• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1995.06b
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• pp.38-46
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• 1995

Bonded film을 형성시키기 위한 대표적인 고체윤활제들로는 이황화-몰리브데늄, 이황화-텅스텐(WS$_{2}$), 보론-나이트라이드(BN), 흑연(Graphite) 등을 들 수 있으며, 이들 고체윤활제를 표면에 효과적으로 부착시키기 위하여 사용되는 수지류는 페놀 및 에폭시계수지 등이 사용되고 있아. Bonded film의 마찰마모특성은 이와 간이 피막 내에 첨가된 고체윤활제 및 수지의 종류, 고체윤활 입자들의 크기 및 순도,그리고 이들 상호간의 배합비율 등에 의하여 크게 좌우되며, 아울러 피막 내에 소량으로 첨가될 수 있는 여러 가지 보조첨가제들에 의해서도 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 고체윤활제 성분들의 조성과 더불어, 재료표면의 물리화학적인 전처리 조건도 매우 중요한 요인이 될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이와 같은 윤활피막내 고체윤활제들의 배합, 고체윤활피막의 표면전처리 방법들을 변화하고 이들에 따른 상기 고체윤활피막들의 마찰 및 마모 특성에 관하여 시험을 행하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.7
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• pp.647-653
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• 2013

The evaporation characteristics of nanofluid droplets on a heated solid surface were experimentally investigated. The experiments were conducted using pure water and a nanofluid of water mixed with CuO nanoparticles, and the solid surface was made of a copper block heated by a nine cartridge heater. The experimental results showed that the evaporation rate of the nanofluid droplet was higher than that of the pure water droplet on the heated solid surface because nanoparticles increased the thermal conductivity of the nanofluid. Furthermore, it was found that the evaporation rate of the nanofluid droplet increased with the solid surface roughness. This may be because the actual area of the liquid-solid interface increased with the solid surface roughness.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.6
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• pp.429-434
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• 2017

A molecular-continuum hybrid method was developed to simulate microscale and nanoscale fluids where continuum fluidics cannot be used to predict Couette flow. Molecular dynamics simulation is used near the solid surface where the flow cannot be predicted by continuum fluidics, and Navier-Stokes equations are used in the other regions. Numerical simulation of Couette flow was performed using the hybrid method to investigate the effect of solid-liquid interaction and surface roughness in a nanochannel. It was found that the solid-liquid interaction and surface roughness influence the boundary condition. When the surface energy is low, slippage occurs near the solid surface, and the magnitude of slippage decreases with increase in surface energy. When the surface energy is high, a locking boundary condition is formed. The roughness disturbs slippage near the solid surface and promotes the locking boundary condition.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.80.1-80.1
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• 2012

표면에너지 (surface free energy, SFE)는 클래팅, 페인팅, 접합 기술에서 매우 중요한 요인이다. 그 이유는 표면에너지가 복합재료에서 결합특성의 척도이기 때문이다. 비록, 고체에서 표면에너지는 test inks의 의미로 간주될 수 있지만, 그것은 표면에너지의 정확한 측정을 위한 편리한 방법이 아니다. 우리는 기판의 표면에너지를 평평한 고체기판에 액체를 떨어뜨려 생긴 접촉각을 사용하여 측정하였고, 고체 기판에서 표면에너지의 플라즈마 표면처리의 영향에 대해 조사하였다. 증류수와 디오도메탄을 접촉각 측정 용액으로 사용하였고, Soda-lime glass와 Si wafer에서 신뢰성 있는 표면에너지 값을 얻을 수 있었다. 플라즈마 표면처리를 12초간 진행하였을 때 glass와 Si wafer에서 최대의 표면에너지 값인 74 $mJ/m^2$을 얻을 수 있었고 플라즈마 표면처리가 표면에너지에 미치는 영향은 두 기판 모두에서 약 300분 가량 지속되었다. 12초 이상의 플라즈마 표면처리를 통해 증가된 표면에너지는 스퍼터를 통해 증착한 크롬 박막과 기판 사이의 본딩력을 강하게 하였다. 실험의 신뢰성을 위해 기판에 미세 박막을 증착하여 박막의 핵이 생성될 때의 접촉각을 플라즈마 표면처리 전후와 비교하였다. 이 결과로부터 플라즈마 표면처리는 재료의 코팅과 페인팅 공정에서 재현성을 부여해주는 매우 효율적이고 중요한 방법이라 결론지을 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.29-29
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• 1998

