중수소와 삼중 수소의 핵반응을 이용하는 핵융합 에너지는 높은 에너지 밀도를 가지는 깨끗한 에너지원으로서 지속가능한 미래 에너지원으로 가장 기대가 되고 있다. 지금까지의 핵융합 에너지 개발은 핵융합 반응의 효율을 결정하는 플라즈마 물리 연구를 중심으로 진행되어 왔으나 현재 우리나라를 비롯하여 선진 7개국이 공동으로 건설 중인 ITER 장치에서부터 공학 기술이 중요한 연구 개발의 이슈로 등장하기 시작하였다. 여러 가지 첨단 공학 기술들이 핵융합 에너지 개발의 중요한 핵심기술로 인식되고 있는데 그 중심에는 재료공학이 있다고 볼 수 있다. 이 논문에서는 핵융합 에너지 개발의 중요한 이슈에 대한 정리와 함께 관련된 핵심적인 재료 공학 기술들을 제시하고자 한다. 특히 표면공학 분야의 구체적인 연구 개발 항목들이 논의 될 것이다.

Proteins enable biology to be viable through molecular interactions (such as in antigen-antibody, ligand-receptor, and drug-target) with

Plasma electrolytic oxidation of magnesium alloys is a well known technique to produce corrosion and wear resistant coatings. The addition of particles to the electrolyte provides a possibility to produce coatings with an increasing range of composition by in-situ incorporation of those particles into the coating. An extensive literature review has revealed that the mode of incorporation depends mainly on the melting point of the used particles and the energy provided by the discharges of the PEO process. The spectrum ranges from inert to partly reactive incorporation, but a complete reactive incorporation and a formation of a new single phase coating was not observed so far. Thus a new approach in PEO processing is introduced using specific particles as a kind of sintering additive, changing not only the composition but lowering the melting temperature and increase the liquid phase fraction during the discharges, resulting in a new amorphous coating.

An environmentally friendly method for in situ growth of Mg-Al hydrotalcite (HT) film on AZ31 magnesium alloy has been developed. The growth processes and corrosion resistance of the HT film were investigated. Then the HT film was surface modified by phytic acid solution to further improve the corrosion resistance. The film formation involves the dissolution of AZ31 substrate, adsorption of the ions from solution, nucleation of the precursor, followed by the dissolution of $Al^{3+}$, exchanging of $OH^-$ by $CO{_3}^{2-}$ and growth of the HT film. The HT film is very compact and acts as a barrier against $Cl^-$ attack in the early stage of corrosion, and then the surface of the film is dissolved gradually. This dense HT film can provide effective protection to the AZ31 alloy. The HT film with surface modification by phytic acid presents a self-healing feature and exhibits better corrosion resistance.

상용 마그네슘합금에 Ca+Y를 복합 첨가하여 부식특성의 변화를 평가하였다. Ca+Y를 복합 첨가한 경우 표면에 형성되는 피막의 안정성이 증가하여 내식성이 현저하게 향상되었다. AZx1-aCa-0.2Y 합금의 부식양상은 제2상과 기지간의 미소갈바닉 부식에 의해 국부부식 양상을 나타내었다.

Mg(1-4)Zn 이원계 압출재 및 Mg5Sn(1-4)Zn 삼원계 압출재의 부식거동을 3.5 % NaCl 용액에서 다양한 전기화학기법을 이용하여 평가하였다. 이원계 합금에 대한 연구결과, Zn 함량 증가에 따라 Mg 모재의 부동태화가 촉진되었고 동시에 수소발생속도가 증가하였으며 그 결과 부식전위의 상승이 관찰되었다. 그러나 Zn 함량 증가에 따른 부동태화 효과보다 수소발생 증가 효과가 우세하므로 결과적으로 Zn 함량 증가에 따라 부식속도는 증가하였다. Mg5Sn(1-4)Zn 삼원계 합금에 대한 부식시험 결과, Mg5Sn2Zn 합금이 가장 낮은 부식속도 및 우수한 부동태화를 나타내었으며 이는 합금원소 Sn의 수소발생속도 감소효과와 합금원소 Zn의 부동태화 효과의 상호작용에 의한 것으로 사료된다.

Mg and its alloys have been of great interest because of their low density of 1.7, 30% lighter than Al, but their wide applications have been limited because of their poor resistances against corrosion and/or abrasion. Corrosion resistance of Mg alloys can be improved by formation of anodic films using anodic oxidation method in aqueous electrolytes. Plasma electrolytic oxidation (PEO) is one of anodic oxidation methods by which hard anodic films can be formed as a result of micro-arc generation under high electric field. PEO method utilize not only substrate elements but also chemical components in electrolytes to form anodic films on Mg alloys. PEO films formed on AM50 magnesium alloy in an acidic fluozirconate electrolyte were observed to consist of mainly $ZrO_2$ and $MgF_2$. Liu et al reported that PEO coating on AM30 Mg alloy consists of $MgF_2$-rich outer porous layer and an MgO-rich dense inner layer. PEO films prepared on ACM522 Mg die-casting alloy in an aqueous phosphate solution were also reported to be composed of monoclinic $Mg_3(PO_4)_2$. $CeO_2$-incorporated PEO coatings were also reported to be formed on AZ31 Mg alloys in $CeO_2$ particle-containing $Na_2SiO_3$-based electrolytes. Magnesium tin hydroxide ($MgSn(OH)_6$) was also produced on AZ91D alloy by PEO process in stannate-containing electrolyte. Effects of $OH^-$, $F^-$, $PO{_4}^{3-}$ and $SiO{_3}^{2-}$ ions and alloying elements of Al and Sn on the formation of PEO films on pure Mg and Mg alloys and their protective properties against corrosion have been investigated in this work. $PO{_4}^{3-}$, $F^-$ and $SiO{_3}^{2-}$ ions were observed to contribute to the formation of PEO films but $OH^-$ ions were found to break down the surface films under high electric field. The effect of pulse current on the formation of PEO films will be also reported.

Magnesium alloys exhibit many attractive properties such as low density, high strength/weight ratio, high thermal conductivity, very good electromagnetic features and good recyclability. However, most commercial magnesium alloys require protective coatings because of their poor corrosion resistance. Attempts have been made to improve the corrosion resistance of the Mg alloys by surface treatments, such as chemical conversion coatings, anodizing, plating and metal coatings, are commonly applied to magnesium alloys in order to increase the corrosion resistance. Among them, chemical conversion coatings are regarded as one of the most effective and cheapest ways to prevent corrosion resistance. In this study, zinc phosphate conversion coatings on various Mg alloys have been developed by selecting proper phosphating bath composition and concentration and by optimizing phosphating time, temperature. Morphology, coatings composition, corrosion resistance, adhesion and its formation and growth mechanism of the zinc phosphate conversion coatings were studied. Results have shown some attractive properties such as simplicity in operation, significantly increased corrosion protective property. However, adhesions between coatings and substrate and also between coatings and paint are still not satisfied. Resolving the problems and understanding the mechanism of phosphating process are targets of our study.

마그네슘 합금의 화성처리는 주로 탈지-산세-디스머트-화성처리의 4단계를 거쳐 진행되는 것으로 알려져 있다. 즉, 마그네슘 합금은 공기 중에서 자연 산화막이 쉽게 생성되며 이때 생성된 산화막을 제거하기 위한 산세 공정이 필수적이다. 본 연구에서는 AZ91D 마그네슘 주조재에 주로 사용되어 왔던 다양한 산 종류에 따른 AZ31B 마그네슘 판재의 산 에칭 후의 표면 상태 및 부식 거동을 관찰하였다. 따라서 AZ31B에 적합한 산 종류를 선별하고 그에 따른 표면 거동에 대한 논의를 통하여 마그네슘 합금의 표면에 대한 이해를 높이고자 한다.

