• 비파괴검사학회지
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• 제20권1호
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• pp.33-37
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• 2000

압전 세라믹 PZT와 고분자 매질인 에폭시 수지를 사용하여 PZT 체적비가 75%인 1-3 압전복합변환자를 dicing-filling 방법으로 제작하여 임피던스 분석과 펄스 반사법으로 수신된 초음파신호의 스펙트럼 분석을 통하여 전기 및 음향 특성을 조사하였다. 제작된 1-3 압전복합변환자의 경진동 모드 및 두께진동 모드의 기본진동수는 각각 0.95MHz와 1.63MHz이었고, 측면진동 모드는 관찰되지 않았다. 두께진동 모드에 대한 전기기계 결합계수는 PZT 단일상(0.52)보다 큰 0.54로 수신효율이 향상되었음을 알 수 있었다. 그리고 기계적 품질계수(Q)는 PZT 단일상(80)보다 상당히 작은 1.5이었고, 1-3 압전복합변환자의 축상 분해능이 크게 향상되었음을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권10호
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• pp.575-580
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• 2017

전 세계적으로 지하수에서 TCE, PCE, BTEX, PAH, TPH, TNT, RDX, HMX가 지속적으로 검출되고 있다. 이러한 오염물질들은 기존의 물리화학적 방법으로 제거시에는 한계가 있으며, 신속한 정화를 요구하는 현장에 적용하기에는 많은 어려움이 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 난분해성 오염물질의 제거를 위해 PUV와 US를 연계하여 적용하고자 하였다. 각 공정은 고 에너지를 주입하는 PUV 공정과 라디칼 생산을 통해 오염물을 제거하는 US 공정의 특징을 이용하였으며, 제거율 향상을 위한 촉매주입도 함께 고려하였다. 연구 결과 PUV-US 하이브리드 시스템의 상승효과는 TCE, PCE, BTEX, TNT, RDX, HMX를 처리하는데는 90% 이상의 제거율을 나타내 적용 가능한, 효과적인 공정으로 판단되었으나 PAHs 제거를 위해서는 추가적인 공정 개선이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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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.

• 분석과학
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• 제25권4호
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• pp.223-229
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• 2012

시료 에어로졸에 의한 광산란 신호를 이용하여 ICP 분석신호를 보정하였다. 자체 제작한 초음파 분무기에서 발생되는 에어로졸에 대하여 다이오드나 He-Ne 레이저를 사용하여 광산란신호를 얻고 이를 기준으로 하여 분석신호의 변동에 대하여 보정하였다. 그 결과 Be, Pb 및 Co의 경우에 short-term (1분 이하)에 대한 신호의 RSD가 기존의 평균 3.4% 에서 0.9% RSD 이하로 큰 개선이 되었으며, 10분 정도의 long-term안정도는 14.9%에서 4.2%로 개선되었다. 이 방법은 펄스형태의 시료도입뿐 아니라 연속적 분무에서도 분무기의 안정성이 부족한 경우, 정밀도의 개선에 매우 유용하다. Long-term의 안정도 개선을 위해서는 광산란셀에서의 안정도 및 검출기의 잡음개선과 분무장치와 플라즈마 사이에서의 에어로졸 응축등에 의한 잡음의 개선이 필요한 것으로 보인다.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권4호
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• pp.373-379
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• 2010

EMAT는 비접촉식 탐촉자인 동시에 모드 선택성이 우수하여 다양한 분야에 적용되고 있으나 근본적으로 에너지 전환효율이 낮아 신호 대 잡음비의 증가에 한계를 보인다. EMAT에 위상배열 기술을 접목하면 초음파의 집속 효과를 얻을 수 있으므로 낮은 전환효율의 문제를 극복하기 위한 하나의 해결방안이 될 수 있을 것으로 판단한다. 본 연구에서는 위상배열 EMAT에 대한 기초연구로 3~4개의 코일로 구성되는 표면파 및 수직횡파 발생용 위상배열 EMAT를 제작하고 각 요소코일에 공급하는 펄스의 지연으로부터 위상배열의 효과를 확인하고 방향특성을 측정하였다. 또한 시험편의 표면에 0.5 mm 깊이의 표면결함과 시험편 내부에 직경 0.5 mm의 측면 드릴 홀을 가공하여 제작된 위상배열 EMAT로 결함 신호를 검출하였으며, 이로부터 제작된 EMAT의 성능을 평가하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권4호
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• pp.259-263
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• 2006