고체 추진제 연소불안정에 관한 해석은 준-정상 1차원 해석인 QSHOD(Quasi-Steady Homogcneous One-Dimension)에 의하여 단순화된 지배방정식을 이용하여 응축영역을 해석하는 것이 일반적이다. 이때 외부교란에 대한 기체영역과 표면반응 영역의 응답은 화학반응이 발생하지 않는 고체영역의 응답에 비하여 매우 빠르므로 준-정상적인 거동을 한다. 본 연구에서는 복사열전달에 의한 열속(heat flux)이 고체 추진제의 표면에 존재하며 이 중의 일부가 고체영역에서 흡수될 때 표면에서의 선형교란을 고려한 ZN(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 이용하여 연소불안정 현상을 이론적으로 해석하여 연소불안정 현상을 설명할 수 있는 연소 응답함수를 구하였다. 본 연구에서 얻어진 응답함수를 해석함으로써, Zebrowski등$^{(5)}$ 에 의하여 얻어진 복사열 교란에 대한 응답함수가 과소 평가된 응답특성을 나타내고 있음을 알았다. 또한 응답함수의 고유불안정성을 판별하는 민감계수 r과 k의 영역의 해석으로부터 SOn등$^{(6)}$ 에 의하여 밝혀진 안정 경계선의 안정한 영역보다 본 연구에서 구한 안정 경계영역이 줄어드는 경향을 보여주고 있다. 이것은 (6)에서 과소 평가된 복사열전달의 영향을 수정한 결과 때문이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.84-91
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• 2005

수소저장기술은 수소경제를 달성하기 위해 개발해야할 핵실요소기술이다. 이 논문에서는 고체수소저장기술의 최신 개발 동향을 고찰하였다. 나노구조 탄소계 물질(nanostructured carbon materials), 유기금속구조물(metal organic framework, MOFs), 금속수소화물(metal hydrides), 클래스레이트수화물(clathrate hydrates), 금속착수소화물(complex chemical hydrides)과 같은 고체수소저장매체를 중점적으로 고찰하였다. 그 결과 지금까지 개발된 고체수소저장재료의 수소저장용량은 고체의 표면적에 비례하여 증가함을 알 수 있었다. 탄소나노튜브의 수소저장 메커니즘을 연구하여 탄소나노튜브의 표면적이 수소저장량을 증가시키는데 중요한 인자로 작용함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.81-81
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• 2000

