• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.22-27
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• 1993

산업기술의 발달에 따라 각 분야마다 정밀한 부품을 요구하고 있다. 이는 이들 부품이 시스템의 성능에 영향을 미치고 있기 때문이다. 부품의 정도는 길이정도와 표면의 정도를 모두 의미한다. 길이정도는 부품의 상대적 크기정도를, 표면정도는 3차원 형상정도를 나타낸다. 이들 부품의 정도를 평가하기 위해서는 반드시 측정이라는 방법이 수행되어야 하며, 측정은 요구되는 측정정도에 따라 이에 상용되는 방법으로 행해지게 된다. 요구되는 측정정도는 시간이 지남에 따라 점차 증가되고 있다. 이 러한 경향은 그림1의 시대에 따른 측정정도를 보면 확인할 수 있다. 시대에 따라 측정정도는 급격히 증가하고 있고 현재의 측정은 초정밀측정이라 말하는 약 0.1nm의 정밀도를 갖고 있다. 측정정도에 따라 표면측정기술도 여러가지 방법이 행해지고 있는데 이들 측정방법은 크게 접촉식 측정방법과 비접촉 측정 방법으로 나눌 수 있다. 대표적인 접촉식 측정방법으로는 촉침식 측정방법을 들 수 있다. 이 방법은 다이아몬드 촉침을 표면상에 접촉하여 주사이동하게 하고 이때 표면의 요철에 따른 촉침의 상하운동을 고성능 변위센서를 이용하여 표면형상을 측정하는 것이다. 이는1nm의 수직분해능을 갖고 측정이 가능 하다. 이 방법은 표면에 접촉함으로 인해 신뢰성이 높지만, 표면의 접촉압력으로 인해 표면의 손상 우려가 있다. 이런 이유로 현재 비접촉 측정방법이 주목받고 있다. 표면측정을 실현하는 데에는 광학 기술이 적극적으로 활용되고 있으며, 최근에는 물리학의 원리들이 도입되고 있다. 본 글에서는 이러한 측정기술의 기본원리를 소개하고 각 기술이 응용되는 예를 소개하고자 한다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.34 no.5
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• pp.377-383
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• 2014

An addressable conducting network (ACN) makes it possible to monitor the condition of a structure using the electrical resistance between electrodes on the surface of a carbon fiber reinforced plastics (CFRP) structure. To improve the damage detection reliability of the ACN, the contact resistances between the electrodes and CFRP laminates needs to be minimized. In this study, silver nanoparticle electrodes were fabricated via printed electronics techniques on a CFRP composite. The contact resistance between the silver electrodes and CFRP were measured with respect to various fabrication conditions such as the sintering temperature of the silver nano-ink and the surface roughness of the CFRP laminates. The interfaces between the silver electrode and carbon fibers were observed using a scanning electron microscope (SEM). Based on this study, it was found that the lowest contact resistance of $0.3664{\Omega}$ could be achieved when the sintering temperature of the silver nano-ink and surface roughness were $120^{\circ}C$ and 0.230 a, respectively.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.129-129
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• 2011

