• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.450.2-450.2
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• 2014

열전재료는 열-전기가 상호 가역적으로 변하는 재료로서, 최근 에너지 변환소재 분야에서 각광받고 있다. 열전재료의 특성 효율은 무차원 열전 성능지수(dimensionless figure of merit, $ZT={\alpha}2{\sigma}T/{\kappa}$)로 나타낼 수 있다. 여기서 ${\alpha}$는 제벡계수(Seebeck coefficient), ${\sigma}$는 전기전도도(electrical conductivity), ${\kappa}$는 열전도도(thermal conductivity), T는 Kelvin 온도를 나타낸다. 500 K에서 800 K까지의 중온 영역에서 우수한 열전특성을 보이는 $Mg_2X$ (X=Si, Ge, Sn)와 이들의 고용체는 성분원소가 독성이 없고, 매장량이 많아 친환경 열전 재료로 각광받고 있다. $Mg_2X$ 고용체 중 $Mg_2Si_{1-x}Ge_x$는 기존 $Mn_2Si$, $Mg_2Ge$, $Mg_2Sn$계 보다 더 우수한 열전 성능지수를 보인다. 다양한 제조 방법들이 시도되고 있으나, 조성설계 및 구조, 성능 조절의 어려움이 있고, Mg의 산화와 휘발 및 Mg, Si, Ge의 융점 차이가 크고 중력 편석과 반응하지 않은 원소들로 인해 제조가 상당히 어렵다. Sb가 도핑된 $Mg_2Si_{0.5}Ge_{0.5}Sb_y$ (y=0, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03) 고용체를 고상반응으로 합성하고 진공열간 압축성형을 통해 성공적으로 제조하였다. 고용 상을 확인하기 위하여 X선 회절분석을 실시하였고, 고용체 형성과 도핑에 따른 전기적 특성변화를 평가하기 위해 Hall 효과를 측정하여 전자 이동특성을 분석하였고, 323~823 K까지 전기전도도, 제벡계수, 열전도도의 측정을 통해 열전 성능지수를 평가하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.3
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• pp.317-321
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• 2009

In order to analyze the high temperature phase formation and the sinterability of super ionic conductor $K^+-{\beta}/{\beta}"-Al_2O_3$ which is commonly used as a solid oxide electrolyte, the pure $K^+-{\beta}/{\beta}"-Al_2O_3$ powder in the ternary system $K_2O-LiO_2-Al_2O_3$ was synthesized by solid state reaction and formed to tube and disk using slip casting method and cold isostatic pressing (CIP), respectively. The slip casting was conducted in an alumina mold with the slurry containing 40 wt% of solid contents and the CIP was carried out under 20 MPa. The samples were sintered at $1600^{\circ}C$, $1700^{\circ}C$ and $1750^{\circ}C$, respectively, and their phase formation and the sintering density were investigated according to the forming method. The samples produced by CIP showed far higher ${\beta}"-Al_2O_3$ fraction as compared with those by slip casting. On the other hand, the samples by slip casting showed slightly higher sintering density. The relative density reached to about 83% at $1750^{\circ}C$ and for 1 h, independent of the forming method. In the case of 90 min socking time, the density was decreased owing to the exaggerated grain growth and the pores by $K_2O$ evaporation.

• Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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• 1996.06b
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• pp.259-279
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• 1996

