• 기계와재료
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• 제17권2호통권64호
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• pp.41-49
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• 2005

펨토초 레이저 기반 초미세 공정 기술은 타 레이저 응용 분야에 비하여 그 역사는 길지 않다. 그러나 본 공정 기술은 기계적-열적 유발 손상을 최소화 할 수 있으며 공정 정밀도를 획기적으로 향상 할 수 있다는 장점으로 인하여 IT, NT 및 BT 등 다양한 형태의 첨단 산업 분야에서 그 응용성 및 적용성이 검토되고 있는 분야이다. 이상의 다양한 응용 분야 중 현재 연구실에서 진행되고 있는 나노바이오 기술에서의 펨토초 레이저 초미세 공정 기술의 적용 과정과 현재 수행되고 있는 분야들 중 게르마늄 나노 구조체 형성 및 크기 제어 연구, 펨토초 레이저 초미세 공정 기술의 세포 성장 제어 및 단세포 기반 미세수술과 마이크로 유체 디바이스 제작 및 관련 측정 기술들을 소개하고자 한다.

• 적정기술학회지
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• 제5권2호
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• pp.91-96
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• 2019

바이오디젤을 농작물보다 미세조류에서 생산할 때 여러 가지 장점이 있다. 미세조류는 적은 공간에서도 배양이 가능하며 지방 함유량이 높아 생산량이 매우 높다. 그러나 아직까지는 생산 공정 비용이 높다는 문제점을 가지고 있다. 미세조류에서 바이오디젤을 생산하는 공정에 필요한 비용 중 미세조류 배양액에 첨가되는 당이 차지하는 비중이 높다. 본 연구에서는 바이오디젤 생산용 Chlorella protothecoides의 배양액에 첨가될 당을 농업부산물 배추로부터 생산하는 공정을 연구 개발하였다. 먼저 리그노셀룰로우스 바이오매스를 이용하기 위해서 분쇄된 배추에 H₂SO₄로 처리하였을 때 0.5%가 가장 당 생산량이 많았지만 다음 단계에서 효소의 활성을 저해하였기 때문에 0.25% H₂SO₄ 용액을 50℃에서 24시간 처리하는 것이 가장 적절한 조건임을 알 수 있었다. 셀룰로스를 분해하기 위하여 Trichoderma harzianum균주를 배양하여 배양액에 분비된 셀룰로스 분해효소(cellulases)를 사용하였다. T. harzianum 배양 조건은 28℃/pH 7/130 rpm에서 5일간 배양으로 최적화하였다. H₂SO₄ 용액으로 전처리 된 배추는 T. harzianum 배양액을 효소 활성도 0.24 FPU/ml로 희석하여 45℃/pH 5/130 rpm 조건에서 약 3일동안 처리하였을 때 가장 효율적인 당 생산량을 이룰 수 있었다. 다른 농업부산물을 같은 공정 과정으로 처리하였을 때 배추가 가장 높은 당 생산률을 나타내어 활용도면에서 우수하다고 여겨진다. 배추의 수분함유량이 최대(95%)인 갓 폐기된 배추 잎의 경우 가장 당의 생산량이 많아서 가능한 빨리 처리하는 것이 바람직하였다. 지속 가능한 바이오디젤 생산을 위하여 미세조류를 배양할 때 본 연구에서 최적화한 조건에 따라 농업부산물 배추를 처리함으로써 비용 절감을 이룰 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.224-224
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• 2010

야금학적 정련은 태양전지 소재인 실리콘의 저가화를 통한 태양전지의 단가를 낮추는데 유망한 공정이다. 이중에서도 실리콘의 전자빔정련은 고순도의 실리콘 정련에 효과적인 기술이다. 본 연구에서는 전자빔용융법을 이용하여 실리콘 정련을 수행하였으며, 제조된 실리콘의 미세구조 및 분순물농도를 측정하였다. 고진공의 챔버 하부에 수냉동도가니가 위치해있고, 상부에 100 kW출력의 전자총이 설치되었다. 실리콘은 분쇄 및 세척과 같은 전처리 없이 수냉동도가니에 250g 이 장입되었다. 전자빔때턴은 소프트웨어를 통한 헌혈, 나선형의 경로(path)와 원형의 형상(Shape)이 결합하여 원형패턴과 나선형패턴의 형상으로 실리콘에 조사되었다. 전자빔의 출력을 15 kW로 실리콘을 용융하였고 분당 0.5 kW의 속도로 서냉하였다. 제조된 실리콘은 지름 100 mm, 높이 25 mm의 버튼형상이었으며, 횡방향으로 절단하여 미세구조와 불순물거동을 분석하였다. 미세구조는 광학현미경 (OM) 과 전자현미경 (SEM)을 통하여 관찰하였고 불순물거동은 유도결합플라즈마 분광분석기(ICP-AES) 을 통하여 분석하였다. 장입된 실리콘의 초기순도는 99.5 %이고, 전자빔정련 공정 후 99.996 %까지 향상되었다. 전자빔패턴을 이용한 고순도 실리콘의 정련은 태양전지 소재 개발에 유망한 기술로 활용될 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권1호
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• pp.51-57
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• 2014

