• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.38.2-38.2
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• 2011

폴리머 박막은 그 고유한 특성으로 인해 여러 산업적으로 널리 사용되고 있는 재료이다 예로 의약품이나 식품 포장지의 배리어, 전자부품의 절연체, 반도체 공정에서의 사용, 혹은 부식방지를 위해 사용 되어지기도 한다. 이 폴리머 박막을 증착 하기 위한 방법으로 이전부터 CVD (Chemical Vapor Deposition) 방법이 많이 사용되었고 지금까지도 가장 많이 사용되는 방법이다. CVD를 사용하여 $SiO_2$-like 필름의 증착은 전구체(precursor)로 Silane ($SiH_4$)을 사용하였으며, 플라즈마 발생 소스(source)로 열 혹은 전기장 등을 사용 하며 공정 시 압력 또한 대부분 저압 하에서 실시 하였다. 이와 같은 이전 CVD 방법의 문제는 사용되는 Silane 자체가 인체에 해로울 정도로 독성이 있으며 폭발성도 같이 가지고 있어 작업환경의 위험성이 높으며 열을 사용한 CVD의 경우 높은 공정 온도로 인해 증착 할 수 있는 대상이 제한 되어 지며 높은 열의 발생을 위해 많은 에너지의 소비가 필요하다. 저압 플라즈마를 사용한 CVD 는 공정상 높은 열의 발생이 일어나지 않아 기판 운용상 문제가 되지 않지만 저압 환경에서 해당 공정이 이루어기 때문에 인해 필수적으로 고가의 진공 챔버가 필수적이며 저압을 유지할 고가의 진공 펌프나 추가 장비들이 필요하게 된다, 또한 챔버 내에서 이루어지는 공정으로 인해 공정의 연속성이 떨어져 시잔비용 또한 많이 잡아 먹는다. 이러한 열 혹은 저압 플라즈마등을 사용한 공정의 단점을 해결하기 위해 여러 연구자들이 다양한 방법을 통해 연구를 하였다. 대기압 유전체 배리어 방전(AP-DBD: Atmospheric Pressure-Dielectric Barrier Discharge)을 사용한 폴리머 박막의 증착은 이전 전통적인 방법에 비해 낮은 장비 가격과 낮은 공정 온도 그리고 연속적인 공정 등의 장점이 있는 폴리머 박막 증착 방법 이다. 대기압 유전체 배리어 방전 공정 변수로 공급 전압 및 주파수 그리고 공급 전압의 영향, 전구체를 유전체 배리어 방전 전극으로 이동 시키기 위해 사용된 캐리어 가스의 종류 및 유량, 화학양론적 계수를 맞추기 위해 같이 포함되는 산소 가스의 유량, DBD 전극의 형태에 따른 증착 박막의 균일성 등 이 존재하며 이런 많은 변수 들에 대한 연구가 진행 되었지만 아직 이 대기압 DBD를 이용한 폴리머 박막의 증착에 대한 명확한 이해는 아직 완전 하다 할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 대기압 DBD를 이용하여 폴리머 박막의 증착시 영향을 미치는 많은 공정 변수 등이 박막생성에 미치는 영향과 증착된 박막의 성질에 대한 연구를 진행 하였다.

• Composites Research
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• 제16권3호
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• pp.1-8
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• 2003

금속복합재료 개발을 위한 고온가압 성형공정은 기지재료의 비탄성거동과 성형체 내부의 기공에 대한 충진 과정을 수반하며 이러한 강화공정은 압력, 온도 그리고 강화재와 모재의 상대부피분률과 같은 공정변수의 영향을 받게 된다. 특히 티타늄금속기 복합재료의 강화공정은 강화재와 모재 사이의 기계적 혹은 열적 특성 차이 및 생산환경으로 인한 다양한 형태의 손상이 발생할 수 있으며 따라서 이들을 극복하기 위한 재료특성, 작용압력, 온도, 시간조건 등과 공정에 따른 조직의 진전 등 미소역학적 연구가 수반된 최적의 고온가압강화공정의 개발이 요구되어진다. 이를 위하여 본 연구는 VHP방식을 이용한 SiC／Ti-6Al-4V 연속섬유강화 금속기 복합재료의 강화공정실험을 수행하였으며 특히 미시역학적 접근에 따른 다공성 재료의 구성방정식을 이용하여 보강재와 기지재료의 변형거동과 고온가압공정에 필요한 다양한 조건들을 실험결과와 비교 연구하였으며 유한요소해석을 통해 공정변수와 그에 따른 결과들을 고찰하였다.