최근 정보·전자산업의 발전으로 고 신뢰성 전자재료에 대한 수요가 증대되고 있으며 이러한 첨단산업의 기반의 될 신소재 중 전자세라믹스가 차지하는 비중이 그 대부분을 차지하고 있으며 이에 대한 수요와 기대가 점점 커지고 있다. 이러한 전자세라믹스는 유전재료, 자성재료, 압전재료, 도전성 재료 등으로 나뉘게 된다. 어떠한 분류에 들어가든 그 조성은 금속의 산화물 형태가 일반적이며 미세한 분말의 성형체를 소결(sintering) 함으로써 최종제품으로 완성된다. 이러한 전잣라믹스가 최근 요구되는 고 신뢰성, 고 밀도화를 달성하기 위해선 원료 분말 제조단계부터 제어가 필요하다. 원료분말의 균일·균질성과 그 입도는 소결특성 뿐만아니라 전기적 특성에도 큰 영향을 미치기 때문이다. 세라믹스의 분말제조 방법 중 일반적으로 사용되는 방법으로는 고상 산화물을 혼합하여 하소(calcination)한 후 분쇄하는 '고상합성법'과 금속의 염 또는 alkoxide 용액을 이용하여 화학적으로 제조하는 '습식 화학적 합성법'이 있다. 고상합성법은 합성온도가 높고 기계적 분쇄와 혼합에 의존하므로 균일·균질성이 떨어지고 분말크기를 1㎛ 이하로 만들기 힘들다. 반면에 습식화학적 합성법은 기계적인 분쇄와 혼합에선 얻을 수 없는 원자 혹은 분자단위의 균일한 혼합과 submicron 이하의 미세한 분말을 얻을 수 있다. 따라서 이러한 습식 화학적 합성으로 얻은 분말을 사용하면 미세한 입자의 특성으로 인해 소결온도를 낮출 수 있으며 균일한 미세구조와 균질한 조성을 갖게되어 기계적·전기적 물성증진도 가져올 수 있게 된다. 습식 화학적 분말합성법은 전술하였듯이 alkoxide의 가수분해를 이용하는 sol-gel 법과 금속의 염(salt) 용액을 이용하여, 화학적으로 화합물 침전을 얻거나 또는 공침전물(coprecipitate) 형태의 분말을 얻는, 침전법으로 나뉠 수 있다. 침전법의 근본원리는 pH 및 pCO3 등에 따른 이온종의 용해도 차이를 이용하는 것으로써 각 이온종에 따른 solubility product(ksp)를 이용하여 설명된다. 본 연구에서는 침전법을 사용한 Ba-, Pb-계 전자세라믹스의 분말합성에 대한 이론적 고찰과 공정개발 및 실험을 통한 물성증진 효과에 대해 알아보았다. 본 실험상의 전자세라믹스 조성은 강유전체, 세라믹반도체, 압효과에 대해 알아보았다. 본 실험상의 전자세라믹스 조성은 강유전체, 세라믹 반도체, 압전재료로 널리 사용되는 BaTiO3, PZT(PbZrO3-PbTiO3)와 수직 자기기록매체로 큰 가능성이 있으며 hard ferrite로 널리쓰이는 Ba-feerite(BaFe12O19)로써 수산화물 형태의 침전에 대한 기구(mechanism)와 물성에 대해 살펴보았다. 이러한 침전법에 의한 분말합성 과정에는 소결체의 물성에 영향을 미치는 pH 조절제나 원료에서 혼입될 수 있는 Na+, K+, Cl-, SO4- 등의 제거(washing 혹은 filtering)가 필수적이다. 그러나 침전법에서 얻게 되는 분말은 매우 미세하여 colloid를 형성하게 되며, 이러한 colloid 상태의 미세한 침전입자가 filtering media에 끼이게 되어 견고하면서도 상당한 부피를 가지는 filter cake을 형성하기 때문에 filtering에 많은 시간과 다량의 filtering agent (본 실험의 경우엔 증류수)가 필요하게 된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 colloid 상태의 침전물을 얼렸다 녹이는 freezing process를 개발, 적용하여 그 원리 및 효과, 그로인한 분말형태를 관찰하여 보았다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.9 no.1
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• pp.18-23
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• 1996

The molding pressure is also one of the important parameters in the preparation of HTSC materials by the solid state reaction method. In the present study, changes in structural, electrical and microstructural proper-ties with the molding pressure in YiB $a_{2}$C $u_{3}$ $O_{70{\delta}}$ superconductors have been performed. The investigated molding pressures were 0.5*10$^{3}$ N/c $m^{2}$, 1*10$^{3}$ N/c $m^{2}$, 2*10$^{3}$ n/c $m^{2}$ and 4*10$^{3}$ N/c $m^{2}$. As the molding pressure increased, the anisotropy of the crystal structure decreased and the grains have been grown preferentially in a c-axis direction. Since the size of the grain becomes larger with the decrease of the porosity, denser textures are formed. The results indicated that the critical current density is improved resulting from the enhanced densification due to higher molding pressure. When the molding pressure was between 1*10$^{3}$ N/c $m^{2}$ and 2*10$^{3}$ N/c $m^{2}$, while it did not affect the oxygen deficiency and Tc, the increase of the molding pressure affects remarkably on grain size and densification of the $Y_{1}$B $a_{2}$C $u_{3}$ $O_{7-{\delta}}$. When the molding pressure is larger than 2*10$^{3}$ N/c $m^{2}$, electrical proper-ties are independent on the molding pressure..

• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.7
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• pp.464-470
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• 2000

The compacting and sintering behavior of titanium powders containing oxygen in the range of 1980~8450 ppm was examined. The powders were prepared by the hydride-dehydride (HDH) and by the deoxidation by solid state(DOSS) methods. Their compaction density ranged from 69.0% to 62.3% and decreased with the increase in the oxygen content. It was explained by the effect of oxygen on the hardness of powders. Unlike the compaction density, the oxygen content did not affect the apparent density greatly being 90.5$\pm$0.5% after sintering at $1100^{\circ}C$ for 2 hours. Their average grain size was $60\mu\textrm{m}$ and the size and distribution of pores were about the same for all cases. The hardness of sintered samples showed a linear increase with oxygen and could be expressed as VHN(sintered)= 135.5+64.3$\times$$(wt{\%}O_2)$ The exami-nation of fracture surface revealed that the ductile-brittle transition occurs at oxygen contents of 2987~5582 ppm.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.1030-1033
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• 2009

