• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.341-347
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• 2023

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cells)에서 PtCo/C 합금 촉매가 성능이나 내구성에서 우수하여 많이 사용되고 있다. 그러나 높은 전압에서(1.0~1.5 V) 평가되는 촉매 지지체 내구성에 관한 연구는 별로 보고 되지 않았다. 본 연구에서는 PtCo/C 촉매와 Pt/C 촉매에 촉매 지지체 가속 열화 프로토콜을 적용한 후 내구성을 비교하였다. 1.0↔1.5V 전압 변화 사이클 반복 후에 촉매 비활성도(Mass activity)와 전기화학적 활성면적(ECSA), 전기이중층 용량(DLC), Pt 용해와 입자 성장 등을 분석하였다. 전압변화 2,000 사이클 후 PtCo/C 촉매는 Pt/C 촉매에 비해 0.9 V에서 촉매 무게당 전류밀도가 1.5배 이상 감소하였다. 이와 같은 결과는 PtCo/C 촉매의 카본지지체의 열화 속도가 Pt/C 촉매보다 높기 때문이었다. Pt/C 촉매는 PtCo/C 촉매보다 촉매층의 ECSA 감소가 1.5배 이상 높았지만 Pt/C 촉매의 카본 지지체 부식이 작아 I-V 성능 감소가 작았다. PtCo/C 촉매의 고전압 내구성 향상을 위해서는 카본 지지체 내구성 향상이 필수적임을 보였다.

• 분석과학
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• 제20권1호
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• pp.25-32
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• 2007

본 연구에서는 분석방법에 따른 고농도 질소함유 폐수의 총질소 측정결과를 비교평가하였다. 수질오염공정시험방법에 제시된 자외선 흡광광도법과 환원증류 킬달법을 주 시험법으로 하였으며, 추가적으로 TKN(total Kjeldahl nitrogen)법과 이온 크로마토그래피법(Ion chromatography)을 사용하였다. 자외선 흡광광도법은 실험방법이 비교적 간단하지만 고농도 폐수시료의 희석과 표준용액 제조에 있어서 큰 오차를 유발하였다. 환원증류 킬달법은 시료의 희석이 필요하지 않으며 가장 높은 측정값을 보였지만, 데발다 합금 및 NaOH 첨가량에 의해 최대 50 mg/L의 오차가 발생하였다. 동일한 시료를 반복하여 실험한 결과, 환원증류 킬달법($568.6{\pm}38.7mg/L$) > 자외선 흡광광도법($527.3{\pm}9.6mg/L$) > TKN법($494.7{\pm}21.4mg/L$) >이온 크로마토그래피법($417.9{\pm}7.3mg/L$)의 순으로 측정되었다. 그러므로 기타 분석법에 의한 과소평가 가능성을 고려하면, 환원증류 킬달법을 사용하는 것이 고농도 총질소 분석 측면에서 바람직할 것이다. 그러나 각 분석법과 시료의 특성에 따라서 실험 단계별로 최적분석조건을 확인하고, 더 나아가 표준작업지침서(Standard Operation Procedure: SOP)를 작성하여 분석 신뢰도를 향상시킬 필요가 있다.

• 대한치과보철학회지
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• 제61권4호
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• pp.284-292
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• 2023

안정적인 구치부 교합지지는 적절한 저작기능과 정상적인 안모의 유지를 위해 매우 중요하다. 특히 65세 이상의 고령환자에서는 저작기능이 충분한 영양섭취와 환자의 전신건강에 직접적인 영향을 미친다. 본 증례에서는 상악 무치악, 하악 양측 구치부 치아 상실을 보이는 고령환자의 구치부 교합지지를 회복해주기 위해 상악 총의치를 제작하여 이상적인 교합평면을 설정하였고, 하악 양측 구치부에 컴퓨터 가이드 임플란트 식립 수술을 진행하였다. 임플란트 지지 임시 수복물을 이용한 임플란트 즉시부하를 통해 환자가 수술 후에도 음식 섭취를 원활하게 할 수 있도록 하였다. 하악 구치부 지르코니아 고정성 보철수복을 완료한 후, 상악 총의치 인공치의 교합면을 Cobalt-Chrome계 금속 합금으로 치환하여 마모 저항성을 향상시켰다. 상악 가철성 총의치, 하악 양측 구치부 고정성 보철 치료를 통해 환자의 교합지지와 저작기능을 빠르게 회복해주고, 최종 치료단계에서는 마모에 대한 장기적 안정성도 얻을 수 있었기에 이를 보고하고자 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제32권6호
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• pp.67-78
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• 2023

