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레이저가공디자인연구실

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연구실소개

레이저 가공디자인 연구실(ADLAM Lab)은 레이저 기술을 응용하여 다양한 공정을 설계하여 최적의 공정 솔루션을 제공을 목표로 연구하고 있다.

1. Laser aided manufacturing
 가. Laser cutting
  1) Cementitious composites
  원전해체 시에 많은 기술이 필요하지만 특히, 방사성 폐기물 처리 및 처분에 대한 기술이 매우 중요합니다. 원전 가동 중에 콘크리트는 가장 주요하게 발생하는 방사성 폐기물로써, 오염이나 방사화 되기 때문에 콘크리트 표면 제거 기술 개발은 필수적입이다. 본 연구실에서는 레이저와 콘크리트의 상호작용에서 발생하는 물리적 및 화학적 변화 및 메커니즘 분석 연구를 진행하고 있다.

  2) Steel(Stainless steel, SS41)
  첨단 산업이 진행됨에 가공되는 제품들이 고도의 정밀도를 요구 하고 있으며, 다양한 제조 산업에서는 레이저를 이용한 가공방법이 도입되고 있다. 본 연구실에는 제조 산업에서 주로 사용되는 Co2 laser를 사용하여 engineering material 에 대한 가공 품질을 평가하고 레이저 매개 변수가 재료에 미치는 영향에 대해 연구하고 조사하였다.

  3) Electrode for Lithium-ion battery
  리튬이온 배터리는 2차 전지 중 하나로 니켈-카드뮴 전지, 니켈-금속 수소 전지보다 상대적으로 가볍고, 높은 용량을 갖으며, 긴 사이클 수명을 갖고 있다. 이러한 장점들로 스마트폰, 무선제품, 전기자동차에서 수요가 더욱 증가하고 있다. 그 중 전극(Electrode)는 배터리의 용량을 결정하는 요소이며, 절단될 때 절단면에 결함이 발생하면 배터리의 수명이 감소되기 때문에 레이저를 통해 높은 품질의 전극절단 솔루션을 제공하기 위한 연구를 진행하고 있다.

 나. Laser welding
  1) Metal welding(Battery tab welding, Al-Cu)
  이종 금속 용접은 재료의 물리적 및 화학적 특성 차이로 인해 용접이 어렵다. 따라서, 다양한 재료의 용접을 위해 해결책을 찾는 것이 필수적입이다. 본 연구실에서는 리튬이온 배터리(배터리 탭 용접)에서 배터리 탭과 케이스를 용접하기 위한 레이저 용접을 연구하고 있으며, 이종 알루미늄과 구리(Al-Cu 용접)의 레이저 용접 시 결함 형성에 대한 원인과 해결책을 조사하는 것을 목표로 한다.

  2) Plastic welding(Polypropylene)
  Polypropylene은 Polyethylene과 함께 대표적인 수소와 탄소로만 이루어진 사슬형 포화 탄화수소계 Polyolefine 소재로서, 범용 플라스틱 소재 중 하나입니다. 나노초 레이저를 이용하여 Polypropylene에 열변형을 최소화하여 보다 안정적으로 접합할 수 있는 방법을 연구하고 진행하고 있다.

 다. Laser drilling
  1) Metal interaction characteristic(SCP)
  기술의 발달과 첨단 산업화로 인해 정밀성이 요구되는 다양한 가공 기술이 개발되고 있다. 레이저를 이용한 가공은 많은 장점으로 인해 다양한 분양에서 적용된다. 하지만 재료와 레이저 간의 기본적인 반응 특성을 이해하지 않으면 그 이점을 충분히 활용하지 못한다. 본 연구실에서는 레이저 가공의 이점을 활용하기 위한 재료와 레이저 간의 기본적인 반응 특성에 대해 연구한다.

