산업용 고출력 반도체 레이저 펌핑광원모듈 개발

강승구(S.-G. Kang),윤재춘(J.-C. Yun),김대경(D.-K. Kimg),이상민(S.-M. Lee) 한국정밀공학회 2013 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2013 No.5월

급구배 산악열차 대차 프레임의 구조 안전성 평가

강승구(S.G. Kang),신광복(K.B. Shin),서승일(S.I. Seo),문형석(H.S. Mun) 한국생산제조학회 2014 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2014 No.9(1)

온도 변화를 고려한 서보모터의 감자 특성 분석

강승구(S. G. Kang),고영윤(Y. Y. Ko),김찬호(C. H. Kim),정상용(S. Y. Jung) Korean Society for Precision Engineering 2018 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2018 No.10월

CO₂ 레이저와 소다석회유리의 반응 특성 연구

강승구(S. G. Kang),임성진(S. J. Im),손영일(Y. I. Son),신중한(J. H. Shin) 한국기계가공학회 2019 한국기계가공학회 춘추계학술대회 논문집 Vol.2019 No.4

EAF dust가 함유된 붕규산염계 결정화 유리의 미세구조 분석

안영수,강승구,김유택,이기강,김정환,Ahn, Y.S.,Kang, S.G.,Kim, Y.T.,Lee, G.K.,Kim, J.H. 한국결정성장학회 2006 韓國結晶成長學會誌 Vol.16 No.2

붕규산염계 유리 프리트에 중금속이 다량 함유된 전기로 EAF dust(전기로 제강분진, 이하 더스트)를 $10{\sim}80wt%$ 범위로 첨가한 후 용융하여 유리 시편을 얻었다. 제조된 유리의 DTA분석 결과로부터 유리전이온도, $T_g$가 $550^{\circ}C$ 부근임을 확인하였고 이로부터 결정화에 필요한 열처리 조건을 $700^{\circ}C$/10 hr으로 정하였다. 더스트 첨가량이 70wt% 이상인 유리시편은 XRD 분석 결과 spinel 결정 피크만이 나타났으며, 결정화 시편의 경우, 더스트 첨가량이 40wt% 이상부터 spinel 결정이, 80wt% 부터는 spinet과 willemite 피크가 함께 검출되었다. XRD 분석으로는 결정상이 검출되지 않았던 조성의 유리시편에서도 aspect ratio=$0.7{\sim}1.0$인 수십 nm 크기의 결정상 존재가 SEM으로 확인되었고 결정화 시편에서도 더스트 함량이 l0wt%부터 결정상이 관찰되었다. 결정화 시편에서 관찰된 결정상은 그 형태와 분포가 첨가량에 따라 다양하고 비균일 하였으나 더스트 첨가량이 70wt%인 시편에서는 aspect ratio가 1에 가까운 6면체 형상을 나타내었다. Glassy specimen was obtained by melting and quenching a borosilicate glass frit miked with $10{\sim}80wt%$ EAF dust. The glass transition temperature, $T_g$ of glassy specimen was measured around $550^{\circ}C$ from the DTA curve and the eat treatment condition to crystallize a glassy specimen was selected as $700^{\circ}C$/1 hr. The spinel crystal peaks were found in XRD analysis for the glass containing dust > 70 wt%. For the glass-ceramics, however, the spinel peaks in a specimen containing dust > 40 wt%, and the spinel and willemite peaks in dust > 80 wt%. The crystals of several tens of nanometer with aspect ratio of $0.7{\sim}1.0$ were observed at a glassy specimen containing dust > 40 wt% by SEM which was not found by XRD analysis. For the glass-ceramics, the crystals were found in a specimen containing dust of even 10 wt% by SEM. The feature and distribution of crystals observed through the specimen for a glass-ceramics were diverse and not uniform. The crystals found in the glass-ceramics containing 70 wt% dust were hexahedral with an aspect ratio of around unity.

