• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.18 no.1
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• pp.26-32
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• 2014

In this study, DC (Direct current) type steam plasma igniter is developed for effective ignition of high-energy density metal aluminum and gas temperature is measured by emission spectrum of OH radical. Because of the ultra-high gas temperature, the DC plasma jet is measured by Boltzmann plot method which is the non-contact optical technique and spectrum comparison-analysis. And both methods were applied to experiment after accurate verification. As a result, we could identify that plasma jet temperature is 2900 K ~ 5800 K in the 30 mm range from the nozzle tip.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.30 no.12
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• pp.1059-1065
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• 1993

The sliding wear behavior of the plasma sprayed zirconia containing 8wt% yttria was investigated over a range of room temperature to 800℃. Both of the friction coefficient and the wear loss increased reaching its maximum at about to 499℃. and then decreased again with increasing temperature up to 800℃. The worn surface at elevated temperature were observed and analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffractometer to study the mechanisms of high temperature wear behavior. Surface morphology of the worn samples changes with temperature. Monoclinic (m)/tetragonal (t) x-ray peak intensity ratio of wear debris and worn surface decreased with increasing temperature. Non-transformable tetragonal (t') to metastable tetragonal (t) phase transformation of worn surface increased with increasing temperature. The results indicate that dehumidification and above phase changes are contributing to the high temperature wear behavior of the plasma sprayed ZrO2-Y2O3 coatings.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.237.1-237.1
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• 2013

Ti 와 Al 은 금속간의 화합물이 내산화성에 우수한 성질을 가지고 있으며 낮은 밀도와 고온에도 큰 변화가 없는 성질을 가지고 있다. 그리하여 내식 및 부식 관련 연구나 고온재료를 필요로 하는 우주, 엔진 제품 등에 많은 연구가 진행되고 있다. 또한 Ti-Al-N 박막은 경도가 우수하여 고속 공구 부품에 널리 사용되고 있으며 최근 Ti-Al-N 에 Si 첨가로 인하여 40 GPa 이상의 고경도와 1,000도 이상의 산화온도를 지닌 나노 혼합물 코팅을 형성 시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 Ti, Al, Si 원분말을 PBM (Planetary Ball Milling) 방법을 사용하여 Ti-Al-Si 혼합분말로 제조하고, 제조된 분말들은 SPS (Spark Plasma Sintering) 공정을 통하여 Ti-Al-Si 합금타겟을 제작하였다. 제작된 Ti-Al-Si 합급타겟을 사용한 Sputtering 공정을 수행하여 Ti-Al-Si 3원계 박막을 증착하였다. 그 결과 기존 Ti (82 ${\mu}m$), Al (32 ${\mu}m$), Si (16 ${\mu}m$) 크기의 원분말들이 PBM (Planetary Ball Milling) 공정 후 Ti-Al-Si (18 ${\mu}m$) 로 입도가 작아진 것을 확인 할 수 있었고, 소결 후 타겟이 99% 이상의 높은 밀도를 가졌으며 원분말의 조성과 동일한 조성을 가진 타겟이 제작되었음을 확인하였다. Ti-Al-Si 타겟의 경도는 약 1,000 Hv 이상의 값을 보였으며, Ti-Al-Si-N 박막의 경우 타겟의 조성과 동일하였고 경도는 약 35 GPa 로 높은 경도 값을 가지는 것을 확인하였다. 내산화 테스트 결과 Ti-Al-Si-N 박막은 1,000도 에서도 박막의 손상이 가지 않았다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.25 no.2
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• pp.34-41
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• 2021

A commercial HVOF torch (originally designed for coating applications) has been modified as a high temperature flow source for material testing. In this study, a water cooled commercial Gardon gauge was used to measure heat fluxes at four locations away from the nozzle exit. The cooling water temperature data were used to calculate calorimetric heat fluxes at the same locations. The heat fluxes from both methods were compared and the calorimetric heat fluxes were found to be many times higher than the Gardon gauge heat fluxes. A hypothesis is applied to the calorimetric method to understand the discrepancy seen between the methods. The Gardon gauge heat fluxes are seen to be in the range of the hypothesized calorimetric calculations. This can be considered as a considerable validation for the hypothesis, but further refinement needed using appropriate numerical models.

