• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.41.1-41.1
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• 2009

최근 금형은 자동차뿐만 아니라 여러 산업에서 필수적이며 제품의 품질은 물론 제조원가에 막대한 영향을 미친다. 이러한 금형은 침탄, 질화, 고주파담금질등에 의해 표면처리 되어져 왔으나, 이와 같이 기존의 처리 방법은 모두 처리물 전체를 가열하거나 균일한 가열을 하지 못하기 때문에 변형의 문제와 처리후의 후가공의 경비 문제, 그리고 극히 일부분만 경화가 필요한 부품에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 표면처리로서 레이저 표면처리 방법이 대두되고 있으며, 레이저 표면처리는 레이저 빔을 피처리물의 표면에 조사하고 적당한 속도로 이동을 하게 되면 레이저조사부위가 급속하게 가열되고 레이저빔이 통과한 후에는 표면의 열이 내부로 열전도 되어 급속히 자기냉각(Self-quenching)됨으로서 표면에 새로운 기계적 성질을 갖게 하는 표면처리법이다. 이와 같이 레이저를 이용한 표면처리로 기존의 CW Nd:YAG 레이저 열원보다 효율이 좋은 HPDL(High Power Diode Laser)를 이용한 고효율, 고기능 금형 표면처리 후 재료적 물성을 평가하고자 한다. 평가방법은 레이저빔의 조사속도 및 온도변화에 따른 표면처리부, 열영향부 그리고 모재 부분에 대한 경도특성 및 미세조직 변화를 관찰하였다. 또한 조사속도 및 온도변화에 대해 경화깊이를 관찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.24-24
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• 2015

최근 생체재료의 개발이 눈부시게 발전되고 생체적합성이 우수한 표면을 요구함에 따라 생체재료의 표면처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Laser Deposition법은 항공기 부품제조 분야에 주로 사용되고 있으며 최근에 오하이오 주립대 타이타늄합금연구센터를 중심으로 표면처리에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 특히 이를 이용하여 치과재료의 표면처리에 응용을 시도하였다. 치과에서 응용될 수 있는 경우는 주로 임플란트는 부분 또는 완전 무치악 환자의 보철수복에 사용되는 보철물의 제작등에 사용될 수 있으며 이중에서도 특히 생체용 임플란트의 표면처리응용으로 임플란트와 조직간의 접합성을 개선하는 표면처리법으로 연구되었다. 임플란트의 성공과 실패는 물성적인 측면에서 임플란트의 형태, 표면거칠기 및 표면처리방법, 초기하중 등에 의하여 좌우되며 임플란트 재료에 작용하는 응력차폐는 생체적합성을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 이를 위하여 저 탄성계수합금을 설계하지만 하중을 버티는 강도가 낮아지는 단점이 있어 레이저증착법을 이용하여 임플란트재료인 Ti6Al4V합금에 탄성계수가 낮은 Ta, Nb등을 코팅하는 방법을 통하여 이를 해결하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 이 방법은 최근의 3D 프린팅의 원리가 되고 있다. 따라서 발표에서는 Laser Deposition방법을 이용하여 치의학분야에서 응용되고 있는 예를 강연하고 응용 가능 분야에 대하여 토론 하고자한다. 또한 펨토레이저를 이용하여 생체합금의 표면처리는 생체활성화를 더욱 증진시키며 이를 위하여 많은 연구 수행되고 있다. 본 발표에서는 매식용 합금 표면에 펨토레이저를 이용하여 텍스춰링하여 세포가 잘 성장 할 수 있는 크기의 조절함으로써 기존의 표면처리와는 다른 효과를 얻을 수 있는 장점을 알아본다. 펨토레이저를 이용하면 여러 가지 형태의 텍스춰링이 가능하며 원형, 사각형등등 자유자제로 형태의 묘사가 가능하고 깊이 또한 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 지금까지는 표면 개질에 사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 (${\lambda}=532nm$)를 사용하거나, 자외선파장영역의 레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보편화되었다. 이를 이용하여 제조된 Ti합금에 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 나노크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 나노튜브를 형성하여 그 표면특성의 변화를 알아보고 펨토레이저가 의료분야에 적용되고 있는 예를 살펴보고자 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권1호
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• pp.78-84
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• 2012