양방향 송수신모듈 제작을 위한 광결합계수의 계산 및 측정

김종덕,최재식,이상환,조호성,김정수,강승구,이희태,황남,주관종,송민규,Kim, J. D.,Choi, J. S.,Lee, S. H.,Cho, H. S.,Kim, J. S.,Kang, S. G.,Lee, H. T.,Hwang, N.,Joo, G. C.,Song, M. K. 한국광학회 1999 한국광학회지 Vol.10 No.6

레이저 다이오드와 수신광검출기가 집적된 소자를 V-홈을 가진 실리콘 광학벤치에 flip-chip 본딩하고, 경사면을 가진 하나의 단일모드 광섬유와 수동정렬하는 방법을 사용하여 가입자망을 위한 저가의 양방향 송수신 모듈을 설계, 제작하였다. 광섬유의 단면 경사각에 따른 송신광결합 효율과 수신광결합 효율사이의 병목점을 찾기 위해 Gaussian빔 모델을 사용하여 수평정렬거리, 광섬유 단면 경사각, 수직정렬오차등의 변수에 따른 광결합계수를 계산함으로써, 최적의 광정렬조건을 예측하였다. 또한 실리콘 광학벤치에서 광결합효율을 측정하여 광섬유의 수직정렬오차에 따른 광결합계수의 감소가 광섬유의 경사각에 의해 보상될 수 있다는 계산결과의 타당함을 확인하였다. 실제의 sub-module 제작 및 광결합 실험에서 송신빔이 광섬유 단면에 반사되어 PD로 입사되는 것을 최소화하기 위하여 광섬유 단면을 경사절두원추형으로 제작함으로써 PD의 수신 잡음을 $30mu$m 이상의 정렬거리에서 -35dB이하로 유지할 수 있었다. 같은 조건에서 단면 경사각이 $12^{\circ}$인 광섬유에 의해 -12.1dB의 송신출력과 0.2A/W의 responsivity를 얻을 수 있었다. We designed and fabricated a bidirectional optical transceiver module for low cost access network. An integrated chip forming a pin-PD on an 1.3 urn FP-LD was assembled by flip-chip bonding on a Si optical bench, a single mode fiber with an angled end facet was aligned passively with the integrated chip on V-groove of Si-optical bench. Gaussian beam theory was applied to evaluate the coupling coefficients as a function of some parameters such as alignment distance, angle of fiber end facet, vertical alignment error. The theory is also used to search the bottle-neck between transmittance and receiving coupling efficiency in the bi-directional optical system. Tn this paper, we confirmed that reduction of coupling efficiency by the vertical alignment error between laser beam and fiber core axis can be compensated by controlling the fiber facet angle. In the fabrication of sub-module, a'||'&'||' we made such that the fiber facet have a corn shape with an angled facet only core part, the reflection of transmitted laser beam from the fiber facet could be minimized below -35 dE in alignment distance of 2: 30 /J.m. In the same condition, transmitted output power of -12.1 dEm and responsivity of 0.2. AIW were obtained.

