• 한국재료학회지
• /
• 제7권1호
• /
• pp.8-14
• /
• 1997

DLC막은 여러가지 기술적인 응용에 매우 기대된느 재료이다. 탄화수소 가스의 플라즈마 분해에 의해 증착되는 DLC 막은 높은 경도, 화학적 안정성, 높은 전기 저항성, 적외선 영역의 투과성 등의 여러가지 우수한 성질을 지니고 있다. 그러나 이들막은 높은 내부응력으로 인하여 실제 응용에 상당한 제약을 받고 있다. 본 연구에서는 rf PECVD 법에 의해 합성된 다이아몬드상 탄소막을 보조가스 첨가에 따른 영향에 대하여 조사하였다. 수소가스를 첨가하여 합성된 DLC막의 잔류응력 거동은 낮은 이온 에너지 (V$_{b}$ $P^{1}$2/-20Volt/m Torr)에서 최대 잔류응력이 발생되지만, 질소 가스를 첨가시키면 높은 이온(V$_{b}$ P$_{1}$2/->70Volt/m Torr)에너지 영역에서 잔류응력의 감소가 나타났다. 수소 량이 증가하면 ion bombardment와 식각 작용을 하고, 질소의 경우 막의 표면 스퍼터링 현상이 발생되었다. 보조가스 첨가에 따라 S$P^{3}$net work구조의 생성과 소멸의 결합 구조를 형성하여, 보조가스 첨가는 DLC막의 잔류응력 거동에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이온 에너지에 따른막의 비저항은 막 합성 공정 조건에 관계없이 $10^{6}$-$10^{7}$ Ωm 의 범위에서 분포하고 있는 것으로 조사되었다. 이는 메탄가스(rf PECVD)로 합성된 DLC막의 비저항과 거의 일치하는 것으로 나타났다.

• 분석과학
• /
• 제28권6호
• /
• pp.425-429
• /
• 2015

탄소나노튜브를 이용하여 변형한 콜레스테롤 측정을 위한 바이오 센서를 개발하였다. 개발된 콜레스테롤 바이오 센서는 일회용으로 콜레스테롤의 효소반응에서 전자전달을 증진시키기 위하여 탄소잉크로 스크린 프린트된 전극을 탄소나노튜브를 이용하여 변형하였으며, 변형한 탄소나노튜브 전극위에 콜레스테롤 산화효소와 과산화효소, 전자매개 물질로 페로시안 칼륨을 도포하여 제작하였다. 탄소나노튜브를 이용하여 변형한 콜레스테롤 바이오 센서는 전기화학적으로 콜레스테롤 측정시 매우 신속하고 안정된 신호를 나타내었다. 개발된 콜레스테롤 센서는 소량의 (0.5 μL) 시료로 총 콜레스테롤 100~400 mg/dL 영역에서 5초 이내에 직선적인 감응을 나타내었으며 좋은 재현성을 나타내었다(CV 4.0% 이하).

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권10호
• /
• pp.1033-1041
• /
• 2012

본 논문에서는 석탄의 물리적 화학적 구조에 의한 직접탄소 연료전지 내부의 전기화학 반응 특성의 변화에 대하여 연구하였다. 석탄의 구조, 표면적 및 기공체적, 작용기의 분포 등을 분석하기 위하여 다양한 분석 기법(TGA, XRD, BET, XPS)을 사용하였다. 석탄 내부에 존재하는 탄소의 강력한 결정구조는 연료의 비표면적 및 기공크기를 축소시켜 고 전류밀도 영역에서 급격한 포텐셜의 감소를 초래한다. 표면에 분포하는 작용기는 저전류 밀도 영역에서의 전기화학 반응에 영향을 미치며, 제한 전류밀도 및 최대 전력밀도는 전체 탄소의 양과 밀접한 상관관계를 가지고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 전해질의 물질전달 향상 및 작동온도에 의한 영향도 논하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2004년도 춘계학술발표회
• /
• pp.348-355
• /
• 2004