마그네슘 합금은 낮은 비중의 경량화 금속 소재이며, 주로 주조 주조재 형태로 상당한 기간 활용되어 왔으며, 최근에는 포스코에서 AZ31 합금으로 판재를 생산하면서 판재상의 마그네슘 소재의 응용이 본격화되고 있다. 포스코에서 판재로 생산되는 합금은 AZ31합금이 주종이며, AZ61 합금의 경우도 일부 생산되고 있으며, 향후 다양한 합금의 판재의 개발이 진행될 예정이다. 마그네슘 합금은 화학적 활성이 커서 내식성 확보를 위한 표면처리가 필수적이며, 내식성의 확보가 상업적 적용을 위하여 필수적이다. 기존의 마그네슘 합금의 표면처리 방법은 주로 AZ91D의 다이캐스팅재에 집중되어 왔으며, 포스코에서 생산되는 AZ31의 스트립 캐스팅재의 표면처리는 합금의 차이로 인하여 새롭게 공정이 개발되어야 한다. 본 발표에서는 AZ31 판재를 이용한 표면처리에서 전처리 공정이 미치는 영향에 대하여 논하고자 한다.

화석연료의 남용으로 지구 온난화가 심화되어 환경과 생태계변화가 가속화되고 있고, 급속한 산업의 발달과 인류 삶의 질 향상에 따른 에너지 수요가 급증하고 있는 실정에 있으며, 일본 후쿠시마 원전사태로 원자력 에너지의 위험성으로 지구 인류환경은 심각한 국면을 맞이 하고 있어 대체 에너지의 하나로 핵융합 에너지 필요성이 증대되고 있다. 핵융합 에너지 연구 개발은 우리나라에서 KSTAR가 1997년부터 건설하기 시작하여 지난 2007년에 완공되어 지금 운용 중에 있고, 국제적으로 미국, EU, 러시아, 중국, 한국, 일본 인도가 참여하는 ITER 국제 공동프로젝트가 2004년에 건설을 시작하여 프랑스 카다라쉬에 실증 플란트를 건설 중에 있다. 이러한 핵융합 반응을 위해서는 10e-7이상의 높은 진공과 1억$^{\circ}C$ 이상에서 중수소와 삼중수소가 반응하여 발생하는 플라즈마를 제어 할 필요가 있으며, 초고온의 핵융합 플라즈마를 가두고 가동시키기 위해서는 약 12Tesla이상의 고자장 마그넷이 필요하다. 현재 ITER 실증 플란트에 사용되는 고자장 마그넷은 TF (Toroidal Field)코일과 CS (Central Field)코일에 Nb3Sn 초전도선재가 핵심부품으로 사용되고 있으며 ITER프로젝트에서는 약 850톤의 Nb3Sn 초전도선재가 사용될 전망이다. 그 중에서 일본 25%, EU, 러시아와 한국이 각각 20%, 중국7%, 미국8% 할당되어 참여국 대부분은 초전도선재를 전략적으로 공급하고 있다. 초전도 선재의 크롬도금은 1~2 마이크로미터 이하의 균일하고 얇은 도금 두께와 밀착성이 우수한 품질이 요구된다. 일반적으로 크롬도금은 산업현장에서 컨베이어 벨트 방식으로 장식이나, 내식성 및 내마모성의 특성을 필요로 할 때 사용되고 있으나, 선재에 크롬도금을 릴투릴(Reel to Reel) 방식으로 적용되는 경우는 세계적으로 아주 드물다. 핵융합 마그넷의 CICC(Conduct In Cable Conduit)도체를 만들기 위해서는 초전도선재를 이용, 3(Sc 2+OFC 1)$^*3^*5^*5^*6$형태로 연선과 케이블링을 하게 되며, 초전도 선재를 연선하고 케이블링을 할 때 크롬 도금층이 박리될 가능성이 있어 크롬도금 방법과 프로세스를 특별히 고안할 필요가 있다. ITER핵융합로 마그넷의 TF코일은 높이 14m, 폭 9m 최대자장 12Tesla, 최대전류 68kA, CICC도체 직경이 40mm로서 그 초전도 조관/도체 내부에 0.82mm 직경의 Nb3Sn 초전도 선재가 약 1350가닥으로 연선과 케이블링으로 구성되어 있다. ITER 핵융합 마그넷용 초전도 선재의 크롬도금은 마그넷 권선 후 Nb3Sn 초전도물질을 형성하기 위해서 $650^{\circ}C$에서 500시간 열처리를 실시하며 열처리 시 초전도 선재의 소선들 사이에 발생할 수 있는 소착을 방지하고, 초전도 선재에서 발생하는 AC loss를 감소시키며, Quench시 발생되는 열을 쉽게 확산시킴으로써, 초전도 마그넷의 열적 안정성(Thermal Stability) 향상과 필요에 따라서 소선간 통전울 가능하게 한다. 고려제강의 자회사인 케이에이티는 크롬도금 밀착성이 우수하고 도금두께 0.1마이크로 미터 이내 제어가 가능한 얇고 균일한 도금품질을 개발하여 한국형 핵융합 실험로인 KSTAR에 65톤 전량 공급하였고, 크롬 도금된 무산소동 선재 32톤과 초전도 선재 93톤을 전량 ITER 프로젝트에 공급하고 있으며, 2013년도 상반기에는 공급을 마무리할 예정이다.

핵융합 장치의 액체 벽 연구에 관해 정리 하였다. 액체 벽은 1970년 Field Reversed Configuration 장치의 first wall로써 Christofilos에 의해 처음으로 제안되었다. 액체 벽은 순환을 통해 벽 손상을 막을 수 있는 장점이 있으나, 플라즈마와의 반응 시 증발로 인한 중심 플라즈마 불순물 증가 문제와, 진공 용기 내벽에 유동을 만들어야 하는 어려움이 있다. 본 논문에서는 그 동안 제안된 액체 벽 개념에 관한 검토와 국가핵융합 연구소 플라즈마 기술연구센터에서 수행하고 있는 액체 벽 관련 연구에 대해서 발표하고자 한다. 국가핵융합 연구소 플라즈마 기술연구센터에서는 용융염(FliNaK, LiF+NaF+KF)을 이용하여 수소 플라즈마와 용융염과의 반응에 관한 기초 연구를 수행하여 왔다. 기초 연구로써 수소 플라즈마 반응 유무에 따른 용융염 증발특성 변화, 용융염 내 수소 함유량 변화 측정, 수소 플라즈마 반응 시 광 진단을 통한 용융염 증발 성분 확인 등의 연구를 수행하였다. 또 진공 챔버 내부에 용융염 순환 시스템을 제작하여, 흐르는 용융염과 플라즈마와의 반응을 연구할 수 있는 실험 장치를 최근 제작 설치하였다. 본 논문에서는 중요한 기초 실험 결과와 용융염 순환 시스템 설계 인자에 대해서 논의하고자 한다.

$900^{\circ}C$이상 초고온 He-gas 분위기 또는 용융불화염 (molten salts, FLINAK) 환경에서 사용될 VHTR(Very High Temperature Reactor)의 IHX(Intermediate heat exchanger)용 열수송 구조재료로 가장 가능성이 높은 합금인 Inconel 617 및 Hastelloy X 상에 습식화학적, 물리적기상합성법(Vacuum arc-plasma과 RF magnetron sputtering) 및 pack cementation에 의한 표면개질 및 마이크로 초내열(refractory ceramics) 코팅층(TiN, TiCN, TiAlN, $Al_2O_3$, $TiO_2$)을 형성시켰다. 고온 장기사용 시 문제가 될 수 있는 고온에서의 조직변화, 미세구조와 상(phase)형성, 고온 부식 및 그에 따른 마모(wear resistance) 손상 등 이들 소재의 내열, 내식 및 내마모 물성을 개선하는 연구를 수행하였다. TiAlN 박막의 경우 공기분위기에서 N이 분해되나 치밀한 산화물($TiO_2/Al_2O_3$ layer)을 형성하여 내식성 있는 보호피막을 형성함으로 기판과의 열팽창 계수로 인한 박리가 발생하지 않아 보호피막으로 적합하였다. Pack cementation법에 의한 aluminiding(Al-Ni합금)도 He 및 공기분위기에서 고온물성의 저하를 가져오는 $Cr_2O_3$의 생성을 충분히 억제하고 있었으며 He 및 air 분위기에서 사용이 가능한 박막으로 여겨진다. 내열 및 내식성에 대한 실험을 종합한 결과, 공기분위기에서 사용할 수 없는 박막은 He-gas 및 FLINAK(LiF-NaF-KF) 용융염 분위기에서도 사용할 수 없었으며, He-gas, FLINAK 및 air 분위기에서 모두 사용이 가능한 박막으로는 Inconel 617에서는 $(TiO_2-)Al_2O_3$, TiAlN 및 Al-Ni이었고 Hastelloy에서는 Al-Ni 및 $Al_2O_3$가 가장 적당하였다.