본 연구는 고집적 반도체 소자의 제조 공정에 있어서 산화막을 형성하지 않고 굴곡진 표면을 균일하게 고농도로 도핑하기 위한 방안의 일환으로 기존의 PH3 대신 고체 P를 직접 이용한 2-zone 확산법으로 다결정 Si에 도핑하는 방법을 채택하고, 그 rksmdtjddmdf 검토하는데 목적이 있다. 도핑 시간에 따른 확산 경향을 살펴본 결과, 시간이 증가함에 따라 도핑이 증가하는 뚜렷한 경향을 나타내었으며, 온도가 증가할수록 시간에 따른 농도의 증가량이 커지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 고온에 비해 저온에서 더 빨리 pile-up이 일어나며 표면 부근의 농도가 포화상태에 빨리도달하는 것을 알 수 있었다. 다결정 Si에서의 확산거동을 살펴본 결과, 결정립 크기가 적을수록 저항이 높게 나타났으며, 단결정 Si의 저항값보다 약 4~5배 가까이 높은 값을 나타내었다. 또한 동일한 온도에서 시간에 따라 표면 부근의 pile-up 현상이 증가하는 뚜렷한 경향을 보여 주었다. 온도가 감소할수록 pili-up 현상이 증가하는 경향을 나타내었으며, 입계를 통한 빠른 확산에 의해 단결정 Si에 비해 표면 pile-up의 포화가 늦게 일어나는 것을 알 수 있었다. 고체 P를 source로 사용한 경우와 PH3 (phosphine)을 source로 사용한 경우를 비교 분석한 결과, 75$0^{\circ}C$에서 PH3에 비해 고체 P를 사용한 경우의 표면농도가 약 50배 정도로 높게 도핑된 것을 알 수 있었다. 도핑된 P중에서 전기적으로 활성화되어 있는 성분을 알아본 결과, SIMS의 결과와 유사하게 고체 P의 경우가 약 50배 높은 값을 나타내었다. 실제 소자의 특성을 알아보기 위하여 커패시터를 제작하여 측정하여 본 결과, 추가의 도핑을 하지 않은 시편에 비해 고체 P를 도핑한 시편이 약 8%의 Cmin 값의 증가를 보였으며, PH3에 비해 약 3%의 증가된 값을 나타냈었다. 누설전류 특성은 2V에서 수 fA/$\mu\textrm{m}$2로 양호하게 나타났다. 실험 결과 고체 P를 이용한 경우 더 우수한 특성을 나타내었으나, 예상과는 달리 차이가 적게 나타났다. 그 원인은 소자 제조 공정에서 콘택 부분에 큰 저항 성분이 형성되어 생긴 문제로 생각된다. 또한 실험에 사용된 유전체의 두께가 두꺼워 HSG 사이의 갭 부분이 캐패시턴스 증가에 기여를 충분히 못한 것으로 사료된다. 따라서, 제조 공정 상의 문제점을 제거하고 고체 P를 사용할 경우 본 실험에 비해 보다 증진된 특성을 보여줄 것으로 기대된다. 이상의 결론을 토대로 볼 때, 2-zone 확산법을 이용한 P 도핑 방법은 저온에서 효과적으로 다결정 Si에 고농도의 도핑을 할 수 있다고 생각된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.237-240
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• 2009

To estimate the surface temperature for the hybrid solid fuels correctly is very important for the modelling of the hybrid combustion. Because it is used for the calculation of regression rate. In this study, The measurement of the surface temperature were performed with the solid fuels inserted the thermocouple. Its variation was investigated in the range of mass flux for an oxidizer.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.17 no.2
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• pp.60-65
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• 2006

표면 및 계면층의 결정구조, 결함구조, 불순물 편석, 표면의 전자 구조, 원자 진동 등과 같은 산화물의 표면물성은 촉매, 센서, 소결, 마찰, 부식 등과 같은 분야에서 그 특성을 좌우한다. 고체 표면의 결정구조 해석 수단으로 저에너지 이온산란 분광법이 유용한 도구로 알려져 있는데, 이 방법의 뛰어난 표면민감성은 표면에서의 효과적인 이온 중성화 과정에 기인한다. $He^+$, $Ne^+$, $Ar^+$ 등과 같은 이온은 Auger 중성화 과정에 의하여 쉽게 중성원자화 되고, 중성화 확율의 타겟에 대한 의존성이 낮기 때문에 이온빔으로서 종종 사용된다. 산란각도를 180$^{\circ}$로 고정하여 산란이온 검출기를 설치한 직충돌 이온산란 분광법의 경우는 산란된 이온의 궤적이 입사궤도와 거의 동일하기 때문에 산란궤적의 계산이 간단해지고, 수 층 깊이의 원자구조의 해석이 가능해진다. 본 고에서는 고체 표면의 원자구조를 실공간에서 해석할 수 있는 직충돌 이온산란 분광법에 대하여 측정의 기본원리, 측정장치, 간단한 분석 예 등에 관하여 기술하고자 하며, 다음 편에서는 복잡한 표면구조를 가지는 반도체 표면에서 직충돌 이온산란분광법의 이용하여 해석한 예를 중심으로 기술하고자 한다.