• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.235-235
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• 2010

장비와 cutting기술의 발전으로, 높은 효율성을 지닌 어려운 작업 재료들의 고속 건조 가공기술은 생산성, 가격 인하 그리고 환경적인 관점에서 중요성이 증가하게 되었다. AlTiN에서 Si의 첨가는 40GPa이상의 고경도와 1000도 이상의 산화온도를 지닌 나노혼합물 코팅을 형성시키는 것으로 알려졌다. 또한 Si가 아닌 다른 soft 물질을 첨가하고 3성분 이상의 다성분계 박막을 형성하는 실험을 하여, 물성이 어떻게 달라지는지 확인하였다. 특히, 나노 코팅층 형성이 매우 어려운 Al-Ti-N 합금계에서 Si, Cu 첨가의 영향 및 이러한 코팅층 형성을 단일합금을 이용하여 행하였을 때, 장점을 확인하였다. 이러한 연구를 위하여 Ti-Al의 합금 조성을 경도가 가장 우수한 것으로 알려진 50 : 50으로 하여 타겟을 만들고 증착시켜 기초실험을 진행하여 물성조건을 확인하고 이에 근거하여 실험을 진행하였다. 또한 3 원계 합금으로서 Cu, Si를 첨가한 연구를 수행하였다. 또한, 최적 조성의 합금 조성을 확인한 후, 단일 합금 타겟을 제조하였으며 이를 이용하여 형성된 코팅층과 다성분계 타겟을 이용한 박막의 물성을 비교하였다. 증착된 박막의 분석장비로는 SEM, EDS, XRD 와 AFM등을 이용하였으며, 막의 조직과 증착 두께, 조도 그리고 경도를 확인하고 막의 물성 특성이 향상됨을 입증하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.269-269
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• 2011

티타늄-알루미늄(Titanium-Aluminum) 질화물(Nitride)은 고경도 난삭재의 고능률 절삭 분야에 사용되는 공구의 수명 향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 건식고속가공을 효과적으로 수행하기 위해서는 코팅막 재료가 가공 중 발생하는 고온에서도 견디는 우수한 내산화성을 지니면서 내마모, 내충격 특성등의 기계적 성질이 우수한 코팅을 필요로 하며 이러한 분야에 TiAlN을 적용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 아크(Cathodic Arc) 코팅을 시스템을 이용하여 N2 유량변화에 따라 TiAlN 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 120 $mm{\Phi}$, Ti : Al=50 : 50 at% 의 TiAl 타겟을 사용 하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이며, 시편은 SUS를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ~10-6 Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ~10-4 Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고 N2 유량을 변화시키며 코팅을 실시하였다. 질소 유량이 증가함에 따라 색상은 회색에서 어두운 보라색으로 변화하였고 SEM 사진을 통해 Micro paticle 이 감소하는 것을 확인 할 수 있었으며 이는 질소유량이 증가 할수록 표면조도 또한 감소하는 분석결과와도 일치하였다. XRD 분석을 통해 질소 유량이 160 sccm 이상에서 TiAlN이 합성되는 것을 볼 수 있었고 질소 유량이 240 sccm일 때 가장 높은 경도를 보였다. 따라서 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 더욱 다양한 조건에서 TiAlN 코팅에 응용한다면 다양한 색상 구현과 내마모성 등에서 많은 장점을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.208-208
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• 2012

최근 환경문제가 많이 제기되면서 친환경적 운송수단인 자전거 개발과 관련하여 다양한 기술개발이 이루어지고 있다. 그 중 고부가가치의 서스펜션 포크의 프레임에 고기능성 표면처리로 Arc ion plating deposition system (AIPDS)을 이용하여 부식, 내마모 특성이 뛰어난 TiN 박막을 증착시켰다. AIPDS는 기존의 arc system과 달리 다원계 소재 코팅 공정조건 확립을 위하여 chamber wall에 2개의 rectangular type sputter source를 장착하고 소재의 pre-treatment 용 linear type ion source를 설치하였다. 장비의 Chamber 중앙에는 pipe형 arc cathode를 설치하였으며, 그 주위를 anode 역할을 하는 copper 코일로 감아 이는 발생한 arc를 target인 cathode 축을 중심으로 방향성을 가지고 회전하여 진행 할 수 있도록 유도 하였다. 이 시스템에서 증착된 TiN 박막은 bias 전압 변화에 따른 박막의 구조 및 물성을 평가하였다. XRD 장비를 통하여 TiN 박막의 상분석을 진행하였고, 마모테스터, 원자현미경, 마이크로 비커스 경도기 등을 이용하여 기계적 특성을 평가하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.68-68
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• 2015

질화 티타늄(titanium nitride; TiN)은 색상이 미려하고 물리적 특성이 우수한 특성에도 불구하고 내산화성이 낮아 이를 해결하기 위해서 TiN에 Al을 첨가한 TiAlN 소재가 개발되었다. 하지만 난삭재 가공용 공구의 사용 온도가 $800^{\circ}C$이상인 점을 고려하여 $800^{\circ}C$ 이상의 고온 환경에서도 산화가 일어나지 않는 고경도 박막 소재가 요구되고 있으며 TiAlN 소재에 Si을 첨가하면 내산화성이 향상된다는 연구결과가 보고되고 있다. 본 연구에서는 음극 아크 증착과 스퍼터링을 동시에 이용한 하이브리드 공정으로 제조한 TiAlSiN 박막의 Si 함량에 따른 미세구조, 물리적 특성 그리고 내산화성을 평가하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.56-56
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• 2014

