• Proceedings of the KSME Conference
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• 2001.06a
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• pp.268-273
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• 2001

Fossil power plants operated in high temperature condition are composed of components such as turbine, boiler, and piping system. Among these components, turbine blades made with 12%Cr steel operate at a temperature above $500^{\circ}C$. Due to the long term service, turbine blades experience material degradation manifested by change in mechanical and microstructural properties. The need to make life assessment and to evaluate material degradation of turbine blade is strongly required but in reality, there is a lack of knowledge in defining failure mechanism and fundamental data for this component. Therefore, in making life assessment of turbine blade, evaluation of material degradation must be a priority. For this purpose, evaluation of toughness degradation is very important. The major cause of toughness degradation in 12Cr turbine blade is reported to be critical corrosion pitting induced by segregation of impurity elements(P etc.), coarsening of carbide, and corrosion, but the of materials for in-service application. In this study, the purpose of research is focused on evaluating toughness degradation with respect to operation time for 12%Cr steel turbine blade under high temperature steam environment and quantitatively detecting the degradation properties which is the cause of toughness degradation by means of non-destructive method, electrochemical polarization.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.12
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• pp.2340-2348
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• 1992

Recently, various film coated insert tools have been used in order to improve tool life by several different vapor deposition or chemical vapor deposition. Especially, TiN coated drills have been broadly studied because of improving drill performance in terms of drill life, work quality and its brilliant color. Nevertheless, because of the poor adhesion between TiN film and drill, it was difficult to attain the better drill performance. Therefore, to improve adhesion of TiN films, we sputtered titanium as interlayer prior to TiN deposition on drill by PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). The results indicate that Ti/TiN coated drills achieve about 2.6 times life improvement, while TiN coated drills only 2 times. Wear characteristics of tested drills were examined using SEM, and the results were correlated with drill life and roughness of drilled holes.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.22 no.2
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• pp.173-183
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• 1998

An optimization procedure to find the inlet concentration profile that yields the most uniform deposition rate in a cylindrical CVD chamber has been developed. Assuming that the chemical reaction time is negligibly small, a SIMPLE based finite-volume method is adopted to solve the fully elliptic equations for momentum, temperature, and concentration. The inlet concentration profile is expressed by a linear combination of Chebyshev polynomials and the coefficients of which are determined by the local random search technique. It is shown that the present method is very effective in improving the uniformity of the deposition rate, especially when Re is high and/or the wafer is placed close to the inlet. The optimal profiles have been obtained for various Re, Gr, and geometry combinations.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.23 no.4
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• pp.1-12
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• 2020

최근 실내 공기질(IAQ; indoor air quality)을 악화시키는 물질 중 하나인 이산화탄소 저감 연구가 다수 진행되고 있다. 현재 이산화탄소를 저감하는 방법에는 흡착법, 흡수법, 막분리법 등이 있다. 그 중 흡수법은 액체 상태의 흡수제를 분사하는 공정 특성상 실내에 적용하기 어렵고 2차 오염물 또는 폐수가 발생할 수 있다. 또한, 막분리법은 이산화탄소 분리를 위한 응집 및 침전과 같은 전처리 과정이 필요하므로 실내 이산화탄소 저감에 적합하지 않다. 반면, 흡착법은 비교적 저렴하고 운영이 간단하여 적용 사례가 증가하였으며, 유동 인구가 많고 환기가 어려운 지하철, 버스 등의 대중교통 차량 내부 및 교실, 사무실, 공공시설에서 배출되는 실내 이산화탄소를 제어할 수 있다는 장점이 있어 가장 적합한 해결책으로 알려져 있다. 흡착 공정에 사용되는 대표적인 흡착제 종류에는 활성탄, 제올라이트, 알루미나 등이 있으며, 이 흡착제들을 개질 및 성형하여 흡착제의 성능 및 기계적 강도를 증진시키는 고도화 연구가 활발히 수행되고 있다. 이처럼 적용 대상 내 설치 및 교체가 용이하도록 하는 흡착제 제조 기술 개발이 필요한 실정이며, 흡착제를 상용화 수준까지 발전시킴으로써 강화된 실내 공기질 규제 기준에 대한 대응 및 삶의 질 향상이 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.368-368
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• 2016

