• 한국재료학회지
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• 제23권3호
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• pp.155-160
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• 2013

ZnO thin films co-doped with Mg and Ga (MxGyZzO, x + y + z = 1, x = 0.05, y = 0.02 and z = 0.93) were prepared on glass substrates by RF magnetron sputtering with different sputtering powers ranging from 100W to 200W at a substrate temperature of $350^{\circ}C$. The effects of the sputtering power on the structural, morphological, electrical, and optical properties of MGZO thin films were investigated. The X-ray diffraction patterns showed that all the MGZO thin films were grown as a hexagonal wurtzite phase with the preferred orientation on the c-axis without secondary phases such as MgO, $Ga_2O_3$, or $ZnGa_2O_4$. The intensity of the diffraction peak from the (0002) plane of the MGZO thin films was enhanced as the sputtering power increased. The (0002) peak positions of the MGZO thin films was shifted toward, a high diffraction angle as the sputtering power increased. Cross-sectional field emission scanning electron microscopy images of the MGZO thin films showed that all of these films had a columnar structure and their thickness increased with an increase in the sputtering power. MGZO thin film deposited at the sputtering power of 200W showed the best electrical characteristics in terms of the carrier concentration ($4.71{\times}10^{20}cm^{-3}$), charge carrier mobility ($10.2cm^2V^{-1}s^{-1}$) and a minimum resistivity ($1.3{\times}10^{-3}{\Omega}cm$). A UV-visible spectroscopy assessment showed that the MGZO thin films had high transmittance of more than 80 % in the visible region and that the absorption edges of MGZO thin films were very sharp and shifted toward the higher wavelength side, from 270 nm to 340 nm, with an increase in the sputtering power. The band-gap energy of MGZO thin films was widened from 3.74 eV to 3.92 eV with the change in the sputtering power.

• Corrosion Science and Technology
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• 제8권4호
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• pp.162-169
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• 2009

Pure titanium and its alloys are drastically used in implant materials due to their excellent mechanical properties, high corrosion resistance and good biocompatibility. However, the widely used Ti-6Al-4V is found to release toxic ions (Al and V) into the body, leading to undesirable long-term effects. Ti-6Al-4V has much higher elastic modulus than cortical bone. Therefore, titanium alloys with low elastic modulus have been developed as biomaterials to minimize stress shielding. For this reason, Ti-30Ta-xZr alloy systems have been studied in this study. The Ti-30Ta containing Zr(5, 10 and 15 wt%) were 10 times melted to improve chemical homogeneity by using a vacuum furnace and then homogenized for 24 hrs at $1000^{\circ}C$. The specimens were cut and polished for corrosion test and Ti coating and then coated with TiN, respectively, by using DC magnetron sputtering method. The analyses of coated surface were carried out by field emission scanning electron microscope(FE-SEM). The electrochemical characteristics were examined using potentiodynamic (- 1500 mV~+ 2000 mV) and AC impedance spectroscopy(100 kHz~10 mHz) in 0.9% NaCl solution at $36.5{\pm}1^{\circ}C$. The equiaxed structure was changed to needle-like structure with increasing Zr content. The surface defects and structures were covered with TiN/Ti coated layer. From the polarization behavior in 0.9% NaCl solution, The corrosion current density of Ti-30Ta-xZr alloys decreased as Zr content increased, whereas, the corrosion potential of Ti-30Ta-xZr alloys increased as Zr content increased. The corrosion resistance of TiN/Ti-coated Ti-30Ta-xZr alloys were higher than that of the TiN-coated Ti-30Ta-xZr alloys. From the AC impedance in 0.9% NaCl solution, polarization resistance($R_p$) value of TiN/Ti coated Ti-30Ta-xZr alloys showed higher than that of TiN-coated Ti-30Ta-xZr alloys.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.100-100
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• 2016

물리기상증착방법 (Physical vapor deposition)에 의하여 합성된 천이금속 질화물 박막은 경도, 내마모성 등 절삭공구의 성능을 향상시키며, Ti-Al-N, Ti-Zr-N, Zr-Al-N, Cr-Si-N 등의 3원계 경질 박막에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이중에서도 CrAlN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구사용 환경의 가혹화로 인하여 코팅의 내마모성 및 내열성 등의 물성 향상을 통한 공구의 수명 향상이 필요시 되고 있으며, 코팅에 적합한 중간층을 합성함으로써 공구 코팅으로의 적용 가능성을 높이는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CrAlN 코팅의 물성을 향상시키기 위해 CrAlN 코팅과 WC-Co 6wt.% 모재 사이에 CrN, CrZrN, CrN/CrZrSiN 등의 다양한 중간층을 합성하였으며, 중간층을 포함한 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$ 로 제어하였다. 합성된 코팅의 미세조직, 경도 및 탄성계수, 내모성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, ball-on-disk 마모시험기 및 ${\alpha}-step$을 사용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(35.5-36.2 GPa)와 탄성계수(424.3-429.2 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였으며, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio 는 각각 0.076, 0.083 으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 $SiN_x$ 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

