• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.185-185
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• 2012

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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.1
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• pp.124-132
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• 2019

Water-repellent coating solutions were synthesized by hydrolysis and polycondensation reactions with water using tetraethoxysilane (TEOS) and chlorotrimethylsilane (CTMS) as precursors. The solutions were coated on a PMMA sheet and thermally cured to prepare non-fluorinated water-repellent coating films. Coating films were characterized by water contact angles, UV-Vis transmittance and surface morphology. The contact angle of coating films prepared by varying the molar ratio of CTMS/TEOS to 0.6~1.0 exhibited a maximum value of $107^{\circ}$ when the CTMS/TEOS molar ratio was 0.8. The coating films showed a high transmittance over the visible range up to 90% when the CTMS/TEOS molar ratios were 0.6~0.8. However, when the molar ratios of CTMS/TEOS were 0.9~1.0, the transmittance of coating films was lower than 70% due to an uneven shape of the rough surface.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.98.1-98.1
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• 2016

PTFE (Polytetrafluoroethylene) 는 벌크 형태는 물론 박막으로도 독특한 특성을 나타내는 물질이다. 매우 낮은 마찰계수, 발수표면특성, 화학적 비반응성은 다양한 방면의 적용이 가능하게 한다. 두께 $1-2{\mu}m$ 이나 50 nm 이하의 박막의 형태로서 발수 특성은 스퍼터링 조건에 따라서는 벌크 PTFE의 특성보다 뛰어나다. 순수한 PTFE 타겟을 사용하여 얇은 PTFE 막 증착을 위해 RF (radio-frequency) 스퍼터링을 하였다. 스퍼터 타겟 건 파워, 공정 압력, 그리고 기판 스테이지와 Si wafer 나 다양한 시편에 인가되는 RF 바이어스 (bias) 등과 같은 스퍼터링 변수의 변화가 가능하다. 공정 변수에 따라서 RF 스퍼터링에 의한 순수한 PTFE 박막과 바이어스가 인가된 유사 PTFE 박막을 비교하여 탐구하였다. 스퍼터링에 의한 PTFE 코팅은 접촉각이 100도 또는 그이상의 초발수성을 나타내는 장점을 갖고 있고, 90% 이상의 높은 투과도를 나타낸다. PTFE 타겟을 사용한 종래의 일반적인 스퍼터링에 의하여, 일예로 실리콘 웨이퍼상에 증착된 코팅막은 낮은 경도와 기판과의 밀착력이 좋지 않은 문제를 갖고 있다. 높은 에너지 환경에서 만들어진 PTFE 코팅은 기존의 스퍼터링 방식으로 만들어진 코팅에 비해 다른 특성을 나타낸다. PTFE 막의 경도와 밀착력을 높이고자 bias를 인가한 RF 스퍼터링을 시도하였다. 코팅 접촉각, 투과도, 나노인덴터에 의한 경도, 그리고 스크래치 테스트에 의한 코팅막의 밀착력을 살펴보았다. PTFE 폴리머 타겟을 사용한 RF 스퍼터링으로 만들어진 고경도 PTFE 유사 코팅의 경도 변화 기구를 고찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.141-141
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• 2009

EHD(electrohydrodynamic) 증착법을 적용하여 코팅층 표면복합구조제어를 연구하였다. 이 방법을 이용하여 표면구조 제어를 통한 친/소수 코팅층 개발의 제반 조건들을 탐색한다. 화학적으로 안정한 코팅층을 형성할 수 있는 전구체 물질을 용매에 혼합하고, 전구체 물질의 농도를 조절하여 다양한 점도의 용액을 합성하고, 전기장을 적절한 범위에서 변화시키면서 용액의 점도와 전기장의 변화에 따른 코팅층의 표면형상을 체계적으로 조사하고, 주요 공정 변수인 용액 전구체농도와 전기장에 따른 표면형상 변화에 대한 공정 MAP을 조사하여 초친수/초발수 특성을 나타내는 최적 표면구조를 예측한다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.10 no.5
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• pp.157-163
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• 2006

This study is on the evaluation of double surface protection method using water repellent primer and final top coat to protect concrete. Water repellent agent has been applied on the final top coat to protect concrete. However, to make up for the weakness to the ultraviolet of the water repellent, the work procedure of these protectors is done vice versa. This combination of protectors was compared with existing ones in this study. Even though the final top coat was applied on the water repellent primer, its adhesive strength met to KS F 4936-' 03 with other protectors used in this study. All surface protectors used in this study were excellent in protecting concrete. Especially, in case of applying with final top coat in conjunction with water repellent primer, the resistance against chloride ion penetration and neutralization by $CO_2$ was more efficient than other surface protectors used in this study under this given condition.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.78-78
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• 2018

