나노압입: 측정방법과 응용

전문가 제언

○ 이 분석논문은 나노압입(nanoindentation) 및 압입시험(instrumented indentation testing: IIT)에 관한 내용으로서, 유럽주도의 국제 생산공학기구인 CIRP(The International Academy for Production Engineering)멤버들의 활동을 중심으로 연구개발, ISO표준화, 응용영역 등에 걸쳐 국제적 동향과 과제들을 다룬 유용한 자료이다.

○ 압입은 재료의 기계적 성질을 시험하는데 가장 일반적으로 응용되는 방법이다. 두께가 수㎛ 이하 박막의 기계적 특성을 측정하는 유력한 방법인 나노압입은 다이아몬드, 텅스텐, 사파이어 등으로 만든 끝이 뾰족한 팁 구조의 인텐더(intender: 압자)를 수 mN 크기의 하중으로 박막에 압입하여 nm 스케일로 박막의 경도와 탄성계수 등을 평가한다. 이 기술은 주사탐침현미경에 의한 팁 베이스로 재료를 가공하는 기술과 함께 나노스케일 디바이스를 제조하는데 필수적이다.

○ 압입시험에서 인덴터는 핵심소자이다. 압입에 필요한 힘과 재료의 변위를 측정하기 위해 전자기형(electromagnetic), 유도형(inductive)이 개발되고 있고, 최근에는 정전 콤 드라이브를 이용하여 MEMS기반의 나노인덴터를 개발하였다(독일 PTB사). 압입데이터의 분석은 Herz의 탄성접촉이론이 바탕이지만 최근 지속적인 발전이 이뤄지고 있다.

○ 1990년대 후반 독일이 DIN 규격으로 개발한 경도측정에 관한 표준이 2002년 IIT에 관한 ISO표준으로 채택되어 ISO 14577 "Metallic materials - Instrumented indentation test for hardness and materials parameters"의 기초가 되었다.

- 이 과정에서 각국이 독자적으로 시행하는 관련규격 내용의 차이를 비교 조정하는 국제사업이 유럽, 미국 및 한국(한국표준과학연구원) 등에서 12개 표준연구기관이 공동으로 추진된 결과, 나노압입 비교에 따른 시험의 반복성, 재현성에 대한 변동계수(Coefficientof Variation: CV)값들이 개선되었다. 우리나라 역시 나노재료, 디바이스의 국산화촉진을 위해 나노압입시험, 인덴터 등의 기술에 더 많은 도전이 필요하다.

저자

D. A. Lucca, K. Herrmann, M. J. Klopfstein

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

정밀기계

연도

2010

권(호)

59

잡지명

CIRP Annals - Manufacturing Technology

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

803~819

분석자

박*선

분석물

• 나노압입- 측정방법과 응용.pdf [252,179 byte]

이미지변환중입니다.