ISFET (ion sensitive field effect transistor)는 용액 중의 각종 이온 농도를 측정하는 반도체 이온 센서이다. ISFET는 작은 소자 크기, 견고한 구조, 즉각적인 반응속도, 기존의 CMOS공정과 호환이 가능하다는 장점이 있다. ISFET의 기본 구조는 기존의 MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)에서 고안되었으며, ISFET는 기존의 MOSFET의 게이트 전극 부분이 기준전극과 전해질로 대체되어진 구조를 가지고 있다. ISFET소자의 pH 감지 메커니즘은 감지막의 표면에서 pH용액 속의 이온들이 감지막의 표면에서 속박되어 막의 표면전위의 변화를 유발하는 것을 이용한다. 그 결과, ISFET의 문턱전압의 변화를 일으키게 되고 드레인 전류의 양 또한 달라지게 된다. ISFET의 높은 pH감지능력을 얻기 위하여 높은 high-k물질 들이 감지막으로서 연구되었다. Al2O3와 HfO2는 높은 유전상수, non-ideal 효과에 대한 immunity 그리고 높은 pH 감지능력 등 많은 장점을 가지고 있는 물질로 알려졌다. 본 연구에서는, SiO2/HfO2/Al2O3 (OHA) 적층막을 이용한 EIS (electrolyte- insulator-silicon) pH센서를 제작하였다. EIS구조는 ISFET로의 적용이 용이하며 ISFET보다 제작 방법과 소자 구조가 간단하다는 장점이 있다. HfO2은 22~25의 높은 유전상수를 가지며 높은 pH 감지능력으로 인하여 감지막으로서 많은 연구가 이루어지고 있는 물질이다. 하지만 HfO2의 물질이 가진 고유의 특성상 화학적 용액에 대한 non-ideal 효과는 다른 금속계열 산화막에 비하여 취약한 모습을 보인다. 반면에 Al2O3의 유전상수는 HfO2보다 작지만 화학용액으로 인한 손상에 대하여 강한 immunity가 있는 재료이다. 이러한 물질들의 성질을 고려하여 OHA의 새로운 감지막의 적층구조를 생각하였다. 먼저 Si과 high-k물질의 양호한 계면상태를 이루기 위하여 5 nm의 얇은 SiO2막을 완충막으로서 성장시켰다. 다음으로 높은 유전상수를 가지고 있는 8 nm의 HfO2을 증착시킴으로서 소자의 물리적 손상에 대한 안정성을 향상시켰다. 최종적으로 화학용액과 직접적인 접촉이 되는 부분은 non-ideal 효과에 강한 Al2O3을 적층하여 소자의 화학적 손상에 문제점을 개선시켰다. 결론적으로 감지막의 적층 모델링을 통하여 각각의 high-k 물질이 가진 고유의 특성에 대한 한계점을 극복함으로써 높은 pH 감지능력뿐만 아니라 신뢰성 있는 pH 센서가 제작 되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.05a
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• pp.45-45
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• 1999

일반 구조용 탄소강은 수용액 중에 노출될 때 부식에 의한 손상을 받기 쉽다. 부식의 양지를 위한 방법으로 사용 매체 중에 부식억제제를 첨가하여 탄소강의 부식속도를 낮추는 방법은 흔히 사용되는 방법이다. 부식억제제는 부식억제의 원리에 따라 양극부식억제제, 음극부식억제제 그리 고 이들의 혼합부삭억 세제 둥 여러 종류가 목적에 따라 사용되고 있다. 일반적으로 부식억제제의 성능 평가에는 무게감량볍, 표면분석법, 분극거동측정, 부석전위, 선 형분극법에 의한 부식속도 측정 등 다양한 방법이 시도되고 있다. 이 중에서 전기화학적 평가볍 은 부삭억제제의 작용 기구 규명 등을 위하여 많이 사용되고 있다. 한편 제품의 개발 단계에서 실질적인 평가법으로 갈리 사용하고 있는 방법은 무게 감량법인데 이 방법은 전면부식에 의한 금 속 손실량을 측정하여 부식억제능을 측정하는 방법이다. 그러냐 실제로 부삭억제제가 사용되고 있는 환경에서의 부식양상을 판찰하여보면 전면부식에 의한 손상보다는 국부부식에 의한 손상이 보다 치명적언 경우를 종종 목격할 수 있다. 이러한 관점에서 가존의 무게감량법은 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 국부부식을 보다 효과적으로 평가하기 위해 새로운 시험법을 도 입 상용 부식억제제의 종류별로 비교하였다. 부식억제제로는 수용액 중의 부식억제제로 널리 사용되고 있는 Nalco 39L과 본 연구실에서 SK해미칼과 공동 개발한 GH-110 등에 대하여 MCA(Multiple Crevice Assembly)를 이용 틈부식 저항성을 평가하였다. 또한 박막화된 전기저항형 부석속도 측정 센서를 틈부식 형태의 부식측정 에 적용하는 연구를 행하였다. 시험에 사용한 재갚는 천연가스의 감압 온도보상용으로 운전하는 가스히터의 주 구성 재료인 저탄소강을 사용하였으며 열화된 부식억제제 용액으로 사용기간이 서로 다른 수용액들에 대하여 평가 방법을 적용하여 비교하였다 다양한 부식억 제 제 수용액을 비교한 결과 MCA(Multiple Crevice Assembly)를 이용한 틈부식 억제능 시험은 실제 현장 사험 결과와 어느 정도 일치하는 결과를 보였다. 새로운 틈부식 저항성 측정법으로 시도한 철박막을 이용 틈부식 측정법은 육안 검사를 실시하지 않고도 틈부식의 전행 여부를 확인할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.21 no.1
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• pp.32-38
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• 2001

