• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.144-144
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• 2012

스퍼터링 기술은 타겟 사용 효율 및 증착률 향상 개념에서의 소스 특성향상과, 증착 기판으로 이동하는 스퍼터링 입자량 및 이온화율 제어를 통한 코팅 박막의 특성향상 등 크게 두 축을 중심으로 발전되어 왔다. 특히 소스 특성 향상 관점에서 고진공에서의 스퍼터링 기술, 듀얼 마그네크론 스퍼터링 및 무빙 마그네트론 스퍼터링 기술 및 원통형 스퍼터링 기술이 개발되어왔으며, 코팅 박막의 특성 향상과 관련하여서는 스퍼터링 방전 내 플라즈마의 밀도의 증대 및 기판 입사 입자의 에너지 제어를 통한 박막의 치밀도 향상 연구가 많이 이루어져, UBM 또는 ICP 결합 스퍼터링 및 Arc-스퍼터링 혼합공정이 연구되어 왔다. 박막 증착에서 박막의 물성을 조절하는 주요인자는, 기판에 입사하는 입자의 에너지로, 그 조절 범위가 좁고 넓음에 따라 활용 가능한 코팅 공정의 window가 설정된다. 지난 15년간 증착박막의 물성 향상을 위하여 스퍼터링 소스의 제어 관점이 아닌 전원적 관점에서 스퍼터된 입자의 에너지 제어를 MF(kHz), Pulse 전원 사용을 통해 이루어져 왔고, 특히 High Impulse Pulse를 이용한 HiPIMS 기법이 연구개발과 시장의 이해가 잘 어울려져 많은 발전을 이루고 있다. HiPIMS 공정은 박막의 물성을 제어하는 관점을 스퍼터링에 사용되는 보조 가스인 Ar 이온에 의존하지 않고, 직접 스퍼터된 입자의 이온화를 증대시키고, 이 이온화된 입자를 활용하여 증착 박막의 치밀성 및 반응성을 증대시켜, 박막특성을 제어하는 기술이다. HiPIMS의 경우, 초기 개발 당시에는 고에너지, 고이온화의 금속 이온을 대량 생성할 수 있다는 이론적 배경에서 연구되었다. 그러나 연구 개발이 진행되면서, 박막의 물성과 증착률 등 상반된 특성이 나타나면서 이에 대한 전원장치의 개량이나 스퍼터링 소스의 개선 등 다양한 개발 연구들이 요구되고 있다. 재료연구소에서는 스퍼터링 기술에서 가장 문제가 되고 있는 타겟 사용효율화 관점 및 스퍼트된 입자의 이온화률 증대에 대한 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 방안으로 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술을 개발하고 있다. 본 발표에서는 이러한 HiPIMS의 연구 개발 동향과 고밀도 플라즈마를 이용한 스퍼터링 기술에 대한 연구 동향을 발표하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.125.1-125.1
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• 2015

산업 자동화기술이 발달함에 따라 다양한 용도의 부품개발과 산업 장비들의 부품에 대한 수요가 날로 증가하게 되어 산업이 발달하게 된 반면, 장비의 성능을 저하시키는 마모에 대한 문제점이 제기되고 있다. 이에 대한 해결책으로 내열성 및 내마모성을 가지는 박막코팅기술이 요구되고 있다. 특히, Alumina (Al2O3)와 Zirconia (ZrO2)는 내식성과 내열성, 내마모성의 우수한 특성을 지닌 재료이며, 이들을 기어, 베어링, 실린더 등 각종 기계의 부품에 코팅하여 내마모성을 가지게 한다. 본 실험에서는 Al2O3 : ZrO2 = 50 : 50 wt% 의 비율로 혼합한 target이 사용되었다. 그리고 Al2O3-ZrO2 target을 사용하여 RF-magnetron sputtering 방법으로 박막을 제작 하였다. sputter시에 power를 20 W에서 80 W까지 변화를 주었다. AFM, SEM, XRD를 통하여 알루미늄 기판위에 증착된 Al2O3-ZrO2 박막의 구조적 특성을 알아보았으며, 내마모성 테스트 장비를 통하여 박막의 마찰마모 특성에 대하여 조사하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제6권6호
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• pp.536-541
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• 2005

고무 성분에 대한 대변형 및 강성은 비선형 및 대변형의 해석 결과로 나타낼 수 있다. 또한 고무는 Mooney-Rivlin의 모델로서 적용되고 고무들 사이에서 자기 접촉이 성립되어지는데 강성체 및 고무 사이에서는 마찰력이 있게 된다. 본 연구에서 사용된 비선형 시뮬레이션 해석은 여러 가지의 고무 성분들의 설계, 분석 그리고 개발에 널리 사용될 수 있다. 이러한 방법을 이용하면 새로운 고무 제품을 개발하는데 있어서 시간과 비용을 절감할 수 있을 것으로 보인다. 고무 성분들의 분석은 특이한 재료의 모델링과 비선형 유한 요소 해석을 요하는데 금속 부품들에 대하여 해석하는 프로그램들과는 완전히 다르다. 본 연구의 목적은 대변형 및 비선형의 고무 부품을 해석하는데 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.702-706
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• 2009

본 연구에서는 시작형 몰드재료로 우레탄 레진(TSR-755)을 이용하여 레이저 조형으로 다양한 형태의 냉각 채널을 가진 몰드로 가공했을 경우, 사출성형 상용패키지(Simpoe-Mold)를 사용하여 냉각채널 변화에 따라 사출물의 냉각시간과 변형량을 비교 검토 하였다. 해석결과, 사출물 주변의 적절한 냉각채널배치로 기존 금속재질의 시작형 몰드 대비 19% 최대 변형량 감소와 46%의 냉각시간 단축이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제30권1호
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• pp.96-115
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• 2013