초음파 임프린팅은 열가소성 고분자 기판에 미세패턴을 복제할 수 있는 공정으로 타 성형방법에 비해 에너지소모가 적고 성형시간이 단축되는 장점이 있다. 초음파 임프린팅 공정에서는 고분자 기판의 표면에 초음파 진동에너지를 인가하여 소재간의 마찰열과 미세하게 반복되는 변형에너지의 축적을 통해 고분자 표면을 국부적으로 가소화시켜 미세패턴이 전사된다. 본 연구에서는 초음파 임프린팅에서 금형 온도가 미세패턴의 전사성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 금형온도를 변화시켜가며 임프린팅을 수행하여 미세패턴 성형 영역에서의 온도변화를 관찰하였고, 상기 온도변화를 고려하여 미세패턴의 충진과정을 전산모사를 통해 고찰하였다. 또한 금형온도 변화에 따른 패턴의 전사율 및 전사균일도를 측정하여 비교하였다. 상기 결과를 통해 금형온도를 높일수록 초음파 임프린팅시 미세패턴의 전사특성이 향상됨을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제17권3호
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• pp.1-7
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• 2004

최근 대형 복합재료 구조물 성형에 적합한 공정으로 주목받는 vacuum assisted RTM (VARTM) 공정에 있어, 보강섬유의 조직 내부에 잔류하는 공기를 제거하여 기공함유율을 낮추는 기술의 중요성이 인식되고 있다. 거대기공 혹은 불완전 함침영역은 부적절한 주입구 및 공기배출구의 위치, 혹은 금형의 형상에 의해 발생한다. 미세기공은 불균일한 수지 유동선단의 속도로 인해 유동선단 부분에서 집중적으로 형성되며, 금형충전 공정 도중 수지와 함께 이동한다. 성형이 완료된 제품내의 잔류 기공들은 완성품의 물리적 성질을 저하 및 제품의 파손을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 VARTM 공정에서의 기공의 형성 및 이동을 해석할 수 있는 통합된 거시적/미시적 해석 방법을 개발하였다. 수치해석 프로그램을 개발하여 VARTM 공정에서의 3차원 수지 유동을 해석하였으며, 그에 따른 거대기공 및 미세기공의 분포를 예측하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.128-128
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• 2016

Cu 배선폭 미세화 기술은 반도체 디바이스의 성능 향상을 위한 핵심 기술이다. 현재 배선 기술은 lithography, deposition, planarization등 종합적인 공정 기술의 발전에 따라 10x nm scale까지 감소하였다. 하지만 지속적인 feature size 감소를 위하여 요구되는 높은 공정 기술 및 비용과 배선폭 미세화로 인한 재료의 물리적 한계로 인하여 배선폭 미세화를 통한 성능의 향상에는 한계가 있다. 배선폭 미세화를 통한 2차원적인 집적도 향상과는 별개로 chip들의 3차원 적층을 통하여 반도체 디바이스의 성능 향상이 가능하다. 칩들의 3차원 적층을 위해서는 별도의 3차원 배선 기술이 요구되는데, TSV(through-Si-via)방식은 Si기판을 관통하는 via를 통하여 chip간의 전기신호 교환이 최단거리에서 이루어지는 가장 진보된 형태의 3차원 배선 기술이다. Si 기판에 $50{\mu}m$이상 깊이의 via 및 seed layer를 형성 한 후 습식전해증착법을 이용하여 Cu 배선이 이루어지는데, via 내부 Cu ion 공급 한계로 인하여 일반적인 공정으로는 void와 같은 defect가 형성되어 배선 신뢰성에 문제를 발생시킨다. 이를 해결하기 위해 각종 유기 첨가제가 사용되는데, suppressor를 사용하여 Si 기판 상층부와 via 측면벽의 Cu 증착을 억제하고, accelerator를 사용하여 via 바닥면의 Cu 성장속도를 증가시켜 bottom-up TSV filling을 유도하는 방식이 일반적이다. 이론적으로, Bottom-up TSV filling은 sample 전체에서 Cu 성장을 억제하는 suppressor가 via bottom의 강한 potential로 인하여 국부적 탈착되고 via bottom에서만 Cu가 증착되어 되어 이루어지므로, accelerator가 없이도 void-free TSV filling이 가능하다. Accelerator가 Suppressor를 치환하여 오히려 bottom-up TSV filling을 방해한다는 보고도 있었다. 본 연구에서는 유기 첨가제의 치환으로 인한 TSV filling performance 저하를 방지하고, 유기 첨가제 조성을 단순화하여 용액 관리가 용이하도록 하기 위하여 suppressor만을 이용한 TSV filling 연구를 진행하였다. 먼저, suppressor의 흡착, 탈착 특성을 이해하기 위한 연구가 진행되었고, 이를 바탕으로 suppressor만을 이용한 bottom-up Cu TSV filling이 진행되었다. 최종적으로 $60{\mu}m$ 깊이의 TSV를 1000초 내에 void-free filling하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.88-88
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• 2017

