는 오동 합금의 품위에 따라 발색 효과가 차이가 난다. 한지를 30일 정도 썩힌 인뇨(人尿)에 적셔 칼집과 칼자루 등에 감아 따뜻한 곳($25^{\circ}C$ 이상)에 두고 2~3시간이 경과하면 오동판의 겉면만 검은색으로 발색되고 은이 상감된 문양은 그대로 있어 오동상감기법을 재현할 수 있었다. 오동상감 복원에 사용했던 오동판, 은판, 은땜판의 합금성분과 오동의 표면 발색성분을 알기 위해 과학분석을 실시하였다. 오동 합금 분석(시료 2개)결과 고문헌 기록(Cu 95wt%, Au 5wt%)과 평균성분비가 유사한 Cu 95.57wt%, Au 4.16wt%과 차이가 있는 Cu 98.04wt%, Au 1.95wt%로 검출되었는데, 전자는 오동판 가공에 성공률이 높은 반면, 후자는 가공과정에서 터지는 등의 실패가 있었다. 오동판과 은판이 부착된 시료의 성분분석 결과 은판 부분은 Ag 100wt%로 검출되었고, 오동판과 은판이 접합된 부분은 Cu, Ag, Au가 모두 검출되어 접합이 잘 되었음을 확인할 수 있었다. 은과 황동을 합금한 은땜판은 분석결과 Ag 성분이 다양하게 검출되고 있어 성분비와 관계없이 매우 불균질하게 섞여있음을 관찰하였다. 오동판에 검은색으로 발색된 부분의 성분분석 결과 소지 금속에서 검출되지 않았던 S의 함량이 검출되어 S의 함량이 오동 색상에 영향을 미친 것으로 판단되었다. 향후 발색에 대한 정확한 메커니즘을 밝히기 위해서는 추가적인 화합물, 색도 및 재현 연구 등 추가연구가 필요하다. 이번 연구를 통해 시도 및 확인된 고문헌 속의 오동합금 실험 및 재현, 오동상감기법에 의한 장도제작, 오동판 검은색 발색 메커니즘의 과학 분석결과 등은 오동상감기법의 복원을 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.306-313
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• 2011

인쇄회로기판(PCB)과 같은 전자부품을 제조시에 솔더링을 하기 위하여 플럭스나 솔더페이스트를 사용하며 솔더링 후에 부품에 잔류한 플럭스나 솔더페이스트를 제거하여야하는데 이것은 이들 물질이 잔류하였을 경우 부식이나 누전을 초래하여 부품의 성능을 떨어뜨리거나 고장을 일으킬 수 있다. 솔더링 후에 플럭스와 솔더플럭스 잔류물을 제거하기 위하여 오존파괴물질 세정제인 1,1,1-trichloroethane이나 HCFC-141b가 아직까지 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 이들 오존파괴성질을 가진 세정제를 대체하기 위하여 인화점이 존재하지 않는 비수계세정제를 개발하였고 산업현장 적용도 시도해 보았다. 인화점이 존재하지 않는 세정제를 개발하기 위해 탄화수소계 용제를 주 용제로 하고 글리콜에테르계, 에스테르계 및 불소계 용제를 첨가하여 비수계세정제를 배합하였고 이들의 물성 및 세정성을 평가하였다. 그리고 이들 배합세정제 중에 세정력이 뛰어난 세정제를 현장에 적용하여 보았다. 또한 배합된 비수계세정제의 사용후에 재활용 가능성을 평가하기 위하여 감압증류장치를 가동하여 사용 후의 세정제를 재활용시에 요구되는 운전 조건과 재활용율을 구하여 보았다. 배합세정제의 물성 측정 결과 모두 표면장력이 18.0~20.4 dyne/cm으로 비교적 낮았고 습윤지수도 비교적 높아 오염물에 대한 습윤력과 침투력이 우수할 것으로 기대되었고 불소계용제를 첨가하여 배합한 세정제는 인화성이 없음이 확인되어 사용하고 보관하기에 안전하리라 사료된다. 플럭스 및 솔더페이스트 세정 연구 실험 결과 대체목표세정제인 1,1,1-TCE와 HCFC-141b보다 세정력이 우수함을 확인할 수 있었다. 그리고 배합세정제 중에 우수한 세정제를 선정하여 HCFC-141b를 사용하는 산업현장의 PCB 세정에 적용한 결과 HCFC-141b보다 우수한 세정을 나타내어 산업현장에 적용 가능성을 보여 주었다. 또한 이들 제품을 감압증류장치를 이용하여 재활용 가능성을 평가 결과 운전조건 $100{\sim}110^{\circ}C$, 20~30 mbar에서 91.9~97.5%를 재활용할 수 있음을 보여주었다.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.102-106
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• 2012

