• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.220.1-220.1
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• 2014

본 연구에서는 PECVD 공법 중에 이온화 에너지가 높은 선형이온빔 소스를 이용하여 고온에서 전도성 카본박막을 코팅하였다. 카본 박막 코팅을 위한 Precursor는 $C_2H_2$ gas를 이용하였으며, 온도에 따른 카본 박막의 전기적 특성 및 두께에 따른 카본 박막 성장 구조를 분석하였다. 카본 박막의 전기적 특성은 Interfacial contact resistance (ICR) 방법으로 측정하였으며, 접촉 저항 측정을 위한 모재는 SUS316L stainless steel을 사용하였고 카본 박막 성장 구조 분석을 위해서는 폴리싱된 Si-wafer를 사용하였다. 선형이온빔 소스를 이용하여 상온에서 증착한 카본 코팅의 접촉저항 값은 50 nm 코팅 두께에서 $660m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 비정질상의 특성을 나타냈으며, 고온에서는 $14.8m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 온도가 증가함에 따라 비정질상의 카본 박막이 전도성을 가지는 카본박막으로의 성장을 확인할 수 있었다. 또한 전도성 카본 박막의 성장 구조 분석은 FE-SEM 및 Raman spectrum 분석을 통해 확인하였으며, 그 결과 코팅 두께가 증가할수록 카본 입자들은 수nm에서 약 150 nm의 카본 cluster를 형성하며 성장하였다. 이때 전도성 카본 박막의 두께에 따른 접촉저항의 값은 고온 조건에서 카본 박막의 두께가 약 100 nm일 때, $12.1m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$의 가장 낮은 값을 가졌다. 위의 결과를 경제성이 아주 우수한 대면적 전도성 나노 카본 박막의 상용화 가능성이 높아질 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.244.2-244.2
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• 2014

금속, 플라스틱, 유리 등의 재료 표면에 다양한 색상을 표현하기 위해 일반적으로 습식 도금을 많이 적용하고 있다. 하지만 습식 도금은 공정 수가 많을 뿐만 아니라 위험물질 및 오염물질을 많이 사용하기 때문에 산업사고, 환경오염 등을 야기 시킨다. 따라서 본 연구에서는 친환경적 방법인 물리적기상증착(PVD ; Physical Vapor Deposition) 방식의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering)으로 색상을 구현하였다. PVD 방식의 증착은 습식 도금 방식에 비해 친환경적이며, 전처리에서 후처리까지 한 공정으로 가능하다는 점이다. 스퍼터링은 PVD의 다른 방식인 E-beam 방식에 비해 대량생산을 할 수 있다는 장점이 있다. 양산형 스퍼터링 장비(${\Phi}1200mm{\times}H1400mm$)로 실험을 진행하였으며, 증착 물질은 Ti, Al, Cr 을 사용하였고, 반응성 가스(Reactive Gas) 로는 N2, C2H2 가스를 사용하였다. 전처리는 LIS (Linear Ion Source)로 식각(Etching) 하였고, 펄스직류전원공급장치(Pulsed DC Power Supply)를 사용하여 증착 하였으며, 증착시 기판에 bias (-100 V)를 인가 하였다. 그 결과 회색계열, 갈색계열 등 여러가지 색을 구현할 수 있었으며, 증착된 박막의 특성을 알아보기 위하여 색차계, 내마모 시험기, 연필경도 시험기를 사용하였다. 향후 후처리 공정으로 내지문(AF ; anti fingerprint coating) 박막 등과 같은 실용적인 박막을 증착할 계획이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.208-208
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• 2011