Surface hardening mechanism of H13 steel was investigated when ion niriding after shot peening process was applied. Severe plastic deformation induced nanocrystallized grains at surface region. Higher nitrogen concentration was achieved in ion nitrided specimen with shot peening treatment than in single nitrided specimen. The elemental mapping on chromium and nitrogen by TEM-EELs showed chromium dissolved in matrix enhanced bulk nitrogen diffusion at surface region. Higher nitrogen diffusion also caused lattice distortion. Nano-sized grains, higher nitrogen concentration, and lattice diffustion contributed to the surface hardening.

본 발표에서는 물 또는 용매 속에서 어떤 물질의 표면도 개질할 수 있는 표면공학기법에 대해 발표하고자 한다. 본 기술은 홍합의 접착단백질의 성분에서 착안한 polydopamine 및 catecholamine으로 정의되는 일련의 chemical compounds에 의해 수행된다. 먼저 polydopamine의 형성 원리를 설명 하고 이를 이용하여, 에너지, 물, 나노바이오 등 다양한 분야의 응용예를 소개 할 예정이다.

한국기계연구원에서 진행되고 있는 자연의 기능성 표면에 대한 연구를 소개한다. 특히 연잎의 자기세정효과와 나방눈의 반사방지 효과를 함께 가지는 다기능성 유리표면의 제작공정과 성능을 소개하고 향후 전망에 대하여 논한다.

카테콜아민의 일종인 노레피네프린을 이용하면 다양한 물질의 표면을 효과적으로 개질시킬 수 있음이 최근 보고되었다. 단순한 표면 개질뿐만 아니라 OH- 작용기의 도입이 가능하다는 장점을 갖는 노레피네프린 코팅법은 산화그래핀 혹은 흑연과 같은 비활성 표면에까지 성공적으로 적용되었으며, 그 결과 생체 적합성을 갖는 기능성 표면이 개발되었다.

As polymer coatings of nano-structured surface become significant to obtain functionalized materials, catechol derived from a mussel protein has attracted increasing attention for its universal adhesiveness. In addition to the unique adhesion property, its reducing ability of metal ions during oxidative polymerization to polydopamine (pD) widely expands the application of catechol molecules in the field of surface modification. In this study, we present the catechol conjugated smart polymer coatings for regulating surface properties such as wettability and anti-fouling effects. In additino, the in situ silver coating of electrospun polymer nanofibers using a silver-catechol redox reaction is presented as a simple method to produce metal nanostructures.

유기 용매를 사용하여 상온에서 실리콘계 전해 도금층을 형성하였다. 도금층의 몰폴로지는 전류밀도 및 도금 시간에 크게 영향을 받았으며, 다공성 구조에서 치밀한 구조까지 다양하게 나타났다. 조성 및 구조가 잘 정의된 실리콘계 전해 도금 층을 리튬이차전지용 애노드 활물질로써 평가해 본 결과 도금층 내 실리콘은 리튬과 가역적으로 반응하였다.

Memory 반도체 Test공정에서 사용되는 Probe Card의 Probing Area가 넓어지면서 종래에 사용되던 Cantilever제품의 사용이 불가능하게 되고, MEMS공정을 사용한 새로운 형태의 Advanced제품이 시장에 출현을 하였다. MEMS형의 제품은 다수의 Micro Spring을 MLC(Multi Layer Ceramic)위에 MEMS 공정을 사용하여 생성하는 방식으로서 MLC는 좁은 지역에 다수의 Pin을 생성 할 수 있는 공간을 만들어 주며, 또 다른 이유는 전기적 특성인 임피던스를 맞추고 다수의 Pin의 압력에 의하여 생기는 하중을 Ceramic기판으로 지탱하기 위한 목적도 있다. 이에 MLC와 같은 전기적 특성을 임피던스를 맞춘 RF-CPCB를 사용하여 작은 면적에 다수의 Pin접합이 가능한 방법을 마련한 후, 이 RF-PCB를 부착하여 Pin의 하중을 받는 Wafer와 유사한 열팽창을 갖는 Substrate를 사용하여 MLC를 대체하여 다양한 온도 조건에서 사용이 가능하며, 복잡하고 공정비가 많이 드는 MEMS 공정에 의한 일괄 Micro Spring 생성 공정을 전주 도금 또는 2D방식의 도금 Pin으로 대체하였으며, Probe Card의 중요한 물리적 특성인 Pin들의 정렬도를 마련하기 위해 Photo Process를 사용한 Wafer로 만든 Wafer Pin Array Frame을 사용하여 2D 제작 Pin을 일괄 또는 부분 접합이 가능한 방법으로 Probe Array Head를 제작하여 이들을 부착하여 Probe Array Head를 이전의 MEMS공정 방법에 비해 쉽고 빠르게 만들어 probe Card를 제작 할 수 있게 되었다.

Metal line을 형성하는 방법에는 그라비아 인쇄, 잉크젯 인쇄, photo 공정 후 박막 증착 공정 등을 많이 사용한다. 본 연구에서는 Micro-imprinting 공정과 DFR photo lithography 공정을 통해 음각의 미세한 pattern을 형성한 후 sputtering과 printing을 이용하여 pattern의 filling을 통해 metal line을 구현하는 것을 목표로 하였다. Pattern을 형성한 후 RIE 공정을 통해 기판 표면의 친수성 처리를 하고, SAM 공정을 통해 코팅 막의 소수성 처리를 하였다. Sputtering과 전면 프린팅 및 건조 후 strip 공정을 통해 metal line을 형성하고, 이에 대한 표면 특성과 전기적 특성을 분석하였다.

습식도금 전산해석에서 도금두께의 계산에는 전류밀도, 과전압, 도금효율 값의 영향을 받는다. 현재 상용되고 있는 도금 전산해석 시뮬레이션의 경우 이러한 도금용액의 특성값이 들어가나 유동(교반)에 따른 음극표면에서의 확산층 두께, 과전압변화를 적용하지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 실험을 통하여 도금용액(구리, 크롬, 아연)의 유동에 따른 데이터베이스를 확보하고 전산해석 시뮬레이션에 적용하여 계산하고 유동에 따른 도금두께 분포를 확인하였다.

전기도금 공정에서 분극곡선은 도금액의 전기화학적 특성을 나타낸다. 도금 실험에서는 도금액의 특성 및 실험 계획수립을 위해 필요하고, 도금 계산에서는 시뮬레이션의 경계조건으로 사용되기 때문에 분극곡선 측정은 실험 및 계산에 앞서서 수행되는 중요 과정이다. 이러한 분극곡선 측정을 실험으로 얻는 대신 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석을 통하여 계산으로 분극곡선을 얻는 방법을 시도하였고, 이 때 회전속도를 변수로 하여 유동과 분극곡선 사이의 관계를 분석하였다.

전기 도금 시스템에서 전산모사 해석을 이용하여 도금층 두께를 정확히 예측하기 위해서 음극 표면의 확산층이 고려된 도금 Simulator를 개발하였다. 특정 형상의 경우 도금액 교반이 원활하지 않아 불균일한 도금이 이루어지는 경우가 있기 때문에 이를 예측하기 위해서는 교반 영향을 나타내는 확산층을 고려해야 한다. 유동해석을 통해 도금액 교반 조건 및 형상에 따른 음극 표면의 유속을 결정하고 유속별 도금액 DB를 구성하여 음극의 위치별 분극곡선을 차별화하여 유동 조건에 따른 확산층 변화를 고려하는 형태로 구현하였다. 유속별 도금액 DB는 실험 데이터 및 해석 데이터를 종합하여 구축하였다. 교반의 영향을 많이 받는 시스템을 대상으로 개발된 Simulator 결과의 타당성을 검증하였고 확산층 적용에 따른 도금 결과의 차이를 확인하였다.