The applicability of UPT (Ultrasound Pulse Thermography) for real-time defect detection of the ceramic heating plate is described. The ceramic heating plate with superior insulation and high radiation is used to control the water temperature in underwater environment. The underwater temperature control system can be damaged owing to the short circuit, which resulted from the defect of the ceramic heating plate. A high power ultrasonic energy with pulse duration of 280 ms was injected into the ceramic heating plate in the vertical direction. The ultrasound excited vibration energy sent into the component propagate inside the sample until they were converted to the heat in the vicinity of the defect. Therefore, an injection of the ultrasound pulse wave which results in heat generation, turns the defect into a local thermal wave transmitter. Its local emission is monitored and recorded via the thermal infrared camera at the surface which is processed by image recording system. Measurements were Performed on 4 kinds of samples, composed of 3 intact plates and the defect plate. The observed thermal image revealed two area of crack in the defective ceramic heating plate.

• 한국음향학회지
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• 제39권5호
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• pp.435-440
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• 2020

음향집게는 마이크론 단위의 미세입자를 비접촉 방식으로 조작할 수 있어 다양한 생체공학 응용에 사용되고 있다. 현재까지 음향집게는 in vitro 실험을 목적으로 개발되어 임의파형 발생기와 전력 증폭기와 같은 부피가 큰 고가의 장비를 사용하여 구현하였다. 따라서 이러한 시스템은 이동이 불편하여 한정된 공간에서만 사용이 가능하기 때문에 향후 in vivo 및 임상 실험에 적합하지 않은 구조를 가진다. 따라서 본 논문에서는 이동이 가능한 휴대용 음향집게를 개발하고 그 성능을 평가하였다. 개발한 휴대용 음향집게 시스템은 하나의 Field Programmable Gate Array(FPGA)와 2 개의 펄서로 구현되었으며, Universal Serial Bus(USB) 통신을 이용하여 Personal Computer(PC)에서 송신 주파수 및 펄스 길이 등을 실시간으로 조절이 가능하도록 설계하였다. 개발한 시스템은 최대 20 MHz의 중심 주파수 까지 송신이 가능하며, 미세입자 및 세포를 포획할 수 있는 충분한 힘을 생성할 수 있었다. 개발한 시스템의 성능을 평가하기 위하여 40 ㎛와 90 ㎛ 크기의 폴리스티렌 입자를 포획 및 조정하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.1818-1825
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• 2017

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 는 초음파의 도플러 효과를 이용하여 수중에서 유속의 측정 및 교란 정도를 분석한다. 따라서 수신되는 각 공간 영역에 대한 속도 정보를 추출하기 위하여 수신 펄스 신호에 대한 자기 상관 함수나 FFT(Fast Fourier Transform) 스펙트럼을 추정한다. 그러나 자기 상관 함수 추정은 수신되는 반사 신호가 가우시안 형태의 대칭적인 도플러 스펙트럼을 가진다는 가정이 필요하며 이러한 조건이 만족 되지 않는 경우 추정치에서의 큰 편향오차가 발생할 수 있다. 또한 유속의 변화가 빠르게 나타나는 경우 신호 획득시간이 짧아 유속을 측정하기 위한 자기 상관 함수 나 FFT 스펙트럼의 정확한 추정이 어렵다. 따라서 본 논문에서는 반사 신호가 대칭형 또는 비대칭형 가우시안 형태의 스펙트럼을 보이면서 상대적으로 짧은 반사 획득 신호인 경우에도 정확한 유속 추정이 가능한 AR(Autoregressive) 스펙트럼 첨두치 추정 방법을 제안하였다. 이러한 방법을 이용하면 기존 방법에 비하여 그 정확도를 개선할 수 있음을 보였다. 제안된 방법의 평가를 위하여 다양한 환경에서의 모의 신호들을 구현하였으며 그 결과들을 비교하고 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.266-266
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• 2010