그래핀(Graphene)은 탄소 원자가 6각 구조로 이루진 2차원 알려진 물질 중 가장 얇은(0.34 nm) 두께의 물질이며 그 밴드구로조 인해 우수한 전자 이동도($200000cmV^{-1}s^{-1}$)를 가지고 있며, 이외에도 기계적, 화학적으로 뛰어난 특성을 가진다. 대면적화 된 그래핀을 성장시키기 위한 방법으로는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)이 있다. 하지만 실제 여러 전이금속에서 합성되는 그래핀은 다결정으로, 서로 다른 면 방향을 가진 계면에서 전자의 산란이 일어나며, 고유의 우수한 특성이 저하되게 된다. 따라서 전자소재로 사용되기 위해서는 단결정의 대면적화 된 그래핀에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 앞서의 두 문제점 중, 단결정의 그래핀 합성에 크게 영향을 미치는 요인으로는 크게 합성 온도, 촉매 기판의 탄소 용해도, 촉매 표면에서의 탄소 원자의 확산성이 있다. 본 연구에서는 구리, 니켈, 실리콘에 비해 탄소 용해도가 낮으며, 탄소 원자의 높은 확산성으로 인해 단결정의 단층 그래핀을 합성에 적합하다고 보고된 저마늄(Germanium) 기판을 사용하여 그래핀을 합성하였다. 단결정의 그래핀을 성장시키기 위해 메탄(Methane; $CH_4$)가스의 주입량과 수소 가스의 주입량을 제어하여 성장 속도를 조절 하였으며, 성장하는 그래핀의 면방향을 제어하고자 하였다. 표면의 산화층(Oxidized layer)을 제거하기 위하여 불산(Hydrofluoric acid)를 사용하였다. 불산 처리 후 표면의 변화는 원자간력현미경(Atomic force microscopipe)을 통하여 분석하였다. 합성된 그래핀의 특성을 저 에너지 전자현미경(Low energy electron microscopy), 광전자 현미경(Photo emission electron microscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy), 원자간력현미경(Atomic force microscopy)와 투과전자현미경 (transmission electron microscopy)을 이용하여 기판 표면의 구조와 결정성을 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.2
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• pp.197-204
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• 2012

We explore the evolution of metal plasma generated by high laser irradiances and its effect on the surrounding air by using shadowgraph images after laser pulse termination and X-ray diffraction (XRD) of aluminum plasma ablated by a high-power laser pulse (>1000 mJ/pulse) and oxygen from air. Hence, the formation of laser-supported detonation and combustion processes has been investigated. The essence of this paper is in observing the initiation of chemical reaction between the ablated aluminum plasma and oxygen from air by the high-power laser pulse (>1000 mJ/pulse) and in conducting a quantitative comparison of the chemically reactive laser-initiated waves with the classical detonation of an exploding aluminum (dust) cloud in air. The findings in this work may lead to a new method of initiating detonation from a metal sample in its bulk form without any need to mix nanoparticles with oxygen for initiation.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.117-117
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• 2017

오스테나이트계 스테인리스강의 기계적 특성 향상을 위해 열화학적 표면처리 방법으로 공정 후 재료의 변형이 없고 친환경적인 플라즈마 이온질화 기술이 널리 사용되고 있다. 특히 대략 $450^{\circ}C$이하에서 플라즈마 이온질화 처리 시 S상이라 불리는 expanded austenite 생성에 기인하여 내식성이 향상시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 이전의 연구 결과 증류수, HCl, $H_2SO_4$ 등의 실험 용액에 따라 동일한 공정 온도에 대하여 다른 부식 특성을 나타냈으며, 내식성이 확보되는 온도 또한 다른 결과를 얻었다. 이처럼 적용 환경에 따라 다른 부식 경향을 보이고 있으나, 해양 환경에 사용될 해수에서의 부식 저항성에 대한 명확한 규명은 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구는 해양환경에 보편화되어 있는 오스테나이크계 스테인리스강을 선정하여 다양한 온도에서 플라즈마 이온질화 처리 후 전기화학실험을 통해 온도 변화에 따른 부식 특성을 분석하였다. 플라즈마 이온질화는 25% 질소와 75% 수소의 비율로 $350{\sim}500^{\circ}C$의 온도 조건에서 10시간 동안 처리하였다. 플라즈마 이온질화 처리 후 마이크로 경도 계측과 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD) 분석을 통해 온도 변화에 따른 금속 표면에 형성된 질화물의 기계적 조직학적 특성을 분석하였다. 또한 모재 및 다양한 온도에서 플라즈마 이온질화 처리된 재료에 대하여 $2{\times}2cm$(노출면적 $1cm^2$) 시편을 제작하여 전기화학적 부식 실험을 수행하여 부식 특성을 상호 비교 분석하였다. 전기화학적 부식 실험은 침적실험, 동전위 양극 음극 분극 실험을 실시하여 전위 변화에 따른 전류밀도 추이를 분석하여 부식 경향을 파악하였다. 그리고 전기화학 실험 후 손상부의 SEM 관찰과 손상 깊이 분석 및 무게 감소량 계측을 통한 종합적인 분석을 통해 온도-부식 경향의 상관관계를 규명하였다. 또한 분극 실험 후 타펠 외삽법으로 부식전위와 부식전류밀도를 구하여 미처리된 재료 및 플라즈마 이온질화 온도 변화에 따른 상대적 부식 속도를 예측하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.37 no.5
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• pp.1100-1105
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• 2020

