• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.159-159
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• 2015

금속의 기계적 강화방법인 결정립미세화의 일종으로 미세한 쌍정을 도입하여 기계적강도를 향상시키면서 전기전도도는 감소시키지 않는 방안으로 nanotwin 구조의 Cu가 보고되고 있다. Nanotwin 구조는 FCC결정구조에서 특정 결정면을 [(111) mirror plane]을 기준으로 정합계면을 유지하면서 원자층의 배열이 역전되는 구조가 수~수십나노 수준의 간격으로 이뤄진 미세조직을 의미한다. 전해도금법을 이용한 nanotwin Cu의 형성방법으로는 pulse 파형을 사용하는데, pulse파형의 on time동안의 높은 전류밀도로 인해 발생한 도금층의 stress가 off time동안에 release되면서 nanotwin구조가 형성되는 것으로 보고되고 있다. Nanotwin형성 조건으로 보고된 pulse 도금 조건은 수에서 수십밀리초의 on time에 duty cycle($t_{on}/(t_{off}+t_{on})$)이 1/100~1/10 수준이다. 본 연구에서는 전기이중층의 이온고갈에 필요한 회복시간인 수에서 수십 밀리초 보다 짧은 시간인 마이크로 초($1{\mu}s$, $10{\mu}s$ 및 $100{\mu}s$)의 pulse 전류를 인가하였을 때에 발생하는 구리 도금층의 미세조직의 변화에 대해 알아보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.142-142
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• 2015

아연-마그네슘 합금은 마그네슘 첨가로 인한 뛰어난 내식성과 아연의 자원 고갈에 대한 갈등을 해소할 수 있다는 장점을 가지고 있으므로 차세대 강판 도금 소재로서 주목받고 있다. 그러나 아연-마그네슘의 도금 공정은 상대적으로 높은 융점을 지닌 마그네슘 첨가로 인해 기존의 아연 도금 공정에 비해 고온에서 이루어지므로 용융 금속에 의한 도금 설비의 빠른 손상이 발생하게 된다. 따라서 이와 같이 고온 환경에서도 사용 가능한 수준의 내구성을 지닌 소재의 개발이 반드시 필요한 상황이다. 선행 연구에 의하면 Mo은 아연-마그네슘 용탕에서 우수한 내침식 특성을 보이는 것으로 확인되었지만 pure Mo의 경우 고온 산화에 취약한 단점을 가지고 있어 내구성에 한계를 보인다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 pack cementation 공정을 통해 Mo 표면에 내산화 특성이 우수한 Mo 금속간화합물($MoSi_2$, $Mo_3Si$, $Mo_5SiB_2$)을 형성시켰고 이를 대상으로 아연-마그네슘 용탕에 대한 내산화 거동을 평가하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.677-677
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• 2013

최근 석유에너지의 고갈과 휴대용 전자기기의 사용의 증가로 고효율의 배터리의 개발이 요구되고 있다. 생체칩에서 부터 전기자동차, 에너지 저장체까지 광범위한 산업군에 걸처 배터리의 개발이 되고 있어 시장규모의 계속적인 성장이 있을 것으로 전망하고 있다. 현재 상용되고 있는 음극 재료는 카본재료(이론 용량 372 mAh/g)이다. 이 카본재료의 특징은 값이 싸고, 표준 환원전위가 낮아 비교적 높은 전압을 낼 수 있다. 그러나 낮은 에너지밀도를 갖으므로 높은 에너지를 필요로 하는 차세대 산업군인 전기자동차 등에는 적합하지 않은 것으로 평가되고 있다. 그래서 더 높은 에너지 밀도를 갖는 다른 재료들에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 음극 재료로서 주석을 선택해서 연구를 하였다. 카본계열의 음극재료의 질량당 이론 에너지 밀도는 372 mAh/g임에 반해 주석같은 경우는 약 991 mAh/g 정도의 비교적 큰 이론용량을 갖고 있다. 하지만, 주석 등 금속, 혹은 금속 합금을 음극재료로 사용할 경우 많은 양의 리튬이 삽입/탈착되면서 약 300% 이상의 부피변화가 있게 된다. 그러한 과정에서 주석이 분쇄되어 떨어지거나 전자를 제공받는 집전체로부터 떨어지게 되고, 이 과정에서 심각한 에너지 밀도의 손실이 일어나게 된다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해 다음과 같은 구조들을 고안하여 도금 공정을 사용하여 음극재료를 제작하여 실험을 진행하게 되었다. 도금법은 대면적을 싼 가격으로 할 수 있으며 원하는 두께 및 모폴로지까지 쉽게 조절할 수 있다. 부피팽창에 의한 스트레스를 최소화하기 위해 도금법을 사용하여 나노구조를 만들어 그에 따른 전기화학적 특성 변화를 측정하였다. 다공성 필름인 AAO 디스크의 한 면에 구리를 sputtering 공정을 사용하여 0.5 um 두께의 seed layer 구리 박막을 형성하고 형성된 구리 박막 위에 도금공정을 이용하여 두껍게 구리를 증착함으로 구리 음극 집전체를 형성한다. 그 후 AAO 구조 안에 주석을 도금하면 AAO의 구조를 따라 주석 나노와이어가 형성이 된다. 마지막으로 NaOH로 AAO를 제거해주면 직경 200 nm, 길이 2 um 정도의 주석 나노와이어를 구리 집전체위에 만들 수 있었다. 배터리의 용량을 측정한 결과 안정한 싸이클 특성과 약 400 mAh/g의 에너지 밀도를 갖는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.174-174
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• 2015

