$CaF_{2}$ 결정의 annealing시 내부 bubbles의 거동

심광보,박대출,주경,오근호,Shim, Kwang-Bo,Park, Dai-Chul,Joo, Kyoung,Auh, Keun-Ho 한국결정성장학회 1996 韓國結晶成長學會誌 Vol.6 No.4

결정입계를 갖는 $CaF_{2}$ 결정을 annealing할 때, 내부에 존재하는 bubbles의 거동을 결정학적으로 분석하였다. 이들 bubbles는 결정 내에서 일어나는 slip 현상처럼 $CaF_{2}$ 결정구조에 의존하여 특정한 방향으로 배향되어 있음이 확인되었다. 또한, AFM(atomic force microscope)으로 분석한 결과, 이들의 움직임은 negative grain growth에 의한 S-surface를 형성하고 있음이 관찰되었다. The behaviour of the internal bubbles present in $CaF_{2}$ crystals was characterized crystallographically using a variety of the mircroscopical technique. The bubble defects were found to be aligned on the characteristic planes and directions depending on the crystals structure of the $CaF_{2}$. The AFM analysis revealed that these behaviors are related to the S-surface formation by the negative grain growth mechanism.

$AlSiCa(Al_2O_3-SiC-C)$계 내화물 재료에 관한 연구:(II) 합성원료의 산화 및 소결 특성

심광보,주경,오근호,Shim, Kwang-Bo,Joo, Kyoung,Auh, Keun-Ho 한국결정성장학회 1997 韓國結晶成長學會誌 Vol.7 No.3

국산 하동고령토로부터 AlSiCa의 주원료인 $Al_2O_3$-SiC계 내화물 원료를 합성하는 데는 성공하였으며, 합성된 $Al_2O_3$-Sic 합성분말의 산화반응을 검토하였다. 공기중에서 산소와 반응시켜 Sic가 $SiO_2$로 산화될 때 필요한 활성화 에너지는 $\Delta$G=74.86 KJ/mol 이었으며, 수소분위기에서 $1500^{\circ}C$ 및 $1600^{\circ}C$에서 상압소성한 결과 vaporization 현상때문에 소결특성이 좋지 않았다. whisker-SiC상태로 합성되는 이 복합체는 AlSiCa의 고온내화벽돌이외의 고온구조용 재료로 응용될 수도 있다. It was succeeded in synthesizing the $Al_2O_3$-SiC refractory powders, which is main raw material of AlSiCa, from the domestic Hadong Kaolin. The oxidation reaction of the synthesized $Al_2O_3$-SiC powder was examined. The activation energy for SiC in $Al_2O_3$-SiC powder was calculated to be $\Delta$G=74.86 KJ/mol in air, however the poor sinterability of the powders is thought to be due to the vaporization of SiC in $H_2$ atmosphere. The formation of the whisker-SiC gives the possibility in use for high temperature structural material over high temperature refractory brick.

AlSiCa($Al_2O_3-SiC-C$)계 내화물 재료에 관한 연구: (I) 국산 chamotte로부터 원료분말합성

심광보,주경,오근호,Shim, Kwang-Bo,Joo, Kyoung,Auh, Keun-Ho 한국결정성장학회 1997 韓國結晶成長學會誌 Vol.7 No.4

AlSiCa powders were prepared from the domestic Hadong Kaolin ($Al_2O_3{\cdot}2SiO_2{\cdot}2H_2O$). As a result of the reaction of Hadong Kaolin and carbon powder at reducing atmosphere, $Al_2O_3{\cdot}SiC$ composite started to form at $1300^{\circ}C$ and completed at $1400^{\circ}C$. The optimum amount of carbon was 1:4 in mole ratio. It was found that only bright-green $\beta-SiC$ phase forms when the mixture was packed without carbon powder in alumina crucible. 하동고령토($Al_2O_3-SiC-C$)를 출발원료로하여 AlSiCa내화재 원료를 합성하였다. 하동고령토와 탄소분말을 혼합하여 수소분위기하에서 반응시킨결과, $1300^{\circ}C$에서$Al_2O_3-SiC-C$ 복합체가 힙성되기 시작하여$1400^{\circ}C$에서 완전 합성되었고, $SiO_2$에 대한 최적carbon량은 mole비로 1:4이었다. 합성시 알루미나 용기에 탄소분말을 충전시키지 않을 때는 미합성부분이 없이 밝은 녹색을 띈 $\beta$-SiC(cubic form) 를 형성함을 확인하였다.