 라. Laser surface treatment
  1) Laser cleaning
  자동차 차체 제작 시 주로 용접으로 인해 제품 간의 용접이 이루어진다. 용접 시 발생하는 변색된 지점 ‘Heat tint’와 용접 열로 인해 생성되는 ‘Oxide layer’는 차체 부식에 부정적인 영향을 준다. 기존에 이를 해결하기 위해 화학물질을 분사하여 제거하지만, 이는 환경적 규제 및 비용적인 측면에서 비효율적인 방법이다. 이를 해결하고자 Laser cleaning을 통해 Heat tint와 Oxdie layer를 제거하고, 더 나아가 레이저 변수를 변경하여 효율을 높이는 연구 및 페인트 도장의 안정성을 평가하여 Laser cleaning으로 인한 차체 생산의 효율성을 증가시키기 위한 연구를 진행하고 있다.

  2) Anti-icing
  동절기 결빙으로 발생하는 피해는 도로, 항공 및 철도 등 많은 문제가 야기된다. 기존 화학물질을 사용하는 제·방빙 기술은 환경적으로 영향을 받기 때문에 효율성이 떨어진다. 이를 해결하기 위해 적은 열영향부, 정밀한 공정, 빠른 속도등 다양한 장점을 지니는 Laser를 이용하여 문제를 해결하고자 한다. 본 연구실에서는 Laser processing을 통해 금속 표면이 젖지 않고, 결빙 방지하며, 화학 물질을 사용하지 않는 친환경적인 기술 계발을 목표로 하고 있다. 또한 레이저와 금속 간의 상호작용(Surface morphology, Surface chemistry)에 관하여 연구를 하고 있다. 

  3) Laser structuring of electrode for enhancement battery performance
  현재 전기자동차 수요가 증가함에 따라 고출력/고에너지 배터리에 대한 관심이 높다. 배터리 성능향상을 위한 접근방법은 배터리 소재의 특성을 개선하는 방법과 배터리 공정에서 개선하는 방법 등이 있다. 본 연구는 레이저를 통해 전극의 표면을 선택적으로 제거한 3D형태의 전극을 제작하여 배터리 성능을 향상시키는 것이 목적이다.

2. Advanced design for manufacturing processes
 가. Embossing cell culturing plate for bio research
 최근 줄기세포 및 암세포 관련 연구의 진행으로 세포 구조의 중요성이 두드러졌으며, 연구에서 세포 조직배양을 2차원보다 3차원 배양 방법이 선호되고 있다. 기존의 3D 세포배양판은 높은 가격과 공급 과정에 어려움이 있다. 본 연구는 친환경 소재인 PDMS를 이용한 3D 세포배양판 설계를 통해 비용효율적이며, 안정적인 세포배양을 위한 연구를 진행하고 있다.

발표논문(최근 5년)