친수성 코팅 물질인 폴리도파민을 초소수성표면에 패터닝함으로써 이차원 마이크로 플루이딕 장치 (폴리도파민 마이크로플루이딕 장치)를 만듦. 폴리도파민 마이크로플루이딕 장치는 마이크로 펌프가 없이 오직 중력만을 이용해서 액적의 이동을 가능케하는 기술임. 또한 이 장치는 매우 빠르게 액적을 손실없이 혼합시키는 기술임. 본 기술을 이용하여 금입자 반응 및 단백질 구조 분석을 수행함.

Poly(ethylene glycol) (PEG)는 Hydrophilic하면서 독성이 없기 때문에 약물과 관련된 연구가 많이 이루어졌다. 초기 PEGylation은 약물과 관련된 연구가 주를 이루었지만, 최근에는 PEG의 non-fouling 효과 때문에 표면에 적용하여 biomedical 장비에 세포나 단백질이 붙지 않도록 하는 개질하는 방법에 많은 연구가 진행되고 있다. Native Chemical Ligation(N.C.L.)은 단백질을 합성할 때, Protecting group을 사용하지 않고 반응을 진행시킬 수 있기 때문에 많은 주목을 받고 있다. N.C.L.은 합성한 두 물질이 Thioester와 Cysteine을 갖고 있으면, mild condition에서 amide bond를 형성하면서 반응이 쉽게 진행되기 때문에 다양한 분야에 적용할 수 있다. 이 논문에서 우리는 N.C.L.을 표면에 적용시켰으며 그 중 한 예로 표면 PEGylation진행하였다.

폴리도파민이 다양한 표면을 개질할 수 있다는 것이 보고된 이래로, 폴리도파민을 이용한 다양한 응용 연구들이 계속되어 왔다. 본 연구에서는 이러한 폴리도파민을 이용하여 다양한 물질들로 오염된 물을 간단하고 효과적으로 정제하는 방법을 보고한다. 마이크로 크기의 실리카 비드에 폴리도파민을 코팅하여 흡착제로 사용하였으며, 이 흡착제가 다양한 중금속(Cu, Cr, Hg, Pb), 유기물질(4-Aminopyridine), 방사성 동위원소(Lutetium-177)를 효과적으로 흡착함을 확인하였다.

도파민은 홍합 모방물질로 표면개질 가능한 표면의 다양성과 편리한 개질 방법으로 인해 여러 분야에서 각광받고 있다. 본 연구에서는 이러한 도파민 표면개질 방법을 최적화 시켜 수분 안에 기존의 특성에 변화를 주지 않고 표면개질이 가능 하도록 개선시켰다.

Catechol moiety has enough reducing capability of reducing metal ions. Catechol-grafted polymer is chemically synthesized and electrospun into nanofibers as templates for metal nanostructures. The metal nanostructures are spontaneously generated on the catechol-grafted polymer nanofibers under ambient conditions.

본 연구에서는 $NaHCO_3$, $CaCl_2$ 용액 중 $Mg^{2+}$의 농도를 조절하며 전착프로세스에 의해 다양한 결정구조의 환경친화적인 탄산칼슘 막을 제작할 수 있었다. 특히, 여기서는 이들 막의 효율-실용적 설계 제작을 위해 상기한 용액 조건 중 NaCl의 첨가 농도를 달리하여 탄산칼슘 막의 석출량을 도출함으로써 최적 석출 속도를 제시할 수 있었다.

$NaHCO_3$, $CaCl_2$ 용액 중 전착프로세스에 의해 환경친화적인 탄산칼슘 막을 형성시킴은 물론 이와 같은 용액 중 염화마그네슘의 첨가를 통해 $Mg^{2+}$의 농도를 조절함으로써 탄산칼슘 전착막의 결정구조를 제어할 수 있었다. 여기서는 특히 상기 용액 조건 중 합성 온도의 변화가 탄산칼슘 막의 석출속도, 석출량 및 결정구조 등에 어떤 영향을 미치는지 검토함으로써 이들 막에 대한 전착 설계에 유효한 지침을 제시하였다.

In this study, the effect of $PO{_4}^{3-}$ ions on formation of PEO(Plasma Electrolytic Oxidation) films was investigated in aqueous solution. A minimum concentration of $PO{_4}^{3-}$ ions was necessary for the formation of PEO film on pure Mg and arcing voltage of pure Mg decreased with increasing $PO{_4}^{3-}$ ion concentration. Immersion test to evaluate the corrosion resistance of PEO-treated pure Mg and Mg alloys were conducted in 0.5M NaCl solution.

마그네슘합금은 넓은 분야에서 사용되고 있지만 높은 산화성과 화학반응성 때문에 표면처리를 하지 않고서는 사용 할 수 없다. 본 과제에서는 마그네슘 합금소재의 표면에 다양한 화성피막을 형성시키고 형성된 피막의 부식 및 피막특성을 관찰하기 위해 도장 후 밀착성, 내식성 시험을 시행하였다.

마그네슘 합금판재 사용을 위한 표면처리 중 화성처리는 합금판재 표면에 화학적 반응을 유도하여 산화막 또는 무기염 형태의 얇은 피막을 형성시켜 표면 물성을 향상시키는 방법으로, 본 발표에서는 화성처리된 AZ31 마그네슘 합금 판재의 표면의 지속성을 평가하기 위한 시험을 진행하고 그 결과를 소개하였다.

CrZrN의 3원계 박막은 상온에서 매우 우수한 기계적 특성을 나타내지만, 고온에서는 Zr의 산화로 인하여 기계적 특성이 저하되게 된다. 따라서 본 연구에서는 CrZrN 박막의 고온 특성을 개선하기 위해서 내산화성이 향상에 영향을 미치는 표면 산화물을 만들기 위한 산소 원소를 첨가하여 CrZrON 4원계 박막을 segment target을 이용해 합성하였고, 박막의 특성을 분석하였다.

Thermal Diffusion Process(TD Process)을 통하여 베어링강 소재인 SUJ2 표면에 Vanadium Carbide를 석출시켜 표면 물성에 관한 연구를 진항하였다. $900{\sim}950^{\circ}C$ 온도와 2~6H 공정시간에 따라 TD Process에 의한 코팅층의 변화를 Micro Vikers Hardness Tester와 광학현미경, SEM, EDS를 통하여 관찰하였다. 그 결과 공정시간 및 온도는 코팅층 성장과 비례한다는 것을 확인 할 수 있었고 SUJ2 표면에 성장된 코팅층은 높은 경도값을 갖는 VC, CrC 코팅층임을 확인하였다.

고상반응법을 사용하여 $Eu^{3+}$ 이온의 농도를 변화시키면서 $Ba_{1-x}MoO_4:Eu{_x}^{3+}$ 형광체 분말을 제조하였다. 합성한 적색 형광체의 결정 구조, 표면 형상, 발광 및 흡수 스펙트럼은 각각 XRD, SEM, 자외선-가시광선 분광기를 사용하여 조사하였다. 형광체 분말의 결정 구조는 $Eu^{3+}$ 이온의 농도비에 관계없이 $2{\theta}=26.52^{\circ}$에 주 피크를 갖는 정방정계이었으며, 최대 적색 발광 스펙트럼은 618 nm에서 관측되었다.

고상반응법을 사용하여 다양한 활성제 이온 (Eu, Sm, Tb, Tm, Dy)을 도핑한 $BaMoO_4$ 형광체 분말을 제조하였다. 합성한 형광체의 결정 구조는 활성제 종류에 관계없이 $2{\theta}=26.34^{\circ}$에서 주 피크를 갖는 정방정계이었다. 발광스펙트럼의 경우에 첨가한 활성제이온에 따라 다양한 색상을 발생하였다.

