• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.633-634
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• 2013

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.25 no.3
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• pp.23-31
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• 2008

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.28 no.8
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• pp.966-974
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• 2011

The use of ion beams in the micro/nano scale is greatly increased by technology development. Especially, focused ion beams (FIBs) have a great potential to fabricate the device in sub micro scale. Nevertheless, FIB has several limitations, surface swelling in low ion dose regime, precipitation of incident ions, and the redeposition effect due to the sputtered atoms. In this research, we demonstrate a way which can be used to fabricate mold structures on a silicon substrate using FIBs. For the purpose of the demonstration, two essential subjects are necessary. One is that focused ion beam diameter as well as shape has to be measured and verified. The other one is that the accurate rotational symmetric model of ion-solid interaction has to be mathematically developed. We apply those two, measured beam diameter and mathematical model, to fabricate optical lenses mold on silicon. The characteristics of silicon mold fabrication will be discussed as well as simulation results.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.141.2-141.2
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 인체 부착을 위해서는 민감한 피부에 장시간 부착시 무해성과 탈부착의 자유로움이 요구되기에 기존의 화학물질을 활용한 접착 방식에서 개코도마뱀 또는 딱정벌레 발바닥에서 영감을 얻은 자연모사형 건식 접착 방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩과 후처리를 통한 매우 복잡한 공정이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 단순화하기 위해서 폴리머 소재에 플라즈마를 활용한 나노구조를 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착용 폴리머 소재(PMMA, PDMS)에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 본 연구실에서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지, 노출시간, 사용가스에 따른 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 또한 처리조건에 따른 표면에너지 변화를 확인하기 위해 물접촉각 변화를 측정하였다. PMMA는 입사에너지, 노출시간이 증가함에 따라 쉽게 나노기둥구조가 형성되었으나, 과도한 입사에너지 또는 노출시간에서는 표면구조가 에칭되면서 무너지는 것이 관찰되었다. 또한 PDMS는 동일한 조건에서 주름구조 형태를 보였으며 노출시간이 증가할수록 주름구조의 간격이 늘어남을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 나노 구조를 쉽게 제어할 수 있는 PMMA가 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.303-303
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• 2012

Diamond-like carbon (DLC)은 낮은 마찰력과 높은 내마모성 및 내식성등과 같은 우수한 물성을 가지고 있다. 따라서, DLC 박막은 다양한 응용분야에 적용이 가능한 코팅이다. 특히, DLC 박막의 낮은 마찰력과 고경도 특성은 자동차 산업 및 금형과 같은 저마찰 및 내마모성 향상에 기여할 수 있는 매력적인 박막 코팅으로 각광받고 있다. 그러나 DLC 박막의 높은 잔류응력과 다른 기판의 화학적 친화력을 감소시키는 탄소-탄소 결합의 불안정성 때문에 금속소재와의 낮은 접합력으로 인하여 그 응용에 어려움을 격고 있다. DLC 박막의 접합력 향상을 위하여 모재에 활성 스크린 플라즈마 질화 장비를 사용하여 금속 시편에 질화처리를 하였다. 질화처리후 CVD법으로 DLC 박막을 증착하였으며, 박막의 특성은 나노 인덴테이션, 마이크로 라만 스펙트로스코피 그리고 주사전자현미경에 의해 측정되었다. 활성 스크린 질화 장비에 의해 처리된 시편의 특성변화는 GDS, XRD 및 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 관찰하였다. 박막과 모재와의 밀착력은 스크래치 테스트에 의해 측정 하였으며, 질화층이 형성됨으로 인해 모재의 상구조와 경도의 변화가 생겼고, 이로 인해 DLC박막과 모재의 밀착력이 상승하였음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.150-150
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 부착형 소자에서는 접착력과 큰 마찰력이 필요하지만 마찰특성이 더 중요하므로 인체 및 물체의 마찰을 위해서는 다양한 표면에 대항하는 마찰 특성과 내구성이 요구되며 이를 위해 개코도마뱀 또는 딱정벌레, 말벌날개와 같은 자연모사형 건식 마찰 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노 구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩을 통한 매무 복잡한 공정을 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 통한 마찰재 제작을 단순화하기 위해서 플라즈마 표면처리를 활용하여 나노구조 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착 및 마찰용 폴리머 소재(PDMS(Poly dimethyl siloxane))에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 및 화학결합 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지에 따라 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 표면에너지 변화는 접촉각측정기를 활용하였으며, Tribology tester(Ball on disk)를 활용하여 마찰특성을 평가하였다. PDMS(Poly dimethyl siloxane)는 입사에너지가 증가함에 따라 주름형태 구조 크기가 증가하는 것을 관찰하였고, 플라즈마 처리를 통해 표면에너지 및 마찰력 증가를 관찰하였다. 그리고 플라즈마 처리 후 표면에너지 변화인 FOTS(Trichloro-(1H,1H,2H,2H- perfluorooctyl) silane) 처리를 통하여 표면에너지 감소와 마찰력이 절반으로 감소하였다. 본 연구 결과는 나노구조에 따라 표면형상 및 표면에너지 변화에 따른 PDMS의 마찰력 변화를 확인하였고, 이러한 특성을 활용하여 마찰재와 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• Design & Manufacturing
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• v.17 no.2
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• pp.55-61
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• 2023