• 한국표면공학회지
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• 제49권6호
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• pp.580-586
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• 2016

Cr-Si-Al-N coating with different Si content were deposited by hybrid physical vapor deposition (PVD) method consisting of unbalanced magnetron (UBM) sputtering and arc ion plating (AIP). The deposition temperature was $300^{\circ}C$, and the gas ratio of $Ar/N_2$ were 9:1. The CrSi alloy and aluminum targets used for arc ion plating and sputtering process, respectively. Si content of the CrSi alloy targets were varied with 1 at%, 5 at%, and 10 at%. The phase analysis, composition and microstructural analysis performed using x-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM) including energy dispersive spectroscopy (EDS), respectively. All of the coatings grown with textured CrN phase (200) plane. The thickness of the Cr-Si-Al-N films were measured about $2{\mu}m$. The friction coefficient and removal rate of films were measured by a ball-on-disk test under 20N load. The friction coefficient of all samples were 0.6 ~ 0.8. Among all of the samples, the removal rate of CrSiAlN (10 at% Si) film shows the lowest values, $4.827{\times}10^{-12}mm^3/Nm$. As increasing of Si contents of the CrSiAlN coatings, the hardness and elastic modulus of CrSiAlN coatings were increased. The morphology and composition of wear track of the films was examined by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy, respectively. The surface energy of the films were obtained by measuring of contact angle of water drop. Among all of the samples, the CrSiAlN (10 at% Si) films shows the highest value of the surface energy, 41 N/m.

• 자원리싸이클링
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• 제24권2호
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• pp.13-22
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• 2015

건설 분야 중 건설 재료와 건자재 산업에서 발생하는 $CO_2$는 약 6,700만톤으로 건설 분야에서 발생하는 $CO_2$의 약 30%를 점유하고 있다. 건설 분야에서 $CO_2$ 저감은 건자재 산업에서 $CO_2$를 발생시키는 2차, 3차 양생을 줄여 소비되는 화석연료 사용과 배출 가스 저감의 조절이 필수적이다. 따라서 본 연구는 저에너지양생용 혼합재(Low energy curing Admixture 이하 LA)를 압출성형패널에 적용한 후 그 혼입량, 섬유종류, 섬유 혼입율에 따른 물리적 특성을 관찰하였다. 섬유종류가 강도에 영향을 나타내는 주요한 인자는 아닌 것으로 나타났으며, LA 혼입율과 섬유 혼입량은 강도에 영향을 주는 주요한 인자인 것으로 나타났다. 특히 LA 혼입율 dl 40% 일 때 가장 높은 강도발현을 나타냈으며, 50% 인 시험체의 경우 강도가 하락하는 결과를 나타냈다, 또한 섬유 혼입율은 휨강도에 크게 영향을 주었으며 혼입율이 증가할수록 휨강도는 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권5호
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• pp.227-231
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• 2010

광촉매 특성을 지닌 초친수 $TiO_2$ 박막을 액상증착법에 의해 유리 기판 위에 성공적으로 제조하였다. 제조된 $TiO_2$ 박막은 $70^{\circ}C$에서 박막표면에 $TiO_2$ 나노 입자들을 형성하였다. $TiF_4$ 용액의 침적시간이 증가됨에 따라 박막의 두께도 일정하게 증가되었다. $TiO_2$ 박막은 약 $5^{\circ}$ 이하의 접촉각과 가시영역에서 약 75~90 %의 투과율을 보여주었다. 또한 제조된 $TiO_2$ 박막은 자외선 조사에 의해 메칠오렌지 용액을 분해하는 광촉매 특성을 보여주었다. 침적시간 조건에 따라 제조된 박막의 표면 구조, 광학적 특성, 접촉각을 FE-SEM, AFM, UV-Vis, contact angle meter를 이용하여 측정하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권3호
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• pp.96-102
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• 2020

