• 한국안전학회지
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• 제19권1호
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• pp.137-140
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• 2004

최근 산업현장에서는 제품의 품질과 성능을 향상시키기 위해 나노 기술로 나아가는 추세에 있으며, 이러한 연구들로 인해 많은 화학제품의 원료들이 더욱 미세한 상태로 가공 및 취급되어지고 있다. 이에 분진의 특성상 그 위험성이 따라 증가하고 있으므로, 분진폭발의 발생을 예방하기 위해 분진운의 발화온도와 폭발한계산소농도 등을 찾아내는 것은 매우 중요한 일이다. 따라서 본 연구에서는 현재 국내에서 생산되고 있는 Hydroxy Propyl Methyl Cellulose (HPMC)을 가지고 실험을 하였으며, 생산 및 취급과정에서 뜨거운 표면으로부터 발생될 수 있는 화재 및 폭발을 예방하고자, Godbert-Greenwald Furnace장치로 실험하였다. 그 결과 분진 입자의 크기가 작아짐으로서 발화온도는 낮아지는 경향을 나타내었으며, 분진입자의 크기가 45${\mu}m$에서 HPMC 분진운의 최소발화온도는 364$^{\circ}C$로 나타났으며, 폭발한계산소 농도는 11%로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.131-131
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• 2016

기원전 5000년 이집트에서부터 시작된 도금은 시간이 지남에 따라 점점 발전하여, 1900년대에 들어 전기를 이용한 도금공정이 개발되었고, 현재 뿌리산업으로써 각종 제조업에 널리 이용되고 있다. 도금 공정은 금속을 부식으로부터 보호하고, 제품의 심미성과 기능성, 생산성 등을 높이기 위해 주로 이용된다. 전주도금 공정은 완벽하게 동일한 형태의 생산품을 다량으로 제작 할 수 있기 때문에, 그 높은 생산성으로 주목 받고 있다. 특히, 나노/마이크로 크기의 정밀 소자 등을 가공하는 차세대 기술인 LIGA공정과 접목이 가능하다는 장점이 있다. 몰드를 이용하여 복제하는 방식인 전주 도금은 도금공정이 끝난 후 몰드와 완성된 제품을 분리해내는 추가공정이 필연적으로 발생하게 되는데, 둘 사이의 접착력을 낮추기 위하여 몰드의 표면에 이형박리제를 도포하게 된다. 이형박리제로는 전기가 잘 흐르면서 접착력이 낮은 이산화 셀렌이나 중크롬산이 주로 이용되지만, 원활한 박리를 위해서는 그 두께가 30 um 이상 확보되어야 하기 때문에 정밀한 미세구조 전주도금이 어렵다는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 화학 약품들은 매우 유독하기 때문에 추가적인 폐수 처리 공정이 필요하며, 작업자의 안전을 위협하고 심각한 환경 오염을 초래한다는 추가적인 문제가 발생한다. 따라서, 매우 얇고 친 환경적이며 안전한 전주도금 이형박리제에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 전주도금 몰드로 사용한 구리의 표면에 TCVD를 이용하여 단일 층 그래핀을 성장시킨 후, 그래핀이 코팅된 몰드에 구리를 전주도금하여 박리하였다. 박리 후 그래핀은 몰드에 손상 없이 남아있는 것을 Raman microscopy를 통해서 확인하였고, 몰드와 그래핀 사이의 접착력 (약 $0.71J/m^2$)에 비해 그래핀과 전주도금 샘플간에 낮은 접착력 (약 $0.52J/m^2$)을 갖는 것을 확인하였다. 이와 같이 낮은 접착력을 통해 박리 시 표면구조의 손상 없이 정밀한 구조의 미세 패턴구조를 형성할 수 있었다. 전주도금을 이용한 전극 형성과 고분자와의 융합을 통해 유연기판을 제작하여 bending 실험을 진행하였다. $90^{\circ}$의 bending 각도로 10000회 이하에서는 저항의 변화가 없었고, LED chip을 mounting한 후 곡률반경 4.5 mm까지 bending을 진행하여도 이상 없이 LED가 발광하는 것을 확인하였다. 위와 같은 전주도금 공정을 이용하여 고집적 전자기기, 광학기기, 센서기기 등의 다양한 어플리케이션의 부품제조에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.629-636
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• 2016

