• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.114-114
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• 1999

Boron nitride (BN)는 매우 뛰어난 물리적, 화학적 성질을 가지고 있는 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. hexagonal 형태의 hBN의 경우 큰 전기 저항과 열 전도도를 가지고 있고 열적 안정성을 가지고 있어 반도체 소자에서 절연층으로 쓰일 수 있다. 또한 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray lithography이 mask 기판으로 사용될 수 있다. Boron-carbon-nitrogen (BCN) 역시 뛰어난 기계적 성질과 투명성을 가지고 있어 보호 코팅이나 X-ray lithography에 이용될 수 있다. 또한 원자 조성이나 구성을 변화시켜 band gap을 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있기 때문에 전기, 광소자의 재료로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 여러 합성 조건 변화에 따른 hBN 막의 합성 거동을 관찰하고, 카본 농도변화에 따른 BCN 막의 기계적 성질과 구조의 변화, 그리고 실리콘 첨가에 의한 물성 변화를 관찰하였다. BN박막은 실리콘 (100) 기판 위에 r.f. plasma assisted CVD를 이용하여 합성하였다. 합성 압력 0.015 torr, 원료 가스로 BCl3 1.5 sccm, NH3 6sccm을 Ar 15 sccm을 사용하여 기판 bias (-300~-700V)와 합성온도 (상온~50$0^{\circ}C$)를 변화시켜 BN막을 합성하였다. BCN 박막은 상온에서 기판 bias를 -700V로 고정시킨 후 CH4 공급량과 Ar 가스의 첨가 유무를 변화시켜 합성하였다. 또한 SiH4 가스를 이용하여 실리콘을 함유하는 Si-BCN 막을 합성하였다. 합성된 BN 막의 경우, 기판 bias와 합성 온도가 증가할수록 증착속도는 감소하는 경향을 보여 주었다. 기판 bias와 합성온도에 따른 구조 변화를 SEM과 Xray로 분석하였다. 상온에서 합성한 경우는 표면형상이 비정질 형태를 나타내었고, X-ray peak이 거의 관찰되지 않았다. 합성온도가 증가하게 되면 hBN (100) peak이 나타나게 되고 이것은 합성된 막이 turbostratic BN (tBN) 형태를 가지고 있다는 것을 나타낸다. 50$0^{\circ}C$의 합성 온도에서 기판 bias가 -300V에서 hBN (002) peak이 관찰되었고, -500, -700 V에서는 hBN (100) peak만이 관찰되었다. 따라서 고온에서의 큰 ion bombardment는 합성되는 막의 결정성을 저해하는 요소로 작용한다는 것을 확인 할 수 있었다. 합성된 BN 막은 ball on disk type의 tribometer를 이용하여 마모 거동을 관찰한 결과 대부분 1이상의 매우 큰 friction coefficient를 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10 GPa 정도 까지의 값을 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN 막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10GPa 정도 까지의 값을 가지며 변하였다. 합성된 BCN, Si-BCN 막은 FT-IR, Raman, S-ray, TEM 분석을 통하여 그 구조와 합성된 상에 관하여 분석하였다. FT-IR 분석을 통해 B-N 결합과 C-N 결합을 확인할 수 있었고, Raman 분석을 통하여 DLC의 특성을 분석하였다. 마모 거동에서는 BCN 막의 경우 0.6~0.8 정도의 friction coefficient를 나타내었고 Si-BCN 막은 0.3이하의 낮은 friction coefficient를 나타내었다. Hardness는 carbon의 함유량과 Ar 가스의 첨가 유무에 따라 각각을 측정하였고 이것은 BN 막 보다 향상된 값을 나타내었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.32 no.4
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• pp.361-370
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• 2021

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) is one of the composite materials, which has a unique property that is lightweight but strong. The CFRPs are widely used in various industries where their unique characteristics are required. In particular, electric and unmanned aerial vehicles critically need lightweight parts and bodies with sufficient mechanical strengths. Vehicles using the battery as a power source should simultaneously meet two requirements that the battery has to be safely protected. The vehicle should be light of increasing the mileage. The CFRP has considered as the one that satisfies the requirements and is widely used as battery housing and other vehicle parts. On the other hand, in the battery area, carbon fibers are intensively tested as battery components such as electrodes and/or current collectors. Furthermore, using carbon fibers as both structure reinforcements and battery components to build a structural battery is intensively investigated in Sweden and the USA. This mini-review encompasses recent research trends that cover the classification of structural batteries in terms of functionality of carbon fibers and issues and efforts in the battery and discusses the prospect of structural batteries.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.26 no.6
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• pp.16-23
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• 2022

In this study, characteristics of effect on hydrogen gas was investigated to hydrogen embrittlement by disk and tensile tests. The developed and commercial alloy was fabricated to a plate material made from an alloy ingot. The prepared materials were processed in the form of a disk to measure rupture pressure by hydrogen and helium gas at a rate of 0.1 to 1,000 bar/min. In the hydrogen pre-charged tensile test, a specimen was hydrogenated using an anode charging method, and the yield strength, ultimate tensile strength, elongation, and reduction in area rate were carried by a strain rate test. Also, the microstructure was observed to the fracture surface of the tensile test specimen. As a result, the developed materials satisfied endurable hydrogen embrittlement, and the fractured surface showed a brittleness fracture surface with a depth of several ㎛, but dimple due to ductile fracture could be observed.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.37 no.3
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• pp.319-324
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• 2013