본 논문에서는 6H-SiC (0001) 기판 위에 AlN 에피층을 혼합 소스 수소화물 기상 에피택시 방법에 의해 성장하였다. 시간당 5 nm의 성장률로 0.5 ㎛ 두께의 AlN 에피층을 얻었다. FE-SEM과 EDS 결과를 통해 6H-SiC (0001) 기판 위에 성장된 AlN 에피층 표면을 조사하였다. HR-XRD와 계산식을 통해 전위 밀도를 예측하였다. 1.4 × 10⁹ cm^-2의 나사 전위 밀도와 3.8 × 10⁹ cm^-2의 칼날 전위 밀도를 가지는 우수한 결정질의 AlN 에피층을 확인하였다. 혼합소스 HVP E 방법에 의해 성장된 6H-SiC 기판 위의 AlN 에피층은 전력소자 등에 응용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국자기학회지
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• 제16권2호
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• pp.140-143
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• 2006

단결정 상태의 $CoFe_2O_4$ 박막을 rf magnetron sputtering 증착법을 이용하여 (100) MgO 기판 위에 성장시켰다. X선 회절기, Rutherford back-scattering 분석기와 고감도 주사전자현미경을 이용하여 측정한 결과 증착된 박막이 기판과 잘 정렬되어 성장한 것을 확인할 수 있었다. $600^{\circ}C$의 기판 온도에서 성장한 페라이트 박막은 약 200nm크기의 사각형 형태로 규칙적으로 분포되어 있음이 관찰되었다. 그러나 $700^{\circ}C$의 기판 온도에서 성장한 박막은 불규칙한 모양으로 이루어져 있었으며 30nm에서 150nm에 이르는 다양한 입자 크기를 보이고 있었다. 섭동자화기를 이용한 자기이력곡선 측정 결과 성장한 박막의 자화용이축이 기판과 수직하게 배열하는 것을 알 수 있었다. 또한 MgO 기판과 성장 박막과의 격자상수 차이로 인하여 기판과 수직한 방향의 보자력은 매우 큰 값을 나타내었다. 즉 평행한 방향의 보자력은 283 Oe이고 수직한 방향의 보자력은 6800 Oe였다. $700^{\circ}C$의 기판 온도에 서 성장한 페라이트 박막은 $600^{\circ}C$의 기판 온도에서 성장한 박막의 보자력 및 포화자화 값과 유사한 값을 보였으나 각형비는 급격하게 감소하였다.

• 한국재료학회지
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• 제25권8호
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• pp.391-397
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• 2015

NiO catalysts/$Al_2O_3$/FeCrAl alloy foam for hydrogen production was prepared using atomic layer deposition (ALD) and subsequent dip-coating methods. FeCrAl alloy foam and $Al_2O_3$ inter-layer were used as catalyst supports. To improve the dispersion and stability of NiO catalysts, an $Al_2O_3$ inter-layer was introduced and their thickness was systematically controlled to 0, 20, 50 and 80 nm using an ALD technique. The structural, chemical bonding and morphological properties (including dispersion) of the NiO catalysts/$Al_2O_3$/FeCrAl alloy foam were characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy and scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy. In particular, to evaluate the stability of the NiO catalysts grown on $Al_2O_3$/FeCrAl alloy foam, chronoamperometry tests were performed and then the ingredient amounts of electrolytes were analyzed via inductively coupled plasma spectrometer. We found that the introduction of $Al_2O_3$ inter-layer improved the dispersion and stability of the NiO catalysts on the supports. Thus, when an $Al_2O_3$ inter-layer with a 80 nm thickness was grown between the FeCrAl alloy foam and the NiO catalysts, it indicated improved dispersion and stability of the NiO catalysts compared to the other samples. The performance improvement can be explained by optimum thickness of $Al_2O_3$ inter-layer resulting from the role of a passivation layer.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권2호
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• pp.170-175
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• 2004

환경친화적이며 원유 분해능이 강력한 균주를 얻기 위하여, 태백산의 토양 일부를 채취하였다. 채취한 토양 sample 로부터 crude oil을 탄소원으로 이용하는 수십 종의 균주를 분리하였으며, 분리된 균주 중 원유분해능 및 biosurfactant 생성능이 가장 우수한 균주를 선별하였다. 또한 분리된 균주의 형태학적 특성을 관찰하고 165 rDNA sequence를 통하여 Bacillus sp. TBM40-3로 동정하였다. 또한 phylogenetic tree를 이용하여 이미 동정된 다른 균주들과의 유연관계를 파악하였다. Bacillus sp. TBM40-3의 배양액의 표면장력은 최저 29 mN/m까지 감소되었고, 생산된 biosurfactant의 유화활성은 soybean oil에서 최대였으며, crude oil에서도 높은 편이였다. 유화안정성은 합성계면활성제와 비슷하거나 우수하였다. 따라서 TBM40-3에서 추출한 biosurfactant는 합성계면활성제를 대체할 수 있는 환경친화적인 생물 계면활성제로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.