• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.170-174
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• 2023

CO₂는 지구온난화의 원인 중 하나로 알려져 있으며 포집을 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 표면특성 변화를 통하여 활성탄소의 CO₂ 흡착 능력을 향상시키고자 사불화탄소 플라즈마 반응을 진행하였으며, 반응 시간에 따른 흡착 특성을 고찰하였다. 플라즈마 반응 이후 활성탄소의 미세기공 부피가 모두 늘어났으며, 최대 1.03 cm³/g까지 증가하였다. 또한 반응 시간의 증가에 따라 활성탄소 표면에 존재하는 불소 함량이 0.88%까지 증가하였다. 결과적으로 본 실험을 통하여 활성탄소의 기공 특성과 표면 작용기를 동시에 조절할 수 있었다. 본 연구에서 표면처리된 활성탄소의 CO₂ 흡착량은 미처리 활성탄소에 비하여 최대 7.44%까지 향상되어, 반응 시간이 60 s일 때 3.90 mmol/g으로 가장 우수한 성능을 보였다. 이는 활성탄소 표면에 도입된 불소 작용기와 식각 효과에 의하여 증가된 미세기공 부피에 의한 시너지 효과 때문으로 판단된다. 또한, CO₂ 흡착량이 3.67 mmol/g보다 낮은 구간에서는 미세기공의 부피가 CO₂ 흡착에 더 큰 영향을 미쳤으며, 그보다 높은 구간에서는 도입된 불소의 함량이 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제34권5호
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• pp.534-540
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• 2023

일차전지 환원극의 활물질로 널리 사용되고 있는 불화탄소는 낮은 전기 전도도, 표면 에너지 및 전해질 투과도 등의 요인에 의하여 Li/CF_X 일차전지의 율속 성능 저하를 초래한다. 따라서 본 연구에서는 산소 플라즈마를 이용한 표면처리를 통하여 표면이 개질된 불화탄소를 리튬 일차전지의 환원극으로 사용하여 전지 성능을 향상시키고자 하였다. XPS 및 XRD 분석을 통해 산소 플라즈마 처리에 의해 변화된 불화탄소의 표면 화학적 특성 및 결정 구조 변화를 분석하였으며, 이에 따른 리튬 일차전지의 전기 화학적 특성에 대한 변화를 분석하고 고찰하였다. 그 결과, 탄소 대 불소비율(F/C) 비율이 가장 낮은 산소 플라즈마 처리 조건(7.5 min)에서 반이온성 C-F 결합이 가장 많이 형성되었다. 또한, 이 조건에서 제조된 불화탄소를 환원극의 활물질로 사용한 일차전지는 가장 높은 3 C의 율속 특성을 보였으며, 고율속에서도 비교적 높은 용량(550 mAh/g)을 유지하였다. 본 연구를 통하여, 산소 플라즈마 처리를 통해 불화탄소의 불소함량 및 탄소-불소 간의 결합 유형을 조정하여 고율속 성능을 가진 리튬 일차전지를 제조할 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권2호
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• pp.531-540
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• 2019