유한요소법을 이용한 박판 맞대기 용접부 잔류응력 해석

심광보(Kwang-Bo Shim),배홍열(Hong-Yeol Bae),전준영(Jun-Young Jeon),송태광(Tae-Kwang Song),김윤재(Yun-Jae Kim) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.11

In this paper, welding residual stresses for butt weld of thin-walled plate are calculated based on 3-dimensional finite element analyses. To study the effect of mechanical boundary condition on welding residual stresses, various boundary conditions are considered. Predicted welding residual stresses are validated existing results of measurements and finite element analyses and compared with welding residual stress profile in the R6 code. The results of this work are expected to be used in assessment of the crack in weldment.

유한요소법을 이용한 박판 맞대기 용접부 잔류응력 및 균열 해석

심광보(Kwang-Bo Shim),배홍열(Hong-Yeol Bae),전준영(Jun-Young Jeon),송태광(Tae-Kwang Song),김윤재(Yun-Jae Kim) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.5

본 논문은 박판 맞대기 용접부 잔류응력을 3 차원 유한 요소법을 이용해서 모사하였다. 경계조건이 잔류응력에 미치는 영향을 연구하기 위해 다양한 경계조건이 고려되었으며, 예측된 용접 잔류응력은 기존 문헌의 내용과 비교 검증하였으며, 본 연구의 결과는 박판 용접부 균열에 발생하는 잔류응력의 영향을 해석하는데 사용될 것이다. In this study, we calculate the welding residual stresses for a butt-welded thin-walled plate by carrying out threedimensional finite-element analyses. To study the effect of mechanical boundary conditions on the welding residual stresses, various boundary conditions are considered. The welding residual stresses obtained in the measurements and finite-element analyses are validated by comparing them with the welding residual stress profiles in the R6 code. The results of this study are used to analyze the influence of residual stress on the crack formation in thin-section weldments.

Floating zone법에 의한 $LiNbO_3$ 단결정 성장을 위한 최적 원료분말 합성 및 소결 조건

조현,심광보,오근호,Cho, Hyun,Shim, Kwang-Bo,Auh, Keun-Ho 한국결정성장학회 1996 韓國結晶成長學會誌 Vol.6 No.2

Floating zone법으로 $LiNbO_3$ 단결정올 육성하는데 있어서 원료분말 합성과 원료봉 소결 과정의 최척의 조건을 설험적으로 조사하였다. 원료분말 합성사 낮은 고상반응 온도(700, $800^{\circ}C$)에서는 미량의 $Li_2CO_3$와 $Nb_2O_5$가 미반응상태로 남아있고, 고상반응 온도가 높을 때 ($1000^{\circ}C$)에는 입자성장이 일어나 후속공정인 원료봉 소결에 악영향을 미침이 확인되었다. $950^{\circ}C$에서 12시간 고상반응시킨 원료분말이 $LiNbO_3$의 결정상을 가지면서 미세한 결정립 크기와 균일한 크기분포를 보여 $950^{\circ}C$, 12시간이 최적의 원료분말 합성조건이었다. 원료봉 소결시 소 결온도가 높아질수록, 또 소결시간이 늘어날수록 치밀도가 증가하고 업자성장 양상이 급격히 증가함을 알 수 었었다. $1100^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결한 원료봉이 치밀하고, 작은 결정립 크기 와 균얼한 크기분포를 나타내어 floating zone법에 의한 $LiNbO_3$ 단결정성장에 가장 적합한 최적 의 소결 조건은 $1100^{\circ}C$, 2시간엄이 확인되었다. The optimum conditons were experimentally established for the powder synthesis and sintering of the feed-rods for $LiNbO_3$ crystal growth by a floating zone method. At the lower synthesis temperatures(700, $ 800^{\circ}C$) the minor amounts of $Li_2CO_3$ and $Nb_2O_5$ were present in the synthesized $LiNbO_3$ powder and at the higher temperature the particle size increased which is not favorable for the sintering process for the feed-rods. $LiNbO_3$ powder synthesized at $950^{\circ}C$ for 12 hours was found to be the best because it contains only the$LiNbO_3$ phase with the small particle size and uniform particle size distribution. As the sintering temperature and the soaking time increase, the sintered feed-rods exhibited the higher sintered density and grain growth phenomena. The $LiNbO_3$ feed rods sintering at $1100^{\circ}C$ for 2 hours were found to have the best microstructure for the precursor feed-rods of the floating zone crystal growth because of their higher density, small grain size and uniform particle size distribution. As the sintering temperature and the soaking time increase, the sintered feed-rods exhibited the higher sintered density and grain growth phenomena. The $LiNbO_3$ feed rods sintering at $1100^{\circ}C$ for 2 hours were found to have the best microstructure for the precursor feed-rods of the floating zone crystal growth because of their density, small grain size and uniform grain size distribution.