아연 도금 강판은 우수한 내식성으로 인해 널리 사용되고 있지만 최근 아연의 자원 고갈 및 지속적인 가격 상승문제로 인해 아연의 사용량을 줄이기 위한 연구 들이 진행 중이다. 최근 마그네슘이 첨가 된 아연 박막이 기존 아연 도금 강판에 비해 우수한 내식성을 갖는 결과들이 보고 된 바 있다. 본 연구에서는 비대칭 마그네트론 스퍼터링 방식을 활용해 합성된 Zn-Mg 박막을 전기화학적 임피던스 분광법 (EIS)을 통해 침지시간에 따른 전하이동저항의 변화를 분석하였다. EIS와 XRD 분석 결과에서 Zn-Mg 박막이 부식되면서 형성되는 안정한 simonkolleite 상이 전하이동저항의 증가에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.1
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• pp.49-54
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• 2022

The copper plating process used to fabricate the submicron damascene pattern of Cu wiring for Si wafer was applied to the plating of a PCB pattern of several tens of microns in size using the same organic additives and current density conditions. In this case, the non-uniformity of the plating thickness inside the pattern was observed. In order to quantitatively analyze the cause, a numerical calculation considering the solution flow and electric field was carried out. The calculation confirmed that the depletion of Cu²⁺ ions in the solution occurred relatively earlier at the bottom corner than the upper part of the pattern due to the plating of the sidewall and the bottom at the corner of the pattern bottom. The diffusion coefficient of Cu²⁺ ions is 2.65 10^-10 m²/s, which means that Cu²⁺ ions move at 16.3 ㎛ per second on average. In the cases of small damascene patterns, the velocity of Cu²⁺ ions is high enough to supply sufficient ions to the inside of the patterns, while sufficient time is required to replenish the exhausted copper ions in the case of a PCB pattern having a size of several tens of microns. Therefore, it is found that the thickness uniformity can be improved by reducing the current density to supply sufficient copper ions to the target area.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1996.04a
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• pp.48-49
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• 1996

산업발달과 도시인구의 집중현상은 물 수요의 급격한 증가를 초래하였고 날로 심각해지는 수질오염 및 수자원의 고갈이라는 어려움에 직면하고 있다. 이러한 요인으로 최근, 폐수 및 하수의 재이용기술 특히, 그 중에서도 막분리공정을 이용한 재 이용에 관심이 집중되고 있으며, 그 적용 또한 확산되고 있다. 특히, 막분리기술 중에서도 한외여과막이나 역삼투막을 이용한 공정이 큰 관심의 대상이 되고 있다. 막분리공정을 이용한 폐수 및 하수의 재이용에 대한 관심은 양호한 처리수질, 장치의 Compact 성, Scale-up의 용이성, 오염된 수자원의 재이용과 효융성이 우수하며, 현재는 경제성 등 몇가지의 문제점을 가지고 있으나, 그에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 적용 또한 매년 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 폐수 및 하수 재이용시스템개발을 목적으로 사내에서 발생되는 금속표면처리폐수 및 도금폐수 그리고 호텔오수에 대해서 재이용가능성을 조사하기 위한 연구를 진행하였다. 연구의 목적달성을 위해 UF 및 RO Module를 장착한 Pilot Plant를 개발하여 연구를 진행하였으며, 이를 통하여 최적 폐수 재이용시스템의 개발, 유지관리, 현장적용을 최종 목표로 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.112-112
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• 2012