이 논문의 목적은 현장에서 발생되는 자동차 에어백 시스템의 고장사례를 모아 분석하고 연구하는 것이다. 첫 번째 사례에서는 에어백 시스템의 클럭 스프링과 에어 백 모듈 사이 배선 핀의 납땜부가 이탈되어, 배선 접촉불량에 의해 핀이 흔들릴 때마다 에어백의 작동불량 현상이 발생되는 것을 확인하였다. 두 번째 사례에서는 에어백 컴퓨터 내부의 단품 소자의 손상으로 인해 에어백 작동불량 현상이 발생된 것을 확인하였다. 세 번째 사례에서는 조수석 시트 벨트 프리텐셔너(pre-tensioner)의 내부 핀과 저항을 연결해 주는 납땜부 이탈로 인해 에어백 경고등이 점등된 것을 확인하였다. 네 번째 사례에서는 승용자동차가 화물자동차의 후면을 추돌하였을 때 때 범퍼는 상대편 차량보다 낮아 아래로 끼어들게 된다. 이 때 사고의 충격은 차량의 프레임부분에 전달되지 않기 때문에 충격센서가 설치된 프레임부분에 충격이 적게 전달되어 에어백이 작동하지 않은 것을 확인하였다.

• 박물관보존과학
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• 제15권
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• pp.4-25
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• 2014

국립춘천박물관이 소장하고 있는 수다사지 청동금고는 1987년 강원도 평창군 진부면 수항리에서 발견되었다. 금고 표면에, 제작 당시의 주조 결함과 보수 흔적이 다수 발견되어 제작 기법을 유추하기에 용이한 중요 자료이다. 본 연구에서는 금고의 성분, 주형과 채플릿^{Chaplet, 형지(型持), 코어받침쇠}의 위치, 결함의 원인 등을 과학적으로 조사하여 주조 기법과 당대의 보수 방식을 추정해 보았다. 성분 분석 결과, 금고의 주성분은 구리 71.6wt%, 주석 18.2wt%, 납 7.2wt%로 3원계 청동합금이며 비소·안티몬이 각각 약 1wt%씩 검출되었다. 주조 시 주형을 고정하기 위하여 사용한 채플릿의 성분은 납 함량이 금고보다 더 높으며, 제작 후 구멍을 메우기 위해 사용된 땜납의 성분은 납 함량이 가장 높게 나타났다. 주조 분할선을 토대로 표면 상태를 관찰한 결과 사형주조 ^砂型鑄造로 제작되었을 가능성이 높았으며, 표면 관찰 및 방사선투과조사로 냉접^{Cold shut}이나 표면 주름^{Surface Folds}, 미스런^Misrun, 채플릿 주변의 기공^{Blowholes Adjacent to Chaplets} 등의 주조결함을 확인하고 발생 원인을 추정하였다. 보수된 부분은 제작 당시의 주조 결함인 구멍이 생긴 부위를 메우기 위하여 연납을 사용한 땜질보수 ^{Soldered-in Repair}를 하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.450-455
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• 2002