금형의 공정 과정에서 금형과 성형품 사이에서 발생하는 마찰로 인해 발생하는 금형의 마모가공차로 작용하여 성형 품질을 저하시킬 수 있다. 따라서 금형의 내마모성을 향상시키기 위해 질화나 침탄처리, 화염 및 고주파 표면처리 등의 방법들이 적용되어 왔다. 하지만 형상의 제한이나 제품의 변형 등과 같은 문제점을 수반하고 있기 때문에, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 표면처리 방법으로써 레이저 표면처리 기술이 검토되고 있다. 따라서 본 연구에서는 고출력 다이오드 레이저를 이용, 금형재료용 주철의 표면처리를 시도하였다. 앞서 제1보와 제2보의 논문에서는 금형의 재료 및 형상의 차이에 따른 열처리 특성을 비교하였다면, 본 논문에서는 열처리 후 생성되는 경화부, 경계부위 및 모재의 조직적 차이를 분석하기 위해 광학 현미경 및 전자 현미경을 이용하여 미세조직을 관찰하고, EDS를 통해 조직의 상태를 파악하였다. 미세조직 관찰 결과, 경화부는 침상의 마르텐사이트 조직이 형성되어 있었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권5호
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• pp.25-35
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• 1997

현재, 표면개질에 주로 많이 사용되는 레이저는 세 종류로서, C $O_{2}$$laser(파장길이:10.6.\mum),$ Nd:YAG(neodymium-doped yettrium aluminum garnet) $laser(파장길이:1.06.\mum)$ 및 excimer laser(157~350nm) 등이다. 이 외에도 초기에는 ruby레이저빔이 사용되기도 하였으나, 현재는 많이 사용되고 있지 않다. 레이저 빔에 의한 표면개질에는 몇가지 장점이 있는데, 이러한 장점은 주로 급속가열과 급속냉각 효과에 기인하는 것이다. 즉, 1) 급냉효과에 의한 미세한 결정입자 형성, 2) 불안정상 (metastable phase) 또는 비정질 상 생성, 3) 열역학적 용해도 보다 높은 용해도. 4) 편석이 없는 균질한 미세조직, 5) 극히 낮은 기공도, 6) 좁은 열영향 부위, 7) 표면층과 모재 사이의 높은 결합력 등이다. 이 외에도 공정상의 장.단점들이 Ref.5, 6에 잘 요약 정리되어 있다. 지금까지 국내에서 레이저 표면개질에 대한 조사가 몇몇 있었으나, 본 조사에서는 보통 많이 다루어지지 않은 부분, 즉 충격경화 및 표면제어에 비중을 두었으며, 비용융 부분(I)과 용융부분(II)을 분리하여 정리하였다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.98-103
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• 1997

원전 증기 발생기 재료로 사용되는 Alloy 600의 내부식성 향상을 위하여 레이저 범을 이용한 레이저 표면합금화(Laser Surface Alloying, LSA) 방법을 이용, 표면에 약 200$\mu\textrm{m}$ 두께의 합금층을 형성시켰다. 첨가한 원소는 크롬 또는 크롬과 니켈의 혼합체를 사용하였으며 첨가법으로는 도금과 용사를 이용하였다. 용사법으로 만든 LSA 시편의 특성과 문제점에 대해 고찰하고 이러한 문제점을 해결하는 방법으로 크롬 도금법을 택하였다. 이들 결과를 레이저 처리를 하지 않은 시편들과 비교하여 부식 거동을 분석하였다. 분석 결과 LSA 시편의 경우 As-received 시편, 레이저 표면 용융(LSM) 들과 비교해 아주 우수한 내부식성을 가졌으며 입계 내부식성도 크게 증가하였다. 이는 크롬 첨가로 인해 크롬의 농도가 많아져 부동태 피막의 형성이 쉬워졌기 때문으로 해석되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.600-607
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• 2011

고탄소강은 사용자가 요구하는 특성을 만족시키기 위해 침탄, 질화, 고주파담금질 등에 의해 표면처리 되어져 왔다. 그러나 기존의 처리 방법은 모두 처리물 전체를 가열하거나 균일한 가열을 하지 못하여 표면처리 후 변형의 문제와 처리후의 후가공의 경비문제, 그리고 극히 일부분만 경화가 필요한 부품에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 표면처리법으로로써 레이저열처리 방법이 대두대고 있으며, 레이저열처리는 레이저 빔을 피처리물의 표면에 조사하고 적당한 속도로 이동을 하게 되면 레이저조사부위가 급속하게 가열되고 레이저 빔이 통과한 후에는 표면의 열이 내부로 열전도 되어 급속히 자기냉각(self-quenching)됨으로써 표면에 새로운 기계적 성질을 갖게 하는 열처리법이다. 본 연구에서는 기존의 CW Nd:YAG 레이저 열원보다 효율이 좋은 HPDL을 이용한 고효율, 고기능의 고탄소강 열처리 후 재료적 물성을 평가하였다. 그 결과 레이저빔의 조사속도 및 온도변화에 따른 열처리부 및 모재 부분에 대한 경도특성 및 미세조직의 특성을 명확히 할 수 있었다.