In this study, an EP (electro-polishing)-MAP (magnetic abrasive polishing) hybrid process was developed as a precision finishing process. To evaluate the characteristics of this EP-MAP hybrid process, a series of experiments were carried out using various working gaps, current densities, and electrolyte concentrations. As a result, $NaNO_3$ was found to be very suitable as the electrolyte of the hybrid process because there was no electrochemical reaction with the CNT-Co composite. Moreover, an increase in the magnetic flux density affected the liquidity of the electrolyte and prevented it from flowing into the CNT-Co composite powder. For that reason, the lower liquidity of the electrolyte increased the thermal energy on the surface of the workpiece.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.1
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• pp.7-12
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• 2014

There is increasing demand on the reducing the weight and the volume of the major components in lithium secondary battery to improve energy density. Separator not only provides pathway for lithium ion movement but also prevents direct contact between anode and cathode. Herein we fabricated polyethylene separator by varying biaxial stretching ratio to obtain membrane thickness of 16, 12, and $9{\mu}m$. Mechanical and thermal properties of the separator with different thickness were investigated. Also rate capability and charge-discharge cycle property up to 500 cycles were studied using coin type full-cell with $LiCoO_2$ and graphite as a cathode and an anode, respectively. All the cells using separator with different thickness demonstrated excellent capacity retention after 500cycles (around 80%). Considering the rate capability, cell using separator with thickness of $9{\mu}m$ showed best performance. Interestingly, separator thickness of $9{\mu}m$ was more resistant to heat contraction compared to that of $16{\mu}m$ separator.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.3 no.2
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• pp.100-103
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• 2000

Polymeric gel electrolytes based on polyacrylronitile blended with poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoro-propylene)(P(VdF-co-HFP), which were reinforced with glass fiber cloth(GFC) to increase the mechanical strength, were prepared for the practical use in secondary battery. Test cell consisting of $LiCoO_2$ as a cathode and mesophase pich-based ca.bon fiber (MCF) as an anode material showed a capacity of 110 mAh/g based on the cathode weight at 0.2C rate at room temperature. Over $80\%$ of initial capacity was retained after 400cycles, indicating that GFC is suitable for a reinforcing material to increase the mechanical strength of gel based electrolytes.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07a
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• pp.252-255
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• 2004

반도체는 high integrated, high speed, low power를 위하여 design 뿐만 아니라 재료 측면에서도 많은 변화를 가져오고 있으며, RC delay time을 줄이기 위하여 Al 배선보다 비저항이 낮은 Cu와 low-k material 적용이 그 대표적인 예이다. 그러나, Cu 배선의 경우 dry etching이 어려우므로, 기존의 공정으로는 그 한계를 가지므로 damascene 또는 dual damascene 공정이 소개, 적용되고 있다. Damascene 공정은 절연막에 photo와 RIE 공정을 이용하여 trench를 형성시킨 후 electrochemical plating 공정을 이용하여 trench에 Cu를 filling 시킨다. 이후 CMP 공정을 이용하여 절연막 위의 Cu와 barrier material을 제거함으로서 Cu 배선을 형성하게 된다. Dual damascene 공정은 trench와 via를 동시에 형성시키는 기술로 현재 대부분의 Cu 배선 공정에 적용되고 있다. Cu CMP는 기존의 metal CMP와 마찬가지로 oxidizer를 이용한 Cu film의 화학반응과 연마 입자의 기계가공이 기본 메커니즘이다. Cu CMP에서 backside pressure 영향이 uniformity에 미치는 영향을 살펴보았으며, electrochemical plating 공정에서 발생하는 hump가 CMP 결과에 미치는 영향과 dishing 결과를 통하여 그 영향을 평가하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.218-220
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• 2020

배터리 팩을 구성하는 단위 셀들은 전기화학적 특성으로 인해 다양한 내부 파라미터들이 동일한 값을 가지지 않고 편차가 있으며, 편차가 심할 경우 과방전 및 과충전의 원인이 될 수 있다. 기존의 연구된 SOF (State-Of-Function) 알고리즘의 경우 SOC (State-Of-Charge), SOH (State-Of-Health)와 같은 파라미터를 하나의 수식으로 정의하여 배터리 팩의 가용 전력을 예측하는 지표로써 사용되어 왔으나, 본 논문에서 제안하는 새로운 SOF 알고리즘은 배터리 팩 내부의 단위 셀간 파라미터들의 편차를 하나의 수식으로 정의하여 배터리 팩의 안전 상태를 나타낼 수 있는 지표로써 활용한다. SOF 알고리즘을 통해 배터리 팩의 안전 상태를 확인하고 검증하기 위해 21700 NMC(LiNiMnCoO₂) 계열의 고용량 배터리를 14S40P로 구성한 배터리 팩을 사용했다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.200-200
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• 2003

