• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.127.1-127.1
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• 2010

고체산화물연료전지는 고효율 및 무공해의 전기화학 에너지 변환장치로서, 최근 국내외에서 활발한 연구개발이 수행되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지 시스템의 조기 상용화를 위해 시스템의 작동온도를 약 $800^{\circ}C$ 이하로 낮추고 저가로 생산 할 수 있는 제조공정 개발에 대한 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 단위셀를 구성하는 연료극지지체 및 박막 전해질에 대해서 저가 양산의 테이프케스팅법 및 동시소성 공정, 그리고 연료극 지지체 전해질(anode-supported electrolyte)에 대한 공기극 페이스트 프린팅 제조공정에 대해 소개한다. 또한 고체산 화물연료전지의 제조공정 및 시간을 단축하기 위해 방전플라즈마 소결공법(SPS)에 의한 연료극 지지체 제조 공정, 단위셀의 성능 최적화를 위한 나노 스케일의 고성능 전해질 소재 분말합성 공정(crystallite size: 5~10nm, surface area : $100m^2/g$ 이상) 그리고 테이프케스팅에 의한 박막 전해질 제조 공정(thin film : $10{\mu}m$ 이하) 등 주요 단위셀 소재 및 부품의 제조공정 특성 그리고 단위셀의 전기화학적 특성(max. power density : 1.0 W/$cm^2$)에 대해 소개하며, 최종적으로 평판형 대면적 고체산화물연료전지(max. $20cm{\times}15cm$)의 단위셀 상용화 제조 기술 및 성능평가 기술에 대해서도 소개 할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.134-134
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• 2016

CMC(Ceramic Matrix Composites)는 $1500^{\circ}C$ 이상의 고온에서 내열성, 내산화성, 내식성이 우수하여, 초음속 비행체, 가스터빈 엔진 및 원자로용 초고온 부품 등에 수요가 증가하고 있다. 하지만 이러한 특성은 비산소 환경에 국한되는 것으로 약 $400^{\circ}C$ 이상의 산화 분위기에는 탄소섬유가 산화되는 문제로 인하여 적용의 한계를 가지고 있다. 따라서 CMC의 적용범위 확대를 위하여 내산화 코팅으로 CMC의 초고온 산화특성을 개선하는 것이 필수적이며, 장시간 초고온 산화환경 분위기에서 사용되기 위하여 안정적인 코팅기술이 최근 기술개발의 핵심현안으로 부각되고 있다. 본 연구에서는 pack cementation 공정을 이용하여 내산화성이 우수한 SiC 코팅층을 제조하였다. Pack cementation 공정에 사용된 코팅 분말은 57wt.% SiC, 30wt.% Si, 3wt.% B, 10wt.% Al2O3의 비율로 혼합된 것이다. 실험은 3D 직조된 CMC 모재를 혼합분말 내에 침적한 후, Ar 분위기에서 $1600^{\circ}C$, 4~12시간 반응시켜 수 마이크론 두께의 SiC 코팅층을 형성하였다. 더 우수한 산화 특성을 부여하기 위하여 pack 처리된 CMC 표면에 초고온 세라믹인 TaC 소재를 진공플라즈마 코팅 공정으로 적층시켰다. 제조된 코팅층을 SEM, XRD를 이용하여 미세구조 및 결정구조를 분석하였으며, pack cementation에 따른 내산화 특성을 비교 분석하고자 $2000^{\circ}C$에서 산화 실험을 진행하였다. 산화 실험 이후 미세구조 및 결정구조 분석으로 산화거동을 규명하고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.144-144
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• 2016