본 연구에서는 geosynthetics로 보강된 다짐토의 보강 메카니즘을 파악하기 위한 목적으로 실내시험 및 수치계산 수행하였다. 본 연구에서 고려하는 보강 메카니즘은 전단에 의한 다짐토의 체적 팽창(부의 다일렌탄시)을 geosynthetics에 의해 구속 억제하는 과정에서 생성되는 효과로 생각한다. 먼저, 실내실험을 위한 구제직인 방법으로서, geosynthetics의 보강효과를 정량직으로 파악하기 위하여 사질토를 다짐하여 공시체를 만들어 그 주위에 geosynthetics를 설치하여 전체적으로 압축전단 시험을 실시하였다. 또한, 다짐토의 다짐도를 달리 하고 한 가지 종류만의 geosynthetics를 이용하여, 다짐토와 geosynthetics의 상호작용에 따른 압축력 변화, geosynthetics의 인장력 변화 및 공시체의 파괴 진행상황 등을 살펴보았다. 수치계산에서는 다짐토의 다일렌탄시 특성에 대하여 표현 가능한 탄소성 구성모델을 이용하였다. 또한, 탄소성 구성 모델에서의 항복 이전의 탄성영역의 거동을 묘사하기 위하여 Hashiguchi(1989)가 제안한 subloading surface의 개념을 도입하였고, 유한요소(FEM)해석을 통해 얻어진 결과들을 실내시험의 결과와 비교 분석하였으며, 그 결과 양자 양호한 결과를 얻었다.

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

• 한국강구조학회 논문집
• /
• 제9권3호통권32호
• /
• pp.401-419
• /
• 1997

탄소성 대변형에서의 손상의 운동학을 연속체 역학적 구도 안에서 유효 응력의 개념을 통하여 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 소개하였다. 손상 변형의 운동학적인 기술의 부재로 인하여 소변형 문제에서는 고체의 손상의 특성을 기술하기 위해서는 다음의 두 가지 가정 (변형률 등가의 가정 또는 에너지 등가의 가정)중의 하나가 일반적으로 채택되어진다. 본 연구에서 제안된 방법은 대변형에 적용될 수 있는 손상 거동의 운동학적인 일반화된 방법을 제공한다. 이 방법은 소 변형률에 국한되는 변형률 등가의 가정이나 에너지 등가의 가정 방식이 아닌 변형장의 운동학을 직접 고려하여 손상 거동의 운동학을 2차 손상 텐사의 함수인 4차 유효 손상 텐사를 이용하여 탄성 및 소성 영역에서 표현하였다.

• 한국진공학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.49-53
• /
• 2009

층간 절연막으로써 연구되고 있는 SiOC 박막의 화학적 변화에 대하여 살펴보았다. SiOC 박막의 형성은 알킬기와 수산기에 의한 극성분자의 조합에 의해 무분극성의 박막을 형성할 수 있고 무분극성에 의한 비정질 구조를 형성함으로써 유전상수의 감소를 유도할수 있다. 박막의 화학적인 특성은 이온의 변화에 의한 결정구조의 변화로 결정할수 있고, 화학적인 변화의 분석은 FTIR에 의한 탄소함량변화로부터 무분극성의 영역을 유추해 내었다. 전기적인 특성은 박막 내에서의 전자의 특성을 알아보는 것으로써 화학적인 특성과 반드시 일치하는 것은 아니다 유량변화에 따른 SiOC 박막의 전기적인 특성을 분석함으로써 화학적 특성의 변화와 어느 정도 상관성이 있는지를 조사하였다. SiOC 박막은 열처리 후 대체로 누설전류가 증가하는 것으로 나타났고 특히 탄소의 함량이 급격히 증가하는 샘플이 존재하였다. 그러나 탄소의 함량이 증가하였으나 누설전류는 상대적으로 작게 나타나는 것으로 보아 화학적인 관점에서 탄소의 증가는 박막의 구조변화에 따른 효과로 직접 전류에 기여하지 않는다고 볼 수 있다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.621-629
• /
• 1992