첨단산업의 원재료로 사용되는 희유금속은 국내 산업구조변화와 기술변화에 따라 수요구조와 공급망이 변화하며, 가격 변동성이 높아 주기적으로 수요구조 변화분석을 시행하는 것이 필요하다. 국내에서는 대부분의 희유금속 수요를 수입에 의존하고 있어 교역구조 변화를 분석하는 것을 통해 국내 수요변화를 확인할 수 있다. 본 연구에서는 희유금속 35종을 대상으로 광석(정광), 금속, 합금, 화합물, 스크랩 등 5개 유형별로 2000년부터 2022년까지 교역규모, 교역증가율, 교역순위, 교역국가 등의 변화를 분석하였다. 우리나라 희유금속 원재료 교역은 '09년과 '16년의 큰 폭의 하락을 제외하고는 2000년대 이후 전반적으로 증가하는 추세로, 수출과 수입을 모두 포함하는 총교역규모는 '01년 대비 '22년 10배가량 증가하였다. 2010년대 중반까지는 규소, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 망간 등 철강산업 원료 위주로 교역이 이루어졌으나 그 이후에는 팔라듐, 로듐, 백금 등의 백금족과 리튬, 코발트 등의 이차전지 원료의 교역이 증가하였다. 특히 '22년에는 리튬의 수요증가와 가격급등으로 인해 리튬이 가장 큰 교역 비중을 차지하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.98-104
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• 2023

대기 중 구리-구리 플립칩(flip-chip) 접합을 위해 제안된 효율적 공정의 실현 가능성을 평가하고자 구리(Cu) 필라(pillar) 상 다공성 구리층의 형성 및 액상 환원제 투입 후 열압착 접합을 실시하였다. 구리 필라 상 다공성 구리층은 아연(Zn) 도금-합금화 열처리-선택적 아연 에칭(etching)의 3단계 공정으로 제조되었는데, 형성된 다공성 구리층의 두께는 평균 약 2.3 ㎛였다. 본 플립칩 접합은 형성 다공성 구리층에 환원성 용제를 침투시킨 후, 반건조 과정을 거쳐 열압착 소결접합으로 진행하였다. 용제로 인한 구리 산화막의 환원 거동과 함께 추가 산화가 최대한 억제되면서 열압착 동안 다공성 구리층은 약 1.1 ㎛의 두께로 치밀해지며 결국 구리-구리 플립칩 접합이 완수되었다. 그 결과 10 MPa의 가압력 하에서 대기 중 300 ℃에서 5분간 접합 시 약 11.2 MPa의 접합부 전단강도를 확보할 수 있었는데, 이는 약 50% 이하의 필라들만이 접합된 결과로서, 공정 최적화를 통해 모든 필라들의 접합을 유도할 경우 20 MPa 이상의 강도값을 쉽게 얻을 수 있을 것으로 분석되었다.

• 한국재료학회지
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• 제33권10호
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• pp.393-399
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• 2023

In this study, changes in the microstructure and mechanical properties of cast and extruded Al-2Li-1Ce alloy materials were investigated as the Mg content was varied. The density decreased to 2.485, 2.46 and 2.435 g/cm³ when the Mg content in the Al-2Li-1Ce alloy was increased to 2, 4 and 6 wt%, respectively. Intermetallic compounds of Al₁₁Ce₃ were observed in all alloys, while the β-phase of Al₃Mg₂ was observed in alloys containing 6 wt% of Mg. In the extruded material, with increasing Mg content the average grain size decreased to 84.8, 71.6 and 36.2 ㎛, and the fraction of high-angle grain boundaries (greater than 15°) increased to 82.8 %, 88.6 %, and 91.8 %, respectively. This occurred because the increased Mg content promotes dynamic recrystallization during hot extrusion. Tensile test results showed that as the Mg content increased, both the yield strength and tensile strength increased. The yield strength reached 86.1, 107.3, and 186.4 MPa, and the tensile strength reached 215.2, 285, and 360.5 MPa, respectively. However, it is worth noting that the ductility decreased to 27.78 %, 25.65 %, and 20.72 % as the Mg content increased. This reduction in ductility is attributed to the strengthening effect resulting from the increased amount of dissolved Mg, and grain refinement due to dynamic recrystallization.

• 한국재료학회지
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• 제33권10호
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• pp.406-413
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• 2023

This study used optical and scanning electron microscopy to analyze the surface oxidation phenomenon that accompanies a γ'-precipitate free zone in a directional solidified CM247LC high temperature creep specimen. Surface oxidation occurs on nickel-based superalloy gas turbine blades due to high temperature during use. Among the superalloy components, Al and Cr are greatly affected by diffusion and movement, and Al is a major component of the surface oxidation products. This out-diffusion of Al was accompanied by γ' (Ni₃Al) deficiency in the matrix, and formed a γ'-precipitate free zone at the boundary of the surface oxide layer. Among the components of CM247LC, Cr and Al related to surface oxidation consist of 8 % and 5.6 %, respectively. When Al, the main component of the γ' precipitation phase, diffused out to the surface, a high content of Cr was observed in these PFZs. This is because the PFZ is made of a high Cr γ phase. Surface oxidation of DS CM247LC was observed in high temperature creep specimens, and γ'-rafting occurred due to stress applied to the creep specimens. However, the stress states applied to the grip and gauge length of the creep specimen were different, and accordingly, different γ'-rafting patterns were observed. Such surface oxidation and PFZ and γ'-rafting are shown to affect CM247LC creep lifetime. Mapping the microstructure and composition of major components such as Al and Cr and their role in surface oxidation, revealed in this study, will be utilized in the development of alloys to improve creep life.