Although the ultrasonic method has been developed and used widely in the fields, it has been used only for measuring the defect size and thickness loss. In this study, the relationship between surface wave attenuation through micro-crack growth and variation of velocity under repeated cyclic loading has been investigated. The specimens are adopted from 2.25Cr-1Mo steel, which is used for power plant and pipeline system, and have dimensions of $200{\times}40{\times}4mm$. The results of ultrasonic test with a 5MHz transducer show that surface wave velocity gradually decreases from the point of 60% of fatigue life and the crack length of 2mm with the increasing fatigue cycles. From the results of this study, it is found that the technique using the ultrasonic velocity change is one of very useful methods to evaluate the fatigue life nondestructively.

• Fire Science and Engineering
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• v.30 no.5
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• pp.116-123
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• 2016

The quantitative risk assessment methods for thermal failure in targets were studied using fire modeling. To this end, Fire Dynamics Simulator (FDS), as a representative fire model, was used and the probabilities related to thermal damage to an electrical cable were evaluated according to the change in fire area inside a specific compartment. 'The maximum probability of exceeding the damage thresholds' adopted in a conservative point of view and 'the probability of failure' including the time to damage were compared. The probability of failure suggested in the present study could evaluate the quantitative fire risk more realistically, compared to the maximum probability of exceeding the damage thresholds with the assumption that thermal damage occurred the instant the target reached its minimum failure criteria in terms of the surface temperature and heat flux.

• Journal of Conservation Science
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• v.34 no.3
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• pp.211-225
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• 2018

The Stupa of the State Preceptor Jigwang from the Beopcheonsaji temple site in Wonju (National Treasure No. 101) was built in the Goryeo Period (around the 11th century), with very excellent style and techniques. It was returned to the Korea after being taken to Osaka of Japan without notice in 1912, and was severely damaged during the Korean War. Subsequently, the Stupa was restored using restoration materials like mortar, and relocated to the National Palace Museum of Korea. Surface contaminants in the Stupa primarily existed around the restoration materials. Black discoloration, which indicates a high discoloration grade, signified a high possession rate in the north and inner regions of the Stupa, which may be related to the relative moisture maintenance time. Most surface contaminants were calcite and gypsum; the black discoloration area underwent secondary discoloration due to air pollution. Moreover, the stone properties exhibited a relatively low discoloration grade, exhibiting crystallized contaminants that partly covered the rock-forming minerals. Overall, the Stupa deteriorated due to discoloration and being covered by lime materials, which were dissolved as the mortar degraded. Hence, it required contaminants removal, surface cleaning and desalination during conservation treatment, in order to control the rate of physicochemical deterioration by contaminants.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.108-108
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• 2017

다양한 생체 재료들을 이용한 마이크로 및 나노 크기의 표면 구조 모사는 조직공학에서 세포의 성장 및 분화에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 특히, 마이크로-나노 구조가 공존하는 계층적 표면 구조는 골 아세포의 증식과 분화에 탁월하여 뼈 조직 재생에 응용되어 왔다. 기존에는 화학적 처리 기법을 이용하여 마이크로 표면 구조가 제작 되었으나 미세 거칠기 및 계층적 표면 구조의 제어가 어려웠다. 현재 이러한 문제점들을 극복하기 위해 플라즈마를 이용한 애칭 기법이 주로 이용되고 있으나 높은 온도 공정 환경에 의한 재료 선택의 한계점 및 오랜 공정 시간에 의한 플라즈마 처리 효율이 감소되어 원하는 표면구조 및 거칠기를 얻을 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 극복하기 위해 마이크로/나노 주조 기법 이용하여 생체적합성 합성고분자 poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) 위에 연꽃잎 구조를 모사한 후 플라즈마 애칭 기법을 이용하여 마이크로-($3.01-3.07{\mu}m$)와 나노크기 ($97{\pm}16nm$)를 동시에 갖는 계층적 구조를 제작하였다. 제작된 구조의 효능을 관찰하기 위해 조골세포를 배양한 결과 평평한 PCL 구조보다 제작된 계층적 구조가 높은 세포성장률 (>2.9배)및 세포 분화도(>2.1배)를 보였다. 이러한 결과는 새로운 표면 공학적 모델로서 손상된 뼈 및 치아조직 재생을 위한 적합한 거칠기 및 표면적인 환경을 제공해 빠른 재생 능력과 더불어 치료기간의 단축을 가져 올 수 있을 것으로 사료된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• v.53 no.5
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• pp.519-529
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• 2002