친수성 및 소수성 나노실리카를 tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 커플링제로 사용하여 유리 표면에 거친 스파이크 구조 형성과 반응성 hydroxyl기를 동시에 도입한 후 불소를 함유한 실란으로 2차 코팅처리하여 궁극적으로 발수성 유리 표면 형성의 최적 조건을 확립하는 연구를 수행하였다. 소수성 나노실리카인 실리카 에어로졸을 이용한 초소수 도막의 형성은 나노실리카 표면에 반응성인 -OH기가 존재하지 않아 내구성이 있는 소수성 도막을 형성할 수 없었다. 이에 반하여 친수성기를 가진 나노실리카와 가수분해된 TEOS를 포함하는 코팅액 이용하여 유리 표면을 1차 코팅한 후 2차로 trichloro-(1H,1H,2H,2H)perfluorooctylsilane(TPFOS) 용액으로 코팅하여 $150^{\circ}$ 이상의 수접촉각을 가지는 초소수 표면을 제조하였으며, $1^{\circ}$ 이하의 물 슬라이딩각을 보여 초발수성도 동시에 가지고 있었다. 이에 덧붙여 친수성 나노실리카의 함량이 증가할수록 광투과도가 감소하였으며, TPFOS 용액에 의해서도 광투과도가 감소하였다. 코팅된 유리시편의 내구성 50회 문지름까지는 초소수성을 유지하였으나, 200회 문지름에서는 단지 소수성만을 유지하였다. 결론적으로 최적의 코팅액의 조건은 친수성 나노실리카의 함량이 0.3 g인 HP3 코팅액을 2회 코팅한 후 2차로 TPFOS 용액으로 코팅하는 것이었다. 이렇게 제조된 코팅액은 광투과도가 중요한 솔라셀의 표면 처리제로 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한소아치과학회지
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• 제37권1호
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• pp.35-43
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• 2010

본 연구는 젤라틴과 메틸셀룰로오스를 기저재로 한 불소겔을 제작하고 이들의 높은 점조도와 표면에 흡착하는 능력이 치면에 불소를 오랜 시간 저류시켜 법랑질 탈회를 효과적으로 억제할 수 있는지 살펴보고자 시행되었다소의 전치로 시편 80개를 제작하였으며, (1) APF gel (2) $CavityShield^{TM}$, (3) Gelatin F gel (4) Methyl cellulose F gel 이렇게 4개의 군으로 분류하였다. 모든 시편을 인공우식용액에 72시간동안 보관하여 법랑질을 탈회시킨 후, 표면미세경도 측정법과 편광 현미경하에서 병소의 탈회 깊이를 측정하는 두 가지 방법을 사용하여 탈회정도를 측정하였다. 연구결과는 다음과 같다. 1) 불소를 처리한 experimental side와 처리하지 않은 control side간 미세경도의 차이는 APF를 적용한 제1군에서 71.82(VHN)로 가장 작은 것으로 나타났다(p<0.05). 2) $CavityShield^{TM}$를 도포한 제2군에서 148.24(VHN)로 가장 큰 차이를 보여 불소바니쉬의 탈회억제효과가 가장 큰 것으로 나타났다(p<0.05). 3) Gelatin과 methyl cellulose F gel을 도포한 3군과 4군에서 control side와 experimental side간 미세경도의 차이는 1군보다는 높고 2군보다는 낮았으나 3군과 4군간에 유의한 차이는 없었다(p>0.05). 4) 인공탈회병소의 깊이를 측정한 결과 APF를 처리한 제1군에서 control side와 experimental side간 병소의 깊이차이는 $16.69\;{\mu}m$로 가장 적게 나타났다(p<0.05). 5) 2,3,4군 에서는 병소깊이 측정을 통해 탈회억제효과가 APF군에 비해 우수하게 나타났으나(p<0.05) 각 군 간에 차이는 검증되지 않았다(p>0.05). 이상의 결과를 종합하여 보면 실험적으로 제조된 두 가지 불소겔은 APF gel에 비해 법랑질 탈회 억제효과가 우수하다고할 수 있으며 이는 APF gel에 비해 gelatin이나 methyl cellulose 의 높은 점조도가 불소를 더 장시간 치면에 접촉시킨 것으로 생각된다. 현재 가장 우수한 치면 잔류시간을 보이는 것으로 인정되는 불소바니쉬와 비교하여도 이들의 효과가 크게 떨어지지 않는 것을 알 수 있었으며 이는 향후 천연고분자 화합물을 이용한 다양한 불소제제의 개발 가능성을 보여주는 것이라 사료된다.