연료전지 분리판용 모재로서 사용되고 있는 스테인레스 스틸에 대해서는 많은 연구가 진행되어 왔으나, 알루미늄은 거의 연구가 진행되지 않고 있다. 따라서 이번 연구는 DC 반응성 마그네트론 스퍼터링법으로 알루미늄 기판 위에 TiN, TiCN 박막을 반응성 가스 유량별로 증착하여, 기계적 특성 및 내부식성 특성을 비교 검토하였다.

DLC 박막은 고경도 및 저마찰의 우수한 물리적 특성을 갖는 것으로 널리 알려져 다양한 산업분야에 적용이 되고 있다. 또한, 그 응용 분야 확대를 위해 DLC 박막의 후막화, 대면적 균일처리, 경제성 확보 등의 연구 노력이 지속되고 있다. 특히, DLC 박막은 높은 내부응력에 의해 후막화가 어렵고, 탄소와 수소의 화학적 결합에 의한 고형 물질로 내열성이 다른 경질코팅 물질 보다 취약하다는 단점을 갖고 있다. 본 연구는 DLC 박막의 내부응력 완화를 위해 실리콘 및 질소 원소를 함유하여 박막을 제작하고, 제작 공정 조건이 박막의 물성에 미치는 영향을 연구하였다.

아크이온플레이팅법과 스퍼터링법을 이용하여 금형의 보호코팅으로서 CrTiAlSiN 박막을 합성하였다. 연구는 CrTiAlN 피막에 Si이 첨가됨에 따른 농도변화가 피막의 경도 및 내열성에 미치는 영향을 조사하였다. Si 함유량 변화에 따른 특성의 변화에 대해 XRD, TGA, 경도분석, 윤활성의 분석을 통해 조사하였으며, 함성된 피막은 기존 CrN 박막 대비 내열성이 우수하게 향상되었으며 경도의 향상과 낮은 윤활성을 보였다.

현재 표면처리 산업에서 흔히 사용되는 아연 습식 도금의 환경 오염문제, Zn의 고갈 문제 등의 해결책으로 건식코팅 공정의 적용, 대체 코팅물질의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 일환으로 본 연구에서는 비대칭 마그네트론 스퍼터링 공정을 이용하여 Zn-Mg 합금 타겟의 Mg 함량을 0wt.%에서 10wt.%로 변화하며 Zn-Mg 합금 박막을 합성하였고, 박막의 특성을 분석하였다.

본 연구는 segment target을 사용하여 unbalanced magnetron sputtering을 활용하여 고 CrZr-Si-N 박막을 합성하고 박막의 미세구조 및 마모 특성을 연구하는데 그 목적이 있다. 박막의 Si 함량을 조절하기 위하여 각 segment target은 Cr,Zr을 일정vol% 유지하며 Si vol%만 변화하여 설계하였다. Si 함량별로 제작된 마모실험 시편의 미세구조는 XRD, FE-SEM, AFM, TEM을 통하여 분석하였으며, ball on disk type의 마모 시험기를 통해 그 마모 특성을 분석하였으며,

In this study, fitness and fatigue test were performed to estimate the coating effects of abutment screw for implant system after fatigue test. The purpose of this study was to investigate fatigue fracture phenomena of dental implant fixture used titanium nitride coated abutment screw under cyclic load.

부식용액 중의 붕산 농도 및 붕산 외 불순물(Cl, F, S)의 농도변화가 탄소강(SA106)의 부식특성에 미치는 영향을 조사하였다. 붕산농도 및 붕산 외 불순물(Cl, F, S)의 농도 변화가 탄소강의 부식특성에 많은 영향을 미쳤음을 관찰할 수 있었다.

Al과 Mn을 활용한 저비중 경량 스테인리스강에 관한 연구가 진행되고 있다. 경제적으로 고가의 Cr을 대체하거나 소량 첨가함으로써 유해성 6가 크롬발생을 감소시킬 수 있는 기술이다. Ti, Al, Nb을 첨가하여 비중을 낮추고 경량화 함으로써 자동차, 산업플랜트, 해양선박, 플랜트에 사용할 수 있으며 에너지 연료를 절감할 수 있다. 열처리 냉각속도가 빠를수록 미세한 ferrite조직으로 된다. 본고에서는 Al, Mn을 활용한 Cr-free경량-저비중 스테인리스강의 기술동향을 중점 분석하였다.

합금도금강판의 일시 방청과 기능성 부여 후처리는 크로메이트, 인산염처리 등과 같은 방법을 시행하는 것이 일반적이다. 최근에는 아연합금도금 강판의 사용 및 보관 환경이 가혹해짐에 따라 보다 우수한 일시 방청성과 내식성이 요구되고 있다. 본 연구는 솔젤법을 이용하여 zirconium n-propoxide와 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane(GPTS)으로부터 중합된 코팅막과 이에 zirconia nanoparticle입자를 첨가한 코팅막의 공극율(prosity)과 방식효율(protective efficiency)을 분극데이터를 이용하여 비교 평가하였으며, 염수분무시험을 통해 내식성 평가를 진행하였다.

최근 연구되고 있는 TSV(Through Silicon Via) 기술은 Si 웨이퍼 상에 직접 전기적 연결 통로인 관통홀을 형성하는 방법으로 칩간 연결거리를 최소화 할 수 있으며, 부피의 감소, 연결부 단축에 따른 빠른 신호 전달을 가능하게 한다. 이러한 TSV 기술은 최근의 초경량화와 고집적화로 대표되는 전자제품의 요구를 만족시킬 수 있는 차세대 실장법으로 기대를 모으고 있다. 한편, 납땜 재료의 주 원료인 주석은 주로 반도체 소자의 제조, 반도체 칩과 기판의 접합 및 플립 칩 (Flip Chip) 제조시의 범프 형성 등 반도체용 배선재료에 널리 사용되고 있다. 최근에는 납의 유해성 때문에 대부분의 전자제품은 무연솔더를 이용하여 제조되고 있지만, 주석을 이용한 반도체 소자가 고밀도화, 고 용량화 및 미세피치(Fine Pitch)화 되고 있기 때문에, 반도체 칩의 근방에 배치된 주석으로부터 많은 알파 방사선이 방출되어 메모리 셀의 정보를 유실시키는 소프트 에러 (Soft Error)가 발생되는 위험이 많아지고 있다. 이로 인해, 반도체 소자 및 납땜 재료의 주 원료인 주석의 고순도화가 요구되고 있으며, 특히 알파 방사선의 방출이 낮은 로우알파솔더 (Low Alpha Solder)가 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구는 4인치 실리콘 웨이퍼상에 직경 $60{\mu}m$, 깊이 $120{\mu}m$의 비아홀을 형성하고, 비아 홀 내에 기능 박막증착 및 전해도금을 이용하여 전도성 물질인 Cu를 충전한 후 직경 $80{\mu}m$의 로우알파 Sn-1.0Ag-0.5Cu 솔더를 접합 한 후, 접합부 신뢰성 평가를 수행을 위해 고속 전단시험을 실시하였다. 비아 홀 내 미세구조와 범프의 형상 및 전단시험 후 파괴모드의 분석은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰하였다. 연구 결과 비아의 입구 막힘이나 보이드(Void)와 같은 결함 없이 Cu를 충전하였으며, 고속전단의 경우는 전단 속도가 증가할수록 취성파괴가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통하여 전해도금을 이용한 비아 홀 내 Cu의 고속 충전 및 로우알파 솔더 볼의 범프 형성이 가능하였으며, 이로 인한 전자제품의 소프트에러의 감소가 기대된다.

부식 현상은 산업과 실생활에서 경제적, 인간의 생활과 안전에서 손실을 일으키는 요인이다. 자동차 부품, 선박 부품 및 전자 부품 산업 등 다양한 분야에서 수명 및 고장율 시험에 대한 관심이 증가하고 있다. 넓은 분야에서 염수분무시험을 적용하고 있지만, 실제 야외환경에서 발생하는 부식과의 상관관계가 확실하게 규명되어 있지 않다. 그리고 이렇게 넓은 산업전반에서 적용하고 있는 염수분부시험 방법은 시료의 부식 저항성을 판단하기 위한 시험시간이 오래 걸리고 이런 이유로 적정한 시험시간을 설정하기 어려울 뿐만 아니라 고내식성 시료의 부식평가가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 부식의 형태에서 균일부식 현상을 이용하여 옥외 노출 부식시험과 염수분무시험, 가속부식시험 환경에 노출된 시료의 무게 감량을 측정하여 가속계수 도출과 함께 부식 정도를 예측할 수 있는 방법을 연구하였다.