MgO 또는 ZnO를 첨가한 $LiNbO_3$단결정 성장 및 특성 : (II) 전기적 및 광학적 특성

조현,심광보,오근호,Cho, Hyun,Shim, Kwang-Bo,Auh, Keun-Ho 한국결정성장학회 1996 韓國結晶成長學會誌 Vol.6 No.4

Floating zone(FZ)법으로 육성하고 annealing한 undoped $LiNbO_3$ 단결정 및 MgO 또는 ZnO를 첨가한 $LiNbO_3$ 단결정의 전기적,광학적 특성을 조사하였다. 전기전도도, 유전율 및 전이온도, 전기.기계결합계수등의 전기적 특성과 광투과율, 굴절율 등의 광학적 특성을 측정하였으며, 비선형 광학특성의 척도라 할 수 있는 비선형 굴절율을 이론적으로 계산하였다. Undoped $LiNbO_3$ 단결정과 MgO 또는 ZnO를 첨가한 $LiNbO_3$ 단결정의 전기적, 광학적 특성을 비교함으로서 MgO 또는 ZnO의 첨가가 $LiNbO_3$ 단결정의 전기적 및 광학적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. The electrical and optical properties of the annealed $LiNbO_{3}$ single crystal with congruently melting composition and MgO or ZnO doped $LiNbO_{3}$ single crystal grown by the FZ method. The electrical and optical properties such as electrical conductivity, dielectric constant (Curie temperature), electro-mechanical coupling factor, optical transmittance and refractive indices of the grown crystals were measured and the nonlinear refractive indices of the grown crystals were calculated theoretically. The doping effects of MgO and ZnO were investigated by comparing the electrical and optical properties of the undoped $LiNbO_{3}$ single crystal and those of the $LiNbO_{3}$ single crystals doped with MgO or ZnO.

MgO 또는 ZnO를 첨가한 $LiNbO_{3}$ 단결정 성장 및 특성 : (I) 단결정 성장 및 결함구조

조현,심광보,오근호,Cho, Hyun,Shim, Kwang-Bo,Auh, Keun-Ho 한국결정성장학회 1996 韓國結晶成長學會誌 Vol.6 No.3

균일한 조성과 doping 효과를 얻을 수 있는 floating zone(FZ)법으로 조화용융조성의 undoped $LiNbO_{3}$ 및 5 mol%의 MgO 또는 ZnO를 각각 첨가한 $LiNbO_{3}$ 단결정을 육성하였다. 결정성장시 최적성장조건을 실험적으로 확립하였으며, 결정내에 존재하는 domain 구조, 전위구조, slip band, 미세쌍정등의 결함구조를 조사 및 분석하였다. $LiNbO_{3}$ single crystals (undoped, 5 mol% MgO-doped and 5 mol% ZnO-doped) were grown by the floating zone method which has the characteristics of a compositional homogeneity and uniform distribution of the dopants. The optimum growth condition was established experimentally and the defect structures such as domain structure, dislocation structure, slip band, and microtwins were characterized using a microscopic method.

