• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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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.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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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.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1995.05a
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• pp.723-728
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• 1995

Alloy 600 표면에 레이저 빔을 이용하여 Ni, Cr 흔합분말 및 순수 Cr 분말로 표면합금층을 만들었다. 표면 합금층은 모재와 정합계면를 이루고 있으며 레이저 표면용용 시편에서와 같이 크게 면선단 응고부와 셀룰라 응고부로 나눌 수 있고, 모재에는 레이저 처리과정에서 생긴 수십 $\mu\textrm{m}$ 두께의 열영향 부위가 존재하였다. 그리고 합금층 내부에는 레이저 표면 용용된 시편과 달리 구형의 커다란 기공(pores)이 존재하였다. 레이저 표면 합금층에서 합금원소의 조성 분포를 조사하기 위해 레이저 처리된 시편에 대해 WDX 분석을 하였고, 합금층 내부에 Ni, Cr, Fe 원소의 조성 분포는 매우 균일하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.5
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• pp.600-607
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• 2011

Recently, high carbon steel has become essential not only for shipbuilding parts, but also mass production. Its surface has been treated by carburizing, nitriding and induction hardening, but these existing treatments cause considerable deformation and increase the expense of postprocessing after treatment; furthermore, these treatments cannot be easily applied to parts that requiring the hardening of only a certain section. This is because the treatment cannot heat the material homogeneously, nor can it heat all of it. Laser surface treatment was developed to overcome these disadvantages, and when the laser beam is irradiated on the surface and laser speed is appropriate, the laser focal position is rapidly heated and the thermal energy of surface penetrates the material after irradiation, finally imbuing it with a new mechanical characteristic by the process of self-quenching. This research estimates the material characteristic after efficient and functional surface treatment using HPDL, which is more efficient than the existing CW Nd:YAG laser heat source. To estimate, microstructural changes and hardness characteristics of two parts (the surface treatment part, and parental material) are observed with the change of laser beam speed and surface temperature.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.111-112
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• 2006

실리콘을 기반으로 한 micro-Total Analysis Systems(${\mu}$-TAS)이 출현한 이후에, 현재까지 다양한 고분자 화합물을 이용한 유체소자의 연구가 진행중이다. 고분자 화합물은 실리콘과 유리를 이용한 전통적인 유체소자 재료에 비해 재료의 경제성과 소자 제작의 용이성 그리고 처리하고자 하는 유체에 맞는 다양한 재료를 선택할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 하지만 고분자 화합물의 표면 에너지가 실리콘과 유리에 비해 낮은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다양한 표면처리 연구가 이루어져왔다. 레이저를 이용한 표면처리는 실험장치가 간단하고 대기 중에서 실시할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 Nd:YAG 레이저(${\lambda}$=266 nm, pulse)를 이용하여 유체소자 재료로써 많이 사용되는 polymethly methacrylate(PMMA)의 표면개질을 시도하였다. 표면처리 후 접촉각 측정기를 이용하여 표면개질 정도를 확인한 결과, 표면 산소 함유량이 증가됨에 따라 접촉각이 감소하였다. 결론적으로 PMMA의 본래 성질은 유지한 채 레이저 표면처리를 이용한 표면 에너지 증가 효과를 볼 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.8
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• pp.1048-1054
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• 2011

Laser surface hardening process is the method of hardening surface by inducing rapid self quenching of laser injected area through transfer of surface heat to inside after rapid heating of laser injected area only by high density energy heat source. This surface treatment method does not involve virtually any thermal deformation by heat treatment nor accompanies any other process after surface hardening treatment. In addition, allowing local machining, this method is a surface treatment method suitable for die with complicated shape. In this study, die material cast iron was surface-treated by using high power diode laser with beam profile suitable for heat treatment. Since the shapes of die differ by press die process, specimens were heat-treated separately on plane and corner depending on the applied parts. At this time, corner heat treatment was done with optic head inclined at $10^{\circ}$. As a result, corner heat treatment easily involves concentration of heat input due to limitation of heat transfer route by the shapes compared with plane part, so the treatment accomplished hardening at faster conveying speed than plane heat treatment.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• v.27 no.6
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• pp.555-560
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• 2002