마그네트론 스퍼터링을 이용하여 질소와 탄소를 함유한 티타늄 화합물을 합성하고, 조성 변화에 따른 색상 변화를 통해 티타늄 화합물로 구현할 수 있는 색상에 대해서 알아보았다. 스퍼터 타겟은 4"X1/4" 크기의 고순도(99.99%) 티타늄을 사용하였다. 시편은 알코올과 아세톤에서 각각 5분간 초음파 세척된 SUS304를 사용하여, 진공용기에 시편을 장착하고 압력을 $3{\times}10^{-6}\;Torr$까지 배기한 후, Ar 가스를 주입하여 진공도가 $2{\times}10^{-2}\;Torr$에 이르면 펄스 전원 공급 장치를 이용하여 800 V의 전압으로 1시간 동안 글로우 방전을 시켜 시편 청정을 실시하였다. 시편 청정이 끝나면 다시 $3{\times}10^{-6}\;Torr$까지 진공배기를 실시하고, Ar 가스를 진공용기 내로 공급하여 $1{\sim}3{\times}10^{-3}\;Torr$에서 스퍼터링을 실시하여 완충층으로 티타늄 박막을 코팅하였다. 티타늄 화합물은 티타늄을 스퍼터링 하면서 진공용기 내에 질소와 메탄가스를 적절한 비율로 공급함으로써 코팅하였다. 박막 증착 시 시편 온도는 $200^{\circ}C$, 타겟과의 거리는 12 cm를 유지하였으며, 시편을 회전시켜 코팅하였다. 티타늄 화합물의 두께와 미세구조, 조성 그리고 색상은 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM), 글로우 방전 분광기(glow discharge light spectroscope, GDLS), 및 색차계(spectrophotometer)를 사용하여 각각 분석하였다. TEM 분석결과 TiN의 박막 두께는 약 300 nm로 공극이 존재하지 않는 치밀한 다결정 구조를 나타내었고, TiCN은 약 600 nm로 TiN과 두 배의 두께 차이를 보였다. 이는 탄소의 공급원인 메탄가스의 주입으로 증착률이 증가한 것으로 판단된다. 또한 소량의 질소와 메탄가스의 유량 조절로 화합물의 조성을 변화시킬 수 있었으며, 이러한 조성 변화는 화합물의 색상변화로 나타났다. 따라서 본 연구에서 얻어진 결과를 외관 코팅 분야에 응용한다면 다양한 색상 구현과 외관의 경도, 내마모성, 내식성의 향상 등 많은 장점을 가질 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.263-263
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• 2010

투명도전막(indium tin oxide; ITO)은 투명하면서도 전기 전도도가 높기 때문에, 액정표시소자(LCD; Liquid Crystal Display), 전자발광소자(ELD; Electroluminescent Display) 및 전자 크로믹 소자(Electrochromic Display)를 포함하는 평판형 표시 소자(FPD; Flat Panel Display)와 태양전지 등에 이용되고 있다. 낮은 비저항과 높은 투과율의 ITO 박막은 $300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 코팅해야 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 최근 플라스틱과 같은 연성 소자가 전자부품에 널리 이용되면서 ITO를 저온에서 증착해야할 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 ITO를 플라스틱에 적용하기 위한 저온 코팅 공정 및 시편의 전 후처리공정을 개발하여 박막의 특성을 알아보고자 한다. 실험에 사용된 기판은 고투과율의 고분자(polyethylene terephthalate; PET) 필름이며 $5\;{\times}\;10\;cm^2$의 크기로 절단하여 알코올로 초음파 세척을 실시하였고, 진공 용기에 장입한 후 펄스전원을 이용하여 3분간 in-situ 청정을 실시하였다. ITO 코팅은 마그네트론 스퍼터링을 이용하였으며, 코팅시간, 전처리, 후처리, 기판온도, 산소유량 등 코팅 조건에 따른 박막의 특성을 조사하였다. ITO 박막의 코팅 조건에 따른 박막의 결정구조 분석은 x-선 회절(x-ray diffraction; XRD)을 이용하였고, 박막의 표면형상과 두께 보정 및 단면의 미세조직과 결정 성장 여부 등은 투과전자 현미경(transmission electron microscope; TEM)을 이용하여 분석하였다. 또한 ITO 박막의 면저항과 분광특성은 four-point Probe (CMP-100MP, Advanced Instrument Technology), spectrophotometer (UV-1601, SHIMADZU)를 이용하여 측정하였다. ITO 박막의 광학특성 분석 결과 전광선 투과율은 두께에 따라 변화 하였지만, 색차와 Haze 값은 증착 조건에 따라 큰 차이는 보이지 않았다. 그리고 박막의 결정화에 영향을 주는 가장 중요한 인자는 기판온도이지만, 기판온도를 높이지 못할 경우 비평형 마그네트론(unbalanced-magnetron; UBM)에 의해서 플라즈마 밀도를 높이는 방법으로 유사한 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.