미세 회로 기판 제조에 적용되는 습식공정 중 도금조에서 미세 기판의 정밀한 가공을 위해 산성용액 반응조 내부의 유동특성을 관찰하는 것이 중요하다. 하지만, 상용 유속계 중 내산성을 갖춘 센서가 거의 없어 측정이 매우 어렵다. 본 연구에서는 내산성을 갖는 압저항 센서에 신호처리 기술을 적용하여 유속을 측정할 수 있는 센서를 개발하였다. 상용유속계 수준의 유속데이터 획득을 위해서는 높은 임피던스를 갖는 압저항 센서에 증폭회로 및 저역통과필터를 부착하였으며, 이 때 사용되는 신호처리회로의 출력과 상용유속계의 출력이 일치되도록 하는 신호처리회로의 선정을 위해 Butterworth, Bessel, Chebyshev 필터 회로를 제작하여 유속 측정을 통해 출력을 상용유속계의 출력과 비교한 결과 0.0128 %, 0.0023 %, 5.06 %의 MSE를 확인할 수 있었다. 인가 유속을 변경하면서 내산성 센서의 측정 가능 영역을 확인해 본 결과, 저속 저압 구간에서는 신호와 노이즈 구분이 어려워 신호 처리 알고리즘을 적용해도 원하는 결과를 얻지 못하였고, 2~6 m/s에서 2.7 % 미만의 오차를 갖는 신뢰성 있는 측정이 가능하였다.

• 한국진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.220-226
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• 1997

실리콘 미세가공기술로 형성된 프레임 모양의 실리콘 기판에 의해 지지되는 -$Si_3N_4/300 nm-SiO_2/150 nm-Si_3N_4$ 광반사막을 제조하였으며, 이것을 광섬유와 결합하여 강도형 다모드 광섬유 압력센서를 제작하고 그 특성을 조사하였다. $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$다아아 프램을 광반사막으로 사용하기 위하여 이 다이아프램의 뒷면에 NiCr 및 Au 박막을 각각 진 공증착하여 광반사막에서의 광투과에 의한 광손실을 수%로 감소시킬 수 있었다. 유전체 다 이아프램의 상하에 각각 있는 $Si_3N_4$막은 KOH 수용액에 의한 실리콘 이방성 식각시 자동식 각 정지층 역할을 하여 다이아프램 두께의 재현성이 우수하였다. 다이아프램의 크기가 3$\times$ 3$\textrm{mm}^2$, 4$\times$4$\textrm{mm}^2$ 및 5$\times$5$\textrm{mm}^2$인 센서는 각각 0~126.64kPa, 0~79.98kPa 및 0~46.66kPa의 압력범위에서 선형적인 광출력-압력 특성을 나타내었으며, 이들 센서의 압력감도는 각각 약 20.69nW/kPa, 26.70nW/kPa 및 39.33nW/kPa로서, 다이아프램의 크기가 증가할수록 압력감 도도 증가하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.43-43
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• 2009

단련용 다결정 Ni기 초내열합금은 우수한 가공성, 내산화성, 고온특성 등으로 가스터빈 연소기, 디스크, 증기발생기 전열관 등 발전용 고온부품 소재에 널리 적용되고 있다. 최근 발전설비의 고효율화를 꾀하기 위해 작동 온도를 현격히 증가시키는 기술방향으로 발전하고 있고, 소재측면에서는 기존의 초내열합금 대비 고기능성을 확보할 수 있는 차세대 Ni기 초내열합금 개발이 유럽, 미국, 일본, 중국 등을 중심으로 활발히 이루어지고 있다. 이러한 소재의 고온강도 (온도수용성)를 향상시키기 위해서는 통상 규칙격자 금속간화합물인 $Ni_3(Al,Ti)-{\gamma}'$상의 분율을 증가시킬 수 있지만, ${\gamma}'$상분율이 증가할 경우 용접 및 후열처리 동안 용접열영향부 (HAZ)에서 액화균열이 발생할 가능성이 높아진다. 결정립계를 따라 발생하는 HAZ 액화균열은 입계특성에 의해 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 한편, 본 연구자들은 최근 입계 serration 현상을 단련용 합금에 도입시키는 특별한 열처리를 이론적 접근법을 통해 개발하였다. 형성된 파형입계는 결정학적인 관점에서 조밀 {111} 입계면을 갖도록 분해 (dissociation)되어 낮은 계면에너지를 갖게 됨을 확인하였으며, 입계형상 변화뿐만 아니라 탄화물 특성변화까지 유도하여 크리프 수명을 기존대비 약 40% 정도 향상시킴을 확인하였다. 이러한 직선형 입계 대비 'special boundary'로 간주되는 파형입계가 도입될 경우, HAZ 결정립크기 변화 및 액화거동에 미치는 영향을 고찰하고, 아울러 입계특성 제어가 용접성/용접부 품질 향상에 기여할 수 있는 가능성도 토의하고자 하였다. 본 연구에서는 재현 HAZ 열사이클 시험을 통해 미세구조를 정량적으로 비교하였다. 상대적으로 입계구조가 안정된 파형입계의 이동속도가 高계면 에너지를 갖는 직선형 입계보다 느려 HAZ 결정립 성장이 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있었다. 입계 액화거동을 살펴보면, 두 시편 모두 $M_{23}C_6$, MC 등 입계탄화물 계면이 빠른 승온중 액화반응 (constitutional liquation)에 의해 입계가 액화되었으며, 이후 급냉에 의해 입계에 액상막이 존재한 흔적이 발견되었다. 최고온도별로 입계액화 폭/비율을 정량적으로 비교한 결과, 파형입계가 직선입계 대비 대체로 낮음을 확인할 수 있었으며, 때때로 액화되지 않고 잔존하는 입계 탄화물이 관찰되었다. 재현 HAZ 미세조직을 통해 Hot ductility 시험 결과를 유추하자면, 파형입계가 직선입계 보다 좁은 취성온도영역 (Brittle Temperature Range)을 나타낼 것으로 예상되어, 입계특성제어에 의해 Ni기 초내열합금의 용접성을 향상 가능성을 확인하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제46권1호
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• pp.208-227
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• 2013