전기 아연도금은 철강의 내식성을 향상시키기 위한 희생양극으로 사용되어 왔다. 이러한 아연 도금층의 내식성은 그 아연에 의하여 부식으로부터 보호받는 철강 소재의 수명과 직결됨에 따라 아연 도금층의 성능 특히 부식저항성을 높이는 연구는 소재 수명 뿐만이라 성능의 유지하는데 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 전기 아연 도금층에 표면에너지가 낮은 물질인 테플론을 얇게 코팅함으로써 발수성 표면을 구현하였다. 발수성 표면은 물에 대한 젖음성이 매우 낮기 때문에 부식 저항성이 높은 것으로 알려져 있는데, 이는 표면의 거칠기를 제어함으로써 그 효과를 극대화 할 수 있다. 본 연구에서는 특히 전기 아연 도금의 후처리로 알려진 인산염 처리를 이용하여 전기 아연 도금층의 표면형상 구조를 제어하였다. 그리고 그 표면에 테플론을 코팅함으로써 초발수 성질을 구현하였고, 이를 통해 아연 도금층의 내식성 향상에 대하여 분석하였다. 그 결과, 인산염처리에 의하여 표면형상의 구조가 거칠어질수록 테플론 코팅 후 접촉각과 물방울의 이동성은 증가하였다. 이는 표면형상에 의해서 공기층이 물방울 아래에 고립되어 있다는 것을 의미하고, 이러한 공기층으로 인하여 아연 도금층의 내식성은 크게 증가하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.12
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• pp.1172-1177
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• 2000

최근 콘크리트 보호 재료는 코팅을 이용하는 과거의 방법에서 함침을 이용하는 기법으로 전환하였다. 이중 발수제는 콘크리트의 표면의 특성을 변화시키는 것으로 친수성의 콘크리트를 소수성 물질을 결합시켜 물에 의한 젖음을 방어하는 것으로 콘크리트에 사용하였을 경우 콘크리트의 고유한 표면 장력을 작게 변화시키고 장력이 큰 물질 중의 하나인 물의 흡수를 방어하게 한다. 본 실험은 발수제의 성능 평가를 위하여 다공질의 재료인 콘크리트의 접촉각을 측정하여 그 변화를 관찰하였으며, 발수제들의 우수한 기능 중의 하나인 통기성을 시편의 중량 감소로 측정하였다. 발수제로 n-octyl ethoxy silane을 사용한 콘크리트 시편의 흡수 능력은 사용하지 않은 것의 약 10% 정도로 측정되었으며 시편의 수분 중량 감소는 7일 동안 90~130%로 관찰되어 통기성이 유지되어 콘크리트의 강도 유지에 효과적임을 알 수 있었다. 또한 겉보기 접촉각은 처리하지 않은 시편에서 24~33$^{\circ}$로 측정되었으나 처리된 시편의 최초면에서 130~141$^{\circ}$이었으며 2mm의 연마면에서는 127~132$^{\circ}$로 측정되어 콘크리트 표면 장력 변화가 유지되고 있음을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.223-224
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• 2012

금속 표면에 마이크로 나노 구조물을 형성하고 그 위에 발수 특성을 가진 물질을 증착하여, 발수성을 가지는 금속 표면을 개발하였다. Sand blast 공정으로 마이크로 구조 형성, Linear Ion Source(LIS)를 적용한 Ion beam etching으로 나노 구조를 형성하였다. 그 결과 FE-SEM을 통해 수~수십 ${\mu}m$ 크기의 구조 위에 nm 크기의 구조가 형성 된 것을 확인하였다. 발수 특성은 매끈한 표면보다 거친(rough)표면과 낮은 표면에너지로 구현된다. 마이크로 나노 구조가 형성된 Al의 표면에너지를 낮추기 위해 Hexamethyldisiloxane(HMDSO)을 코팅하였다. 접촉각 측정 결과 $105^{\circ}$로 표면 형상을 제어함으로써 발수 특성이 나타나는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.292-292
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• 2013

최근, 자연의 기능성 표면을 모사하여 우리 생활에 응용하기 위한 연구가 활발하다. 초-발수 특성을 가지는 대표적인 예인 연꽃잎은 마이크로-나노 크기의 거친 미세돌기(papillae)를 가지고 있으며 그 위에 낮은 표면 에너지를 가지는 왁스(wax)가 발달 되어 항상 깨끗한 상태를 유지한다. 본 실험에서는 이를 모사하여 RIE (Reactive Ion Etching)방법을 이용하여 기판인 Poly silicon wafer를 Sf6가스를 사용하여 Metal mash로 거칠기를 만들어 주었고, RF-magnetron sputtering 장치를 사용하여 $6{\times}10^{-3}$ Torr의 진공도에서 낮은 표면에너지를 가지는 PTFE (polytetrafluoroethylene)를 증착하여 표면 구조와 발수특성에 대하여 조사하였다. SSME(Surface shape measurement equipment)측정결과 0.24~0.36 um RSa 값이 측정되었고, 12 uL의 Di-water로 접촉각을 측정 한 결과 RIE 10분 처리를 한 기판 위에 PTFE를 3분 증착하였을 때 가장 높은 $153^{\circ}$의 초-발수 특성이 나타났으며, 4주의 시간이 지났을 때에도 접촉각이 유지가 되었다. XPS 측정결과 초-발수 표면에서 나타나는 CF2와 CF3 피크 값이 측정되었다. Reactive Ion Etching을 이용한 PTFE 발수 특성은 방수, 스마트 윈도우, 자가세정(Self-Cleaning), 디스플레이 표시장치, 김서림 방지(Anti-Fogging), 대전방지 코팅 등에 다각적으로 응용 가능할 것이라 사료된다.

• Corrugated packaging logistics
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• v.6 no.30
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• pp.122-125
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• 1999