• Composites Research
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• 제36권5호
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• pp.321-328
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• 2023

본 연구에서는 다관절 로봇 암을 활용한 열 성형 공정을 통해 열가소성 복합재 부품을 개발하였다. 유한요소해석을 기반으로 로봇 암이 적용된 고속 열 성형 공정의 최적 공정 변수를 도출하였고, 이를 기반으로 실제 제작 공정을 통해 공정 변수를 구체화하였다. 제작된 부품과 유한요소해석 간의 두께 균일성, 주름 분포를 비교하였고, 이를 통해 유한요소해석의 타당성을 입증하였다. 또한, 제작된 복합재 부품의 성형성을 평가하기 위해 결정화도와 기공률을 측정하였고, 그 결과 우수한 성형성을 보인 것으로 평가하였다. 이에 따라 본 연구는 로봇 암기반의 고속 열 성형 공정을 통한 공정 확립과 이를 통한 복합재 구조의 제작 가능성을 확인하였다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.48-81
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• 2011

점진성형(Incremental Forming)기술은 고대 대장간에서 대장장이들이 소재를 두드려 조금씩 변형시켜 원하는 농기구나 검을 만드는 것부터 라고 할 수 있으며, 판재를 원하는 형상으로 조금씩 두드려 환기통 등을 제조하는 것들로부터 쉽게 찾아볼 수 있는 일반적인 성형기술이다. 다른 성형기술과 마찬가지로 점진성형 기술 또한 균일한 품질의 제품을 대량으로 생산하기 위해 고속생산이 필요하게 되면서부터 고효율 성형기술이 개발 활용되고 있으며 소재와 장비 등 기반기술과 에너지 환경 보호를 위한 제조공정의 최적화를 위해 점점 발전하면서 점진성형 기술 또한 지속적으로 발전하고 있다. 그러나, 현재 개발의 중심에 있는 고효율 점진성형기술 대부분은 소재를 회전시킴과 동시에 영구변형을 유도하기 때문에 다른 성형기술에 비해 공정변수가 많으며 그 영향이 매우 크다. 따라서, 경험적 지식(노하우)에만 의존하는 것은 신소재 신공정 개발에 어려움이 많으므로 이론적 해석기술의 필요성은 더욱 높다. 반면, 소재의 변형과 회전이 함께 이루어지므로 이론적 해석 난이도가 높아 공정분석과 변수선정을 위한 수치해석기술 또한 상대적으로 뒤쳐져 있다. 본고에서는 점차 증가되고 있는 고효율 점진성형기술의 종류를 알아보고 실제적 기술향상을 위해 개발되고 있는 수치해석 기술에 대해 정리하고자 한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권1호
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• pp.80-83
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• 1999

화학증착에 의한 박막 제조에서는 화학반응을 수반되어 엄밀한 속도론적 분석이 어렵다. 이러한 경우는 열역 학적인 분석이 화학증착공정을 이해하는데 더 유용하고 원하는 박막을 제조하기 위한 최적공정조건을 결정함에 있어서 도 도움이 된다. 이러한 이유로 화학증착 상태도가 사용되어 왔다. 본 연구에서는 C-H 계와 Si-Cl-H 계의 열역학적 분 석을 통하여 열역학이 어떻게 화학증착 공정에 응용될 수 있는가를 보여주려고 하였다. 각 공정변수가 증착 구동력에 미 치는 효과를 결정함으로서, C-H 계에서 다이아몬드가 증착될 수 있는 열역학적인 한계를 계산하였다. Si-Cl-H 계에서는 동 과포화도 곡선을 계산함으로써 화학증착 공정변수의 효과에 대한 부가적인 정보를 얻을 수 있었다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2003년도 추계학술발표논문집
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• pp.249-271
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• 2003

본 연구에서는 제지공장의 건조공정에서 실린더 내에 열원으로 공급되는 수증기가 실린더 표면에 이르기까지의 동특성으로부터 건조 실린더에 대한 모델을 구하고 입력변화에 따른 공정 응답의 특성을 분석하였다. 실제 조업조건에 근거한 건조공정 모델에서 수중기 압력이 주요 변수로 작용하며 응축수에서 캔버스에 이르는 계 사이의 열전달 계수는 물질의 열 전도도와 제지공장 운전자료로부터 경험적인 식으로 나타낼 수 있음을 확인하였다. 아울러 실제 공정의 출력변수인 수분함량과 측정된 지필의 온도(open-run, free-run)를 이용하여 모델의 타당성을 검증하였으며 제지공장의 운전 특성을 나타내는 모델에서 유도된 전달함수로 대상 공정의 동특성을 분석하고 안정성 여부를 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.35.2-35.2
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• 2010

