• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.113-113
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• 2010

유비쿼터스 시대를 맞이하여 현재의 전자제품은 초고주파 환경에서의 소형화된 마이크로파 소자를 요구하고 있다. 마이크로파 대역에서 세라믹 소재는 대부분의 폴리머 소재에 비해 낮은 유전손실 값을 보이고 있어 향후 확대되는 고주파화에 적합한 소재로 평가되고 있다. 하지만 세라믹 재료는 깨지기 쉬운 특성을 가지고 있어 공정 및 취급이 어려우며 높은 소결온도를 가지고 있어 융점이 낮은 재료와의 집적화에 있어서 난점을 가지고 있다. 이를 위해 본 연구실에서는 실온에서 세라믹을 비롯한 금속 및 폴리머 재료의 치밀한 코팅막의 성막 및 이종 접합이 가능한 Aerosol Deposition (AD 법)에 주목하였고 마이크로파 소자 제작 공정으로서 AD 법의 응용 가능성을 연구하였다. 마이크로파 소자의 기판으로서는 AD 법을 이용하여 유전손실이 낮고 플렉서블한 $Al_2O_3$-PTFE 혼합 기판을 제작하고 적용하였다. 금속 선로 패터닝 제작 공정으로는 도금법이 대표적이지만 고비용 및 복잡한 공정 절차, 폐화학용액으로 인한 환경문제 등의 단점을 지니고 있어 이를 대체하는 금속 선로 패터닝 공정이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해 본 연구에서는 AD 법을 이용하여 금속 필름을 제작하고 대체 공정으로서의 가능성을 확인하였다. 하지만 AD 법을 이용한 세라믹 필름 제작에 관한 연구는 크게 활성화되어 있는 반면에 금속 필름의 제작, 특성 측정 및 개선에 관한 연구는 그에 비해 미비한 수준이다. 이를 위해 이번 연구에서는 AD 법을 이용하여 금속 필름을 성막 시에 영향을 미치는 요인을 고찰하였으며 또한 마이크로파 소자의 도체 손실에 크게 관계되는 금속 필름의 비저항 특성의 측정 및 개선에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 본 연구에서는 정전장 시뮬레이션을 활용하여 AD 법으로 성막된 금속 필름의 정밀한 비저항 측정에 관한 연구방법을 마련하고 후열처리를 통한 비저항 특성을 개선시키는 연구를 진행하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.150-150
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• 2003

wide bind gap과 wurtzite hexagonal structure를 가지고 있으며 청색 발광 및 청자색 레이저 특성을 보이는 III-V족 화합물반도체 GaN는 laser diodes (LD) 및 light emitting diodes (LED) 재료로 주목받고있는 주요 전자재료이다. 본 연구에서는 GaN를 chemical vapor deposition (CVD) 법을 이용하여 vapor-liquid-solid (VLS) mechanisum에 의하여 GaN나노와이어 형태로 성장시켰다. 기판은 (001)Si을 사용하였고 suputtering을 이용하여 GaN와 AlN의 double buffer layer (DBL)를 증착시켰으며 촉매로는 Ni을 사용하였다. 또한, 원료로는 고순도 Ga금속과 NH$_3$ gas를, carrier gas로는 Ar을 사용하여 GaN/AlN/(001)Si 위에 GaN 나노와이어를 성장시켰다. 성장된 GaN 나노와이어는 DBL의 두께, Ga source의 양, 튜브 안의 압력, 튜브 안의 위치 등의 제 공정변수에 따라 tangled, straight 등의 다양한 형상을 보였으며 지름은 약 30~100 nm, 길이는 수 $\mu\textrm{m}$로 관찰되었다. GaN나노와이어의 결정성, 형상 및 발광특성 등을 x-ray diffraction (XRD), photoluminesence (PL), scanning electron microscope (SEM), transmision electron microscope (TEM) 등을 이용하여 측정하였으며 제 공정변수와의 상관관계를 규명하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.241.2-241.2
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• 2011

