• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.17 no.2
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• pp.87-93
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• 2004

Nitrocarburizing was carried out with various $CH_4$ gas composition with 4 torr gas pressure at $570^{\circ}C$ for 3 hours and post oxidation was carried out with 100% $O_2$ gas atmosphere with 4 torr at different temperatures for various time. In the case of plasma nitrocarburizing, It is that the ratio of ${\varepsilon}-Fe_{2-3}$(N, C) and ${\gamma}^{\prime}-Fe_4$(C, N), which comprise the compound layer phase, depend on concentrations of $N_2$ gas and $CH_4$ such that when the concentration of $N_2$ and $CH_4$ increased, the ratio of ${\gamma}^{\prime}-Fe_4$(C, N) decreased, but the ratio of ${\varepsilon}-Fe_{2-3}$(N, C) increased. The thickness of compound layer consistently increased as gas concentration increased regardless of $N_2$ and $CH_4$ expect when the concentration of $CH_4$ was 3.5 volume%, it decreased insignificantly. When oxidizing for 15min in the temperature range of $460{\sim}570{^\circ}C$, the study found small amount of $Fe_3O_4$ at the temperature of $460{^\circ}C$ and also found that amounts of $Fe_2O_3$. and $Fe_3O_4$ on the surface and amount of ${\gamma}^{\prime}-Fe_4$(C, N) in the compound layer increased as the increased over $460^{\circ}C$, but the thickness of the compound layer decreased. Corrosion resistance was influenced by oxidation times and temperature.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.20 no.5
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• pp.237-242
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• 2007

Friction coefficient of SM45C steel was surprisingly reduced with $H_2S$ and $C_3H_8$ gas during plasma sulf-nitriding. During the plasma sulf-nitriding, 100-700 sccm of $H_2S$ gas and 100 sccm of $C_3H_8$ gas were added and working pressure and temperature were 2 torr, $500-550^{\circ}C$, respectively. As $H_2S$ gas amount increased over 500 sccm, flake-like structures were developed on top of the nitriding layer and grain size of the nitriding layer were about 100 nm. The friction coefficient for the sample treated plasma sulf-nitriding under $N_2-H_2S$ gas was 0.4 - 0.5. The structure became more finer and amorphous-like along with $N_2-H_2S-C_3H_8$ gas and the nano-sized surface microstructures resulted in high hardness and significantly low friction coefficient of 0.2.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.93-93
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• 2017

고전력 펄스 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(high-power impulse magnetron sputtering; HiPIMS)과 직류(direct current; DC) 전원공급장치를 이용한 마그네트론 스퍼터링(DC 스퍼터링)을 이용하여 제조한 티타늄 질화물(titanium nitride; TiN) 박막의 특성을 비교하였다. HiPIMS와 DC 스퍼터링 공정 중에 빗각증착을 적용하여 TiN 박막의 미세구조와 기계적 특성의 변화를 확인하였다. TiN 박막을 코팅하기 위한 기판으로 스테인리스 강판(SUS304)과 초경(cemented carbide; WC-10wt.%Co)을 사용하였다. 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 처리를 실시하여 기판 표면의 불순물을 제거하였다. 기판 청정 후 진공용기 내부의 기판홀더에 기판을 장착하고 $2.0{\times}10^{-5}torr$의 기본 압력까지 진공배기를 실시하였다. 진공 용기의 압력이 기본 압력에 도달하면 아르곤(Ar) 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-2}torr$의 압력으로 주입하고 기판홀더에 라디오 주파수(radio frequency; rf) 전원공급장치를 이용하여 - 800 V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시켜 30 분간 기판 표면의 산화막을 제거하는 기판청정을 실시하였다. 기판청정이 완료되면 기본 압력까지 진공배기를 실시하고 Ar과 질소($N_2$)의 혼합 가스를 진공용기 내부로 ${\sim}10^{-3}torr$의 압력으로 주입하여 HiPIMS와 DC 스퍼터링으로 TiN 박막 제조를 실시하였다. 빗각의 크기는 $45^{\circ}$와 $-45^{\circ}$이었다. 제조된 TiN 박막은 주사전자 현미경, 비커스 경도 측정기 그리고 X-선 회절 분석기를 이용하여 특성을 분석하였다. HiPIMS로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않아도 색상이 노란색을 보이지만, DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막은 기판 전압을 인가하지 않으면 노란색을 보이지 않고 어두운 갈색에 가까운 색을 보였다. TiN 박막의 경도는 HiPIMS로 제조한 TiN 박막이 DC 스퍼터링으로 제조한 TiN 박막보다 높았다. 이러한 TiN 박막의 특성 차이는 DC 스퍼터링과 비교하여 높은 HiPIMS의 이온화율에 의한 결과로 판단된다. 빗각을 적용한 TiN 박막은 미세구조 변화를 보였으며 이러한 미세구조 변화는 TiN 박막의 특성에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.150-150
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• 2010

