• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 추계학술대회 초록집
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• pp.129-130
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• 2009

다이아몬드상 탄소 (Diamond-like Carbon; DLC) 박막은 광학재료의 보호 및 무반사 코팅, 저마찰 오버코팅 및 평판 표시소자의 전계방출 Tip 코팅 등 다양한 분야에 응용이 기대되고 있는 재료이다. 이온빔 방식의 DLC 박막 제조 장치를 이용하여 다양한 조건에서 DLC 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.17-18
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• 2014

최근 자동차 성능 및 연비향상을 위해서 엔진의 고출력화 및 소형화 경향이 뚜렷해지고 있으며, 이로 인해 엔진내부의 부품이 받는 환경은 더욱 가혹해 지고 있다. 즉, 자동차 엔진 구동부품은 금속간의 접촉가능성이 매우 높은 경계윤활조건에 놓이게 되며, 또한 배기가스 규제로 인한 첨가제를 최소화 하려는 경향에 따라 경계윤활 환경에서 더욱 심한 마모문제에 직면할 것으로 예상되어 내구성 및 내마모성이 높은 코팅기술에 대한 요구가 더욱 증가하고 있다. 본 연구에서는 Zr기지의 비정질 형성능을 갖는 합금계를 이용하여 아르곤 및 질소분위기에서 스퍼터링 함으로써 고경도의 ZrN상과 엔진오일과 반응하여 저마찰 트라이보 필름을 형성시킬 수 있는 금소계 원소가 Tissue phase로 존재하는 질화물 나노박막합성기술을 개발한 후 자동차 구동부품인 벨브트레인계 및 피스톤링/라이너 부품에 적용하여 마찰특성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.703-703
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• 2013

다이아몬드상 탄소 박막(Diamond-like carbon, DLC) 박막은 낮은 마찰 계수, 높은 내마모성, 화학적 안정성, 적외선 영역에서의 높은 투과율 등의 장점을 바탕으로 MEMS (Micro-Electro Mechanical System) 소자와 MMAs (Moving Mechanical Assemblies)의 고체윤활코팅, 마그네틱 미디어와 하드디스크의 슬라이딩 표면 등 다양한 분야에 코팅소재로써 응용되어왔다 [1,2]. 현재 전기철도용 집전판은 마찰이 적고 전도성을 지니는 카본 소재로 구성되어 있다. 그러나 그 마모 비율이 너무 심하여 이를 개선할 수 있는 방안으로 고경도 저마찰력을 지니는 DLC 박막을 코팅 소재로써 제안하고자 한다. 그러나 기존에 DLC 박막은 절연특성이 매우 우수하기 때문에 기존에 전도성을 지니는 카본 집전판에 적용하기에는 어려움이 따른다. 따라서 DLC 박막 내에 실리콘(Si) 또는 금속(Metal)을 첨가시키거나, 금속 중간층을 포함시켜 전기적으로 전도특성을 향상시키는 방안이 제시되고 있으며, 본 연구에서는 DLC 박막과 유사하게 우수한 경도특성을 지니고, 낮은 마찰계수등을 지니는 비정질 탄소박막을 연구하여 카본 집전판에 코팅하고자하며, 특히 비정질 탄소박막에 금속 Ti를 도핑하여 집전판과의 접착력과 전기적 전도 특성을 향상시키고자 한다. Ti가 도핑된 탄소박막(TiC) 박막은 비대칭 마그네트론 스퍼터링(unbalanced magnetron sputtering; UBMS) 시스템을 이용하여 제작하였으며, 스퍼터링 조건 중 기판에 인가되어지는 기판온도에 따라 변화되어지는 TiC 박막의 트라이볼로지(Tribology) 특성을 고찰하고자 하였다. 증착시 기판온도의 증가는 TiC 박막의 경도, 마찰계수 특성등 트라이볼로지 특성을 향상시켰으며, 전기적 전도 특성을 향상시켰다. 이러한 결과는 스퍼터링 방법에 의해 증착되어진 TiC 박막내에 존재하는 sp2 결합과 관계가 있음을 확인할 수 있으며, 트라이 볼로지 특성은 TiC 박막내에 sp2 탄소결합의 비율 증가와 관련되어졌다. 특히 sp2 탄소결합은 TiC 박막 증착시 증가된 기판온도와 밀접한 관계가 있으며 기판온도의 증가에 따라 나노결정 클러스터의 크기와 수의 변화와 밀접한 관계가 있음을 확인하였다. 결국 기판온도는 TiC 박막의 트라이볼로지 특성을 향상시켰으며, 전기적 특성 또한 향상시켜 전기철도 집전판에 응용을 위한 소재로 평가할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.121-121
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• 2012