현재 표면처리 산업에서 흔히 사용되는 아연 습식 도금의 환경 오염문제, Zn의 고갈 문제 등의 해결책으로 건식코팅 공정의 적용, 대체 코팅물질의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 일환으로 본 연구에서는 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 Zn-Mg 합금 타겟의 Mg 함량을 0wt.%에서 10wt.%로 변화하며 Zn-Mg 합금 박막을 합성하였고, 박막의 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1992.10a
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• pp.63-73
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• 1992

환경오염이 심각해 질수록 수자원에 대하여, 생산공정에서 발생되는 폐수를 환경오염 기준치 이내로 처리후 단순 방류하는 소극적인 방법에서 보다 효과적이며 경제적인 처리 방법으로 개선하는 적극적인 인식의 전환을 요청받게 된다. 이것은 생산성에 직결되는 중요한 문제이며 기업의 경쟁력을 강화하는 조건이라 아니 할 수 없다. 더욱이 정부에서는 수자원의 고갈로 상수도 과다 수요업체를 대상으로 하는 오,폐수의 중수도화 정책을 시행할 예정이며, 세금및 상수도료 감면 혜택등으로 실질적인 상수도 절감을 유도하고 있으며, 금년 12월 부터 시행키로 발표된 바 있어, 이와 관련되는 기술의 관심이 그 어느때 보다 높아 지고 있다. 오,폐수 재사용의 기술은, 분류 처리 기술과 고도 처리 기술, 난분해성 폐수의 처리 기술로 크게 나누어 지는데, 당사가 반도체 도금 공장인 A 산업체에 적용한 분리막에 의한 난분해성 유기 용제 폐수의 처리 공법에 대한 연구 개발 실례를 소개하고자 한다.

• Korean Journal of Heritage: History & Science
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• v.52 no.1
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• pp.4-21
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• 2019

In this paper, 23 Silla gold earrings from the sixth and seventhand centuries, excavated from the Yeongnam region, were analyzed. Based on the silver content of the gold plate, they were classified into three types. The classifications included type I(20-50wt%), type II(10-20wt%) and type III (less than 10wt%). In the analysis process, the composition and morphological differences were identified on the surface of the gold plate. In the case of type I and II earrings, it was observed that the fine holes were concentrated in a relatively higher part of the gold content. The causes of the difference in the surface composition of the gold plate were divided into four categories: 1) surface treatment, 2) thermal diffusivity in the manufacturing process, 3) differences in composition of alluvial gold, and 4) the refining method of gold. It is possible that depletion gilding was attempted to increase the gold content while intentionally removing the other metals from the surface of the gold alloy in the portion where the gold deposit is relatively concentrated on the surface of the gold plating. The highest copper content was detected in the earring with the highest gold content of the analyzed earrings, and it was assumed that thermal diffusion had occurred between the gold plate and the metal rod during the manufacturing process rather than intentional addition. Copper was detected only in the thin ring earring type, and copper was not detected in the thick ring earring type or pendant type. It also proves that this earring has a high degree of tightness at higher temperatures, as there was an invisible edge finish on other earrings and horizontal wrinkles on the gold plate surface. In terms of the material of the gold plate, we examined whether the silver content of the gold plate was natural gold or added by alloy through analyzing the alluvial gold collected in the region. As a result of the analysis, it was found that on average about 13wt% of silver is included. This suggests that type II is natural gold, type III is refined gold, and type I seems to have been alloyed with natural gold. Here, we investigated the refining method introduced in the ancient literature, both at home and abroad, about the possibility of alloying silver after the refining process of type III earrings and then making pure gold. It was found that from ancient refining methods, silver which had been present in the natural gold was removed by reacting and combining with silver chloride or silver sulfide, and long-term efforts and techniques were required to obtain pure gold through this method. Therefore, it was concluded that the possibility of adding a small amount of silver in order to increase strength after making pure gold through a refining process is low.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.165-165
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• 2017