최근 $Cu(In,Ga)Se_2$(CIGS)와 같은 박막 태양전지에 대한 연구가 많은 관심을 끌고 있다. CIGS 태양전지의 광투과층으로 사용되고 있는 II-VI족 화합물 반도체인 CdS는 상온에서의 에너지 밴드 갭(band gap)이 2.42eV 정도로서, 가시광영역의 많은 빛을 투과시키고, 적절한 제작 조건하에서 비교적 낮은 비저항을 나타내기 때문에 널리 사용되고 있다. 하지만 CIGS 태양전지 연구는 주로 CIGS 흡수층 제조공정에 편중되어 있으며, CdS 버퍼층 공정조건에 대한 체계적인 연구가 부족하다고 판단된다. 습식공정인 Chemical Bath Deposition (CBD)에 의해 주로 제조되는 CdS는 단순한 제조공정에도 불구하고 CIGS 태양전지의 성능에 지대한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, CdS합성반응이 개시되기 전까지의 용액잔류시간 (dip time)은 CIGS내로의 Cd이온 농도를 결정하는 중요한 공정변수로 판단된다. CIGS 표면에 Cd이 도핑될 경우, CIGS는 n형 전도성을 갖는 얇은 층을 갖게 되어 전체적으로 n-CIGS/p-CIGS의 동종 접합을 형성하는 장점을 부여할 것으로 기대된다. 따라서 본 논문에서는 dip time을 주요변수로 하여 CIGS 태양전지의 성능에 미치는 영향을 주로 고찰하였다. Cd의 확산 정도는 secondary ion mass spectroscopy (SIMS)를 이용하여 정량화하였으며, 제조된 CIGS 태양전지의 전류-전압 특성과 상관성을 제시하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권1호
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• pp.17-24
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• 2007

본 연구의 목적은 제지공정에서 건조 실린더의 모델을 규명하고 입력변수들에 대한 공정의 응답 특성을 분석하는 것이다. 모델의 규명은 실제 공장의 운전 데이터에 근거하였는데 건조공정에서는 실린더로 공급되는 수증기의 압력이 주요 변수가 된다. 수증기 응축액으로부터 캔버스로의 열전달 계수는 실린더 및 웹과 펄프의 열 전도도와 운전 데이터에 근거하는 실험식으로 나타낼 수 있음이 밝혀졌다. 실린더 모델은 측정되는 수분함량과 웹 온도를 이용하여 검증하였으며 건조 공정의 안정성은 실린더 모델로부터 얻은 전달함수로부터 확인하였다.

• 청정기술
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• 제17권2호
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• pp.150-155
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• 2011

본 연구에서는 수용액상의 금속이온을 기능화된 구형의 실리카 담체를 이용하여 제거하는 공정에 대하여 유한 차분법을 이용하여 모사하였다. 평형 모델과 비평형 모델을 수립하여 무차원 변수와 각종 변수에 대한 영향을 살펴보았으며 평형 모델과 비평형 모델의 결과를 비교하였다. 평형모델의 경우 Freundlich 등온식을 사용하였으며 비평형 모델의 경우 1차 반응속도를 가정하였다. 평형모델과 비평형 모델의 경우 변수값에 따라 비슷한 경향을 나타내었으며 금속이온 제거공정의 효율을 예측할 수 있었다. 문헌에 제시된 실험값을 활용하여 평형 모델의 예측 결과를 비교한 결과 부합되는 결과를 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.139-139
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• 2018

최근 자동차 산업을 중심으로 한 수송용 기기의 경량화 추세에 따라 대표적인 경량금속 소재인 알루미늄 합금에 대한 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 알루미늄 합금 표면에 다양한 특성을 부여할 수 있는 표면개질 기술에 대한 필요성이 부각되고 있다. 알루미늄 합금의 대표적인 표면처리기술인 아노다이징과 유사한 원리로 표면에 세라믹 코팅층을 형성할 수 있는 기술인 플라즈마 전해 산화(Plasma electrolytic oxidation, PEO)가 주목을 받고 있다. PEO 코팅법은 전해액 내에 소재를 침지시키고 400 ~ 600V에 이르는 고전압을 인가시켜 마이크로 방전을 유도하여 표면에 치밀한 세라믹 층을 형성시키는 기술이다. 본 연구에서는 PEO법으로 표면 개질된 Al 합금 표면의 표면 조직 특성과 전기화학 특성을 평가하고, 코팅층 특성에 미치는 공정 변수의 영향을 분석하고자 하였다. PEO 처리를 위해 사용된 소재는 상용 Al 합금 판재(Al 5083-O)로서 $2cm{\times}2cm$로 절단하여, 에머리페이퍼로 1000번까지 연마하여 사용하였다. 시험을 위한 PEO 처리 시스템은 전해액 수조, 일정 온도 유지를 위한 열교환기와 칠러, 전원 발생을 위한 전원공급기(power supply)로 구성되었다. 전해액은 약 알칼리 수용액을 이용하였으며, 전원 공급기를 통해 시험편에 펄스 전류를 인가하였다. PEO 처리 후 시편에 대하여 SEM, EDS, XRD 등을 이용한 표면 특성 평가를 실시하였다. 또한 코팅층의 전기화학적 부식 특성 평가를 위해 해수용액에서 동전위분극실험을 실시하였다. 시험 결과, Al 합금의 PEO 처리 시 내식성은 개선되는 것으로 확인되었으며, 공정변수는 표면의 미세조직 및 전기화학적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.