질화물 기반의 LED의 경우 c-plane 사파이어에 GaN을 성장 하는 방법이 많이 연구되어 왔다. 그러나 c-plane 위에 성장시킨 LED는 분극현상이 발생하여 양자효율의 저하와 발광파장의 적색 편이를 야기한다[1]. 이런 문제를 해결하기 위하여 a-plane (11-20), m-plane (10-10) 등의 비극성면을 갖는 GaN을 성장을 통해 분극문제를 해결하고자 하는 방법이 제안되었다 [2] 하지만, 현재 비극성 면을 갖는 고품질의 박막을 성장시키기 어렵다는 단점이 존재한다. 고품질의 박막을 성장시키는 방법으로는 ELO와 다중 버퍼층의 사용처럼 여러가지 방법이 연구되고 있다. 하지만 사파이어의 tilt와 열처리에 따른 표면 개질에 대한 연구는 많이 진행되어지고 있지 않다. 본 연구에서는 사파이어에 열처리를 통하여 표면의 특성 변화를 관찰하고 이를 이용하여 고품위 GaN 박막의 품질을 높이려 하였다. r-plane 사파이어에 유기금속화학증착법(MOCVD)을 이용하여 a-plane GaN을 성장하였다. 이 공정에서 사용한 pre-treatment는off-axis angle을 가진 기판의 표면 열처리이다A-plane GaN 성장전에 m-direction으로 off-axis angle을 가진 r-plane 사파이어 기판을 1300도로 가열한 후 각각의 다른 시간에서 열처리를 진행하였다. Off-axis angle을 가진 사파이어는 표면에 step구조를 가지고 있으며, 이 step의 width를 비롯한 표면의 morphology는 off-axis angle에 따라 달라진다. Off-axis angle을 변화시킨 사파이어를 1300도에서 1시간, 3시간, 5시간 annealing하여 표면을 AFM을 사용하여 관측한 결과 step width가 증가하고 step의 형태가 뚜렷해지며 rms-roughness가 변화한 것을 관찰할 수 있었다. 그리고 이 각각의 기판을 동일한 조건으로 a-plane GaN을 성장하여 박막의 특성을 측정하였다. 본 발표에서는 사파이어 기판의 표면 처리에 따른 비극성 GaN의 특성 변화에 대한 분석 결과를 논의할 것이다.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.12 no.2
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• pp.117-128
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• 1999

This study was carried out to investigate the surface characteristics of SCM440 steel nitrided with various nitrogen contents for 7 hours at $520^{\circ}C$ by using micro-pulse plasma nitriding apparatus of hot wall type. The effects of oxidation treatment was also investigated on plasma nitrided in 30% nitrogen and post oxidized SCM440 steel at $500^{\circ}C$ in $H_2O$ atmosphere. The ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$ and ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$ phases were detected in compound layer of the nitrided steel. As the content of nitrogen in plasma gas increased with 30, 50, 70% on the micro-pulse plasma nitriding for SCM440 steel, the thickness of compound, diffusion layer and the surface hardness were increased. From the wear test results, the best wear resistance was appeared in the condition of ductile ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$ phase formed specimen at 30% nitrogen, whereas that of the treated with 50% and 70% nitrogen decreased owing to the exfoliation of brittle ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$ phase in the compound layer. On the nitrided and subsequently oxidized SCM440 steel, the surface layer consisted of $Fe_3O_4$, ${\gamma}^{\prime}-Fe_4N$, and ${\varepsilon}-Fe_{2-3}N$ phases. In these treatments, the dissolution of nitrides affect hardness and hardening depth in compound and diffusion layers. For the nitrided in 30% nitrogen and post oxidized specimen at $500^{\circ}C$ for 1 hour, the wear resistance was lower than that of the only nitrided one in 30% nitrogen but higher than those of the nitrided ones in 50 and 70% nitrogen.

• Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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• v.12 no.2
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• pp.166-173
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• 1999

Commercial carbon steels containing 0.2~0.55 wt.----C were plasma-nitrided or plasma nitrocarburized at $550^{\circ}C$ for 21.6Ks using $H_2-N_2$ or $H_2-N_2$-CO mixed gas respectively. The characteristics of hardening and wear-resistance of each treatment were studied and compared. And also microstructure of nitrided layer and nitrides formed in compound layer near surface were studied. All plasma-nitrided steels investigated showed remarkable increase of surface hardness with the increase of carbon content. But nitrocarburized steels resulted in higher surface-hardness than plasma-nitrided steels, which means that nitrocarburized has higher surface-hardening effect. Plasma-nitrided steels showed hardness increase in through-thickness direction near surface. And also nitrocarburized steels showed similar hardness distribution in through-thickness direction to that of plasma-nitrided steel. However, nitrocarburized steels had higher cross-sectional maximum-hardness than plasma-nitrided steels as much as 100Hv. Wear test showed that the amount of specific wear was reduced by both plasma-nitriding and nitrocarburized, showing that the amount of specific wear was not related to the hardness. But non-treated specimen showed that the amount of specific wear was related to the hardness.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.44 no.5
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• pp.173-178
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• 2011