다공 소재는 큰 비표면적과 규칙적으로 정렬된 구조의 특성으로 인해 자성메모리 소자용 재료, 나노 와이어 제작용 템플릿, 마이크로 반응기, 메타물질용 소재 등으로 각광을 받고 있다. 자기조립 수직배열 다공구조 재료를 제작하는 방법으로 흔히 알루미늄의 양극산화 방법과 이원공정계의 상분리 방법이 등이 있다. 본 연구에서는 상변태를 비롯한 패턴형성과 계면 운동을 가장 정확하게 다루는 이론적 모델로 알려진 상장모델(Phase Field model)을 이용하여 이원공정계의 박막성장과정 동안의 자발적 상분리에 의한 수직배열 자기조립 다공구조 형성을 시뮬레이션 한다. 상장모델을 기초로 하여 상분리 메커니즘에 의해 발현된 미세조직을 해석하고 다양한 공정변수가 미세조직 발현에 미치는 영향에 대해 연구한다. 또한 상장모델을 통해 얻은 결과는 기존에 발표된 연구들의 결과와 비교를 통해 유효성을 입증한다.

• 기계와재료
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• 제21권2호
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• pp.122-135
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• 2009

타이타늄은 경량성, 고강도성, 내화학성, 인체친화성, 내환경성 등의 물성을 이용하여 다양한 산업분야에 활용되고 있다. 다양한 산업분야에 정형부품으로 타이타늄을 가공하는 기술 중에서 가장 경제성이 높은 분야로 주조공정을 들 수 있다. 주조공정으로 부품을 제조하면 복잡한 형상을 기계가공하지 않고 거의 정형으로 제조할 수 있으며, 기계적 물성 또한 단조품에 버금가는 제품을 생산할 수 있다. 또한 다량의 제품을 생산할 수 있기 때문에 경제성에서도 유리하다. 이와 같은 주조품을 제조하는데는 진공에서 불순물의 유입을 최소화 할 수 있는 특수용해공정과 주형과의 반응을 최소화 할 수 있는 주형재료와 주조방안이 필수적이다. 본 고에서는 반응성이 높은 타이타늄을 용해하는 기술과 주형과의 반응이 최소활 될 수 있는 주형재료의 선정, 그리고 실 제품에 활용하기 위한 다양한 후처리 기술에 대하여 요약하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.467-470
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• 2008

추진기관용 노즐에 사용하는 대표적인 소재로는 흑연소재와 탄소/탄소 복합재료를 들 수 있다. 흑연 소재는 열충격 저항성이 취약하여 사용 중 파손의 발생가능성이 높아 현재는 열축격 저항성이 우수한 탄소/탄소 복합재료를 주로 사용하고 있다. 본 연구를 통하여 수입에 의존하였던 Quasi-3D 구조의 니들펀치(Needle Punch) 프리폼을 국산화 개발하였다. 본 연구에서는 니들펀치 프리폼의 제조 공정 및 밀도화 공정을 다루고자 한다.

• 한국재료학회지
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• 제6권11호
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• pp.1090-1098
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• 1996

개조한 가스 금속 아아크 용접공정을 이용하여 SiC/AI 금속기 복합재료를 제조하고 그 특성을 조사하였다. AI 모재위에 강화입자의 크기와 부피분율을 변화하여 다양한 SiC/AI 복합재료층을 제조하였고, 만들어진 복합재료층의 특성은 미세조직관찰과 미소경도시험을 통하여 이루어졌다. 복합재료층의 두께는 약 7-8mm로 측정되었고 균일한 강화입자의 분포도를 얻을 수 있었다. 분산입자의 부피분률은 Ar가스의 유량에 의하여 조절하였고 분산입자의 부피분률이 증가하고 크기가 작아짐에 따라 기지의 수지상 응고조직은 더욱 미세화되었다. 복합재료의 부피경도는 분산입자의 부피분률이 감소함에 따라 낮아졌으나 입자 크기에는 크게 변화가 없는 것으로 나타났다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.33-33
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• 2007