고체산화물 연료전지(SOFC)에서 사용되는 연결재의 주 기능은 각 단위 셀의 연료극과 다음 셀의 공기극을 전기적으로 연결하여, 공기와 사용연료의 분리역할을 하기 위하여 사용된다. SOFC용 연결재는 다른 구성요소 소재보다, 높은 전자 전도성, 낮은 이온전도성, 우수한 기계 적강도가 요구되며, SOFC는 고온에서 작동되기 때문에, 상온에서 작동온도까지 다른 요소 소재들과 유사한 열팽창계수와 물리, 화학적으로 안정성이 요구된다. 현재 연결재 제조기술은 EVD, CVD, plasma spraying, tape casting 등 다양하게 연구되고 있으며, 본 연구는 세라믹 연결재 증착방법 중 저렴한 비용으로 대량 생산이 용이한 습식법(dip coaling)을 적용하여, 연료극 지지체식 flat-tube형 고체산화물 연료전지의 지지체를 위해 세라믹 연결재를 제조하고, 그 특성을 연구하였다. 세라믹 연결재로써 선정한 합성조성은 LaCr $O_3$에 Ca이 치환 고용된 L $a_{0.6}$C $a_{0.41}$Cr $O_3$으로 pechini법으로 합성하였다. 합성된 조성은 100$0^{\circ}C$에서 5시간 하소후 가속 Ball Milling하여 0.5$\mu\textrm{m}$의 평균입자크기를 얻을 수 있었다. XRD 상분석결과 perovskite상 (L $a_{1-x}$ Ca/x/Cr $O_3$)과 CaCr $O_4$를 얻을 수 있었다. slurry를 제조하여 막의 밀착성을 증진시키기 위해 sand blasting시킨 flat tube지지체에 진공펌프를 이용하여 소재내부와 외부의 압력차로 dip coating한 후, 140$0^{\circ}C$로 소결 하였다. coating 결과 박리현상은 없었으나, 표면과 단면의 SEM분석결과 다소 porous한 박막층이 형성되었으며, Ca이온이 지지체로 permeation되는 현상이 발생하였다. 이와 같은 결과로부터 보다 치밀한 박막생성을 위해, slurry 제조조건을 변화시켰으며, Ca이온의 migration을 막기 위해 barrier layer를 이용하였다 완전 소결된 지지체는 가스투과도와 전기전도도측정을 통하여 특성을 평가하였다.였다.다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.87-87
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• 2018

다이아몬드 상 탄소(diamond-like carbon, DLC)는 상당량의 $sp^3$ 결합을 가지는 비정질 탄소(a-C) 또는 수소화 비정질 탄소(a-C:H)로 이루어진 준안정 형태의 탄소이다. DLC는 전기 저항과 굴절률이 높고 화학적으로 다른 물질과 반응하지 않으며, 마찰계수가 낮고 경도가 높아 자기 디스크, 광학 소자 등의 다양한 분야에서 적용되고 있다[1,2]. 또한 다이아몬드에 비해 상온에서 성장이 가능할 정도로 합성온도가 낮아 적용 기판의 제한이 거의 없고, 증착 방법과 조건에 따라 탄소 결합의 다양성과 비정질성이 변화하기 때문에 넓은 범위의 특성을 얻을 수 있는 장점이 있다. 지금까지 DLC 박막의 광학적 특성, 특히 굴절률, 광학적인 에너지 밴드 갭, 자외선과 적외선 투과성에 대해서는 많은 연구가 진행되었으나 가시광선의 투과성에 대한 연구는 제한적이며[4], 가시광선 투과도 개선에 대한 연구는 전무하다. 본 연구에서는 ITO 기판 위에 DLC를 합성하고 기계적 특성과 가시광선 영역 투과도를 조사하였다. RF-PECVD(radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법에 의해서 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스 비율과 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스 비율을 변화시켜 ITO 기판 위에 DLC 박막을 합성하였다. 공정 압력과 rf-power, 증착시간, 기판온도는 0.2 torr, 40 W, 5 분, $50^{\circ}C$로 고정하고, 공정 가스는 $C_2H_2+Ar$과 $C_2H_2+N_2$가 200 sccm이 되도록 비율을 변화하였다. $C_2H_2:Ar$과 $C_2H_2:N_2$의 비율은 180 : 20, 160 : 40, 140 : 60, 120 : 80, 100 : 100이 되도록 가스의 유량을 조절하였다. 투과도는 가시광선(380 ~ 780 nm) 범위에서 측정하였고 두께와 표면조도는 AFM으로 측정하였다. 투과도는 $C_2H_2+Ar$의 Ar 가스 비율이 증가할수록 증가해 140 : 60일 때 최댓값을 나타낸 후 다시 감소하였다. $C_2H_2+N_2$ 투과도는 $N_2$ 가스 비율이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 표면 거칠기는 $C_2H_2+Ar$ 혼합 가스를 사용한 경우의 Ar의 가스 비율이 증가할수록 증가하였다. 그러나 $C_2H_2+N_2$ 혼합 가스를 사용한 경우에는 $N_2$ 가스의 혼합 비율이 증가할수록 감소하였다.