• 대한소아치과학회지
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• 제30권2호
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• pp.189-195
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• 2003

본 연구의 목적은 레이저 형광법을 이용해 초기 치아우식증을 광학적으로 진단하기 위해 진단감도를 높이는 것이다. 소의 치아를 STPP 인공우식병소 유발용액에 침잠시키고 다양한 깊이의 병소를 유발한 후 표면에 아르곤 레이저를 이용해 형광현상을 유도하고 여러 가지 필터를 부착한 CCD 카메라로 이와 같은 형광현상을 촬영하여 컴퓨터로 전송하였다. 컴퓨터 영상분석 프로그램을 이용하여 병소 표면에서의 광밀도를 측정하였다. 이 실험에서 사용한 필터는 노랑색, 호박색, 오렌지색, 그리고 빨강색이였으며 광밀도를 측정한 후에는 치아 시편을 절단하여 편광현미경으로 실제 조직학적 병소의 깊이를 측정하고 병소의 깊이와 여러 가지 필터를 사용하여 측정한 병소 표면에서의 광밀도간의 상관관계를 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 조직학적 병소의 깊이가 증가될수록 호박색과 오렌지색 필터를 사용하여 측정한 병소 표면에서의 광밀도는 증가되었다. 2. 병소 표면에서의 광밀도와 조직학적 병소의 깊이 사이의 상관계수는 오렌지색 필터가 가장 컸으며(r=0.49), 다음 호박색(r=0.32) 노랑색(r=0.13), 빨강색(r=0.01) 순 이였다. 3. 회귀분석결과 오렌지색 필터를 사용한 경우 병소표면에서의 광밀도와 조직학적 깊이 사이에 가장 직선에 가까운 회귀방정식을 나타내었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 오렌지색 필터가 건전치질과 우식치질 사이의 색조대비를 잘 표현하여 진단감도를 높일 수 있는 방법으로 생각되며 이와 같은 레이저 형광법으로 치아우식증의 조기탐지는 물론 비침습적 방법으로 치아우식증의 진행정도를 평가할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권10호
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• pp.1861-1868
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• 1992

본 연구에서는 발전소의 터빈 블레이드는 물방울에 의해서 부식이 발생한다는 사실은 널리 알려져 있다. 부식을 방지하기위해서 보통 12%-Cr 강으로 만들며 표면 을 고주파 유도경화법에 의해서 표면을 경화시킨다. 고주파유도 경화법은 경화층 깊 이가 마모 특성을 가장 좋게 하는 깊이보다 훨씬 깊게 경화되며, 열응력이 과대하게 생기고, 처리시간이 많이 걸리며, 표면경화 처리후 기계가공이 필요하다. 12%-Cr 강 의 레이저 표면경화를 연속파 3kw CO$_{2}$ 레이저로 실험하여 금속조직과 경도분포에 대해서 연구하여 레이저 표면경화 가능성을 고찰하였다.

• 한국재료학회지
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• 제2권6호
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• pp.436-442
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• 1992

레이저빔에 의한 철강재의 Ti 표면합금화에 미치는 C함량의 영향을 관찰하였다. 철강재상에 Ti 코팅 후 레이저빔 조사시 질소를 취입가스로 사용하면 부분적으로 TiN과 F$e_2$Ti가 형성된다. 저탄소강의 경우 Ti함량의 증가에 따라 임계냉각 속도의 증가로 마르텐사이트화가 억제된다. 고탄소강의 경우 Ti의 함량이 1.5%정도 임에도 훼라이트 조직이 형성되지 않고 마르텐사이트 조직이 형성되어 경화된다. 그리고 고탄소강의 Ti 표면합금층 형성에 부분적인 TiC의 석출이 있어 더욱 경도를 증가시키는 것으로 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.1620-1625
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• 2015

본 연구에서는 산업현장에서 각종 기어나, 축, 체인, 롤러, 금형, 자동차강판 등으로 널리 쓰여 지는 기계구조용 탄소강인 SM45C를 실험소재로 사용하였다. 실험에 사용되는 시험편 표면에 표면경화를 수행하기 위하여 #200 ~ #1500의 순서대로 미세연마 후 거친연마의 연마가공을 실시하였으며, 다이오드 레이저의 표면경화 열처리 후에 자기냉각효과를 고려하여 $100{\times}50{\times}10$의 판재로 시험편을 제작하여 실험하였다. 소재 표면에 다이오드 레이저를 이용하여 국소부위에 표면경화 열처리를 수행하였다. 이때 다이오드 레이저의 출력과 이송속도를 공정조건으로 하여, 미세경도시험, 미세조직시험, 전자 주사 현미경(SEM), 입열량을 분석하였다. 분석 후에는 실험소재의 기계적 특성을 비교하여, 타 표면 경화법에 비해 다이오드 레이저를 이용하였을 때의 표면경화 열처리 신뢰성과 우수함 그리고 최적의 공정조건을 도출하였다. 열처리 후 경화부는 판상 마르텐사이트로 경화 되었으며. 경도값은 Hv729.5로 열처리 후 약 2.3배 이상 표면경도가 향상되있는 것을 확인하였다.