SoP-L 공정은 유전율이 상이한 재료를 이용하여 PCB 공정이 가능하고 다른 packaging 방법에 비해 공정 시간과 비용이 절약되는 잠정이 있다. 본 연구에서는 SoP-L 기술을 이용하여 Si 기판의 함몰에 판한 공정의 안정도와 함몰 시 제작된 때턴의 특성의 변화에 대해 관찰 하였다. Si 기판의 함몰에 Active device를 이용하여 특성의 변화를 살펴보고 공정의 안정도를 확립하려 했지만 Active device는 측정 시 bias의 확보와 특성의 민감한 변화로 인해 비교적 측정이 용이하고 공정의 test 지표를 삼기 위해 passive device 를 구현하여 함몰해 보았다. Passive device 의 제작 과정은 Si 기판 위에 spin coating을 통해 PI(Poly Imide)를 10um로 적층한 후에 Cr과 Au를 seed layer로 증착을 하였다. 그리고 photo lithography 공정을 통하여 photo resister patterning 후에 전해 Cu 도금을 거쳐 CPW 구조로 $50{\Omega}$ line 과 inductor를 형성하였다. 제작 된 passive device의 함몰 전 특성 추출 data와 SoP-L공정을 통한 함몰 후 추출 data 비교를 통해 특성의 변화와 공정의 안정도를 확립하였다. 차후 안정된 SoP-L 공정을 이용하여 Active device를 함몰 한다면 특성의 변화 없이 size 룰 줄이는 효과와 외부 자극에 신뢰도가 강한 기판이 제작 될 것으로 예상된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.27.1-27.1
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• 2009

Chalcopyrite구조의CIS 화합물은 직접천이형 반도체로서 높은 광흡수 계수 ($1\times10^5\;cm^{-1}$)와 밴드갭 조절의 용이성 및 열적 안정성 등으로 인해 고효율 박막 태양전지용 광흡수층 재료로 많은 관심을 끌고 있다. CIS 계 물질에 속하는 $Cu(InGa)Se_2$ (CIGS) 태양전지의 경우 박막 태양전지 중 세계 최고 효율인 20%를 달성한 바 있으며, 이는 기존 다결정 웨이퍼형 실리콘 태양전지의 효율에 근접하는 수치이다. 그러나 이러한 우수한 효율에도 불구하고 박막 증착시 동시증발장치 혹은 스퍼터링장치와 같은 고가 진공장비를 사용하게 되면 공정단가가 높을 뿐만 아니라 사용되는 재료의 20-50%의 손실을 감수해야만 한다. 또한 대면적 Cell제작에 어려움이 있기 때문에 기술개발 이후의 상용화 단계를 고려할 때 광흡수층 박막 제조 공정단가를 획기적으로 낮출 수 있고 대면적화가 용이한 신 공정 개발이 필수적이다. 이러한 관점에서 비진공 코팅방법에 의한 CIS 광흡수층 제조 기술은 CIS 태양전지의 저가화 및 대면적화를 가능케 하는 차세대 기술로 인식되고 있고 최근 급속한 발전을 이루고 있는 미세 입자 합성, 제어 및 응용 기술에 부합하여 많은 세계 연구기관 및 기업체에서 활발히 연구를 진행하고 있다. 비진공 방식에 의한 CIS 광흡수층 제조 기술은 전구체 물질의 형태에 따라 크게 입자형 전구체를 사용하는 방법과 용액 전구체를 사용하는 방법으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 용액 전구체를 paste 공정으로 실험하였다. 이는 용액전구체 물질 제조가 입자형 전구체 제조에 비해 매우 간단하고, 전구체 물질 내 구성원소의 원자비를 쉽게 조절할 수 있다는 장점 및 사용효율이 높아 소량의 source로도 박막 제작이 가능해 공정 단가 절감에 큰 효과가 기대되기 때문이다. 실험에 사용 된 용액전구체는 $Cu(NO_3)$ 및 $InCl_3$, $Ga(NO_3)$를 Cu, In, Ga 출발 물질로 선정하여 이를 메탄올에 완전히 용해시켜 binder인 셀룰로오즈와 메탄올을 섞은 용액과 혼합하여 전구체 슬러리를 형성하였다. 이 슬러리를 paste공정으로 precursor막을 입히고 저온 건조 후 Se 분위기에서 열처리하여 CIGS박막을 얻을 수 있었다. 박막의 특성을 XRD, SEM, AES, TGA등으로 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.286-286
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• 2010