Zn코팅은 우수한 내식성과 경제성을 바탕으로 자동차나 건축자재 등 산업의 전반적인 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 하지만 최근 한정된 Zn의 매장량으로 인한 원자제의 가격상승과 습식 도금과정의 환경오염 물질 배출 문제가 기존 Zn 코팅의 약점으로 지적되고 있다. 따라서 새로운 원소의 첨가로 인한 Zn의 사용량 감소나 친환경적인 공정방법을 적용하는 연구가 대두되고 있다. 최근의 연구 결과에 따르면 Zn-Mg 합금이 다른 Zn계 합금에 비해 내식성이 우수하며, 이와 같은 우수한 내식성은 $Mg_2Zn_{11}$, $MgZn_2$와 같은 Mg-Zn 이원계의 합금상에 의한 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 친환경적인 비대칭 마그네트론 스퍼터 공정을 활용하여 다양한 공정조건 하에서 Zn-Mg 박막을 합성하여 최적의 공정 조건을 도출하고자 하였다. Zn-Mg 박막 합성 시 Mg타겟의 조성은 3~10 wt.%로 변화하였으며 Zn-Mg 합금 타겟의 온도를 제어하여 박막의 Mg 조성과 타겟 온도가 Zn-Mg 도금강의 내식성 및 밀착성에 미치는 영향을 평가하였다. 합성된 Zn-Mg 박막은 FE-SEM, EDS, XRD를 사용하여 미세조직, 두께, Mg 조성, 합금상 등을 분석하였으며, 염수분무시험 및 0T 굽힘 시험을 활용하여 Zn-Mg 박막의 내식성 및 내식성을 비교 분석하였다. FE-SE및 EDS분석 결과 Zn-Mg 박막의 Mg 조성은 합금 타겟의 조성이 증가함에 따라 증가하였으며, Mg 함량이 증가할수록 미세구조가 치밀하게 변화하였다. 또한 Zn-Mg 박막 합성 중 타겟의 온도가 상승할수록 박막의 치밀도는 감소하였다. XRD분석 결과 박막을 이루는 주요 합금상은 Zn상과 $Mg_2Zn_{11}$상이며 본 연구에서는 증착 조건에 따른 합금상의 큰 변화는 보이지 않았다. 염수분무실험 및 밀착성 평가 결과 박막의 미세조직이 치밀할수록 Zn-Mg 도금강의 내식성은 향상되었으나, 밀착성은 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 Zn-Mg 박막이 치밀한 미세구조일수록 부식환경에서의 강판에 대한 보호 효과는 증가하는 반면, 변형 시 박막의 파괴로 인한 박리 현상이 가속되기 때문으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.82.2-82.2
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• 2013