• Journal of Welding and Joining
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• v.11 no.4
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• pp.91-102
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• 1993

The plasma sprayed $Cr_3C_2$-NiCr coatings are widely used as wear-resistant and corrosion-resistant materials. The mechanical and wear properties of the plasma sprayed $Cr_3C_2$-NiCr coating on steel plate were examined in this study. The pore in the coatings could be classified into two types, the one is the intrinsic pore originated from the spraying powder, the other is the extrinsic pore formed during spraying. During the tensile adhesion test, the fracture occured at the interface of top coating and bond coating. It is though that the compressive residual stress increases with the increase of the top coating thickness. From the wear test, it was found that the wear rate increased with the increase of the sliding velocity regardless of the temperature. It is thought that the fracture toughness reduces with the increase of the sliding velocity at $30^{\circ}C$ and that the adhesion amount increases with the increase of the sliding velocity at $400^{\circ}C$ It is concluded that the wear mechanism at $30^{\circ}C$ is the fracture and pull-out of the carbide particles due to the fatigue on sliding surface, while the wear mechanism at $400^{\circ}C$ is the adhesion of the smeared layer formed during wear process.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.354.2-354.2
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• 2014

최근 반도체 산업의 발전에 따라 반도체 소자 내 배선재료로 사용되던 Aluminium (Al)의 대체물로 Copper (Cu)가 사용되고 있다. Cu는 Al보다 우수한 전도성과 비용이 저렴하다는 장점이 있으나 반도체 기판과의 확산으로 이를 해결해야만 하는 문제점이 있다. 이는 Si와 Cu사이에 확산방지막을 사용하여 해결할 수 있는데 Hafnium Nitride (HfN) 박막은 다른 물질과 비교해 고온에서의 안정성과 낮은 비저항을 가지고 있어 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 rf magnetron sputter 방법으로 박막 증착 시에 인가하는 rf power가 박막의 표면 특성에 어떠한 영향을 미치는지 nano-indenter를 사용해 surface hardness와 elastic modulus의 변화를 중심으로 알아보았다. 시료는 rf magnetron sputter로 증착 시 인가하는 plasma power를 60W와 80W로 달리하여 증착하였다. 증착가스는 Ar과 $N_2$를 조절하여 사용하였고 총 유량을 40 sccm 으로 고정하였으며, 이 때 압력은 3mTorr로 유지하였다. 실험결과 plasma power를 80W로 인가하여 증착한 시료의 surface hardness (18.48 GPa)가 60W로 증착한 시료의 surface hardness (12.03 GPa)보다 큰 값을 나타내었다. 이와 마찬가지로 80W로 증착한 시료의 elastic modulus(187.16 GPa)도 60W로 증착한 시료의 탄성계수 (141.15 GPa)보다 큰 값을 나타내었다. 이는 증착 시 인가하는 plasma power의 크기가 증가하면 박막표면에 compressive stress가 생성되어 박막의 surface hardness와 elastic modulus가 상대적으로 높게 측정되는 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 2001.11a
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• pp.96-102
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• 2001

plasma-sprayed Cr$_2$O$_3$-based coatings containing MoO$_3$ were studied to gain a better understanding of the influence of MoO$_3$ composition in the coatings on their tribological behaviour. A reciprocal type tribo-tester was employed to examine friction and wear behavior of the specimens at high temperature(450。C). The physical characteristics of worn surfaces were investigated by scanning electron microscopy and chemical composition of the coating surfaces was analyzed using a X-ray photoelectron spectrometer. The results showed that friction coefficient of the MoO$_3$-added coatings were lower than those without MoO$_3$ addition. The larger protecting layers were observed at the worn surface of plasma spray coated specimens with MoO$_3$ addition. XPS analysis of the protecting layer indicated that MoO$_3$ composition was dominantly formed at the surface. MoO$_3$ composition in the protecting layer appears to be more favorable in reducing the friction.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2011.03a
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• pp.60-60
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• 2011