고형연료(RDF)는 가연성 폐기물을 성형된 형태로 만드는 것으로 화석연료의 대체 에너지로 이용되어질 수 있을 뿐만 아니라 일반 소각설비에 비해 수송성, 저장성이 뛰어나며 발열량이 거의 일정하여 연소 안정성이 우수하고 액체연료나 기체연료의 비해 경제성과 안정성이 높다는 장점이 있다. 하지만 고형연료의 미량 포함되어 있는 중금속 물질에 의해 연소장치의 부식이나 시설 노후 촉진화와 같은 원인을 제공하며, 심각한 환경오염원의 전구물질이 생성될 수 있어 실용화에는 큰 장해 요인이 되고 있다. 따라서 본 연구에는 고형연료의 재료가 되는 폐기물을 분석하여, 중금속성분이 미치는 영향을 조사하고 부존자원의 최적 이용 방안을 도출하며, 이를 바탕으로 부존자원 액상/고상 연료화 기술, 부존자원 복합이용시스템, 폐열활용 시스템과 같은 기술에 적용하여 부존자원 재활용 및 에너지를 최적 활용할 수 있는 D/B 구축을 하는 것이 최종 목표이다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.18 no.9
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• pp.156-164
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• 2001

Two-dimensional solidification analysis during rheology forming process of semi-solid aluminum alloy has been studied. Two-phase fluid flow model to investigate the velocity field and temperature distribution is proposed. The proposed mathematical model is applied to the die shape of the two types. To calculate the velocity and temperature fields during rheology forming process, the earth governing equation correspondent to the liquid and solid region are adapted. Therefore, each numerical models considering the solid and liquid region existing within the semi-solid material have been developed to predict the deflect of rheology forming gnarls. The Arbitrary Boundary Maker And Cell (ABMAC) method is employed to solve the two-phase flow model of the Navier-Stokes equation. Theoretical model on the basis of the two-phase flow model is the mixture rule of solid and liquid phases. This approach is based on the liquid and solid viscosity. The liquid viscosity is pure liquid state value, however solid viscosity is considered as a function of the shear rate, solid fraction and power law curves.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.25 no.7
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• pp.905-914
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• 2001

A large eddy simulation(LES) is performed for turbulent flow around a bluff body inside a sudden expansion cylinder chamber, a configuration which resembles a premixed gas turbine combustor. To promote turbulent mixing and to accommodate flame stability, a flame holder is installed inside the combustion chamber. The Smagorinsky model is employed and the calculated Reynolds number is 5,000 based on the bulk velocity and the diameter of the inlet pipe. The simulation code is constructed by using a general coordinate system based on the physical contravariant velocity components. The predicted turbulent statistics are evaluated by comparing them with the laser-doppler velocimetry (LDV) measurement data. The agreement of LES with the experimental data is shown to be satisfactory. Emphasis is placed on the time-dependent evolutions of turbulent vortical structure behind the flame holder. The numerical flow visualizations depict the behavior of large-scale vortices. The turbulent mixing process behind the flame holder is analyzed by visualizing the sectional views of vortical structure.

• Journal of Powder Materials
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• v.9 no.4
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• pp.235-244
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• 2002

The effects of residual impurities on solid state sintering of the powder injection molded (PIMed) W-15wt%Cu nanocomposite powder were investigated. The W-Cu nanocomposite powder was produced by the mech-ano-chemical process consisting of high energy ball-milling and hydrogen reduction of W blue powder-cuO mixture. Solid state sintering of the powder compacts was conducted at $1050^{\circ}C$ for 2~10 h in hydrogen atmosphere. The den-sification of PIM specimen was slightly larger than that of PM(conventional PM specimen), being due to fast coalescence of aggregate in the PIM. The only difference between PIM and PM specimens was the amount of residual impurities. The carbon as a strong reduction agent effectively reduced residual W oxide in the PIM specimen. The $H_2O$ formed by $H_2$ reduction of oxide disintegrated W-Cu aggregates during removal process, on the contrary to this, micropore volume rapidly decreased due to coalescence of the disintegrated W-Cu aggregates during evolution of CO.It can be concluded that the higher densification was due to the earlier occurred Cu phase spreading that was induced by effective removal of residual oxides by carbon.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.15 no.7
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• pp.473-479
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• 2005

Thermoelectric $Zn_4Sb_3$ alloys were synthesized by a conventional powder metallurgy process consisting of solid state reaction and hot pressing. Single phase $Zn_4Sb_3$ was successfully produced by the annealing of cold compact starting with the mixed elemental powders, and subsequent hot pressing yielded single phase bulk specimens without microcracks. Phase transformations in this alloy system during synthesis were investigated using XRD, SEM and EDS. Thermoelectric properties as a function of temperature were investigated from room temperature to 600 K and compared with results of analogue studies. Transport properties at room temperature were also evaluated. Thermoelectric properties of single phase $Zn_4Sb_3$ materials produced by this process are comparable to the published data. Synthesis by solid state reaction and hot pressing offers a potential processing route to produce a bulk $Zn_4Sb_3$.ٓ