산업이 고도화, 다원화, 세계화되고 있는 현대사회는 다기능성, 고물성, 극한 내구성을 가지며 환경 친화적이면서 에너지 효율을 극대화시킬 수 있는 다기능 소재의 개발을 요구하고 있다. 이러한 시점에서 다양한 물성을 동시에 발현이 가능한 코팅 소재는 향후 미래에 중요한 원천 소재로서 주목되고 있다. 특히, 환경에 의해 쉽게 물성 및 구조의 변화가 쉬운 종래의 코팅소재와는 달리, 다양한 외부환경에서도 미세 구조 및 물성을 안정적으로 유지할 수 있는 신개념의 코팅 소재의 개발이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해서는 코팅소재의 다 성분화가 필수적이다. 최근의 코팅 기술은 2가지 이상의 물성, 특히 서로 상반되는 물성을 동시에 구현할 수 있는 소재의 개발을 요구하고 있다. 이러한 물성의 구현을 위하여 더 많은 성분으로 구성되며 더욱 복잡한 조직으로 구성된 코팅층에 대한 개발이 진행이 필요하다. 본 연구에서 목표로 하는 신 개념의 원천소재기술은 4성분계 이상의 원료 물질을 단일 타겟으로 제조하여, 단순한 공정으로서 단일 코팅층 내에 다양한 성분과 10 nm 미만 크기의 나노 결정립/나노 비정질로 구성된 나노 복합 구조의 형성이 가능하도록 하는 기술을 개발하고자 한다. 이를 통해 복합기능 3 이상의 다기능성 부여는 물론, 그림 1에 정리된 기존 코팅재에서 결여된 특성을 포함한 극한 기능성(광대역 윤활성, 전자 이동 제어에 의한 온도 저항 계수 및 전기 저항 조절, 고온 열적 안정성, 내산화성, 고열전도율, 초저마찰/내구성/초고경도성 등)의 구현이 가능한 복잡한 형태의 나노 복합 코팅층 소재 개발이 가능하도록 하는 기술이다. 또한 기존 코팅재의 구조적 결함을 통해 발생하는 내식성 문제를 방지할 수 있는 기술이다. 다성분계 모물질의 개발이 중요한 이유는 다수의 성분 원소를 합금 상태로 형성시킴으로서, 단일 소스에 의해 다양한 원소를 동시에 스퍼터링 및 증착이 가능하도록 할 수 있다는 장점을 가지기 때문이다. 특히, 타겟의 미세구조를 나노구조화 하는것을 통해, 스퍼터링 yield의 차이가 큰 원소일지라도 균일하게 증착시킬 수 있는 방법을 개발하고자한다. 또한 다수의 타겟을 이용하여 균일한 다성분 코팅층 형성하는 기존의 PVD 코팅방법으로는 다수의 성분타겟을 사용함으로서 장비의 복잡성, 코팅의 재현성, 대형화 등의 문제점을 본질적으로 갖고 있다. 이를 위한 해결방법으로 본 발표에서는 3가지 이상의 다기능성 구현을 위한 가장 중요한 원천기술이라 할 수 있는 다성분계 타겟 모물질 제조 기술의 개발 진행 사항에 대해 소개하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.209-210
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• 2014

사출금형은 자동차의 경량화 요구에 따라 일반 엔지니어링 플라스틱에서 고강도 플라스틱 성형을 위한 사용 환경으로 변해가고 있다. 이에, 사출금형의 표면은 마모에 대한 내력을 갖는 고경도 특성과 수지의 유동성을 양호하게 하기 위한 저마찰 특성의 요구가 점차 증가하고 있다. 본 연구는 사출금형 소재 표면의 고경도 저마찰 특성 부여를 위하여 대형 플라즈마 표면처리 공정을 이용하여 각각 질화처리와 비정질 탄소 코팅 공정기술에 관한 연구를 수행하였다. 각각의 플라즈마 처리된 샘플은 표면처리 공정 변수에 따른 경도 및 마찰계수 평가를 통하여 사출금형 소재 표면의 물리적 특성 변화를 관찰하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.100-101
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• 2011

사출금형은 자동차의 경량화 요구에 따라 일반 엔지니어링 플라스틱에서 고강도 플라스틱 성형을 위한 사용 환경으로 변해가고 있다. 이에, 사출금형의 표면은 마모에 대한 내력을 갖는 고경도 특성과 수지의 유동성을 양호하게 하기 위한 저마찰 특성의 요구가 점차 증가하고 있다. 본 연구는 사출금형 소재 표면의 고경도 저마찰 특성 부여를 위하여 대형 플라즈마 표면처리 공정을 이용하여 각각 질화처리와 비정질 탄소 코팅 공정기술에 관한 연구를 수행하였다. 각각의 플라즈마 처리된 샘플은 표면처리 공정 변수에 따른 경도 및 마찰계수 평가를 통하여 사출금형 소재 표면의 물리적 특성 변화를 관찰하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1987년도 제5회 학술강연회초록집
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• pp.19-25
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• 1987