최근 유연기판 기술을 기반으로 대면적 roll to roll 공정기술 개발이 활발히 연구됨에 따라 이에 적용 가능한 대면적 플라즈마 소스의 중요성이 대두되고 있다. 대면적 플라즈마 처리 공정에 적용 가능한 소스 중 closed drift 타입의 선형 이온 소스는 제작 및 대면적화가 용이함에 따라 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 선형 이온 소스를 다양한 표면처리 공정에 효과적으로 적용하기 위해서는 방전 특성에 대한 이해를 바탕으로 각 공정에 맞는 이온빔 전류 밀도, 방전 전압 등의 방전 인자 조절이 필수적이다. 본 연구에서는 표면 개질, 식각 및 박막 증착 등의 다양한 분야에 활용 가능한 선형 이온 소스를 개발하였으며, 선형 이온 소스를 통한 표면 식각 공정을 집중적으로 연구하였다. 전극 및 자기장 구조에 따른 선형 이온 소스 내 플라즈마 방전거동 분석을 위해 object oriented particle in cell(OOPIC) 전산모사를 수행하였으며, 이를 통해 식각 또는 증착 공정에 적합한 이온 소스의 구조 및 공정 조건을 예측하였다. 또한 OOPIC 전산모사를 통해 예측된 이온빔 인출 경향을 Faraday cup을 이용한 이온빔 전류 밀도 측정을 통해 확인하였다. 실리콘 기판 식각 공정의 경우, 이온 전류밀도 및 에너지에 따른 식각 거동 분석, 이온빔 입사각 변화에 따른 식각 특성 분석을 통해 최적 식각 공정 조건을 도출하였다. 특히, 이온빔 입사각 변화에 따른 식각률 변화는 일반적으로 알려진 입사각에 따른 스퍼터링율과 유사한 경향을 보였다. 이온빔 에너지 3 kV, Ar 압력 1.3 mTorr 조건에서 기판 정지 상태시 약 8.5 nm/s의 식각 속도를 얻었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.185-185
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• 2012

최근 자연모사를 이용한 연구가 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히 연 잎의 표면에서 나타나는 초발수 특성이 마이크로 나노 크기의 구조와 표면에너지를 제어하는 에피큐티클 왁스에 기인하다는 것이 밝혀지면서 이를 응용한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 알루미늄 표면처리로 마이크로와 나노 구조물을 형성하고 그 위에 발수 특성을 가진 물질을 증착하여, 발수성을 가지는 표면을 개발하였다. 알루미늄 표면에 마이크로 크기의 알루미나($Al_2O_3$) 분말을 이용한 블라스트(blast) 공정으로 표면에 마이크로 구조를 형성하고, Linear Ion Source(LIS)를 적용한 Ar 이온빔 에칭으로 나노 구조를 형성하였다. FE-SEM 분석을 통해 수~수십 마이크로 구조 위에 나노 크기의 구조가 형성 된 것을 관찰하였다. 마이크로 나노 구조가 형성된 알루미늄의 표면에너지를 낮추기 위해 trimethylsilane(TMS) 및 Ar을 이용한 플라즈마처리로 표면에 기능성 코팅막을 형성하였다. 그 결과 TMS 발수 코팅하기 전에 비해 표면에너지가 $99.75mJ/m^2$에서 $9.05mJ/m^2$으로 급격히 낮아지고 접촉각 값이 $123^{\circ}$로 향상된 것을 확인하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제53권6호
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• pp.271-279
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• 2020

Non-ferrous metals, widely used in the mechanical industry, are difficult to machine, particularly by drilling and tapping. Since non-ferrous metals have a strong tendency to adhere to the cutting tool, the tool life is greatly deteriorated. Diamond-like carbon (DLC) is one of the promising candidates to improve the performance and life of cutting tool due to their low frictional property. In this study, a sacrificial DLC layer is applied on the hard nitride coated drill tool to improve the durability. The DLC coatings are fabricated by controlling the acceleration voltage of the linear ion source in the range of 0.6~1.8 kV. As a result, the optimized hardness(20 GPa) and wear resistance(1.4 x 10-8 ㎣/N·m) were obtained at the 1.4 kV. Then, the optimized DLC coating is applied as an sacrificial layer on the hard nitride coating to evaluate the performance and life of cutting tool. The Vickers hardness of the composite coatings were similar to those of the nitride coatings (AlCrN, AlTiSiN), but the friction coefficients were significantly reduced to 0.13 compared to 0.63 of nitride coatings. The drilling test were performed on S55C plate using a drilling machine at rotation speed of 2,500 rpm and penetration rate of 0.25 m/rev. The result showed that the wear width of the composite coated drills were 200 % lower than those of the AlCrN, AlTiSiN coated drills. In addition, the cutting forces of the composite coated drills were 13 and 15 % lower than that of AlCrN, AlTiSiN coated drills, respectively, as it reduced the aluminum clogging. Finally, the application of the DLC sacrificial layer prevents initial chipping through its low friction property and improves drilling quality with efficient chip removal.