플라즈마 전해 산화법(Plasma electrolytic oxidation)에 의해 형성된 코팅층은 특유의 기공구조로 인해 부식 환경에 노출 시 부식액의 침투가 급속히 이루어지는 단점이 있다. 이를 극복하기 위한 방법으로 유기코팅, sol-gel법, 폴리머 코팅 등에 의해 기공을 봉공(sealing)하는 방법이 제안되고 있다. 본 연구에서는 Al 합금의 플라즈마 전해 산화 처리 후 질산 세륨 수용액(Cerium nitrate solution)에 의한 봉공 효과를 확인하고자 하였다. PEO 코팅을 위한 전해액은 2g/L의 KOH와 $2g/L\;Na_2SiO_3$를 증류수에 용해시켜 준비하였다. PEO 코팅층은 Al 시편을 전해액 내에 위치시켜 양극으로 하고 STS를 음극으로 하여 $0.1A/cm^2$의 펄스 정전류밀도(주파수: 100Hz, 듀티비: 20%)를 15분 동안 인가하여 형성시켰다. 봉공을 위한 실링액은 증류수에 $0.3g/L\;H_2O_2$와 $1g/L\;H_3BO_3$를 첨가하고, $Ce(NO_3)_3$를 농도 변수로 첨가하여 준비하였으며, PEO 코팅 처리된 시편을 실링액에 침지하여 실링액의 농도와 침지시간을 달리하여 봉공을 실시하였다. 제작된 PEO 코팅층에 대해 SEM, EDS, XRD를 이용한 표면분석을 실시하였으며, 내식성을 확인하고자 동전위분극시험을 실시하였다. 연구 결과, 세륨 실링 처리된 PEO 코팅 층에서 미량의 세륨 성분이 검출되었으나, 세륨계 화합물 생성에 의한 마이크로 크기의 기공의 폐쇄는 관찰되지 않았다. 또한, 전기화학적 특성 평가 결과 실링 처리된 PEO 코팅층의 경우 Al 모재에 비해 2차수 정도 감소된 부식전류밀도를 나타내었다. 이 같은 내식성의 향상은 세륨 성분에 의한 부식 억제 효과 때문으로 판단된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.59.2-59.2
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• 2009

화학보호복은 독성이 있는 화학물질 및 미세분진등에 대해 공기를 차단하며 완전 밀폐형으로 공기호흡기 및 에어라인 같은 호흡보호장치와 함께 착용하여 신체부위를 보호한다. 그 예로 생물/화학보호복은 유독하고 해로운 생물/화학물질로 부터 인체를 보호해준다. 이들 보호복은 다양한 환경이 노출되어 장시간 작업을 위해서 오랜시간 보호성능을 유지해야한다. 특히, 이런 원단의 구성은 플라스틱과 고무류의 다층구조로 구성되어있다. 플라스틱류(폴리에틸렌, PTFE 등)는 표면장력이 너무 낮아 접착하는데 어려운 점이 많이 대두된다. 일반적인 표면처리방법은 크게 물리화학적 방법으로 4가지로 분류한다. 화학적산화, 불꽃처리, 플라즈마처리, UV 방사법 등이 있다. 이들 중에서 가장 간단한 산화처리는 플라즈마처리다. 이처리는 상온/상압하에서 대기 중 또는 가스내에 방전에 의해 플라즈마를 형성하고 이 플라즈마가 대상물의 표면분자와 격렬히 반응하게 하여 표면의 분자구조를 변화시킴에 따라 소수성의 표면에 Carboxyl, hydroxyl과 carbonyl과 같은 친수성으로 변하여 결합능력을 증가 시켜 표면장력을 높여주는 가장 효과적인 방법이다. 플라즈마 표면처리를 하고 나면 육안으로 표면의 변화를 감지할 수 없지만 접착, 잉크, 코팅을 잘 받아들이는 결과를 가져온다. 플라즈마 표면처리의 효과는 주로 부도체의 필름이나 합성수지 계열의 인쇄성과 접착성을 향상시키고자 많이 활용되고 있는 실정이다. 특히, 화학보호복과 같은 플라스틱류인 다양한 고분자 합성수지(Polyethylene, polypropylene, nylon, vinyl, PVC, PET 등)에 적용가능하다. 본 연구에서는 플라즈마처리조건에 영향을 주는 변수들을 고려하여 실험계획법(DOE, RSM)을 이용하여 최적화된 플라즈마 공정을 향상시키고자한다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.24 no.1
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• pp.87-92
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• 2013

Nonthermal plasma hybridized with photocatalysts is proven to be an effective tool to degrade toxic organics in wastewater. In this study, a specially designed dielectric barrier discharge (DBD) plasma system combined with photocatalysts was applied to decompose pestiticides such as dichlorovos, carbofuran and methidathon, which are frequently used in the golf courses and the orange plantations. The degradations of the pesticides in single and coupled systems were evaluated. The single system was used with ozone plasma which consisted of electrons, radicals, ions produced by oxygen gas and air, with and without ultra-violet (UV) irradiation, respectively. The coupled systems utilized the air-derived ozone plasma combined with zinc oxide, titanium dioxide and graphite oxide photocatalyst activated by UV. The graphite oxide was synthesized by a modified Hummer's method and characterized using FTIR spectrometer. It was elucidated that the plasma reaction with graphite oxide (0.01 g/L) brought about almost 100% of degradation degrees for dichlorovos and carbofuran in 60 min, as compared with the performances showed by no catalyst condition. The photocatalyst-hybridized plasma in the presence of UV irradiation was proven to be an effective alternative for degrading pesticides.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.6
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• pp.277-284
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• 2013