• 대한소아치과학회지
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• 제26권2호
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• pp.377-398
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• 1999

불소도포시 주로 형성되는 calcium fluoride는 구강내 환경에서 pH에 의해 조절되는 불소의 저장고 역할을 하여 치아우식 예방에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 따라서 불소도포의 우식예방 효과는 calcium fluoride를 얼마나 많이 형성시켜 오래 지속시키는 가에 달려 있다. 이에 치아 내산성 증가에 효과 있다고 알려진 Nd:YAG 레이저 조사가 calcium fluoride형성 및 치아 내산성에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해서 실험을 시행하였다. 소의 영구전치에서 276개의 시편을 제작하여 아무런 처치를 하지 않은 군을 대조군으로 하고 1.23% acidulated phosphate fluoride (APF) 5분, 30분 도포 및 Nd:YAG 레이저 조사에너지 밀도 $20J/cm^2,\;40J/cm^2$의 조건에 따라 불소 도포군, 레이저 조사군, 불소 도포후 레이저 조사군, 레이저 조사후 불소 도포군으로 분류하였다. 불소도포를 시행한 경우 이를 다시 KOH 처리 여부에 따라 나누어 23개의 실험조건을 만들었다. 각 실험조건에 12개의 시편을 배정하고 이중 10개의 시편은 불소 및 무기인 측정에, 나머지 2개의 시편은 표면 관찰에 사용하였다. KOH 비처치군에서 0.1 N HClO4로 enamel biopsy를 시행하여 탈회 법랑질의 불소농도 및 탈회깊이를 측정하였으며 KOH 처치군에서는 1 M KOH로 24시간 처리하여 calcium fluoride를 정량 후 enamel biopsy를 시행하였다. 실험결과 얻어진 자료 및 주사 전자현미경 관찰 소견을 비교하여 다음의 결과를 얻었다. 1. KOH 비처치군에서 탈회된 법랑질의 불소농도는 레이저조사 후 불소도포시 레이저 에너지 밀도 증가에 따라 증가되는 경향을 보였다. 2. KOH 비처치군에서 법랑질 탈회깊이는 불소를 5분 도포후 레이저 $20J/cm^2$를 조사한 경우를 제외하고는 레이저와 불소를 병행하여 처치시 각각을 단독으로 처치시보다 탈회깊이가 작았다 (p<0.05). 3. Calcium fluoride의 양은 레이저의 조사에 의해 유의 있게 증가하지 않았다 (p>0.05). 4. Calcium fluoride 입자는 불소만 도포한 경우에 비해 레이저 조사후 불소도포시 입자크기가 증가되었으며, 불소도포후 레이저 조사시 입자크기의 증가와 함께 일부 융합된 양상을 보였다. 5. KOH 처치군에서 법랑질의 불소농도는 불소를 30분 도포후 레이저를 조사한 경우를 제외하고는 대조군의 불소농도와 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 6. KOH 처치군에서 불소와 레이저를 병행한 경우, 불소만 도포한 경우보다 탈회된 법랑질의 깊이가 작았다 (p<0.05). 7. KOH 비처치군에서 탈회된 법랑질의 불소농도와 탈회깊이의 상관관계(Spearman correlation coefficient: -0.6281)는 KOH 처치군(Spearman correlation coefficient: -0.3792)에 비해 높은 음의 상관 관계를 보였고, 동일한 조건으로 불소도포 및 레이저 조사를 시행한 경우에 있어서 KOH 처리 여부에 따른 탈회법랑질 깊이의 유의차가 있는 경우 calcium fluoride의 형성량이 많았다. 이상의 실험결과로 미루어 보아 레이저 조사가 calcium fluoride의 형성량에 영향을 미치지 않았으나 레이저 조사의 영향으로 calcium fluoride의 용해가 감소하는 것으로 판단된다. 또한 불소도포 및 레이저 조사의 병행은 각각을 단독으로 처치한 경우에 비하여 치아 내산성 증가면에서 유리하므로 임상에서 불소도포주기 연장과 같은 유용한 결과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