• 한국자기학회지
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• 제23권2호
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• pp.43-48
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• 2013

Chalcogenide $Fe_{0.9}M_{0.1}Cr_2S_4$(M=Co, Ni, Zn)에 대하여 X-선 회절법, 자기저항측정, Mossbauer 분광법을 이용하여 CMR특성과 자기적 성질을 연구하였다. 10 at%의 M 치환에서는 상온에서 입방정으로 정상 spinel 구조를 갖는 것으로 나타났다. 자기저항 실험결과 $T_C$ 부근에서는 도체-반도체 전이의 특성을 보이며 최대자기저항 온도가 나타났다. M$\ddot{o}$ssbauer 분광 실험 결과에서 Fe에 대한 Ni 치환은 초교환 상호작용을 강화시키고 Jahn-Teller 효과에 의한 완화 현상의 심화를 보여준다. CMR 특성은 망간산화물의 $Mn^{3+}$와 $Mn^{4+}$ 사이의 이중교환상호작용과 다르게 동적 Jahn-Teller 효과와 관계된 polaron에 기인한 도체-반도체 전이 의한 것으로 해석된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권4호
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• pp.290-297
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• 2009

고에너지 광자선 기반의 소조사면을 이용한 방사선 치료 시, 조사면의 가장자리에서의 급격한 선량 변화, 전자의 비평형상태, 검출기의 체적 효과 및 검출기와 팬텀 물질과의 불균질성 등으로 인하여 정확한 선량 측정이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 선량 측정을 위해 널리 사용되는 전리함, 다이오드 검출기 및 물과 등가인 재질로 이루어져 측정 시 오차 유발 요인이 적은 것으로 알려진 $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT 필름을 이용하여 팬텀 내 소조사면에서의 흡수선량을 측정하고, 각 검출기들의 특성 및 EBT 필름의 유용성을 평가하였다. 각 검출기는 팬텀 표면으로부터 10 cm 깊이에 장착, 선원과의 거리(SAD)를 100 cm로 하였으며, 6 MV X-선 빔을 6개 조사면($5{\times}5\;cm^2$, $2{\times}2\;cm^2$, $1.5{\times}1.5\;cm^2$, $1{\times}1\;cm^2$, $0.7{\times}0.7\;cm^2$ 및 $0.5{\times}0.5\;cm^2$)으로 팬텀에 조사하였다. $5{\times}5\;cm^2{\sim}1.5{\times}1.5\;cm^2$ 조사면의 경우, 모든 검출기들의 선량값이 1% 이내로 정확하게 일치하였으나, $1{\times}1\;cm^2$ 이하 조사면에서는 전리함을 이용한 측정결과가 타 검출기들에 비해 선량값을 매우 낮게 평가하는 것으로 확인되었다. 이는 검출기 체적효과가 매우 큰 오차요인으로 작용한 것으로 예측되어, 이를 제거하기 위해 제적 효과를 보정하는 컨볼루션 이론을 적용하여 측정된 선량값을 보정하였다. 그 결과, 다이오드 검출기의 경우 $1{\times}1\;cm^2$의 조사면에서는 EBT 필름의 흡수선량보다 약 3%가 높게, 전리함은 약 1% 낮게 측정되었다. $0.5{\times}0.5\;cm^2$ 조사면에서 다이오드 검출기는 약 1% 높은 값을, 전리함은 7% 낮은 선량값을 나타내었다. 결론적으로 $GAFCHROMIC^{(R)}$ EBT 필름의 소조사면 선량측정기로서의 유용성을 확인하였으며, 몬테카를로 전산모사를 이용한 추가 검증이 수행될 예정이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권4호
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• pp.207-215
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• 1998

방사선의 측정방법으로 현재까지 여러 방법들이 쓰여져 왔다. 여기에는 필름을 이용하는 방법, TLD를 이용하는 방법, 전리함(ion chamber)을 이용하는 방법 등이 대체로 가장 많이 쓰여지는 방법이다. 그러나 본 연구에서는 새로운 방사선측정 방법이 시도되었다. 고분자 젤과 핵자기공명영상 (MRI)을 이용한 방법이 그 것이다. 본 연구의 목적은 방사선 측정을 위한 고분자 젤을 합성하고 합성된 젤을 사용하여 젤의 방사선 흡수선량과의 관계를 MRI 영상으로부터 구해서, 이 결과를 근접치료에 쓰이는 seed 선원의 선량분포를 측정하여 가시화 시키는데 있다. 이를 위해 지름 12 cm 원통형 팬텀에 젤을 합성하고, 이 젤을 뇌정위 방사선수술에 쓰이는 30 mm 콜리메이터를 이용하여 여러 단계의 선량을 젤에 조사하였다. 이렇게 조사된 젤은 MRI 을 촬영하였고 이렇게 촬영된 MRI 영상으로부터 젤팬텀의 각 위치의 횡이완시간 (T$_2$ time)을 영상분석 소프트웨어를 이용하여 계산하였다. 그 결과 젤의 홉수선량과 횡이완시간과는 17 Gy 근처까지는 거의 반비례 ($R^2$=0.993)하는 것을 알 수 있었으며, 이 보다 높은 흡수선량에 대해서는 또 다른 관계가 있음을 알 수 있었다. 또 이것을 이용하여 HDR afterloading system 의 Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포와 2 mCi Ir-192 seed 선원에 의한 선량분포를 측정하였다. 그리고 이 것을 각각 치료계획컴퓨터에 의한 선량분포곡선과 비교하였다. 본 연구의 결과로는 고분자 젤을 이용한 방사선의 측정방법을 시도하여 홉수선량과 젤의 특성과의 관계를 밝혔으며, 실제로 그접치료에 쓰이는 seed 선원에 의한 선량분포 곡선을 얻는데 적용하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권2호
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• pp.105-111
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• 2004