Cu-cored Sn-Ag solder balls were fabricated by coating pure Sn and Ag on Cu balls. The melting behavior and the solderability of the BGA joint with the Ni/Au coated Cu pad were investigated and were compared with those of the commercial Sn-Ag and Sn-Ag-Cu balls. DSC analyses clarified the melting of Cu-cored solders to start at a rather low temperature, the eutectic temperature of Sn-Ag-Cu. It was ascribed to the diffusion of Cu and Ag into Sn plating during the heating process. After reflow soldering the microstructures of the solder and of the interfacial layer between the solder and the Cu pad were analyzed with SEM and EPMA. By EDX analysis, formation of a eutectic microstructure composing of $\beta$-Sn, Ag$_3$Sn, ad Cu$_{6}$Sn$_{5}$ phases was confirmed in the solder, and the η'-(Au, Co, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ reaction layer was found to form at the interface between the solder and the Cu pad. By conducting shear tests, it was found that the BGA joint using Cu-cored solder ball could prevent the degradation of joint strength during aging at 423K because of the slower growth me of η'-(Au, Co, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ reaction layer formed at the solder, pad interface. Furthermore, Cu-cored multi-component Sn-Ag-Bi balls were fabricated by sequentially coating the binary Sn-Ag and Sn-Bi solders on Cu balls. The reflow property of these solder balls was investigated. Melting of these solder balls was clarified to start at the almost same temperature as that of Sn-2Ag-0.75Cu-3Bi solder. A microstructure composing of (Sn), Ag$_3$Sn, Bi and Cu$_{6}$Sn$_{5}$ phases was found to form in the solder ball, and a reaction layer containing primarily η'-(Au, Co, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ was found at the interface with Ni/Au coated Cu pad after reflow soldering. By conducting shear test, it was found that the BGA joints using this Cu-core solder balls hardly degraded their joint shear strength during aging at 423K due to the slower growth rate of the η'-(Au, Cu, Ni)$_{6}$Sn$_{5}$ reaction layer at the solder/pad interface.he solder/pad interface.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제37권2호
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• pp.77-85
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• 2017

Thin crystalline silicon (C-Si) solar cell is expected to be a low price energy source by decreasing the consumption of Si. However, thin c-Si solar cell entails the bowing and crack issues in high temperature manufacturing process. Thus, the conventional tabbing process, based on high temperature soldering (> $250^{\circ}C$), has difficulties for applying to thin c-Si solar cell modules. In this paper, a conductive paste (CP) based interconnection process has been proposed to fabricate thin c-Si solar cell modules with high production yield, instead of existing soldering materials. To optimize the process condition for CP based interconnection, we compared the performance and stability of modules fabricated under various lamination temperature (120, 150, and $175^{\circ}C$). The power from CP based module is similar to that with conventional tabbing process, as modules are fabricated. However, the output of CP based module laminated at $120^{\circ}C$ decreases significantly (14.1% for Damp heat and 6.1% for thermal cycle) in harsh condition, while the output drops only in 3% in the samples process at $150^{\circ}C$, $175^{\circ}C$. The peel test indicates that the unstable performance of sample laminated at $120^{\circ}C$ is attributed to weak adhesion strength (1.7 N) between cell and ribbon compared to other cases (2.7 N). As a result, optimized lamination temperature for CP based module process is $150^{\circ}C$, considering stability and energy consumption during the fabrication.

• 한국재료학회지
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• 제28권9호
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• pp.528-533
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• 2018

In recent years, solar cells based on crystalline silicon(c-Si) have accounted for much of the photovoltaic industry. The recent studies have focused on fabricating c-Si solar modules with low cost and improved efficiency. Among many suggested methods, a photovoltaic module with a shingled structure that is connected to a small cut cell in series is a recent strong candidate for low-cost, high efficiency energy harvesting systems. The shingled structure increases the efficiency compared to the module with 6 inch full cells by minimizing optical and electrical losses. In this study, we propoese a new Conductive Paste (CP) to interconnect cells in a shingled module and compare it with the Electrical Conductive Adhesives (ECA) in the conventional module. Since the CP consists of a compound of tin and bismuth, the module is more economical than the module with ECA, which contains silver. Moreover, the melting point of CP is below $150^{\circ}C$, so the cells can be integrated with decreased thermal-mechanical stress. The output of the shingled PV module connected by CP is the same as that of the module with ECA. In addition, electroluminescence (EL) analysis indicates that the introduction of CP does not provoke additional cracks. Furthermore, the CP soldering connects cells without increasing ohmic losses. Thus, this study confirms that interconnection with CP can integrate cells with reduced cost in shingled c-Si PV modules.