With femtosecond (fs) laser pulse irradiation on metals, various types of nano- and micro-scale structures can be naturally induced at the surface through laser-matter interaction. Two notable structures are laser-induced periodic surface structures (LIPSSs) and cone/spike structures, which are known to significantly modify the optical and physical properties of metal surfaces. In this work, we irradiate fs laser pulses onto various types of metals, cold-rolled steel, pickled & oiled steel, Fe-18Cr-8Ni alloy, Zn-Mg-Al alloy coated steel, and pure Cu which can be useful for precise molding and imprinting processes, and adjust the morphological profiles of LIPSSs and cone/spike structures for clear structural coloration and a larger range of surface wettability control, respectively, by changing the fluence of laser and the speed of raster scan. The periods of LIPSSs on metals used in our experiments are nearly independent of laser fluence. Accordingly, the structural coloration of the surface with LIPSSs can be optimized with the morphological profile of LIPSSs, controlled only by the speed of the raster scan once the laser fluence is determined for each metal sample. However, different from LIPSSs, we demonstrate that the morphological profiles of the cone/spike structures, including their size, shape, and density, can be manipulated with both the laser fluence and the raster scan speed to increase a change in the contact angle. By injection molding and imprinting processes, it is expected that fs laser-induced surface structures on metals can be replicated to the plastic surfaces and potentially beneficial to control the optical and wetting properties of the surface of injection molded and imprinted products.

• Design & Manufacturing
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• v.15 no.4
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• pp.57-64
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• 2021

In recent materials industry, researches on the technology to manufacture super hydrophobic surface by effectively controlling the wettability of solid surface are expanding. Research on the fabrication of super hydrophobic surface has been studied not only for basic research but also for self-cleaning, anti-icing, anti-friction, flow resistance reduction in construction, textile, communication, military and aviation fields. A super hydrophobic surface is defined as a surface having a water droplet contact angle of 150 ° or more. The contact angle is determined by the surface energy and is influenced not only by the chemical properties of the surface but also by the rough structure. In this paper, maskless lithography using DMD, electro etching, anodizing and hot embossing are used to make the polymer resin PMMA surface super hydrophobic. In the fabrication of microstructure, DMDs are limited by the spacing of microstructure due to the structural limitations of the mirrors. In order to overcome this, maskless lithography using a transfer mechanism was used in this paper. In this paper, a super hydrophobic surface with micro and nano composite structure was fabricated. And the wettability characteristics of the micro pattern surface were analyzed.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.21 no.2
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• pp.53-60
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• 2010

An integrated light guide plate (LGP) was designed for liquid crystal displays (LCD) without using prism and diffuser sheets. The integrated LGP is textured with micro-patterns on both the top and bottom surfaces. The textures effectively substitute for a single prism-sheet and a diffuser sheet in LCD displays without decreasing the brightness and uniformity. A LCD display with our integrated light guide is simulated to give average luminance of 4560 cd/$m^2$, luminance uniformity of 83% horizontal viewing angle $60^{\circ}$ and vertical viewing angle $56^{\circ}$. Therefore an ultra thin (slim) back light unit can be constructed with fewer optical sheets, which reduces the manufacturing cost and so improves price competitiveness.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.9 no.6
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• pp.1754-1759
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• 2008

To produce plastic parts that have fine pattern through conventional injection molding, a lot of difficulties follow. Therefore, rapid heating and cooling methods are good candidates for manufacturing injection-molded parts with micro/nano patterns. In this study, we adopted the E-Mold patent technology. The mold for E-Mold technology has a separate heated core with micro heaters. It is very important to optimize the lay-out of the heaters in heated core because it influences both control and distribution of mold temperature. We developed a optimization method of heating line lay-out by using commercial softwares and compared the output with the experimental results. We used Pro-Engineer Wildfire 2.0 for the mold design, ICEMCFD for mesh generation, and FLUENT for heat transfer simulation. The simulation results showed the temperature profile from $60^{\circ}C$ to $120^{\circ}C$ or $180^{\circ}C$ during heating and cooling process which were compared with the injection molding experiments. We concluded that the simulation could well explain the experimental results. It was shown that the E-Mold optimization design for heater lay-out could be available through the simulation.