Cz 실리콘 단결정에서 비대칭 자기장이 고액 계면에 미치는 영향

홍영호,심광보,Hong, Young-Ho,Shim, Kwang-Bo 한국결정성장학회 2008 韓國結晶成長學會誌 Vol.18 No.4

Cz법을 이용하여 다양한 성장 조건하에서 실리콘 단결정이 성장되었따. 고액 계면 형상의 차이는 다양한 자기장 분포를 통하여 구현되었으며 결정의 고액 계면에 있어 ZGP(zero-Gauss plane) 형태와 자기장 세기(MI)의 효과가 실험적으로 연구되었따. ZGP의 형태는 커습 자기장에 있어 상부 및 하부 코일에 인가되는 자기장의 비율(MR)로 인하여 평평하거나 포물선의 형태를 갖게 된다. MR이 증가함에 따라 고액 계면은 더욱 음각(more concave)의 형태가 되고 이는 MR 증가에 따른 고액 계면으로의 뜨거운 융액이 쉽게 유입될 수 있음을 의미한다. 고액 계면의 효과적인 형상은 자기장 분포에 의존됨을 발견하였으며 실험결과는 다른 연구와 비교하였다. Silicon single crystals are grown by Czochralski (CZ) method in different growing conditions. The different shapes of the crystal-melt interface are obtained with various magnetic fields. Effects of zero-Gauss plane (ZGP) shape and magnetic intensity (MI) on the crystal-melt interface in the crystal experimentally are investigated. The shape of ZGP is not only flat but also parabolic, which is due to magnetic ratio (MR) of the lower to upper current densities in the configurations of the cusp-magnetic fields. As the MR increases, the crystal-melt interface becomes more concave. It means that the hot melt can be easily transported to the crystal-melt interface with increasing the MR. Effective shape of the crystal-melt interface is found to depend on the magnetic field in cusp-magnetic CZ method. The experimental results are compared with other studies and discussed.

나노다공성 NiO-SiO₂ 가교화 점토의 합성 및 가교물질의 표면개질 연구

윤주영,심광보,문지웅,오유근,Yoon, Joo-Young,Shim, Kwang-Bo,Moon, Ji-Woong,Oh, You-Keun 한국세라믹학회 2004 한국세라믹학회지 Vol.41 No.1

점토를 이용한 나노 다공성 촉매 제조를 목적으로 $Ni^{2+}$ 이온으로 피복된 $SiO_2$ 나노 졸 입자를 2차원 충상점토 화합물의 층간에 삽입, 가교화 시켜 비표면적 및 다공도가 우수한 $NiO-SiO_2$ 가교화 점토($NiO-SiO_2$-PILM)를 합성하였다. 나노 크기의 실리카 졸 입자는 tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 가수분해하여 합성하였고, 여기에 $Ni^{2+}$ 수용액을 첨가한 다음 NaOH 용액을 적정하여 $Ni^{2+}-SiO_2$ 혼합 나노 졸입자를 완성하였다. 이렇게 제조된 혼합 졸 용액을 1wt%의 점토 수분산액에 첨가하여 $60{\circ}C$에서 5h 이온교환 반응을 통해 층간에 삽입, 수세, 건조 후 $40^{\circ}C$에서 2시간 열처리 하므로써 다공성 가교화 점토를 제조하였다. 나노 졸 입자의 가교화에 따라 점토의 층간거리($d_{001}$)는 $45{\AA}$ 정도 크게 증가하였고 $600^{\circ}C$까지도 다공구조가 안정하게 유지되었다. 또한 질소 흡착-탈착 등온선 분석 결과 비표면적($S_{BET}$)이 최대 $760m^2/g$으로 다공 구조가 매우 잘 발달되어 있음을 확인하였고, $NiO-SiO_2$ 졸 가교화 점토의 경우 $NiO-SiO_2$ 나노입자가 층간에 이중층으로 배열되어 있음을 알 수 있었다. Nanoporous materials with nanometer-sized pores, are of great interest in the various applications such as selective adsorbents, heterogeneous catalysts and catalyst supports because of their high porosity, surface area, and size selective adsorption properties. This study is aimed to prepare nanoporous catalytic materials on the basis of two-dimersional clay by pillaring of $SiO_2$ sol particles. $SiO_2$ Pillared Montmorillonite (Si-PILM) was prepared by ion exchanging the interlayer $Ni^{2+}$ ions of clay with $SiO_2$ nano-sized particles of which the surface was modified with nicked polyhydroxy cations sach as $Ni_4(OH)_4^{4+}$. Nano-sized $SiO_2$ particles were formed by the controlled hydrolysis of tetraethyl orthosilicate (TEOS). Upon pillaring of $Ni^+$-modified $SiO_2$ nano particles between the clay layers, the basal spacing was expanded largely to $45{\AA}$ and the extremely large specific surface area ($S_{BET}$) of $760m^2/g$ was obtained.