  • Youngjin Seo, Dongkyoung Lee*, Sukhoon Pyo*, "High-Power Fiber Laser Cutting for 50-mm-Thick Cement-Based Materials", Materials, 2020
  • Youngjin Seo, Dongkyoung Lee*, Sukhoon Pyo*, "Microstructural characteristics of cement-based materials fabricated using multi-mode fiber laser", Materials, 2020
  • Dongkyoung Lee*, Shiva Pathak, Jee-Heon Jeong*, "Design and manufacture of 3D cell culture plate for mass production of cell-spheroids", Scientific Reports, 2019
  • Dongkyoung Lee, Byungmoon Oh, Jungdon Suk*, "Effect of compactness on laser cutting of cathode for lithium-ion batteries using CW fiber laser", Applied Sciences, 2019
  • Youngjin Seo, Sukhoon Pyo, Dongkyoung Lee*, "Experimental investigation of laser cutting on cement composites", Journal of Welding and Joining, 2019
  • Seungik Son, Dongkyoung Lee*, "Experimental Investigation of Infrared laser drilling process applied with different repetition rate on Ni-Au coated BeCu", Journal of Welding and Joining, 2019
  • Dongkyoung Lee*, "Understanding of BeCu interaction characteristics with a variation of ns laser-pulse duration", Materials, 2018
  • Dongkyoung Lee, Youngjin Seo, Sukhoon Pyo*, “Effect of laser speed on cutting characteristics of cement-based materials", Materials, 2018
  • Dongkyoung Lee*, "Experimental Investigation of Laser Ablation Characteristics on Nickel-Coated Beryllium Copper", Metals, 2018
  • Dongkyoung Lee*, "Investigation of physical phenomena and cutting efficiency for laser cutting on anode for lithium-ion batteries", Applied Sciences, 2018
  • Dongkyoung Lee, Sukhoon Pyo*, "Experimental Investigation of Multi-Mode Fiber Laser Cutting on Cement Mortar", Materials, 2018
  • Dongkyoung Lee*, Jyotirmoy Mazumder, “Effects of Momentum Transfer on Sizing of Current Collectors for Lithium-ion Batteries during Laser Cutting", Optics and Laser Technology, 2018
  • Dongkyoung Lee, Dahoon Ahn*, "Dataset of testbed and preliminary data for de-icing experiments using piezoelectric actuators", Data in Brief, 2018
  • Dongkyoung Lee, "Dataset demonstrating effects of momentum transfer on sizing of current collector for lithium-ion batteries during laser cutting", Data in Brief, 2018
  • Dongkyoung Lee, “Investigation of Laser Ablation on Acrylonitrile Butadiene Styrene Plastic Used for 3D Printing", Journal of Welding and Joining, 2018
  • Dongkyoung Lee*, “Picosecond IR Pulsed Laser Drilling of Copper Coated Glass/Epoxy Composite”, IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, 2017
  • Dongkyoung Lee*, Jungdon Cho, Chan Ho Kim, Seung Hwan Lee, "Application of Laser Spot Cutting on Spring Contact Probe for Semiconductor Package Inspection”, Optics and Laser Technology, 2017
  • Dongkyoung Lee, “Experimental investigation of laser spot welding of Ni and Au-Sn-Ni alloy", Journal of Welding and Joining, 2017
  • Dongkyoung Lee, Sukhoon Pyo*, "시멘트기반 복합재료의 레이저 절단기술", Laser Solutions, 2017
  • Dongkyoung Lee*, Rahul Patwa, Hans Herfurth, Joyti Mazumder, “Three dimensional simulation of high speed remote laser cutting of cathode for lithium-ion batteries”, Journal of Laser Applications, 2016
  • Dongkyoung Lee*, Joyti Mazumder, “Effects of laser beam spatial distribution on laser-material interaction", Journal of Laser Applications, 2016
  • Dongkyoung Lee*, Rahul Patwa, Hans Herfurth, Joyti Mazumder, “Parameter optimization for high speed remote laser cutting of electrodes for lithium-ion batteries", Journal of Laser Applications, 2016

특허 등록 및 출원(최근 5년)