티타늄-알루미늄-질화물(TiAlN)은 고능률 절삭 분야에 사용되는 공구의 수명 향상을 위한 표면처리 소재로 많이 이용되고 있다. 음극 아크로 코팅할 경우, 거대 입자가 박막 표면에 존재하여 박막의 품질을 저하시킨다. 본 연구에서는 공구의 수명을 향상시키는 TiAlN 박막을 TiAl 합금 타겟을 이용하여 형성하였으며, 거대입자의 생성을 줄일 수 기판 청정공정을 도출하였다. 그리고 따른 박막표면을 관찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.37.1-37.1
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• 2018

공구의 내구성 향상을 위해서는 고경도, 고내마모, 고내열 특성 등의 우수한 물성을 필요로 한다. 공구에 적용되고 있는 코팅으로는 높은 경도와 낮은 마찰계수를 가지는 TiN, TiCN 코팅이 사용되다가 내산화 특성을 향상시키기 위해 TiAlN, CrAl, CrN 과 같은 코팅이 사용되었다. 하지만 최근 난삭재 및 고강도의 재료를 가공하기 위해서 더 높은 경도, 내열, 내산화 특성 등이 요구되고 있으며 최근에는 AlCr 기반의 코팅재료들이 각광받고 있다. 본 연구에서는 우수한 고경도, 고내열 등의 특성을 가지는 코팅 재료를 개발하기 위해서 AlCr 계의 2원계, 3원계 합금설계을 진행하였고 타겟화 하였다. 제작한 타겟을 이용하여 PVD 코팅 공정을 통해 코팅을 제작하였고 경도, 밀착력, 내열 등의 특성 분석을 진행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.270-270
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• 2011

전이금속(transition metal) 질화물(nitride)은 높은 경도, 내마모성, 부식 저항성 그리고 내열성 등과 같은 우수한 기계적 물성 때문에 많은 연구가 되어 왔다. 이 중 질화 티타늄은 높은 경도, 내식 및 내마모의 우수한 기계적 특성으로 공구(tool)와 같은 제품의 수명 향상을 위한 표면 코팅소재로 사용되어 왔으며, 금(gold)색의 미려한 색상을 이용한 제품의 외관 표면처리와 인체에 무해한 특성을 활용한 정형외과 및 치과용 보형물의 수명 및 안정성 향상 등 다양한 분야에 응용 되고 있다. 본 연구에서는 아크방전을 이용한 경사 코팅법으로 질화 티타늄을 합성하였으며, 경사 코팅에 따른 단층 및 다층 박막(2~3 layer)의 미세조직 변화와 그 물성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 120 $mm{\Phi}$, 99.5%의 Ti 타겟을 사용하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이며, 시편은 냉연강판과 SUS를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ~10-6 Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ~10-4 Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400 V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고 코팅하였다. 경사 코팅을 위한 시편의 회전각은 45$^{\circ}$, -45$^{\circ}$이며, 질화 티타늄의 두께는 약 3 ${\mu}m$로 동일하게 코팅 하였다. 45$^{\circ}$ 단일층의 경우 0$^{\circ}$ 단일층보다 경도가 감소하나 zigzag 구조의 다층으로 갈수록 45$^{\circ}$ 단일층과 비교하여 확연히 경도가 증가함을 볼 수 있었다. 다층 질화 티타늄의 경사 코팅을 통해 박막의 미세조직 변화를 SEM 이미지를 통해 확인하였으며 증착 방식에 따라 경도, 조도, 반사도 등의 물성 변화가 나타났다. 본 연구에서 얻어진 결과를 이용하여 다양한 형태의 박막구조 제어를 통한 물성변화가 가능할 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.202-202
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• 2012

염료감응태양전지(DSSC)의 광변환 효율을 향상시키기 위하여 진공챔버에서 450도 고온에서 O2, Ar, and N2 혼합가스를 주입하여 다양한 plasma로 TiO2 박막을 처리하면서 소성시켰다. TiO2 표면을 cleaning하고 활성화함으로서 염료의 결합력을 향상시키는 것 외에 TiO2 내부의 oxygen vacancy를 변화를 관찰하였다. 실험에 사용한 박막은 glass 위에 FTO 박막을 입히고, 다공성 TiO2 나노입자 박막을 코팅하여 제조하였다(porous TiO2 나노입자(${\sim}12{\mu}m$)/FTO(Fluorine doped Tin oxide; $1{\mu}m$)/glass). 완성된 광전극에 대해서 XRD, XPS, EIS, FE-SEM 등을 이용하여 분석하였다. 또한 이렇게 전처리된 광전극을 사용한 DSSC를 제작하였다. 그리고 Solar-simulator를 통해 그 효율을 측정하여 '플라즈마환경에서 소성된 광전극에 대한 DSSC의 광변환효율에 미치는 효과'을 고찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.233-233
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• 2014

질화 티타늄(Titanium Nitride)은 뛰어난 물리적 특성이 있어 내마모 재료의 표면처리 분야에 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 음극 아크 방전을 이용하여 빗각 증착을 실시하고 증착 시 기판에 bias 인가 여부에 따라 주상정의 방향성이 변하는 단층 및 다층의 TiN 박막을 제조하였으며 동일한 두께의 다양한 다층구조에서 경도의 증가를 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.206-206
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• 2013

산악자전거 서스펜션 포크 프레임의 소재 개발을 위해 Si, Mn, Mg, Cr, Zn 원소의 첨가량을 조정한 500MPa 인장강도를 가지는 압출성형과 용접성이 우수한 알루미늄 합금을 개발하였다. 개발한 고비강도 경량 알루미늄합금 위에 고경도, 고기능성과 같은 우수한 기계적 물성을 가진 TiN 박막을 Arc ion plating 공정으로 코팅하여 알루미늄합금의 내부식성, 내구성을 향상시켰다.