치근부 민감성 (hypersensitivity)은 부분적으로 치근면에서의 개방된 상아세관이 존재하는 것에 기인한다고 생각되며 이러한 치근부의 개방된 상아세관은 치경부 병소 (cervical lesion)에 주로 존재하는데 이는 칫솔질에 의한 마모(toothbrush abrasion), 화학적 침식 (chemical erosion), 또는 abfraction 등의 결과로 나타난다고 한다. 이미 Nd-YAG 레이저를 이용한 실험에서 레이저를 조사한 상아질 표면의 상아 세관 구경이 감소되고 상아세관의 폐쇄가 많이 증가되는 양상을 관찰한 바 있다. 이 실험의 목적은 고출력레이저인 Nd-YAC 레이저를 이용한 상아질 표면처치의 임상사용가능성을 좀 더 상세히 평가하기 위해 상아질에 레이저를 처리한 후 기계적으로 마모시킨 경우 상아질 표면의 변화를 관찰하는 것이다. 50개의 발치된 치아의 상아질을 노출시켜 표면을 연마한 후 대조군에서는 37% 인산으로 산부식하여 상아 세관을 노출시킨 후 레이저를 조사하였고, 실험군에서는 대조군과 같은 조건으로 산과 레이저로 처리된 상아질 표면을 15, 45, 90 그리고 180분 동안 전동 칫솔로 기계적으로 마모시켜 그 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 대조군, 칫솔질을 15, 45분간 시행한 실험군에서는 상아 세관 입구가 10% 이내에서 노출되었고 50 그리고 180분간 칫솔질을 시행한 실험군에서는 45 그리고 48%의 상아세관 입구의 노출이 관찰되었다. 그러므로 Nd-YAC레이저의 조사는 상아질 표면에서 축적 시간이 45분 이상에서 90분 이하인 기계적 마모에 의한 상아 세관 입구의 노출을 억제할 수 있을 것이라 사료된다.

• Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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• v.41 no.2
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• pp.125-133
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• 2014

The purpose of this study was to investigate the effect of various surface treatment methods on the shear bond strength of orthodontic brackets in vitro. Ninety six specimens, 6 mm in diameter and 5 mm in height, were made with composite resin ($Filtek^{TM}$ Z350 XT, 3M ESPE, USA) and treated with an aging procedure. After aging, the specimens were randomly separated in six groups: (1) control with no surface treatment, (2) 37% phosphoric acid gel, (3) 4% hydrofluoric acid gel, (4) sodium bicarbonate particle abrasion, (5) diamond bur, and (6) 1 W carbon dioxide laser for 5s. The metal brackets were bonded to composite surfaces by means of an orthodontic adhesive (Transbond XT, 3M Unitek, USA). Shear bond strength values were evaluated with a universal testing machine (R&B Inc., Korea). Analysis of variance showed a significant difference between the groups. Group 5 had the highest mean shear bond strength (11.9 MPa), followed by group 6 (11.1 MPa). Among the experimental groups, group 2 resulted in the weakest mean shear bond strength (5.22 MPa). The results of this study suggest that the repair shear bond strength of the aged composite resin was acceptable by surface treatment with a carbon dioxide laser.

• Composites Research
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• v.33 no.6
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• pp.371-376
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• 2020

The adhesive strength can be improved through surface treatment. The most common method is to improve physical bonding by varying the surface conditions. This study presents the effect of laser surface treatment on the adhesive strength of CFRP. The surface roughness was patterned using a 1064 nm laser. The effects of the number of laser shots and the direction and length of the pattern on the adhesion of the CFRP/CFRP single joint were investigated through tensile tests. Tests according to ASTM D5868 were performed, and the bonding mechanism was determined by analyzing the damaged surface after a fracture. The optimized number of the laser shots and the optimized depth of the roughness should be required to increase the bonding strength on the CFRP surface. When considering the shear stress in the tensile direction, the roughness pattern in the direction of 45° that increases the length of the fracture path in the adhesive layer resulted in an increase of the adhesive strength. The surface treatment of the bonding surface using a laser is a suitable method to acquire a mechanical bonding mechanism and improve the bonding strength of the CFRP bonding joint. The study on the optimized laser process parameters is required for utilizing the benefits of laser surface processing.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.40.1-40.1
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• 2009

생체용 금속 임플란트의 표면개질은 생체활성화를위하여 오래 전 부터 관심을 가지고 연구해오고 있다. 최근에 표면개질을위하여 화학적 에칭, 샌드 블래스팅, 또는 나노튜브형성등 표면에 임의의 요철을 만들어서 사용하는방법이 가장 일반적으로 적용되어 상용화되고있다. 그러나 샌드블래스팅이나 화학적 에칭은 가공은 쉽지만 가공표면에 인체에 해로운 잔류물의존재로 생체적합성에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기위하여 레이저를 사용하여 임플란트 표면을 개질한 예가 보고 되었다. 레이저를 사용한 표면처리 방법의큰 장점은 잔류물이 남지 않고 비교적 표면 거칠기의 제어가 용이하다. 금속합금의 표면개질에사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 ($\lambda$=532nm)를 사용하거나, 자외선파장영역의레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보 편화된 가공방법으로 연구되었다. 표면의 거칠기는 수마이크로의크기와 수십나노의 크기를 갖는 표면을 생체적합적인 측면에서 요구하고 있다. 따라서 이러한 표면의 거칠기를조절할 수 있는 펨토레이저를 사용하여 표면에 균질한 표면의 텍스춰링을 통하여 그 특성을 개선할 수 있는지를 확인하는 것이 본 과제이다. 본 실험에서는 Ti합금을 진공 아크로를 이용하여 3원계합금을 제조하고 $1000^{\circ}C$에서 24시간 열처리 후 급냉(water quenching)하였다. 열처리 후 시편은 두께 2mm로 절단 하여 #2000까지 연마 후 하여 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 수마이크로 크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 표면의 특성을 조사해 보았다.(NRF-2009-0074672)