본고에서는 더부골 고분군 출토 청동용기 27점에 대한 미세조직과 성분분석을 통해 고려 말 민간에서 사용된 청동용기의 제작방법과 기술체계의 변화를 살펴보았다. 본 연구대상 청동용기는 합금조성과 제작공정을 고려하여 네 가지 형식으로 나눌 수 있는데 1) 구리-주석(22% 정도) 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$고온단조${\rightarrow}$담금질, 2) 구리-주석(10% 이하)-납 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$서냉, 3) 구리-주석(10~20%)-납 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$담금질, 4) 구리-주석(10~20%)-납 합금을 이용한 주조${\rightarrow}$고온단조${\rightarrow}$담금질이 있다. 청동용기의 제작방법과 기술체계의 연구에 있어서 합금조성과 제작공정은 중요한 부분을 차지한다는 것이 본고에서 확인되었다. 합금조성에 있어서 납의 첨가는 담금질 처리온도, 불순개재물의 차이, 청동용기의 표면색상에 영향을 미친 것으로 판단된다. 담금질 처리는 납을 첨가한 경우 $586{\sim}520^{\circ}C$에서 실시되었고, 납을 포함하지 않은 경우 $799{\sim}586^{\circ}C$에서 수행되었다. 미세조직 내에 존재하는 불순개재물에서도 합금재료로서 납의 첨가 유무에 따라 셀레늄의 존재 유무가 나타났는데 이는 구리-주석(22% 정도) 합금의 경우 구리제련과정에서 이미 납이 포함되지 않은 구리광석을 사용했을 가능성을 제시한다. 또한 청동용기가 매장환경하에서 부식될 때 합금재료로서 납의 첨가 여부로 인해 표면색 차이가 나타나는 것으로 밝혀졌는데. 합금 조성에 따른 표면 색상분석에서 납이 첨가되면 청동용기의 표면색이 연녹색 또는 암녹색을 띠었고, 그렇지 않은 경우에는 암갈색 또는 검은색을 띠는 것으로 확인되었다. 제작공정에 있어서는 담금질 처리 유무에 따라 청동용기의 두께 차이가 나타났는데 주조 후 서냉시켜 만든 용기의 두께는 1mm 이상이었지만 담금질 과정이 포함된 용기의 두께는 대부분 1mm 이하였다. 제작공정은 사회적 분위기도 반영하는데, 고려 말 동과 숙련된 장인이 부족했지만 청동용기의 수요가 증가하면서 비싼 주석 대신 납을 사용하고, 고온에서 형태 가공을 하지 않고 짧은 시간에 대량으로 만들 수 있는 방법을 선택한 것으로 추정된다. 이번 연구결과는 고려시대 장인들이 여러 가지 합금비율에 따른 다양한 제작기법을 사용한 기술혁신으로 부족한 원료상황을 극복했다는 것을 보여준다. 최근 들어 많은 양의 청동용기들이 발굴 조사되고 있다. 본 연구는 적절한 분석방법을 통해 관련 기술 특성에 대한 지식뿐만 아니라 그러한 기술체계가 확립될 수밖에 없었던 사회적 배경에 대한 중요한 자료로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권2호
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• pp.80-87
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• 2009