ZnO nanostructures were grown by the hydrothermal method on ZnO seed layers post-heated in the range $350-500^{\circ}C$. The effects of the post-heated ZnO seed layers on the structural and optical properties of the ZnO nanostructures were investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) spectroscopy, and photoluminescence (PL) spectroscopy. The average grain sizes in the ZnO seed layers increased with increasing post-heating temperature, and nano-fibrous structures were observed on the surface of the ZnO seed layers post-heated at $450^{\circ}C$. The ZnO seed layers post-heated in the range $350-500^{\circ}C$ affected the residual stress, lattice distortion in the ZnO nanostructures and the intensity, positions, and full widths at half maximum of the 2-theta and PL peaks in the XRD and PL spectra for the ZnO nanostructures.

리튬이차전지의 음극재로 적용하기 위해, 텅스텐 산화물을 구리 기재 위에 전해 도금하였다. 이를 위해 텅스텐 산화물 염이 포함된 도금 조 내에서 다양한 도금 조건을 사용하여 산화물을 구리 기재 위에 박막 형태로 형성시켰다. 형성된 박막 산화물의 조성 및 구조적 특성을 분석하였고, 특히, 리튬 염을 포함하는 유기 용매 하에서 순환 전위 실험을 수행하여, 텅스텐 산화물 전해 도금 박막이 리튬이차전지의 음극재로서 리튬과 가역적으로 반응하는지 분석하였다.

The photoluminescence (PT) properties of Al-doped ZnO thin films grown by the sol-gel dip-coating method have been investigated. At 12 K, nine distinct PL peaks were observed at 2.037, 2.592, 2.832, 3.027, 3.177, 3.216, 3.260, 3.303, and 3.354 eV. The deep-level emissions (2.037, 2.592, 2.832, and 3.027 eV) were attributed to native defects. The near-band-edge (NBE) emission peaks at 3.354, 3.303, 3.260, 3.216, and 3.177 eV were attributed to the emission of the neutral-donor-bound excitons (D0X), two-electron satellite (TES), free-to-neutral-acceptors (e,A0), donor-acceptor pairs (DAP), and second-order longitudinal optical (2LO) phonon replicas of the TES (TES-2LO), respectively. According to Haynes' empirical rule, we calculated the energy of a free exciton (FX) to be 3.374 eV. The thermal activation energy for D0X in the nanocrystalline ZnO thin film was found to be ~25 meV, corresponding to the thermal dissociation energy required for D0X transitions.

본 연구는 해양구조물에 적용 가능한 하이브리드 음극방식법에 대하여 고찰하였다. 해양구조물에 외부전원에 의한 음극방식과 희생양극에 의한 방식법을 통합하고, 이를 자동적으로 모니터링하는 하이브리드 음극방식법은 구조물 전체의 방식 시스템을 일원화하여 효율적인 중앙 통제가 가능한 장점을 가지고 있는 것으로 판단된다.

Cu 박막이 pyrophosphate baths로부터 전기도금공정에 의해 제조되었으며, 전류밀도 및 도금온도가 Cu 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 전류 밀도 및 도금온도 모두 전류효율, 잔류응력, 표면형상, 미세조직에 상당한 영향을 미쳤음을 알 수 있었다.

ZnO 박막을 Sol-gel용액을 이용한 스핀코팅 방법으로 석영기판 위에 성장하였고 Sol-gel 용액의 온도 변화에 따른 구조적, 광학적 특성을 분석하였다. ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성을 조사하기 위해 field-emission scanning electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), photoluminescence (PL), 그리고 ultraviolet-visible (UV) spectroscopy을 사용하였다. PL 분석에서 ZnO 박막은 orange 계열의 발광을 하였으며, PL spectra는 3.3 eV 부근의 near-band edge emission (NBE) 피크와 2.0 eV 부근의 deep-level emission (DLE) 피크로 이루어져있다. 모든 sol-gel 용액 온도에서, DLE 피크가 NBE 피크보다 더 우세하고 이 DLE 피크는 sol-gel 용액의 온도가 증가함에 따라 점점 증가하다가 감소하는 것을 알 수 있다. 이런 DLE 피크는 산소 공공, 아연 공공, 침입형 산소, 침입형 아연 등과 같은 결함에 의한 것이며, ZnO 박막은 sol-gel 용액의 온도에 따라 결함의 특성이 변화하였다.

로듐은 열전도성 및 전기전도도가 우수할 뿐 아니라 산/알칼리에 잘 부식되지 않으며 강한 내구성을 지니고 있어서 장식 및 액세서리의 표면처리 및 각종 전기/전자산업의 부품으로 널리 이용되어지고 있다. 본 연구에서는 반도체 검사 장비인 프로브 카드에 조립되어 있는 프로브 니들의 내마모성을 향상시키기 위하여 로듐도금의 특성을 연구하였다. 로듐의 이온 공급원으로 Rhodium sulfate 를 사용하였다. 시편은 황동 시편($0.5cm{\times}2cm$)을 사용하였다. 로듐 도금 시 여러 가지 제어인자 중도금욕의 온도(상온, $40^{\circ}C$, $60^{\circ}C$)와 황산농도(10ml/l, 50ml/l, 100ml/l) 그리고 전류밀도(0.2ASD, 0.5ASD, 1.0ASD)를 변수로 하여 실험을 하였다. 각각의 변수에 따라 전류 효율 및 전착 속도를 분석하였으며, 현미경을 이용하여 표면을 관찰하였다. 그리고 비커스 경도계를 이용하여 경도를 측정하였다.

고종횡비 10:1 비아를 Si wafer 상에 형성하기 위해 $7{\mu}m$ 직경의 마스크로 포토작업하여 Cr층을 100nm 스퍼터링하여 PR(photo resistor) 대신의 에칭 barrier 막으로 사용하였다. 얼라인, 노광, 현상을 거쳐 Cr에칭, PR 제거후 ICP(inductively coupled plasma) 공정으로 Si deep etching하여 via 직경 $10.16{\mu}m$, 깊이 $102.5{\mu}m$의 고종횡비 비아를 형성하였다. 구리필링도금을 위해서 필수적인 seed layer는 단층 또는 다층의 금속막을 스퍼터링 법으로 형성하였다. 형성된 seed layer 단면을 FE-SEM(Field emission scanning electron microscope)으로 관찰하여 내부에 seed 층의 형성 유무를 확인하였다.

ZnO는 전기적, 광학적 특성으로 인해 여러 연구 분야에서 주목을 받고 있으며, F의 도핑농도에 따른 특성을 알아보기 위해 Si 기판 위에 스핀코팅법으로 F-ZnO 막을 성장 시켰다. 도핑 농도와 열처리 온도에 따른 구조적 및 광학적 특성을 조사하기 위해 scanning electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), 그리고 photoluminescence (PL)를 이용하였다. PL 측정 결과 도핑농도가 3%일 때, NBE 피크가 가장 큰 세기를 보였으며, 열처리가 증가함에 따라서 피크의 세기가 증가하였다.

금은 양호한 전기적 특성 및 높은 연성과 퍼짐성을 갖고, 화학적 안정성도 우수하기 때문에 전자부품의 배선재료, 접점재료뿐만 아니라 우주왕복선의 박막 방어막으로도 사용되고 있다. 도금두께 제어가 우수하고, 수조의 관리가 용이하기 때문에 오래전부터 인쇄회로기판 분야에서도 최종표면처리(Surface Finish)에 적용되고 있다. 최근 전자부품이 다시 고밀도화가 추진되고, 미세 배선회로가 증가함에 따라 무전해 도금 보다 균일전착 막을 얻을 수 있는 전해금 도금공정이 요구되고 있다.