Carbon coils could be synthesized using $C_2H_2/H_2$ as source gases and $SF_6$ as an incorporated additive gas under thermal chemical vapor deposition system. The Ni layer on the $SiO_2$ substrate was used as a catalyst for the formation of the carbon coils. The characteristics (formation densities, morphologies, and geometries) of the as-grown carbon coils on the substrate with or without the $H_2$ plasma pretreatment process were investigated. By the relatively short time (1 minute) $H_2$ plasma pretreatment on the Ni catalyst layered-substrate prior to the carbon coils synthesis reaction, the dominant formation of the carbon microcoils on the substrate could be achieved. After the relatively long time (30 minutes) $H_2$ plasma pretreatment process, on the other hand, we could obtain the noble-shaped geometrical nanostructures, namely the formation of the numerous carbon nanocoils along the growth of the carbon microcoils. This noble-shaped geometrical nanostructure seemed to play a promising role as the good catalyst support for holding the very tiny Ni catalyst grains.

• Clean Technology
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• v.7 no.3
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• pp.203-214
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• 2001

A silicon oxide cleaning characteristic and its mechanism were studied in RF plasma cleaning system with various gases such as $CHF_3$, $CF_4$, Argon, oxygen and mixing gas. The experimental parameters - working pressure (100 mTorr), RF power (300 W, 500 W), electrode distance (5cm, 8cm, 11.5cm), cleaning time (90, 180 seconds), gas flow (50 sccm) were fixed to compare cleaning efficiency by gas types. The results were as follows. First, the argon plasma is retaining only physical sputtering effect and etch rate was low. Second, the oxygen plasma showed good cleaning efficiency in electrode distace of 5cm, 300W, 180secs, but surface roughness increased. Third, $CF_4$ Plasma could get the best cleaning efficiency. Fourth, $CHF_3$ plasma could know that addition gas that can lower the CFx/F ratio need. We could not get good cleaning efficiency in case of added argon to $CHF_3$. But, we could get good cleaning efficiency in case added oxygen.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.4
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• pp.109-114
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• 2021

We investigated the effects of atmospheric hydrogen plasma treatment on Cu-Cu direct bonding. Hydrogen plasma was effective in reducing the surface oxide layer of Cu thin film, which was confirmed by GIXRD analysis. It was observed that larger plasma input power and longer treatment time were effective in terms of reduction and surface roughness. The interfacial adhesion energy was measured by DCB test and it was observed to decrease as the bonding temperature decreased, resulting in bonding failure at bonding temperature of 200℃. In case of wet treatment, strong Cu-Cu bonding was observed above bonding temperature of 250℃.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.8 no.3
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• pp.395-402
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• 1997

The $SiO_2$ films were prepared by ECR(electron cyclotron resonance) plasma diffusion method, Deal-Grove model and Wolters-Zegers-van Duynhoven model were used to estimate the oxidation rate which was correlated with surface morphology for different orientation of Si(100) and Si(111). It was seen the $SiO_2$ thickness increased linearly with initial oxidation time. But oxidation rate slightly decrease with oxidation time. It was also shown that the oxidation process was controlled by the diffusion of the reactive species through the oxide layer rather than by the reaction rate at the oxide interface. The similar time dependency has been observed for thermal and plasma oxidation of silicon. From D-G model and W-Z model, the oxidation rate of Si(111) was 1.13 times greater than Si(100) because Si(111) had higher diffusion and reaction rate, these models more closely fits the experimental data. The $SiO_2$ surface roughness was found to be uniform at experimental conditions without etching although oxidation rate was increased, and to be nonuniform due to etching at experimental condition with higher microwave power and closer substrate distance.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.161-161
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• 2012

결정질 TiCrN과 AlSiN 나노층이 교대로 구성하는 나노 다층 TiAlCrSiN 박막은 음극 아크 플라즈마 증착법에 의해 증착되었다. 나노 다층 TiAlCrSiN 박막의 산화특성들은 $600{\sim}1000^{\circ}C$사이에서 대기 중 최대 70시간동안 연구 되었다. 형성된 산화물들은 주로 $Cr_2O_3$, ${\alpha}-Al_2O_3$, $SiO_2$ 그리고 rutile-$TiO_2$들로 구성되었다. 나노 다층 TiAlCrSiN 박막이 산화하는 동안, 가장 바깥쪽의 $TiO_2$층은 Ti 이온의 외부확산에 의해, 외부 $Al_2O_3$층은 Al이온의 외부확산에 의해 형성되었다. 동시에, 내부($Al_2O_3$, $Cr_2O_3$) 혼합층과 가장 안쪽의 $TiO_2$층은 산소이온의 내부확산에 의해 형성되었다.