본 연구에서는 의료용 선형가속기로부터 발생되는 명목상 가속전압 6 MV선의 검출특성을 확인하기 위하여 유전체 물질을 사용한 평행판 검출기를 제작하였다. 제작한 검출기의 전극은 단면이 크롬으로 코팅되어 있는 FEP유전체 필름(두께: 100 $\mu\textrm{m}$)을 사용하였고 두 전극 사이에 PTFE유전체 필름(두께 : 100 $\mu\textrm{m}$)을 삽입하였다. 측정을 위하여 선원-팬텀 표면간의 거리 100 cm, 그리고 팬텀의 표면으로부터 깊이 5 cm되는 지점에 방사선 유도전하를 획득하기 위한 제작검출기를 놓았다. 방사선 조사시 제작검출기의 유용성을 알아보기 위하여, 영점 변동, 누설 전류, 인가전압에 따른 검출기의 반응, 재현성, 선형성, 조직최대선량비 등을 측정하였다. 측정결과 검출기의 영점 변동 전류 (I$_{Z}$ )는 8.3 pA, 누설 전류(I$_{I}$)는 10 pA 이었다. 제작 검출기는 인가전압에 대한 선형성을 보였으며, 또한 재현성실험에서는 조사된 선량에 대하여 1% 오차 범위 내에서 일치하였다. 검출기의 선량에 대한 선형성은 3% 이내의 오차범위에서 일치하면서 선량율 의존성이 있음을 확인하였다. 조직최대선량비분포에 대한 제작 평행판 검출기와 비교검출기간의 선량오차는 팬텀내의 최대 선량점으로부터 7.5 cm까지 3% 이내에서 일치하였다. 본 연구결과 유전체 필름을 이용한 평행판 검출기는 선량계로서의 기본적인 특성들을 허용 가능한 범위에서 만족스러워 상대선량측정을 위한 검출기로 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제39권4호
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• pp.571-575
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• 2016

본 연구에서는 몬테칼로 전산모사 코드인 GATE6 (Geant4 Application for Tomographic Emission ver.6)를 사용하여 의료용 선형 가속기인 Varian사의 Clinac 21EX를 모사하고, 6 MV 광자선의 선량 특성을 평가하였다. 몬테칼로 방법은 방사선 치료시 환자 내의 선량분포를 계산하는 가장 정확한 방법으로 널리 이용되고 있다. 몬테칼로 기반의 코드를 이용하여 선형가속기의 조사 헤드부를 통과하는 입자의 흐름을 모사하는 것은 조사선량을 정량화 하는데 필요한 입자들의 에너지, 공간 분포와 같은 임상적인 빔의 특성을 결정하기 위한 실용적인 방법이다. 본 연구에서 모사한 선형가속기의 조사 헤드부는 빔 경로에 위치한 타겟, 일차 콜리메이터, 선속 평탄 필터, 이온전리함, 이차 콜리메이터로 구성된다. 모사된 선형가속기를 이용하여 선원-표면간 거리 100 cm, 조사야 $10{\times}10cm^2$ 조건에서 물팬텀 내의 광자선 에너지 스펙트럼(energy spectrum), 심부선량백분율(percentage depth dose), 선량프로파일(dose profiles)을 측정하였으며, 이 결과값을 실험 측정값과 비교하여 정확성을 검증하였다. 본 연구에서는 모사를 통한 결과값과 실험값이 매우 일치함을 보였으며, 이를 통해 GATE6 전산모사 코드는 방사선치료에 사용되는 광자선을 모사하기에 효과적임을 입증하였다.