윤활수지는 합금화 아연도금 강판의 성형성 개선시키고자 표면에 도포되는 수지로서 이 윤활수지의 적용을 통하여 가공성 개선 및 추가적으로 내식성 향상을 기대할수 있을것으로 예상된다.

급속 열처리 온도의 변화가 라디오파 마그네트론 스퍼터링 방법으로 석영 기판 위에 증착된 $CaMoO_4:Tb$ 형광체 박막의 특성에 미치는 효과를 조사하였다. 형광체 박막의 결정 구조와 발광 특성은 각각 X-선 회절법과 광여기 발광 장치로 측정하였다. $500^{\circ}C$에서 열처리한 박막은 파장 영역 400-1100 nm에서 69%의 평균 투과율을 나타내었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 평균 투과율은 감소하는 경향을 나타내었다.

라디오파 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 유리 기판 위에 Eu 이온이 도핑된 $BaWO_4$ 박막을 성장 시킨 후에 온도 범위 $400{\sim}550^{\circ}C$에서 급속 열처리를 수행하였다. 박막의 결정 구조와 표면 형상은 각각 x-선 회절법과 주사전사현미경으로 조사였다. 급속 열처리 온도에 관계없이 모든 적색 형광체 박막은 622 nm에 피크를 갖는 적색 발광을 나타내었고, 열처리 온도가 $400^{\circ}C$에서 $550^{\circ}C$로 증가함에 따라 적색 발광 스펙트럼의 세기는 감소하는 경향을 보였다.

고 해상도를 요구하는 3차원 감성터치센서의 핵심 부품인 ITO 박막은 매우 얇은 두께에서 높은 투과율과 고 전도성을 동시에 가져야 한다. 이러한 박막 물성을 함께 가지는 고품질 ITO 초박막을 제조하기 위해서 DC와 RF의 장점을 동시에 가지는 DC/RF 중첩형 마그네트론 스퍼터링과 전자기장을 인가한 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 증착한 초박막 ITO의 Sn함량에 따른 물성 및 미세 구조 변화를 관찰 하였다. RF/(DC+RF) 중첩 비율 및 전자기장 파워에 따른 ITO 초박막의 물성 변화를 확인 하였다.

Carbon coils could be synthesized using $C_2H_2/H_2$ as source gases and $SF_6$ as an incorporated additive gas under thermal chemical vapor deposition system. The substrate with oxygen incorporation and the substrate without oxygen incorporation were employed to elucidate the effect of substrate on the formation of carbon coils. The characteristics (formation densities, morphologies, and geometries) of the deposited carbon coils on the substrate were investigated. In case of Si substrate, the microsized carbon coils were dominant on the substrate surface. While, in case of oxygen incorporated substrate, the nanosized carbon coils were prevail on the substrate surface. The cause for the different geometry formation of carbon coils according to the different substrates was discussed in association with the different thermal expansion coefficient values between the substrate with oxygen incorporation and the substrate without oxygen incorporation.

표면의 젖음성은 어플리케이션의 매우 중요한 점으로, 이것은 표면에너지와 표면의 조도에 의해 결정된다. 표면의 젖음성을 낮추기 위하여 저온 PECVD 공정을 통해 초소수성 박막을 만들었다. $SiO_xC_yH_z$ 필름을 만들기 위하여 RF power을 사용하였고, HMDS (hexamethyl-disilazane) precursor과 함께 수소 기체를 통해 증착하였다. 이 실험에서는 수소와 RF power를 변수로 진행하였고, 이것은 소수성 박막의 표면에너지를 변화시켰다. 필름을 합성한 후 contact angle measurement 및 AFM을 사용해 표면에너지와 표면조도를 관찰하였다. 또한 필름의 화학적 결합을 알기 위해 FT-IR을 이용하였다. 여기에서 표면의 에너지는 표면의 조도와 화학적 결합상태에 의해서 영향을 받았음을 알 수 있었다.

In this study, we fabricated the high-brightness AlGaInP-based red light emitting diodes (LED)s using by direct printing technique and inductive coupled plasma (ICP) reactive ion etching (RIE). In general, surface roughening was fabricated by wet etching process to improve the light extraction efficiency of AlGaInP-based red LED. However, a structure of the surface roughening, which was fabricated by wet etching, was tiled cone-shape after wet etching process due to crystal structure of AlGaInP materials, which was used as top-layer of red LED. This tilted cone-shape of surface roughening can improve the light extraction of LED, but it caused a loss of the light extraction efficiency of LED. So, in this study, we fabricated perfectly cone shaped pattern using direct printing and dry etching process to maximize the light extraction efficiency of LED. Both submicron pattern and micron pattern was formed on the surface of red LED to compare the enhancement effect of light extraction efficiency of LEDs according to the diameter of sapphire patterns.After patterning process using direct printing and ICP-RIE proceeded on the red LED, light output was enhanced up to 10 % than that of red LED with wet etched structure. This enhancement of light extraction of red LED was maintained after packaging process. And as a result of analyze of current-voltage characteristic, there is no electrical degradation of LED.

최근 의료산업에서는 동영상 구현이 가능한 직접 방식의 X-선 검측센서에서 X-ray 흡수효율이 좋은 반도체센서와 성숙된 기술. 본 연구에서는 non-alkali 기판에 evaporation 및 RF magnetron sputtering법으로 기판온도를 증가시키며 CdTe막을 증착하였다. 또한, RF magnetron sputtering을 이용하여 상온에서 증착한 CdTe막을 진공 및 대기 중에서 후열처리한 후 미세구조 변화를 관찰하였다.

A corrosion resistance and hard nitrocarburized layer was distinctly formed on 310 austenitic stainless steel substrate by DC plasma nitrocarburizing. Basically, 310L austenitic stainless steel has high chromium and nickel content which is applicable for high temperature applications. In this experiment, plasma nitrocarburizing was performed in a D.C. pulsed plasma ion nitriding system at different temperatures in $H_2-N_2-CH_4$ gas mixtures. After the experiment structural phases, micro-hardness and corrosion resistance were investigated by the optical microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, micro-hardness testing and Potentiodynamic polarization tests. The hardness of the samples was measured by using a Vickers micro hardness tester with the load of 100 g. XRD indicated a single expanded austenite phase was formed at all treatment temperatures. Such a nitrogen and carbon supersaturated layer is precipitation free and possesses a high hardness and good corrosion resistance.

CIGS 단일 타켓을 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 파워별(20. 40, 60, 80W)로 Mo/SLG 위에 증착하여 열처리를 실시하였다. 파워 증가에 따라서 박막의 결정성은 이온의 운동에너지 증가에 따라서 결정성이 향상될 것을 예상할 수 있다. 그리고 1step $350^{\circ}C$, 1step $550^{\circ}C$, 2step $350^{\circ}C{\sim}550^{\circ}C$, 3가지 열처리 조건를 실시했을 경우 각 각의 열처리 방법에 따라서 결정성이 달라지는 것을 확인 할 수 있었다. 1step으로 열처리를 실시한 경우 보다 2step의 열처리를 실시 한 경우가 결정성이 더 향상되는 것으로 예상된다.

Aluminum alloys are widely known as non-ferrous metal with light weight and high strength. Consequently, these materials take center stage in the aircraft and automobile industry. The Al7075 aluminum alloy is based on the Al-Zn-Mg-Cu and one of the strongest wrought aluminum alloys. Aluminum nitride has ten times higher thermal conductivity($319W/m{\cdot}K$) than Al2O3 and also has outstanding electric insulation($1{\times}1014{\Omega}{\cdot}cm$). Furthermore, it has high mechanical property (430 MPa) even though its co-efficient of thermal expansion is less than alumina For these reasons, it has great possibilities to be used for not only the field which needs high strength lightweight but also electronic material field because of its suitability to be applied to the insulator film of PCB or wafer of ceramic with high heat conduction. This paper investigates the mechanical properties and corrosion behavior of aluminum alloy Al7075 deposited with aluminum nitride thin films To improve the surface properties of Al7075 with respect to hardness, and resistance to corrosion, aluminum nitride thin films have been deposited by pulsed DC reactive magnetron sputtering. The pulsed DC power provides arc-free deposition of insulating films.