본 연구는 항균성 코팅제의 개념과 동향파악으로 항균성 코팅제의 연구개발의 방향을 설정하는데 도움을 주기 위한 것이다. 항균제는 미생물을 제거하거나 성장을 저지하는데 사용되는 화합물이며 항균 코팅제에 함유되는 항균제용 재료는 무기물, 금속, 저분자 유기물, 천연유기물, 고분자가 있다. 항균코팅제는 생활용품, 병원용품, 산업용품, 전자제품, 의류, 건축 내장재 등의 표면의 항균성 부여에 쓰인다. 기존 항생제는 세균의 세포벽을 손상하지 않고 미생물을 침투하나 항균성 고분자는 세포막을 파괴하므로 항생제의 내성을 방지할 수 있다. 대부분의 고분자 항균제는 양이온 고분자에 초점을 맞추고 있다. 항균제의 분자설계와 코팅제 배합의 합리화로 항균제의 선택성, 내구성, 독성 문제가 개선될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.5406-5411
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• 2014

자동차 엠블럼은 자동차와 운전자를 나타는 상징이며, 각 엠블럼은 고유의 독특한 역사와 의미를 가지고 있다. 오늘날 소비자와 자동차 디자이너는 고품질의 자동차 엠블럼을 요구한다. 자동차 엠블럼은 플라스틱, 금속, 철, 알루미늄 재료로 제작된다. 엠블럼은 자동차의 상징과 디자이너의 독창적인 생각을 나타내는데 필수적이다. 엠블럼을 개발기간은 최소한 6개월이 필요하다. 그러나 디자인 변경하면 개발 기간이 더 필요하다. 자동차 엠블럼의 패러다임이 아날로그에서 디지털로 변화고 있다. 본 연구에서는 디지털 LCD 엠블럼 시스템을 개발하였고, 에어백 커버에 부착하는 방법을 연구하였다. 에어백이 폭발하였을 때 디지털 LCD 엠블럼은 에어백에서 이탈하지 않았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7878-7884
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• 2015

해수의 접촉이 많은 금속 임펠러는 해수의 염분에 의해 부식이 되므로 탄소섬유로 제작된 임펠러를 사용한 해수펌프가 개발되었다. 해수펌프의 임펠러와 와류실의 최적설계를 수치해석을 통해 수행하였고 관련인자(임펠러 두께, 표면 거칠기)의 영향을 평가하였다. 임펠러의 두께는 무게 때문에 재료에 따라 제한된다. 탄소섬유를 사용한 임펠러는 경량이므로 최대효율을 나타내는 임펠러 두께를 사용할 수 있다. 표면 거칠기의 경우 같은 운전 조건에서 펌프의 효율에 7 % 범위에서 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제1권2호
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• pp.79-93
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• 1991

초 고집적 회로의 시대로 접어들면서 지금까지의 금속선 형성 기술 및 배선 재료에 많은 문제점들이 나타나고 있다. 알루미늄의 대체 재료로서 검토되고 있는 구리를, 전기 화학적 방법에 의해 미세 접촉창에 선택적으로 충전함으로써 새로운 금속선 형성 기술을 제시하고자 하였다. 0.75M의 황산구리 수용액을 전해액으로 사용하여 p형 (100) 규소 박판위에 구리 전착막을 형성한 후 Alpha Step, 주사 전자 현미경, 4-탐침법을 사용하여 막의 두께, 입자 크기, 비저항을 측정함으로써 전착 시간, 전류 밀도, 첨가물로 사용한 젤라틴 농도가 전착막의 성질에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 평균 전착 속도는 전류 밀도가 $ 2A/dm^2$일 때 0.5-0.6\mu\textrm{m}$/min 였고 구리 입자의 크기는 전류밀도 증가에 따라 증가하였다. 입자 크기 $4000{\AA}$이상에서 얻어진 비저항값은 3-6 Ω.cm였다. 젤라틴을 첨가하여 입자의 크기를 $0.1\mu\textrm{m}$이하로 감소시킴으로써 크기 $1\mu\textrm{m}$이하의 접촉장에 구리를 선택적으로 충전시키는데 성공하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.5789-5794
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• 2015

최근 스마트 폰, 모바일 PC 제품의 외관에 필요한 가벼운 금속제품으로 제조를 하기 위하여 알루미늄 압출 공정과 CNC 가공기법을 적용한 생산방식이 널리 사용되고 있다. 하지만, 알루미늄 압출법은 외관 디자인의 제약이 있으며, 특히 CNC 가공 프로세스가 상대적으로 높은 생산 비용 및 낮은 생산성으로 생산단가가 많이 높은 단점이 있다. 본 연구에서, 새로운 처리 방법을 순서 재료비를 대폭 감소시키고, 제조 속도를 향상시키기 위해 판재성형과 부피성형의 두가지 공정을 섞어 새로운 판단조 공정을 개발하였다. 새로운 판단조 공법(hybrid plate forging)이란 우선 일반적인 딥드로잉으로 중간 모양을 만든 후 원하는 벽 부위만 증육을 하는 방법을 의미한다. 이러한 판단조 공법을 활용하여 재료의 낭비와 제조 시간을 최소화하는 것이 가능하게 된다. 본 연구에서는 상용 유한 요소 프로그램 AFDEX-2D를 통해 판단조공정을 설계하였고 최적의 사용 가능한 소재의 두께와 초기 폭을 설계하였다. 최종적으로 실제 노트북 케이스 금형을 제작하여 제안한 방법의 타당성을 검증하였다.