현재 미국의 Tribology 분야는 일본과의 경쟁의식과 에너지 절약의 측면에서 활발히 연구되고 있고 세라믹을 이용한 마찰 재료의 개발과 특수 윤활유 개발의 두가지 분야로 구분하여 살펴 볼 수 있다. 먼저 마찰 재료개발은 공업용 세라믹을 마찰 마모특성에 적합한 재료.합성 및 제조과정등을 각 대학 금속재료 분야의 학자와 관련회사 중심으로 개발되고 있다. 또 세라믹 특성과 금속의 특성을 함께 이용하기 위한 coating 재료 및 방법이 활발히 연구되어 자동차 시린티의 coating등 실용화를 위한 시험중에 있다. 각 세라믹의 고유 성질을 합성시키기 위한 세라믹 복합재 개발도 국립연구소 등에서 연구되고 있고 고속 이온화 코팅방법도 최근 Argonne등 연구소에서 개발 중이어서 앞으로 실용화 단계에 이를 것으로 예상된다. 윤활유 개발로는 저마찰 특성을 갖는 첨가제 개발과 세라믹용 윤활유 개발이 진행되고 있고 고속 고온 마찰용 분말 혹은 기체 윤활제가 개발중에 있다. 따라서 위 내용을 앞으로의 전망과 함께 살펴 보겠다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.103.1-103.1
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• 2016

플라즈마 코팅은 진공 및 진공에서 발생된 플라즈마 대기압 플라즈마를 이용하여 기판에 코팅하는 기술을 의미하는 것으로 최근 다양한 코팅 소스 및 물질계가 개발되면서 그 응용을 넓혀가고 있다. 플라즈마 코팅은 물리증착 및 화학증착에서 주로 이용하고 있는데 플라즈마를 이용하는 대표적인 기술로 스퍼터링과 음극아크증착, 플라즈마 화학증착 등이 있다. 스퍼터링은 기존의 마그네트론 스퍼터링에 비해 이온화율이 대폭 향상된 HIPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering) 기술이 개발되면서 경질피막 제조의 신기술로 자리 잡고 있고 음극아크증착의 경우는 다양한 Filtered 아크소스가 개발되면서 후막 고경도 DLC(Diamond-like Carbon) 등 기존의 방법으로 달성할 수 없었던 코팅층의 제조가 가능하게 되었다. 최근 수명 및 물성이 크게 향상된 소재들이 다양하게 개발되었는데 이들 소재는 가공이 잘 되지 않는 난삭재가 대부분이어서 기존의 가공 Tool이 한계를 드러내고 있다. 이에 따라 난삭재 가공용 새로운 Tool에 대한 수요가 크게 증가하고 있는데 이에 대응하는 유력한 방법 중의 하나가 플라즈마를 이용한 경질코팅이다. 이렇듯 플라즈마 코팅은 난삭재가공용 Tool을 비롯하여 기계나 자동차 부품의 고경도, 저마찰 코팅, 기능성 코팅 등 다양한 분야에 응용을 확대하고 있다. 본 논문에서는 플라즈마 코팅의 최신 기술개발 동향과 그 응용에 대해 고찰하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.303-303
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• 2012

Diamond-like carbon (DLC)은 낮은 마찰력과 높은 내마모성 및 내식성등과 같은 우수한 물성을 가지고 있다. 따라서, DLC 박막은 다양한 응용분야에 적용이 가능한 코팅이다. 특히, DLC 박막의 낮은 마찰력과 고경도 특성은 자동차 산업 및 금형과 같은 저마찰 및 내마모성 향상에 기여할 수 있는 매력적인 박막 코팅으로 각광받고 있다. 그러나 DLC 박막의 높은 잔류응력과 다른 기판의 화학적 친화력을 감소시키는 탄소-탄소 결합의 불안정성 때문에 금속소재와의 낮은 접합력으로 인하여 그 응용에 어려움을 격고 있다. DLC 박막의 접합력 향상을 위하여 모재에 활성 스크린 플라즈마 질화 장비를 사용하여 금속 시편에 질화처리를 하였다. 질화처리후 CVD법으로 DLC 박막을 증착하였으며, 박막의 특성은 나노 인덴테이션, 마이크로 라만 스펙트로스코피 그리고 주사전자현미경에 의해 측정되었다. 활성 스크린 질화 장비에 의해 처리된 시편의 특성변화는 GDS, XRD 및 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 관찰하였다. 박막과 모재와의 밀착력은 스크래치 테스트에 의해 측정 하였으며, 질화층이 형성됨으로 인해 모재의 상구조와 경도의 변화가 생겼고, 이로 인해 DLC박막과 모재의 밀착력이 상승하였음을 알 수 있었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제25권4호
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• pp.265-269
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• 2009

The wear of the contact in the tappet accounts for the greatest portion of entire friction loss of an engine, leading to the occurrence of abnormal wear. The coated specimens for earn-tappet wear test were producted by using PVD-Sputtering coating method. It examined the friction characteristics occurring between the earn and the tappet by using the dedicated wear tester and found that the friction torque value was reduced through comparison testing with the existing part when the low friction coating was applied. So application of the low friction coating to actual vehicles will reduce the fuel economy and occurrence of noise-vibration.