지난 수 십 년 동안, 전 세계적으로 자원의 소비가 급격히 증가하게 되면서 최근 자원 고갈은 물론 환경오염이 커다란 이슈로 문제가 되고 있다. 이에 따라 재료 관련 분야에 있어서는 보다 효율적이고 친환경적인 방법으로 자원을 활용해야 된다는 필요성이 대두되었고 이와 같은 관점에서 목적하는 성분이 우수하고 환경 친화적인 표면처리 재료 개발연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 그 중 플라즈마 전해 산화(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)는 알루미늄, 마그네슘 등의 경금속의 경도를 향상시키고 높은 내마모성, 내식성을 갖게 하는 표면처리로써 그 관심이 증가하고 있다. 이 플라즈마 전해 산화는 일반적으로 공정비용 대비 효과적이고 환경 친화적이며 코팅 성능 면에서 우수하다고 알려져 있다. 이러한 고유한 특성으로 인해 플라즈마 전해 산화 코팅은 최근 몇 년 동안 기계, 자동차, 우주항공, 의학 및 전기 산업 등의 분야에서 그 적용이 점차 증가하고 있는 상황이다. 한편, 플라즈마 전해 산화 코팅을 하는 모재들의 경우 부동태 산화피막을 용이하게 형성할 수 있는 특성의 모재에 한정되고 있어서 그 응용확대에 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 플라즈마 전해 산화법을 사용하여 용융알루미늄도금 강판 상에 산화피막 형성을 시도하였다. 전원공급 장치의 양극은 전해질 속에 잠겨있는 작동전극에 연결하고 음극은 대전극 역할을 하는 스테인레스강 전해질 용기에 연결되었다. 전해질은 Sodium Aluminate 및 기타 첨가제를 함유한 것을 사용하였고 온도는 열교환기를 사용하여 $30^{\circ}C$ 이하로 유지되었다. 또한 여기서 전류밀도는 $5{\sim}10A/dm^2$, 실험 주파수는 700Hz, Duty cycle은 30 및 90%의 각 조건에서 공정처리 시간을 각각 30분 및 60분 동안 진행하였다. 이와 같은 조건에서 형성한 막들에 대해서는 주사형전자현미경(SEM)을 이용하여 코팅 막의 표면 및 단면의 모폴로지를 관찰하였음은 물론 EDS 및 XRD 측정을 통하여 원소조성분포 및 결정구조를 각각 분석하였다. 또한 이 코팅 막들에 대한 내식성은 5% 염수분무 환경 중 노출시험(Salt spray test), 3% NaCl 용액에서의 침지 시험 및 전기화학적 동전위 양극분극(Potentiodynamic Polarization) 시험을 진행하여 평가하였다. 이상의 실험결과에 의하면, 제작조건별 플라즈마 전해 산화 코팅 막의 모폴로지 및 결정구조가 상이하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 코팅 막의 모폴로지 관찰 결과, 공정 시간에 비례하여 표면에 존재하는 원형 기공의 수는 감소하였으나 그 크기가 커지고 크레이터의 직경 또한 커진 것이 확인되었다. 이 기공은 마이크로 방전에 의해 형성된다고 알려져 있는데 공정 시간이 증가함에 따라 코팅 두께가 점차 증가하여 마이크로 방전의 빈도수가 줄어들고 그 강도는 증가하게 되어 기공 크기가 증가한 것으로 사료된다. 또한 공정시간이 긴 시편에서 표면에 크랙이 다수 존재하는 것으로 확인되었다. 이것은 방전에 의해 고온이 된 소재가 차가운 전해질과 만나게 되어 생긴 큰 온도구배로 인해 강한 열응력이 발생하여 균열을 초래한 것으로 보인다. 조성원소 분석 결과 원형 기공 주변의 크레이터 영역에는 알루미늄이 풍부하였으며 그 주변에 결절상을 갖는 구조에서는 전해질 성분의 원소가 포함되어 있는 것이 확인되었다. 이러한 코팅 막의 표면 특성은 내식성에 영향을 주게 된 원인으로 사료된다. 동전위 분극측정 결과에 의하면 플라즈마 전해 산화 공정 시간이 길어질수록 부식전류밀도가 증가하였다. 이것은 공정시간이 길어짐에 따라 강한 방전이 발생하여 기공의 크기가 증가하고 크랙이 발생하게 되면서 내식성이 저하된 것으로 판단된다. 종합적으로 재료특성 분석 및 내식성 평가를 분석한 결과, 플라즈마 전해 산화의 공정 시간이 너무 길게 되면 오히려 내식성은 저하되는 것이 확인되었다. 이상의 연구를 통하여 고내식 특성을 갖는 플라즈마 전해 산화 막의 유효성을 확인하였으며 용융알루미늄강판 상에 실시한 플라즈마 전해 산화 처리에 대한 기초적인 응용 지침을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.