EAF dust가 포함된 붕규산염계 결정화 유리의 구조 및 화학적 내구성

안영수,강승구,Ahn, Y.S.,Kang, S.G. 한국결정성장학회 2007 한국결정성장학회지 Vol.17 No.2

붕규산염계 유리에 EAF Dust를 $40{\sim}80wt%$ 첨가하고 후 용융하여 유리를 제조한 후 $700^{\circ}C$/10hr으로 열처리하여 결정화유리 시편을 합성하였다. FT-IR, SEM, 그리고 EDS 분석을 통하여 조성 및 열처리 조건에 따른 시편내 결정상 및 결합상태 변화를 관찰하고, 이를 TCLP(Toxic Characterization Leaching Procedure) 실험에서 얻은 결과와 연계시켜 시편의 화학적 내구성을 연구하였다. 유리에 더스트 첨가량이 증가함에 따라 FT-IR 스펙트럼 상의 가교산소 진동피크($1050{\sim}1060cm^{-1}$)와 비가교산소 진동피크($960cm^{-1}$)가 합쳐진 넓은 피크($1000cm^{-1}$ 부근)가 저파수쪽으로 이동하였다. 동시에 boroxol ring의 $B_2O_3$ 구조가 tetrhedral-, trigonal- 그리고 di-borate로 변화되는 것을 확인하였다. 결정화유리 시편에서 Fe-O 피크가 확인되었으며 이는 spinel이 생성되었다는 XRD 결과와 일치하였다. TCLP를 행한 유리시편의 표면은 균열이 심하였으나 결정화유리는 큰 변화가 없어, 결정상 생성이 화학적 내구성을 향상시킴을 확인하였다. Fe의 용출량은 더스트가 80wt% 첨가된 결정화유리의 경우, 유리시편에 비하여 1/15로 감소하였다. Zn은 더스트 첨가량이 70wt% 이하인 결정화유리에서 용출량이 유리에 비해 높았으나 80wt% 이상 시편에서는 유리보다 감소하였고 이는 willemite 생성과 연관이 있는 것으로 사료된다. Glass-ceramics were fabricated by heat-treating a glass at $700^{\circ}C$/10hr which was obtained by melting a glass frit mixed with $40{\sim}80 wt%$ EAF dust at $1300^{\circ}C$/1hr. Dependence of crystal phase and bonding state change upon a compositional change and heat treatment condition were studied and the results was connected to the toxic characterization leaching procedure (TCLP) test data to investigate a chemical durability of the specimens. Increasing dust in a glass shifted the peak around $1000cm^{-1}$ to the lower frequency which was composed of two vibration peaks for the nonbridging oxygen at $960cm^{-1}$ and the bridging oxygen at $1050{\sim}1060cm^{-1}$. Also, the $B_2O_3$ structure of boroxol ring changed to a tetrhedral-, trigonal- and di-borate with dust addition. The Fe-O peaks in the glass-ceramics were observed which is consitent with XRD results of spinel formation. The surface of glass after TCLP test was severely cracked while there was no cracks on a glass-ceramics after TCLP test so the chemical durability of the glass-ceramics is superior than that of glass. The leaching concentration of Fe for the glass-ceramics containing EAF dust 80 wt% is 1/15 times lower than that of glass. The Zn leaching concentration fur the glass-ceramics containing dust < 70 wt% was higher than that of glass but its trend was reversed for the specimen of dust content > 80 wt% which could be concluded as correlated with occurrence of willemite phase.

실전류 기반 공작기계용 모터 특성 분석

이승창(S. C. Lee),고영윤(Y. Y. Ko),강승구(S. G. Kang),정상용(S. Y. Jung) Korean Society for Precision Engineering 2019 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2019 No.10월

제강분진이 첨가된 규산염계 결정화유리의 미세구조 분석

김환식,강승구,Kim, H.S.,Kang, S.G. 한국결정성장학회 2006 한국결정성장학회지 Vol.16 No.5

제강분진(EAF dust, 이하 더스트)이 첨가된 규산염계 유리 프리트를 용융하여 유리 시편을 제조하고, 이를 열처리하여 결정화 시킨 후 표면 및 내부의 미세구조를 관찰하였다. 제조된 유리의 DTA 분석결과 결정화온도($T_c$)는 $850^{\circ}C$ 부근이었으며 이로부터 열처리 온도를 $950^{\circ}C$로 정하였다. XRD 분석결과 더스트가 50wt% 들어간 유리시편은 비정질 상태였으나 70wt% 들어간 유리시편은 spinel 결정상이 나타났다. 결정화유리시편은 spinel 및 willemite 결정상이 함께 나타나며 더스트의 첨가량이 증가할수록 willemite 결정상이 증가하였다. 더스트의 함유량이 50wt%인 유리시편의 경우 연마된 절단면이 거울 표면같이 매끄러운 상태였으나 70wt% 첨가된 경우에는 유리질의 모상(glass matrix)내에 최대 10mm 크기의 spinel 결정상이 존재하였다. 결정화유리시편의 경우에는 자유표면에 $2{\sim}5{\mu}m$ 크기의 ZnO 결정입자들이 생성되었고, 내부에는 유리상, spinel 그리고 willemite 결정상이 혼재하였다. 더스트가 50wt% 첨가된 유리는 결정입자가 존재하지 않았으나 70wt% 첨가된 유리시편에는 14%의 결정이 존재하였다. 더스트가 50 및 70wt% 첨가된 결정화유리시편의 결정화도는 각각 19 및 43% 이었다. 결정화 전후 시편들을 TCLP 용액에 18시간 담근 후 SEM을 통하여 미세구조를 관찰했을 때 유리시편에는 균열이 발생하였으나, 결정화유리시편의 경우 침식흔적은 나타났으나 균열은 존재하지 않았다. Microstructures of free surface and interior of glass-ceramics obtained by heat treating silicate glass specimen containing electric arc furnace dust(EAF dust) were observed. The crystallization temperature, $T_c$ of glassy specimen was measured around $850^{\circ}C$ from the result of different thermal analysis so heat treatment temperature to obtain glass-ceramic specimen was selected as $950^{\circ}C$ for 1 hr. Glass specimens containing 50 wt% dust were amorphous, while glass specimens containing 70 wt% dust showed spinel crystal peaks in XRD results. In case of glass-ceramic specimens, spinel crystalline phase was appeared with willemite, and willemite crystal peak intensity increased with increasing dust contents. The fractured surface of glass specimens containing 50 wt% dust was smooth like mirror surface, but that containing 70 wt% dust showed spinel crystals of 10 ${\mu}m$ size in glass matrix. In case of glass-ceramic specimens, ZnO crystal particles of $2{\sim}5{\mu}m$ size were produced in free surface and glassy phase, spinel and willemite crystal phases existed in interior. There were no crystals in glasses containing 50 wt% dust, while glass containing 70 wt% dust had 14 vol% crystals. Crystallinity of glass-ceramic specimens containing 50 and 70 wt% dust were 19 and 43%, respectively. When microstructures of glass and glass-ceramic specimens were observed through SEM after TCLP experiment, glass specimens showed flaking phenomenon while glass-ceramic specimens showed a slight corrosion evidence without any cracks.