Background : The therapeutic effects of surfactants on acute lung injury derive not only from their recruiting action on collapsed alveoli but also from their anti-inflammatory action in the alveolar sapce. This study evaluated the anti-inflammatory action of a surfactant in an acute lung injury model of rats by neutrophils were recollected from the BAL fluid and the NF-${\kappa}B$ activity of the neutrophilic nuclear protein was evaluated. Methods : Male Sprague-Dawley rats weighing approximately 300 gram were divided into 3 groups, which consisted of 6 rats respectively. In the control group, normal saline(3ml/kg) was instilled into the trachea twice with 30 minute interval. In two other groups, acute lung injury was induced by the intra-tracheal instillation of LPS(5mg/kg). Thirty minutes later, either a surfactant(ST group; 30mg/kg) or normal saline(NT group: 3ml/kg) was instilled via the trachea. Twenty-four hours after the LPS instillation, the BAL fluid was retrieved to measure the WBC count and cytokine(IL-$1{\beta}$ and IL-6) levels. The neutrophils were isolated from the BAL fluid and the nuclear protein was extracted to evaluate the NF-${\kappa}B$ activity using a eletrophoretic mobility shift assay(EMSA). Results : The WBC count of the BAL fluid of the ST group($3,221{\pm}1,914{\times}10^3/{\mu}l$) was higher than that of the control group($356{\pm}275{\times}10^3/{\mu}l$)(p<0.05) and lower than that of the NT group($5,561{\pm}1,757{\times}10^3/{\mu}l$)(p<0.05)). The BAL fluid level of IL-$1{\beta}$ from the NT group($2,064{\pm}1,082pg/ml$) was higher than those of the ST group($360{\pm}234pg/ml$)(p<0.05) and the control group(0pg/ml)p<0.05) and control group($49{\pm}62pg/ml$)(p<0.05). The NF-${\kappa}B$ activity of the neutrophilic nuclear protein in the ST group and NT group was similar. Conclusion : The surfactant, attenuates the alveolar inflammation in the acute lung injury of rats model. However, its anti-inflammatory action does no't appear to be mediated by the inhibition of NF-${\kappa}B$ activity.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1282-1291
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• 1989

본 연구에서는 이러한 연구의 시작단계로 노즐내의 열 경계층 방정식을 정리하고 압축성 와점도모델을 도입하여 유한 차분법을 이용한 전산프로그램을 작성 하였다. 한편 실제로 추진모테에서는 고온 고속의 열기류가 분출되기 때문에 추진 하고 있는 동안 노즐벽을 형성하고 있는 내열재가 심하게 손상되어 표면의 상태가 매우 거칠게 된다. 더구나 경우에 따라서는 내열재가 용발(ablation)하게 된다. 이러한 상태를 감안하여 마찰계수와 열전달 계수를 합리적으로 추정해야만 노즐의 설계와 주변장치를 합리적으로 수행할 수 있다. 따라서 본 연구에는 주로 경계층 내의 압력구배, 압축성의 효과, 물성치의 변화를 고려한 기존 난류모델에 근거하여 프로그램을 작성하고, 이것을 토대로 노즐표면 조도의 영향 및 분출(blowing)의 영 향을 중점적으로 고려하여 그 특성을 연구하였다. 노즐벽에서 분출을 고려한 이유는 표면이 용발할 때 표면의 온도가 거의 일정하게 유지된 상태로 노즐표면이 화학작용을 수반하면서 가스화됨을 초보적으로 고려해보기 위함이다.