막구조는 근래에 와서 대공간 구조 및 지붕구조에 가장 보편적으로 사용되는 경량 인장 구조물로 각광받고 있다. 구조용 막재는 풍하중 및 설하중에 충분히 감당할 수 있도록 강도와 내구성을 가지고 있어야 한다. 일반적으로 막구조 재는 PVC코팅 폴리에스터막, 실리콘코팅 유리섬유막, PTFE코팅 유리섬유막이 있다. 제직되는 원단의 크기가 한정되어 있기 때문에 재단 후 접착하여 제작한다. 이 때문에 이음부분이 나 재단부분에 코팅으로 인한 접착이 어려워 고온고압으로 접착을 한다. 이 연구에서는 실리콘코팅 유리섬유막의 접착시 어려움을 보완하기 위해 저온 Plasma를 이용한 처리법으로 방전에 의해 Plasma를 발생시켜 50w, 100w 출력으로 10분, 20분간 처리하여 그 결과를 접촉각과 SEM 관찰을 통해 표면처리를 관찰하였다. Plasma 처리로 인해 실리콘 표면층에 균열이 발생하고 표면이 갈라짐을 확인할 수 있었다. 접촉각측정 결과 Plasma 출력과 시간의 증가함에 따라 접촉각은 감소하였다. 실리콘코팅 원단에 저온 Plasma 처리한 후 표면 특성을 분석하고 원단을 접착을 시켜 박리 강도를 측정함으로써 막구조 원단의 접착력 향상에 대한 연구를 진행하였다. KS K 0533 접착포의 박리 강도 시험방법으로 실리콘코팅 원단의 박리 강도를 측정한 결과 플라즈마 처리 원단이 플라즈마 미처리 원단보다 박리 강도가 향상된 것을 확인할 수 있었다. 저온 Plasma 처리 시간이 증가할수록 표면의 젖음성을 향상시켜 접촉각을 낮추었다. 이는 곧 표면에너지의 증가를 뜻하는 것으로 접착력을 증가시켜 실리콘코팅 원단의 접착성을 시킴으로써 강한 강도와 내구성을 갖춘 막구조물의 개발에 기대되고 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.2
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• pp.90-97
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• 2019

Sparkjet actuator, also known as plasma synthetic jet actuator (PSJA), is an active flow control device that has possibility of controling supersonic flow. This actuator utilizes arc plasma to deposit energy onto the gas inside the cavity to raise temperature and pressure. A change in the state of the fluid inside the cavity generates pressure waves and momentum jet, and they are exhausted through out the orifice exit and disturb external flow field. Since the cavity flow is affected by arc plasma, which is an equilibrium plasma and have generated equilibrium flow, the equilibrium state of air should be considered in order to analyze the flow of sparkjet actuator. In this study, numerical program for equilibrium flow was developed for the use of sparkjet actuator analysis. The developed program was validated by comparing the time - accurate jet front positions with the reference result. Then, impulse characteristics of the actuator in the atmospheric quiescent air were explained.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.220.1-220.1
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• 2014

본 연구에서는 PECVD 공법 중에 이온화 에너지가 높은 선형이온빔 소스를 이용하여 고온에서 전도성 카본박막을 코팅하였다. 카본 박막 코팅을 위한 Precursor는 $C_2H_2$ gas를 이용하였으며, 온도에 따른 카본 박막의 전기적 특성 및 두께에 따른 카본 박막 성장 구조를 분석하였다. 카본 박막의 전기적 특성은 Interfacial contact resistance (ICR) 방법으로 측정하였으며, 접촉 저항 측정을 위한 모재는 SUS316L stainless steel을 사용하였고 카본 박막 성장 구조 분석을 위해서는 폴리싱된 Si-wafer를 사용하였다. 선형이온빔 소스를 이용하여 상온에서 증착한 카본 코팅의 접촉저항 값은 50 nm 코팅 두께에서 $660m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 비정질상의 특성을 나타냈으며, 고온에서는 $14.8m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 온도가 증가함에 따라 비정질상의 카본 박막이 전도성을 가지는 카본박막으로의 성장을 확인할 수 있었다. 또한 전도성 카본 박막의 성장 구조 분석은 FE-SEM 및 Raman spectrum 분석을 통해 확인하였으며, 그 결과 코팅 두께가 증가할수록 카본 입자들은 수nm에서 약 150 nm의 카본 cluster를 형성하며 성장하였다. 이때 전도성 카본 박막의 두께에 따른 접촉저항의 값은 고온 조건에서 카본 박막의 두께가 약 100 nm일 때, $12.1m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$의 가장 낮은 값을 가졌다. 위의 결과를 경제성이 아주 우수한 대면적 전도성 나노 카본 박막의 상용화 가능성이 높아질 것으로 기대된다.