반도체 및 디스플레이 소자를 생산 하기 위하여 다양하고 많은 공정 기술이 사용 되며 그 중에서 플라즈마를 이용하는 제조공정이 차지 하는 부분은 상당한 부분을 차지 하고 있습니다. 전체 반도체 공정 중 48%가 진공공정이며, 진공공정 중 68% 이상이 플라즈마를 이용하고 있으며, 식각과 증착 장비 뿐만 아니라 세정과 이온증착 에 이르기 까지 다양하며 앞으로도 더욱 범위가 늘어 날 것으로 보입니다. 이러한 플라즈마를 이용한 제조 공정들은 제품의 생산성을 향상 하기 위하여 오염제어 기술을 비롯한 공정관리기술 그리고 고기능 센서기술을 이용한 공정 모니터링 및 제어 기술에 이르기 까지 다양한 기술들을 필요로 합니다. 플라즈마를 이용한 제조 장비는 RF파워모듈, 진공제어모듈, 공정가스제어모듈, 웨이퍼 및 글래스의 반송장치, 그리고 온도제어 모듈과 같이 다양한 장치의 집합체라 할 수 있습니다. 플라즈마의 생성과 이를 제어 하기 위한 기술은 제조장비의 국산화를 위한 부단한 노력의 결실로 많은 부분 기술이 축적되어 왔고 성과를 거두고 있습니다. 그러나 고기능 모니터링 센서 기술 개발은 그 동안 활발 하게 이루어져 오고 있지 않았으며 대부분 외산 기술에 의존해 왔습니다. 세계 반도체 시장은 현재 300 mm 웨이퍼 가공에서, 추후 450 mm 시장으로 패러다임이 변화될 예정이며, 미세화 공정이 더욱 진행 됨에 따라 반도체 제조사들의 관심사가 "성능 중심의 반도체 제조기술"로부터 "오류 최소를 통한 생산성 향상"에 더욱 주목 하고 있습니다. 공정미세화 및 웨이퍼 대구경화로 인해 실시간 복합 센서를 이용한 데이터 처리 알고리즘 및 자동화 소프트웨어의 기능이 탑재된 장비를 요구하고 있습니다. 주식회사 레인보우 코퍼레이션은 플라즈마 Chemistry상태를 정성 분석 가능한 OES (Optical Emission Spectroscopy)를 이용한 EPD System을 상용화 하여 고객사에 공급 중이며, 플라즈마의 광 신호를 실시간으로 고속 계측함과 동시에 최적화된 알고리즘을 이용하여 플라즈마의 이상 상태를 감지하며 이를 통하여 제조 공정 및 장비의 개선을 가능하게 하여 고객 제품의 생산성을 향상 하도록 하는 기술을 개발 하고 있습니다. 본 심포지엄에서는 주식회사 레인보우 코퍼레이션이 개발 중인 "실시간 고속 플라즈마 광 모니터링 기술" 의 개념을 소개하고, 제품의 응용 범위와 응용 방법에 대하여 설명을 하고자 합니다.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권4호
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• pp.313-322
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• 2004

후막 광식각 기술은 스크린 인쇄 등의 일반적인 후막공정에 노광 및 현상 등의 리소그라피 공정을 접목시킨 새로운 기술이다. 본 연구에서는 후막 광식각 기술을 이용하여 미세라인을 형성할 수 있는 저온동시소성용 Ag 페이스트를 개발하였다. 페이스트를 구성하는 Ag분말과 폴리머, 모노머, 광개시제 등의 양을 조절하여 미세라인을 형성할 수 있는 최적 조성을 연구하였으며. 또한 노광량과 같은 공정변수가 미세라인 형성에 미치는 영향을 연구하였다. 실험결과 폴리머/모노머비, Ag 분말 중량비, 광개시제의 양 등이 미세라인의 해상도에 영향을 미치는 주요 인자임을 확인할 수 있었다. 개발된 감광성 Ag 페이스트를 저온동시소성용 그린 시트에 전면 인쇄한 후 건조, 노광, 현상, 적층, 소성 과정을 통하여, 소성 후 20$\mu\textrm{m}$ 이하의 선폭을 가지는 후막 미세라인을 형성할 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제46권2호
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• pp.125-138
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• 2002

15세기 전반에 70-80년 동안 분청과 백자를 생산한 전라남도 광주시 충효동 가마터에 대하여 여러 가지 과학기술적 상황들을 조사하였다. 발굴된 위치와 퇴적층의 층위에 따라 일곱 그룹으로 나눈 분청사기의 태토와 유약 원료에 대하여 광물성분의 특징을 조사하고, 미세구조와 번조온도를 분석하여 제작 당시의 원료선택과 처리과정, 그리고 번조공정 등의 제작기술의 변화과정을 살펴보았다. 도편의 미세구조는 광학현미경과 전자현미분석장치로, 그리고 광물성분은 X-선 회절분석기와 편광현미경으로 관찰하였다. 번조온도 측정은 재번조한 후의 미세구조 변화를 관찰하는 방법을 이용하였다. CHE2그룹과 같이 왕실을 위한 최상급의 제품들도 있었지만 대중화되고 백자에 대한 선호도가 증가하면서 분청의 질이 많이 떨어진 것을 볼 수 있었다. 모두 이 지역 여러 종류의 흙을 태토와 유약원료로 사용하였으며 1100와 1225$^{\circ}C$사이에서 번조한 것으로 추정되었다.