Separator of stack in polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is high cost and heavy. If we make it low cost and lighter, it will have a great ripple. In this study, low carbon steel is used as base metal of separator because the cost of low carbon steel is very cheaper commercial metal material than stainless steels, which is widely used as separator. Low carbon steel has not a good corrosion resistance. In order to improve the corrosion resistance and electrolytic conductivity, low carbon steel needs to be surface treated. We made Chromium electroplated layer of $5{\mu}m$, $10{\mu}m$ thickness on the surface of low carbon steel and it was nitrided for 2 hours at $1000^{\circ}C$ in a furnace with 100 torr nitrogen gas pressure. Cross-sectional and surface microstructures of surface treated low carbon steel are investigated using SEM. And crystal structures are investigated by XRD. Interfacial contact resistance and corrosion tests were considered to simulate the internal operating conditions of PEMFC stack. The corrosion test was performed in 0.1 N $H_2SO_4$ + 2 ppm $F^-$ solution at $80^{\circ}C$. Throughout this research, we try to know that low carbon steel can be replaced stainless steel in separator of PEMFC.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.269-269
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• 2011

티타늄-알루미늄(Titanium-Aluminum) 질화물(Nitride)은 고경도 난삭재의 고능률 절삭 분야에 사용되는 공구의 수명 향상을 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. 건식고속가공을 효과적으로 수행하기 위해서는 코팅막 재료가 가공 중 발생하는 고온에서도 견디는 우수한 내산화성을 지니면서 내마모, 내충격 특성등의 기계적 성질이 우수한 코팅을 필요로 하며 이러한 분야에 TiAlN을 적용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 아크(Cathodic Arc) 코팅을 시스템을 이용하여 N2 유량변화에 따라 TiAlN 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. 아크 소스에 장착된 타겟은 120 $mm{\Phi}$, Ti : Al=50 : 50 at% 의 TiAl 타겟을 사용 하였고, 시편과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이며, 시편은 SUS를 사용하였다. 시편을 진공용기에 장착하고 ~10-6 Torr까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 ~10-4 Torr에서 시편에 bias (Pulse : 400V)를 인가한 후 아크를 발생시켜 약 5분간 청정을 실시하였다. 플라즈마 청정이 끝나면 시편에 인가된 bias를 차단하고 N2 유량을 변화시키며 코팅을 실시하였다. 질소 유량이 증가함에 따라 색상은 회색에서 어두운 보라색으로 변화하였고 SEM 사진을 통해 Micro paticle 이 감소하는 것을 확인 할 수 있었으며 이는 질소유량이 증가 할수록 표면조도 또한 감소하는 분석결과와도 일치하였다. XRD 분석을 통해 질소 유량이 160 sccm 이상에서 TiAlN이 합성되는 것을 볼 수 있었고 질소 유량이 240 sccm일 때 가장 높은 경도를 보였다. 따라서 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 더욱 다양한 조건에서 TiAlN 코팅에 응용한다면 다양한 색상 구현과 내마모성 등에서 많은 장점을 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• v.29 no.4
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• pp.103-110
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• 2001

Bio-kraft pulping of Populus alba${\times}$glandulosa pretreated with white-rot fungus, Phanerochaete chrysosporium KCCM 34740, was investigated The biopulping efficiency was evalued based on fungal pretreatment time and properties of bio-kraft pulp (pulp yield, freeness, WRY, kappa number and brightness) in comparison to the controls. Pretreatment of poplar wood chips with Phanerochaete chrysosporium KCCM 34740 for 10days resulted in a some increase in screened yield (by 2%). According to increase of fungal incubation time, decrease in freeness (CSF) and increase in WRY were observed And bio-kraft pulping also led to improvement of physical properties of handsheet. As a result of bio-beating effect, we expect the saving of chemicals in kraft cooking process and energy consumption in beating process.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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• v.15 no.6
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• pp.812-819
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• 2012

Interference and jamming are becoming increasing concern to a radar system nowdays. AESA(Active Electronically Steered Array) antennas and adaptive beamforming(ABF), in which antenna beam patterns can be modified to reject the interference, offer a potential solution to overcome the problems encountered. In this paper, we've developed a planar active phased array radar system, in which ABF, target detection and tracking algorithm operate in real-time. For the high output power and the low noise figure of the antenna, we've designed the S-band TRMs based on GaN HEMT. For real-time processing, we've used wavelenth division multiplexing technique on fiber optic communication which enables rapid data communication between the antenna and the signal processor. Also, we've implemented the HW and SW architecture of Real-time Signal Processor(RSP) for adaptive beamforming that uses SMI(Sample Matrix Inversion) technique based on MVDR(Minimum Variance Distortionless Response). The performance of this radar system has been verified by near-field and far-field tests.