본 연구에서는 Kelvin의 기본해와 초기응력 증분에 의해 정식화된 경계적분방 정식을 이용하여 점차적으로 외력을 증가시켰을 때, 선형등방경화재에 국부적으로 생 기는 항복영역과 항복하중, 탄소성 응력해석등을 재료비선형문제로 해석하였다. 이 때 초기응력 증분을 결정함에 있어서 종래에는 등가 소성변형률을 수렴판정으로 해석 하였지만, 이는 구분적인 선형 경화재와 온도 의존성 문제에는 적당하지 않으므로 암 기용일등은 등가응력과 응력-변형률 선도를 이용하여 수렴판정을 하였다. 그러나 이 방법은 소성역에서의 기울기가 변화하는 곳에서는 피할 수 없는 오차가 존재한다. 따라서 여기에서는 계산된 초기응력 증분에 의한 초기 탄성변형률에너지 증분과 응력 -변형률선도로 부터 구해지는 초기 탄성변형률에너지 증분을 이용한 수렴판정으로 초 기응력증분을 결정하였다. 또한, 내부영역적분을 일부 해석적인 적분과 수치적분을 병행한 경우와 전부 수치적분방법으로 내압을 받는 실린더와 단순 인장하중이 작용하 는 양편 Ⅴ형 노치를 갖는 박판의 경우에 적용하여 해석하였으며, 그 결과를 유한요소 법 프로그램인 NISA(numerically integrated elements for system analysis)로 구한 결과치와 비교, 고찰하였다.

• 전산구조공학
• /
• 제3권3호
• /
• pp.53-54
• /
• 1990

응력 변형율의 관계가 시간에 대한 미분의 형태로 나타나는 비선형 탄소성 혹은 점탄소성 재질을 갖는 구조물이나 지만의 거동 문제를 유한요소법 등의 방법을 이용하여 해결하려고 하는 경우 주어진 외력에 의한 새로운 응력이나 응력 강화 현상을 표현하는 여러 재료 상수값들을 구하기 위해서는 적분을 요하게 되며 일반적으로 수치해석적 방법에 의해 수행된다. 이러한 수치해석적 적분방법은 보다 정확한 결과를 얻기 위하여 알고리즘 자체의 정확성과 안정성이 요구된다. 정확성은 수치해석적 적분방법이 적용될 수 있는 step size에 관계없이 거의 동일한 결과치를 얻을 수 있느냐 하는 것을 말하고 안정성은 큰 step size에서도 수렴된 결과치를 얻을 수 있느냐 하는 것을 의미한다. 그 뿐만 아니라 비교적 복잡하고도 그 대상영역이 큰 문제를 해석하고자 할 때는 수렴속도 또한 빠른 해석방법이 바람직하게 된다. 따라서 본 기사에서는 여러가지 가능한 수치해석 적분 방법을 소개하고 그들의 장단점을 논하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.47-47
• /
• 2018

단일벽 탄소나노튜브 (Single-walled carbon nanotubes, SWNTs)는 우수한 물리적 화학적 특성을 갖고 있어 나노전자소자, 투명전도막, 에너지소자, 센서 등 다양한 분야로의 응용이 기대되고 있다. 열화학기상증착(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)법은 SWNTs의 합성 공정이 간단하고 공정변수의 제어가 용이하다는 장점이 있어 SWNT 합성 연구에 가장 널리 사용되어 왔다. 일반적으로 금속 촉매의 박막이 증착된 합성 기판은 온도가 가장 높고 비교적 균일성이 보장되는 TCVD 반응기의 중심부에 위치시키고 공정변수를 변화해가며 연구를 진행해 왔다. 본 실험실에서는 수평형 반응기 전역에 합성 기판을 설치하여 SWNTs를 합성한 결과, 반응기의 중심보다 뒤의 영역에서 SWNTs의 합성 수율이 상당히 증가하는 것을 초기실험을 통해 확인하였다. 본 연구에서는 SWNTs 합성 시 가스 유량과 합성 온도를 변화시켰을 때 기판 위치에 따른 SWNTs의 수율 및 물성변화를 구체적으로 조사하였다. 합성가스와 촉매로는 메탄가스와 철 박막을 사용하였으며, 합성 수율의 변화는 고분해능 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 그리고 합성된 SWNTs의 형태 및 결정성은 라만분광법과 원자간힘현미경을 이용하여 평가하였다. 결과적으로, 진행하였던 모든 합성 조건에서 반응기 중심보다 뒤의 영역에서 더 고수율의 SWNTs가 합성되었으며, 최적 합성 조건의 SWNTs 면밀도는 99% 이상이었다. 본 연구의 결과는 CVD 공정을 이용하는 다양한 저차원 나노 소재의 합성에도 적용될 수 있을 것으로 사료되며, 추후 이에 대한 연구가 필요하다.