  • Dongkyoung Lee, Dongkyu Park, "Fork lift with apparatus for sensing irregularity on road; 노면 요철감지장치가 구비된 지게차", 10-2100070, Korea, 2020.04.06.
  • Dongkyoung Lee, Jee-Heon Jeong, "Cell culture well tool; 세포 배양 웰 툴", 10-2021230, Korea, 2019.09.05
  • Dongkyoung Lee, Jiyong Lee, "Chair including umbrella stand assembly; 우산꽃이가 포함된 의자", 10-2016294, Korea, 2019.08.24
  • Dongkyoung Lee,"Device for supplying laser of laser-guided cutting machine; 레이저 절삭기의 레이저 출력 장치", 10-1999437, Korea, 2019.07
  • Dongkyoung Lee, Jee-Heon Jeong, Jaeguen Shin, Youngjin Seo,"Cell culture container case; 세포 배양 용기 케이스", 10-1983943, Korea, 2019.05
  • Dongkyoung Lee, Youngjin Seo, Jaeguen Shin, "Laser concrete cutting device; 비직선 절삭면을 갖도록 하는 콘크리트 절삭장치", 10-1983940, Korea, 2019.05.23
  • Dongkyoung Lee, Chan Ho Kim, "Hanger; 옷걸이", 10-1938054, Korea, 2019
  • Joonghan Shin, Dongkyoung Lee, "Method for manufacturing of honeycomb structure using plastic film; 플라스틱 필름을 이용한 허니컴 구조체 제조방법”,10-2019-0075359, Korea, 2019
  • Dongkyoung Lee, "Device for prevents the formation of ice on the inner part of the freezer door; 도어와 인접하는 냉동고 내실 벽면의 결빙을 방지하는 결빙 방지 장치", 10-1871632, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee, Chan Ho Kim, Seung Hwan, Lee, "Refrigerator; 냉장고", 10-1872614, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee, Chan Ho Kim, Moo-Hyun Bang, "A Composition of Cutting-Film Enhanced Infrared Ray's Absorptance, and the Cutting-Film with the Composition ; 적외선 흡수율이 증진된 절삭용 필름 조성물 및 상기 조성물을 함유하는 절삭용 필름", 10-1917498, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee,Seung Hwan Lee, "Two-way charging apparatus of mobile communication terminal; 핸드폰의 양방향 충전기", 10-1901517, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee,Geon Ho Kim, "Method for manufacturing cell culture case, and the cell culture case manufactured by the method; 세포배양 케이스를 제조하는 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 세포배양 케이스", 10-1885464, Korea, 2018
  • Dongkyoung LeeChan Ho Kim, Moo-Hyun Bang, "Method for cutting a ceramic, the method using a cutting-film enhanced infrared ray's absorptance ;적외선 흡수율이 증진된 절삭용 필름을 이용하는 도자기 절삭방법", 10-1869644, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee,Chan Ho Kim, Hyung Kyu Kang, "Multi-layered tray of rotation type; 회전형 다층 쟁반", 10-1855600, Korea, 2018
  • Dahoon Ahn, Kyungwho Choi, Dongkyoung Lee ,"De-icing device using piezoelectric element; 압전소자를 이용한 제빙장치", 10-1838596, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee,Min Joon Choi, " Safety concent; 안전 콘센트", 10-1816475, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee, Jee-Heon Jeong, "Cell culture well tool; 세포 배양 웰 툴", 10-2018-0027688, Korea, 2018
  • Dongkyoung Lee,Jiyong Lee, "Chair including umbrella stand assembly; 우산꽃이가 포함된 의자", 10-2017-0093276, Korea, 2017.07.24
  • Dongkyoung Lee, Min Joon Choi, " Set inclusion of concent and plug, and the set be improved reverse direction;역방향으로 개선된 콘센트 및 플러그 세트", 10-1807460, Korea, 2017
  • Dongkyoung Lee, Chan Ho Kim, Moo-Hyun Bang, "Composition for film; 필름용 조성물", 10-2017-0027364, Korea, 2017
  • Dongkyoung Lee, You-min Chang, Ju Hong Kim, Yang Kyu Kim, “Tantalum capacitor and method of fabricating the same; 탄달륨 캐패시터 및 그의 제조 방법”, 10-2016-0046105, Korea, 2016
  • Youn Gyu Han, Dongkyoung Lee, “Method for manufacturing multi-layered printed circuit board; 다층인쇄회로기판의 제조방법”, 10-1548421, Korea, 2015.
  • Youn Gyu Han, Dongkyoung Lee, “Method for manufacturing printed circuit board; 인쇄회로기판의 제조방법”, 10-1540151, Korea, 2015
  • Dongkyoung Lee, You-min Chang, Ju Hong Kim, “Manufacturing method of chip inductor; 칩 인덕터의 제조 방법”, 10-2015-0130546, Korea, 2015
  • Dongkyoung Lee, You-min Chang, Ju Hong Kim, “Chip inductor and manufacturing method of the same; 칩 인덕터 및 그 제조 방법”, 10-2015- 0125427, Korea, 2015
  • Dongkyoung Lee, You-min Chang, Ju Hong Kim, “Method for forming electrode of passive device and passive device having exterior electrode; 수동소자 외부전극 형성방법 및 외부전극을 갖는 수동소자”, 10-2015-0098295, Korea, 2015