비혈관 스텐트(식도용, 담도용, 대장용, 십이지장용, 기관지용) 재질로 가장 널리 사용되고 있는 Nitinol wire 형상기억합금의 기계적 특성 향상을 위해 초음파 나노표면 개질(UNSM) 기술을 적용하여 Nitinol wire의 상변화와 초탄성 특성 및 표면 잔류응력 등의 변화를 연구하였으며, 탄력에너지와 부식내구성을 통한 스텐트의 수명 연장방법을 연구하고자 하였다. 본 연구에 사용된 Nitinol wire는 ${\phi}1.778$ mm로 UNSM 처리 전후의 표면거칠기 값은 Ra=0.092${\mu}m$와 Ra=0.093${\mu}m$로 비슷 하였지만, 초기시편에서는 미세결함과 인발가공 흔적이 확연히 관찰되었으나, UNSM 후에는 인발가공 흔적과 미세 표면 결함은 사라진 것이 발견되었다. 또한 잔류응력 측정 결과, 초기 시험편에는 +3.65 MPa였으나 UNSM 처리 후에는 -4.09 MPa로 확인되었으며, XRD를 통한 결정구조 분석 결과 $42.28^{\circ}$에서 초기보다 약한 (110) 오스테나이트 피크가 관찰되었으며, 대신 (020), ($1{\overline{1}}1$), 그리고 (021) 피크가 명확히 Martensite (B19' Monoclinic lattices) 구조로 확인되었고, (300)의 R상 (Rhombohedral lattices)에 대한 추가 피크가 미비하게 관찰되었다. 탄성변형에 따른 에너지 흡수력과 하중 제거에 따른 에너지의 회복력인 탄력계수(modulus of resilience) $U_r$은 단위체적당 변형률 에너지로 4.31 $MJ/m^3$에서 5.85 $MJ/m^3$로 증가하였다. 이와 같이 표면결함 제거와 인장응력을 압축응력으로 재편성하는 것만으로도 피로내구성을 크게 향상시킬 수 있다고 사료되며, 생체적합성과 더불어 내부식성, 내마모성 및 내구수명 향상을 실용화할 수 있는 표면개질 장치가 개발된다면, 현재 한국인 사망원인 1위인 순환계 질환(심근경색, 뇌졸중 등)에 사용되는 혈관계통의 스텐트 개발에도 응용개발연구가 가능할 것으로 예상된다.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권4호
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• pp.276-284
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• 2000

콘크리트 구조물의 노화도 평가를 위한 기초 연구로써 철근 및 무근 콘크리트 빔의 4점 굽힘 시험시 발생하는 음향방출 신호의 발생 거동을 관찰하였다. 본 연구는 미세 균열의 전개, 국부 균열의 진전, 부식, 철근의 박리 등 균열 발생 및 손상기구에 대한 AE 특성 고찰에 주안점을 두었다. 이들 각각의 손상 메카니즘을 모사하기 위해 무근 콘크리트, 노치를 가공한 무근 콘크리트, 정상적인 철근 콘크리트 그리고 부식된 철근 콘크리트 빔을 제작하였다. 손상 정도 및 펠리시티 효과(Felicity effect)를 관찰하기 위해 4점 굽힘 시험시 단계별 하중 증가 방식을 택하였다. AE 파형은 물론 AE event에 대한 발생 특성을 분석하였으며, 노화도 평가에 주요한 영향을 미치는 주요 변수들에 대해 조사하였다. AE event 발생의 누계치 및 Felicity ratio값 등은 손상의 정도에 따라 민감하게 변하는 것을 관찰하였으며, 노화도와도 상관관계가 있음을 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서 얻은 AE 분석 기술은 철근 콘크리트 구조물의 균열이나 부식 손상과 같은 노화도 평가를 위해 적용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권1호
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• pp.69-76
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• 2012