본 연구에서는 반도체 기술의 핵심으로 알려있는 플라즈마 표면 처리 공정을 이용하여 인위적으로 그래핀과 기능기 반응을 통한 도핑효과를 일으켜, 전계효과(Electric Field Effect)를 인가하였을 때 그래핀 내에서 발생하는 Electron & Hole carrier 들의 accumulation & Depletion 효과에 의한 Charge Density 변화를 Graphene Field Effect Transistors (GFETs) 소자의 전기적 특성 변화를 확인하였다. 특히, 그래핀 내 Conduction of electron을 높이기 위하여, $N_2+H_2$ 가스 조합을 플라즈마 방전가스로 사용하였으며, Optical Emission Spectroscopy (OES) 및 Langmuir-probe 측정을 통하여 합성가스의 ICP 방전 상태 및 효과를 예측하였다.

플라즈마 처리에 따른 그래핀의 결함발생 연구에 대해 보고한다. 본 연구에 적용된 그래핀은 그라파이트에서 박리된 그래핀 (Exfoliated graphene: EG)과 CVD 방법으로 합성된 그래핀(CVD-G)이다. 본 연구에서는 플라즈마에 처리조건에 따른 CVD-G와 EG 간의 차이점에 대해 실험적 분석 및 이론적 해석을 수행하였다.

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.

최근 Flexible organic electronics 분야에 대한 관심과 더불어 소자의 산소 및 수분의 침투를 방지하기 위한 투습방지막 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 Closed Drift Linear Source(CDLPS) 플라즈마 공정을 이용하여 저온 고속의 $SiO_xC_yH_z$ barrier flims 형성 연구를 진행하였다. HMDSO(hexamethyldisiloxane), TMS(trimethylsilane)와 산소를 기반으로 HMDSO/HMDSO+산소의 비율에 따라 $Si(-O_x)$ 변화에 따른 특성 평가를 진행하였다. X-ray photoelectrom spectroscopy(XPS) 및 Ft-IR spectrometer 측정 시 3.7% 비율에서 실리콘 원소가 산소 라디칼과 효율적인 반응을 함으로써 단일한 $SiO_2$ 박막이 형성됨을 확인 하였다. 그와 반면에 비율의 증가로 인해 다량의 HMDSO 물질이 주입 되었을 시 산소 라디칼과 충분히 반응 되지 못하여 $SiO_2$에 비해 $Si(CH)_x$ 가 많이 함량 된 Polymer like한 $SiO_x$가 많이 형성되었다. 박막의 증착율의 경우에는 3.7%에서 18%로 증가함에 따라 35 nm/min에서 180 nm/min의 증착율을 가지는 것을 확인 하였다. 3.7% 비율의 단일 $SiO_2$ 공정 조건으로 유기태양전지에 형성 하였을 시 소자의 에너지 변환 효율(PCE)이 변화 없는 것을 확인하였다. 이는 기존 공정에 비해 CDLPS 플라즈마 공정의 경우 유기소자에 플라즈마로 인한 열에너지나 이온 충격 에너지로 인한 영향 없는 것을 확인 할 수 있다. 이런 장점을 통해 CDSPS를 이용한 공정 기술은 다양한 유기 소자의 barrier 형성 연구에 큰 도움이 될 것이다.

magnetron-sputtering법을 사용하여 $Cr_{1-x}Al_xN$ 박막을 증착함에 있어 Al 함량의 변화를 주었다. 그 후 열처리를 통하여 thermal inkjet 방식 print head의 heater resistor 소재로서의 특성 향상을 도모하였다. Al의 함량이 증가할수록 결정구조는 NaCl에서 wurtzite HCP 구조로 변화하였으며 전기적 특성 또한 다르게 나타났다. 비열처리 시 Al 함량이 클수록 결정성은 떨어진다는 것을 확인하였고, 열처리 시 Al 함량이 적을 수 록 더 안정한 온도 저항 계수를 나타내는 것을 확인하였다.

여기서는 오스테나이트 스테인리스강에 내구성능을 부여하기 위하여 여러 가지 공정온도 조건 중에서 플라즈마 이온질화 처리하여 질화층을 제작하였다. 이와같은 이온질화 층들에 대해서 형성기구를 해석함을 물론 경도, 마모 및 충격 시험들의 기계적 특성과 염수분무시험(Salt Spray Test), 침지 자연전위($E_{coor}$), 전기화학적 양분극 부식 특성을 평가하였다. 이들 층은 표면, 경화 깊이, 미세조직 및 결정구조를 분석하였고, 질화층 표면의 기계적 특성 및 부식 특성과의 상관관계를 해명-정리하였다.

여기서는 5% NaCl 염수분무 환경에 노출된 Al-Mg 다층 코팅막의 부식 거동이 부식생성물 분석을 통하여 평가되었다. 동일 두께의 코팅막이라고 할지라도 Al과 Mg의 코팅층을 다층으로 할수록 내식성이 우수한 경향으로 나타났다. 이때 SEM, EDS 및 XRD 평가 기법을 통하여, 내식성에 기여하는 주요 부식생성물은 수산화알루미늄($Al(OH)_3$)이 지배적인 것으로 확인 되었다. 코팅막이 다층인 경우 차폐(barrier) 특성을 가진 수산화알루미늄이 상대적으로 치밀하게 표면을 피복됨으로써 내식성을 오래도록 유지해 주는 것으로 사료된다.

유체 플라즈마 공정(SPP)은 고에너지를 가지는 플라즈마를 유체 내에 발생시키는 공정으로서 나노유체 및 촉매 물질 제조 등 여러 가지 응용분야에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 SPP 공정을 이용하여 금 나노입자를 합성하였고 전압과 방전시간의 변화에 따른 금나노 입자의 환원속도를 분석하였다.

2차 플라즈마를 사용하지 않고도 스퍼터링된 입자의 높은 이온화율을 얻을 수 있는 고전력 마그네트론 스퍼터링 기술은 최대 $MW/cm^2$의 높은 투입 전력을 이용하지만 타겟 재료의 높은 열전도 요구때문에 실제로 사용할 수 있는 재료가 Cu를 비롯한 몇가지 금속에 제한된다. 수 백 $kW/cm^2$의 중간 전력 밀도를 가질 수 있도록 펄스를 다중 부분 세트로 제어하는 modulated pulse plasma 시스템을 구축하고 전자 온도, 밀도를 고속으로 계측할 수 있는 삼중 프로브와 고증폭 CCD를 이용하여 공정 진단을 한 결과 전자 온도는 최고 15.9 eV, 전자 밀도는 $4.25{\times}10^{12}{\sharp}/cm^3$였으며 weak ionization 조건과 strong ionization 조건에서 Ar I (811.5 nm)의 방출광 세기가 6배 증가하는 것으로 분석되었다.

대향 타겟 스퍼터링법 (Facing Targets Sputtering)을 이용하여 저온 공정에서 ZnO 박막을 증착하였다. 이 실험에서 두 개의 타겟의 거리를 70nm로 고정하고 박막의 증착두께를 150nm로 정하였다. 인가전압을 변수로 하였을 경우 ZnO 박막의 방향성과 결정성을 XRD로 측정하고 분석하였고 OES로 플라즈마 진단을 하였다. 그 결과 인가전압의 증가에 따라 결정성은 증가하였다.

TiN 박막을 자전거용 서스펜션 프레임의 재질로 사용되는 고비강도 경량 합금에 적용하기 위해 Arc ion plating 방식으로 코팅하고 기계적 특성을 분석하였다. TiN 박막의 코팅 특성 평가는 XRD, 박막 경도, 마찰 계수, 밀착력을 측정하였고 피로시험을 실시하였다. 박막의 경도는 약 19 GPa로 측정되었고, 마찰 계수는 약 0.4로써 박막의 코팅 전(마찰계수 0.8)보다 낮아졌다. 밀착력은 약 13.9 N로 나타났으며, 피로 시험은 약 30,000회의 수직 하중 실험에도 박막의 가시적 크랙과 파손이 관찰되지 않았다.