• 한국주조공학회지
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• 제43권6호
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• pp.279-285
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• 2023

본 연구에서는 임계간 온도 범위에서 열처리한 구상흑연주철의 열처리 온도에 따른 물성 예측을 위해, 인장강도 450 MPa 급 구상흑연주철을 다양한 온도에서 열처리한 후 공냉하여 물성 예측에 필요한 미세조직을 분석하고 브리넬 경도를 측정하였다. 임계간 온도 구간에서 열처리 온도가 증가할수록 구상흑연주철 내 페라이트 분율은 감소함과 동시에 펄라이트 분율은 증가하였으나, 흑연 구상화율 및 구상흑연입수는 주방상태에서 측정된 값과 유사하였다. 열처리한 구상흑연주철의 브리넬 경도는 열처리 온도가 증가할수록 점점 증가하였다. 측정된 합금 조성 및 각 안정상의 분율, 그리고 문헌에 알려진 구상흑연주철의 브리넬 경도 예측 모델을 활용하여 열처리 온도 별 구상흑연주철의 경도 값을 계산해 본 결과, 측정값과 매우 유사한 값을 얻을 수 있었다. 또한 열역학 계산을 통해 예측된 상분율을 활용하여 정확한 경도 예측이 가능할지 확인해보기 위해, 열처리 온도 별로 구상흑연주철 내 흑연, 페라이트 및 오스테나이트의 부피를 계산한 후, 이를 면적으로 변환하여 동일한 구상흑연주철의 경도 예측 모델에 적용하였다. 이렇게 열역학 계산과 경도 예측 모델을 동시에 활용하여 계산된 구상흑연주철의 경도 값은 실제 측정한 브리넬 경도 대비 최대 27의 오차 범위 내에서 유사한 값을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제34권4호
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• pp.208-214
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• 2024

To fabricate intermetallic nanoparticles with high oxygen reduction reaction activity, a high-temperature heat treatment of 700 to 1,000 ℃ is required. This heat treatment provides energy sufficient to induce an atomic rearrangement inside the alloy nanoparticles, increasing the mobility of particles, making them structurally unstable and causing a sintering phenomenon where they agglomerate together naturally. These problems cannot be avoided using a typical heat treatment process that only controls the gas atmosphere and temperature. In this study, as a strategy to overcome the limitations of the existing heat treatment process for the fabrication of intermetallic nanoparticles, we propose an interesting approach, to design a catalyst material structure for heat treatment rather than the process itself. In particular, we introduce a technology that first creates an intermetallic compound structure through a primary high-temperature heat treatment using random alloy particles coated with a carbon shell, and then establishes catalytic active sites by etching the carbon shell using a secondary heat treatment process. By using a carbon shell as a template, nanoparticles with an intermetallic structure can be kept very small while effectively controlling the catalytically active area, thereby creating an optimal alloy catalyst structure for fuel cells.

• 열처리공학회지
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• 제37권4호
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• pp.155-162
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• 2024

SCr420H steel which is commonly utilized for automotive components requires the carburizing heat treatment process. Abnormal grain growth during this treatment significantly affects the mechanical properties of the steel parts. Consequently, a process designed to prevent abnormal grain growth at certain elevated temperatures is essential. For enhanced grain refinement, we considered the addition of Nb in SCr420H steel. The experimental condition of the carburizing heat treatment involved reheating the steel sample to temperatures between 940℃ and 1080℃. Using scanning electron microscopy, we examined the microstructure of specimens treated with the secondary solution, revealing an organization of bainite and ferrite. Transmission electron microscopy was utilized to determine the type, shape, and size of the carbonitrides, showing a high fraction of AlN at the secondary solution treatment temperature of approximately 1050℃ and of (Nb,Ti)(C,N) around 1200℃. AlN particles measured about 100 nm and (Nb,Ti)(C,N) about 50 nm. Optical microscopy was utilized to assess grain size variations at different secondary solution treatment temperatures. It is noted that the temperature at which abnormal grain coarsening occurred rose with increasing secondary solution treatment temperatures, indicating a greater influence of (Nb,Ti)(C,N) with higher heat treatment temperatures. This research provides reference data for preventing abnormal grain growth in Nb-added low alloy steels undergoing carburizing heat treatment.