본 논문은 폭약의 폭발현상을 이용한 폭발용접, 폭발성형과 충격분말고화기술의 기본적 원리와 실험방법, 실험결과에 대하여 기술한다. 타이타늄(Ti)과 스테인레스 강(Stainless steel, SUS 304) 판재의 폭발용접 실험결과, 두 재료 접촉면의 단면에서는 연속적인 젯(jet)모양의 파형이 관찰되었고, 두 금속판재의 설치 경사각도가 $15{\sim}20^{\circ}$ 이고 접착속도가 2,100~2,800 m/s인 경우에 최적의 접합조건을 보였다. 알루미늄(Al) 판재를 이용한 폭발성형 실험과 전형적인 가압성형 실험 결과를 비교분석하여, 폭발성형의 경우가 큰 곡률변형을 보여 가공성이 우수한 것으로 확인되었다. 끝으로 금속과 세라믹의 혼합분말($Fe_{11.2}La_2O_3Co_{0.7}Si_{1.1}$)에 대한 충격고화 실험법을 제안하고 실험을 수행한 결과, 고화체의 표면과 내부에 균열이 확인되지 않았으며 세라믹입자와 금속입자들의 강한 미세조직 결합이 형성되었다. 또한 충격분말고화실험에서 발생되는 폭약의 폭발에 의한 폭굉파와 수중 충격파의 전파 및 간섭현상을 분석하기 위하여 LS-Dyna 3D를 이용한 동적해석을 수행하였다. 그 결과, 물용기 내 벽면에서 반사된 수중충격파가 중앙부에서 중첩되어 폭약의 폭발압력보다 높은 20 GPa의 수중 충격압을 보여, 물용기 내부형상의 중요성을 입증하였다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2002년도 춘계학술발표논문집
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• pp.46-48
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• 2002

본 연구는 신문지 고지의 점착성 이물질 중 Primary Stickies의 정 량에 관한 것으로 서, 실제 신문지료를 화상분석하여 실시간으로 매크로크기의 점착성 이물질올 측정할 때 효율적인 측정조건을 탐색하여 제지공정의 l 현장에서 일차 점착성 이물질을 정량 하는 새로운 측정기의 측정 기준을 제시하고자 하였다. 이물질이란 제지공정에 의도적으로 첨가되지 않은 불질의 총칭으로 dirt 및 각종 점착 성 이물질 즉, stickies를 들 수 있다. 이 가운데 스틱키{stickies}란 부드럽고, 점착성을 나타내는 이물질의 총청으로 주로 점착제와 확스에 의해 형성된다. 스틱키는 고지 재활 용의 효율성을 가장 크게 저해하는 이물질로 와이어, 펠트 및 기타 공정요소에 부착되 어 초지 시 지절을 발생시킴으로써 생산성을 저하시킬 뿐 아니라, 외관상 상품가치와 인쇄적성올 저하시키며, 최종 제품의 강도적 물성 및 가공적성에도 영향을 미친다. 특 히 국내에서는 원가절감을 위해 고지의 재활용율올 증대시키고자 전력을 다하고 있으 며 환경보호 및 용수 절감올 위해 공정수를 절감하고 궁극적으로는 무방류화를 목표로 하고 있어 토지 계 내의 점착성 이물질의 투입과 농축 현상이 심각하게 진행되고 있는 실정이다. 초지공정에서 발생하는 스틱키 즉 점착성 이물질은 미세한 스크린의 슬롯 폭인 0.15 - -0.3mm 이상의 크기를 가져 스크린에 의해 분리될 수 있는 매크로 스틱키{macro s stickies}와 이보다 작은 마이크로 스틱키(micro stickies)로 크게 분류된다. 즉 매크로 스틱키는 스크린에 의해 분리될 수 있으나 마이크로 스틱키는 스크린을 통하여 기계적 으로 분리할 수 없다는 문제점을 지니고 있다. 스틱키는 또 거동 특성에 따라 primary s stickies와 secondary stickies로 구분할 수 있다. primary stickies는 펄핑과정에서 점착 성 이물질이 파괴됨에 따라 나타나지만, secondary stickies는 지류 제지공정의 백수에 용해 되거나 분산된 상태인 1때1 이하의 콜로이 드로 폰재 한다. 이 러 한 secondary stickies 는 pH, 온도의 변화나 각종의 첨가제에 의해 웅집이나 홉착 등을 발생할 수 있는 잠재 적 문제점 등을 가지고 있다. 예를 들어 양성 고분자의 첨가는 펄프 섬유를 웅집시킬 뿐 아니라 지료에 함유된 secondary dtickies의 안정성을 저하시켜 응집, 침적시키는 작용을 한다. 따라서 분리가 어렵고, 제지공정에서 문제를 일으키기 쉬운 2차 스퇴키를 적절히 제어하기 위한 기술 개발은 용수절감 뿐 아니라, 초지공정의 침적물 절감을 통 한 공정개선에도 매우 중요한 요소기술이라 할 수 있다.