We investigated the driving force and the required charges for spontaneous reduction of metal nanoparticles (NPs) on a scotch tape induced by mechanochemical activation. The charges were analyzed based on anodic stripping voltammetry (ASV) of silver, which is proportional to the number of charge identities on the tape. The results supported that the driving force is mechanochemical radicals rather than ions in the light of the high charge density on the tape.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.357-357
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• 2011

그래핀은 육각형 구조로 이어진 탄소원자가 단일층을 형성한 현존하는 가장 얇은 나노물질로서, 면상에서의 우수한 전기적 열적 전도도와 화학적 안정성 등으로 많은 주목을 받고 있다. 이러한 그래핀의 우수한 특성들은 뛰어난 기계적 특성 및 높은 광 투과성과 맞물려 향후 플렉서블 투명전도막 등으로의 응용이 기대되고 있는 상태이다. 이러한 그래핀을 얻는 방법에는 물리 화학적 박리법, 산화규소의 흑연화, 열화학기상증착법(CVD) 등 많은 방법들이 존재하는데, 이중 CVD방법이 대면적으로 두께 균일도가 높은 그래핀을 얻는데 가장 적합한 방법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 CVD방법을 이용하여 합성한 그래핀을 투명글래스 위에 전사하는 공정을 통하여 김서림방지(antifogging) 필름을 제작하였고, 그 면 발열특성에 대하여 조사하였다. 메탄가스를 원료가스로 합성한 그래핀 투명막은 가시광 영역에서 80% 이상의 투광도와 500~600 ${\Omega}/sq$ 정도의 면저항을 나타내었다. 또한 금 나노입자 또는 플라즈마 도핑 등의 후처리 공정을 통하여 면 발열특성의 향상을 도모하였으나 합성상태의 그래핀을 이용하는 것이 가장 우수한 면발열특성을 나타낸 것으로 확인하였다. 본 연구결과는 겨울철 자동차 유리표면의 성에 제거 등의 응용에 유용할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.278.2-278.2
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• 2013

그래핀은 우수한 전기적, 기계적, 광학적 특성들로 인하여 전자소자, 센서, 에너지 재료 등으로의 응용이 가능하다고 알려진 단 원자층의 탄소나노재료이다. 특히 그래핀을 전자소자로 응용하기 위해서는 캐리어 농도, 전하 이동도, 밴드갭 등의 전기적 특성을 향상시키거나 제어하는 것이 요구되며, 에너지 소재로의 응용을 위해서는 높은 전기전도도와 함께 기능화를 통한 촉매작용을 부여하여 효율을 향상시키는 것이 요구된다. 일반적으로 화학적 도핑은 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 효율적인 방법으로 알려져 있다. 화학적 도핑의 방법으로 질소, 수소, 산소 등 다양한 이종원소를 열처리 또는 플라즈마 처리함으로써 그래핀을 구성하는 탄소원자를 이종원자로 치환하거나 흡착시켜 기능화 처리된 그래핀을 얻는 방법들이 제시되었다. 이중 플라즈마를 이용한 도핑방법은 저온에서 처리가 가능하고, 처리시간, 공정압력, 인가전압 등 플라즈마 변수를 변경하여 도핑정도를 비교적 수월하게 제어할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 열화학기상증착법으로 합성된 그래핀을 직류 플라즈마로 처리함으로써 효율적인질소도핑 조건을 도출하고자 하였다. 그래핀의 합성은 200 nm 두께의 니켈 박막이 증착된 몰리브덴 호일을 사용하였으며, 원료가스로는 메탄을 사용하였다. 그래핀의 질소 도핑은 평행 평판형 직류 플라즈마 장치를 이용하여 암모니아($NH_3$) 플라즈마로 처리하였으며, 플라즈마 파워와 처리시간을 변수로 최적의 도핑조건 도출 및 도핑 정도를 제어하였다. 그래핀의 질소 도핑 정도는 라만 스펙트럼의 G밴드의 위치와 반치폭(Full width at half maximum; FWHM)의 변화를 통해 확인하였다. NH3 플라즈마 처리 후 G밴드의 위치가 장파장 방향으로 이동하며, 반치폭은 감소하는 것을 통해 그래핀의 질소도핑을 확인하였다.