• 대한치과기공학회지
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• 제32권2호
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• pp.65-74
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• 2010

Purpose : To understand the impact on the strength or restoration force by the change of heating temperature when soldering 18-8 stainless steel round wire which is the chrome-nickel class for dental orthodontic device production. Methods : The following conclusions were made upon the results from tensile strength test, 3 point bending test, and $90^{\circ}$ bending fatigue test with 24 samples that had been applied with condition 1 (before heat treatment - natural) and condition 2 (after heat treatment - mooring 30 seconds after heating up to $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$, and $900^{\circ}C$) to ${\phi}0.4mm$, ${\phi}0.7{\beta}mm$, 18-8 stainless steel round wire (spring hard) by Jinsung Company. Results : When it was heat-treated at $900^{\circ}C$, both ${\phi}0.4mm$ and ${\phi}0.7mm$ showed very low tensile strengths compared to the heat treated cases at $500^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$ Yield strengths of both ${\phi}0.4mm$ and ${\phi}0.7mm$ showed very low compared to the heat treated cases at natural, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$, as well. Upon the results of 3 point bending test, the heat treated case at $900^{\circ}C$ showed very low in both ${\phi}0.4mm$ and ${\phi}0.7mm$, compared to the heat treated cases at natural, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$. Tensile strength of both ${\phi}0.4mm$ and ${\phi}0.7mm$ as well, showed very low compared to the heat treated cases at natural, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$. Upon the results of $90^{\circ}$ bending fatigue test, the heat treated case at $900^{\circ}C$ showed the highest wave node resistance in both ${\phi}0.4mm$ and ${\phi}0.7mm$. Conclusion : This study concluded that heating temperature change during wire soldering impacts on the characteristics of orthodntic wire.

• 대한치과보철학회지
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• 제35권3호
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• pp.566-576
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• 1997

This study was performed to evaluate the tensile strength of solder joint in titanium and the wettability of 14K gold solder on titanium. Two pieces of titanium rod 30 mm in length and 3mm in diameter were butt-soldered with a 14K gold solder using the electric resistance heating under flux-argon atmosphere, the infrared heating under argon atmosphere, and the infrared heating under vacuum-argon atmosphere. A tensile test was performed at a crosshead speed of 0.5 mm/min, and fracture surfaces were examined by SEM. To evaluate the wettability of 14K gold solder on titanium, titanum plates of a $17{\times}17{\times}1mm$ were polished with #80-#2000 emery papers, and the spreading areas of solder 10 mg were measured by heating at 840 * for 60 seconds. The solder-matrix interface regions were etched by the solution of 10% KCN-10% (NH4)2S2O8, and analyzed by EPMA. The results obtained were summarized as follows ; 1. The maximum tensile strength was obtained when the titanium surface was polished with #2000 emery paper and soldered using the electric resistance heating under flux-argon atmosphere. Soldering strengths showed the significant difference between the electric resistance heating and the infrared heating(p<0.05). 3. The fracture surfaces showed the aspect of brittle fracture, and the failure developed along the interfaces of solder-matrix reaction zone. 4. The EPMA data for the solder-matrix interface region revealed that the diffusion of Au and Cu occurred to the titanium matrix, and the reaction zone showed the higher contents of Au, Cu and Ti than others.

• 센서학회지
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• 제22권1호
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• pp.89-94
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• 2013

In this paper, we developed a beam of MEMS probe card using a BeCu sheet. Silicon wafer thickness of $400{\mu}m$ was fabricated by using deep reactive ion etching (RIE) process. After forming through silicon via (TSV), the silicon wafer was bonded with BeCu sheet by soldering process. We made BeCu beam stress-free owing to removing internal stress by using joule heating. BeCu beam was fused by using joule heating caused by high current. The fabricated BeCu beam measured length of 1.75 mm and width of 0.44 mm, and thickness of $15{\mu}m$. We measured fusing current as a function of the cutting planes. Maximum current was 5.98 A at cutting plane of $150{\mu}m^2$. The proposed low-cost and simple fabrication process is applicable for producing MEMS probe beam.