최근에 환경 오염과 화석 에너지의 고갈 문제를 해결하기 위하여 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양전지 연구에서 가장 이슈가 되는 부분은 저가격화와 고효율이다. 상용화 되어 있는 대부분의 태양전지는 단결정 실리콘 웨이퍼와 다결정 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 실리콘 웨이퍼의 원자재 가격을 낮추는 방법에는 한계가 있기 때문에 태양전지 제작 공정에서 공정 단가를 낮추는 방법이 많이 연구되고 있고, 실리콘 웨이퍼가 가지는 재료의 특성상 화합물을 이용한 태양전지 보다 낮은 효율을 가질 수밖에 없기 때문에 반도체 소자 공정을 응용하여 실리콘 웨이퍼 기판에서 고효율을 얻는 방법으로 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 마이크로 블라스터를 이용하여 태양전지 cell 상부에 AG(anti-glare)를 가지는 유리 기판을 형성하여 낮은 단가로 태양전지 cell의 효율을 향상시키기 위한 연구를 진행 하였다. 태양전지 cell 상부에 AG를 가지는 유리 기판을 형성하게 되면 태양의 위도가 낮아 표면에서 대부분 반사되는 태양광을 태양전지 cell에서 광기전력효과가 일어나게 하여 효율을 향상시킨다. 이때 사용한 micro blaster 공정은 고속의 입자가 재료를 타격할 때 입자의 아래에는 고압축응력이 발생하게 되고, 이 고압 축응력에 의하여 소성변형과 탄성변형이 발생된다. 이러한 변형이 발전되어 재료의 파괴 초기값보다 크게 되면 크랙이 발생되고, 점점 더 발전하게 되면 재료의 제거가 일어나는 단계로 이루어지는 기계적 건식 식각 공정 기술이라 할 수 있다. 먼저 유리 기판에 마이크로 블라스터 장비를 이용하여 AG를 형성한다. AG는 $Al_2O_3$ 파우더의 입자 크기, 분사 압력, 노즐과 기판과의 간격, 반복 횟수, 노즐 이동 속도 등의 공정 조건에 따른 유리 기판 표면에서의 광학적 특성 및 구조적 특성에 관하여 분석하였다. 일반적인 태양전지 cell 제작 공정에 따라 cell을 제작 한후 AG 유리 기판을 상부에 형성시키고 솔라시뮬레이터를 이용하여 효율을 측정하였다. 이때 솔라시뮬레이터의 광원이 고정되어 있기 때문에 태양전지 cell에 기울기를 주어 태양의 위도 변화에 대해 간접적으로 측정하였다. AG 유리 기판이 태양전지 cell 상부에 형성 되었을 때와 없을 때를 각각 비교하여 AG 유리 기판이 형성된 태양전지 cell에서의 효율 향상을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.532-541
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• 2021

최근 인공지능에 대한 관심이 높아짐에 따라 화학공정분야에서도 인공지능을 활용한 연구가 많아지고 있다. 그러나 인공지능 기반 모델이 충분히 일반화되지 않아 학습에 이용되지 않은 새로운 데이터에 대한 예측률이 떨어지는 과적합 현상이 빈번하게 일어나고 있으며, 교차검증은 과적합을 해결하는 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 2,3-BDO 분리 공정 온도 예측 모델의 초매개변수 중에서 배치 개수와 반복횟수를 조정하기 위해 시계열 교차검증을 적용하고 일반적으로 사용되는 K 겹 교차검증과 비교하였다. 결과적으로 K 겹 교차검증을 사용했을 때 보다 시계열 교차검증 방식을 사용했을 때 MAPE는 0.61% 증가한 반면 RMSE는 9.06% 감소하였고 학습 시간은 198.29초 적게 소요되었다.