전기로 제강 더스트가 포함된 규산염계 유리의 결정화에 미치는 $TiO_2$ 영향

김환식,김우형,김강덕,강승구,Kim, H.S.,Kim, W.H.,Kim, K.D.,Kang, S.G. 한국결정성장학회 2008 한국결정성장학회지 Vol.18 No.3

Microstructure of glass-ceramics obtained by heat treating silicate glass containing 50 wt% electric arc furnace dust (EAF dust) and nucleation agents were observed. The crystallization temperature, $T_c$ of glassy specimen measured around $850^{\circ}C$ from different thermal analysis, so the heat treatment condition to obtain glass-ceramic specimen was selected as $950^{\circ}C/15 hr$. The nucleation agent, $TiO_2$ showed the superior effect on enhancing franklinite crystal growth which has stronger mechanical properties and more durable chemical resistance than willemite phase. Some specimens containing $TiO_2$ had the augite crystal phase and increasing $TiO_2$ amount decreased a fraction of willemite and increased a franklinite. Especially, the specimen with 5 wt% $TiO_2$ showed no willemite crystal phase and $1{\sim}2\;{\mu}m$ franklinite crystals dispersed uniformly in glassy matrix. Also, the specimens containing 5 wt% $TiO_2$ mixed with $Fe_2O_3$ showed a dendrite-shaped franklinite crystals caused by coalescence of small crystallites. 제강분진(EAF dust, 이하 더스트) 50wt%와 핵 형성제를 함유한 규산염계 유리 시편을 열처리하여 결정화 시킨 후 미세구조를 관찰하였다. 제조된 유리의 DTA 분석결과 결정화온도($T_c$)는 $850^{\circ}C$ 부근이었으며 이로부터 열처리 조건을 $950^{\circ}C$/15 hr로 정하였다. 핵 형성제 $TiO_2$는 $Fe_2O_3$나 $Cr_2O_3$에 비해 기계적 특성 및 화학적 내구성이 willemite 결정보다 우수한 franklinite 결정상의 성장을 시키는 효과가 탁월하였다. $TiO_2$가 첨가된 일부 결정화 유리 시편에서 augite 결정상이 관찰되었으며, 첨가량이 증가할수록 willemite 결정상은 줄어들고 franklinite 결정상은 증가하였다. 특히 5wt% 첨가된 시편은 willemite 결정상이 나타나지 않았으며 $1{\sim}2\;{\mu}m$ 크기의 franklinite 결정상이 유리 모상내에 고르게 분포되어 있었다. 또한 $TiO_2$가 5wt% 첨가된 시편에 $Fe_2O_3$를 첨가하면 franklinite 결정상들이 더욱 성장하여 서로 합체됨으로서 수지상 모양의 결정상을 나타내었다.