• 공업화학
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• 제27권3호
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• pp.285-290
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• 2016

에폭시 복합재의 물성을 향상시키기 위하여, 일라이트 및 탄소나노튜브가 불소 가스로 표면처리 되었다. 불소화 처리된 일라이트 및 탄소나노튜브는 엑스선 광전자 분광기를 이용하여 분석하였고, 그 복합재의 기계적 및 열적 특성을 평가하였다. 이 에폭시 복합재는 미첨가 에폭시 복합재와 비교하여 인장강도는 약 59%, 충격강도는 18%, 열안정성은 124%로 크게 향상됨을 확인하였다. 에폭시 복합재의 기계적 및 열적 특성의 향상은 일라이트 및 탄소나노튜브의 불소화가 에폭시 내에서 분산성을 향상시키고 에폭시 수지와의 계면 결합력을 증가시켰기 때문이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.175-180
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• 2016

본 연구에서는 내 오존성을 향상시키기 위해 PFPE-diol을 도입하여 불소계 변성 폴리우레아를 합성하였다. 불소 함량에 따라 변성 폴리 우레아(PFDIA-10C, PFDIA-20C, PFDIA-30C)를 제조하였으며 각각의 폴리우레아는 불소를 10 wt%~30 wt% 포함하였다. 제조된 도막의 오존처리 전 후 질량변화를 조사하였고, 도막의 경도, 내마모성, 인장성능 그리고 신장율 등의 물성을 분석하였다. 또한 내 오존성 테스트(10 ppm, 336 h)후에 광학현미경을 통해 도막표면을 관찰한 결과 PFPE-diol의 함량이 20 wt% 이상 일 때 균열, 탈색 그리고 질량감소량에서 양호한 결과를 보여주어 도막의 내 오존성이 향상되었음을 알 수 있었다. FT-IR 분석을 통해 PFDIA 합성물의 O-H 피크가 불소 함량 증가함에 따라 감소하는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.409-414
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• 2007

Wettability of solid surfaces with liquids is governed by the chemical properties and the microstructure of the surfaces. We report on the preparation of liquid-repellent surfaces using surface-attached monolayers of perfluorinated polymer molecules on porous silica substrates. A covalent attachment of the polymer molecules to the substrate is achieved by generation of the polymer chains through starting a surface-initiated radical-chain polymerization of a fluorinated monomer. To this, self-assembled monolayers of azo initiators are attached to silica substrates, which are used to kick off the polymerization reaction in situ. The growth of the fluorinated polymer films and the characterization of the obtained surfaces by surface plasmon spectroscopy, XPS, and contact angle measurements is described. It is shown that perfluorinated polymer films can be grown with controlled thicknesses on flat and even on porous silica surfaces, essentially without changing the surface roughness. The combination of the low surface energy coating and the surface porosity allows generation of materials which are both water and oil repellent.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.177-177
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• 2010

고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제작을 위해서는 광파장대에서 optical confinement 능력을 최대화할 수 있는 기술이 필수적이다. 효율적인 photon trapping을 위해서는 back reflector를 사용하거나 전면전극인 투명전도성막의 표면에 요철을 형성하여 포획된 태양광의 내부 반사를 증가시키거나 전면 투명전극에서 반사를 감소시켜 태양광의 travel length를 증가시키는 방법이 일반적이며, 이를 통해 흡수층의 효율을 최대화할 수 있다. 이 중 전면전극으로 사용되는 투명전도성막은 불소가 도핑된 tin-oxide가 주로 사용되었으나, 최근 들어 Al이 도핑된 산화아연막을 이용한 비정질 실리콘 박막 태양전지 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 투명전극 증착후 표면의 유효면적을 증가시키기 위해 염산 용액을 이용하여 표면 텍스쳐링을 수행한다. 그후 흡수층인 p-i-n 층을 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 형성하는 것이 일반적이다. 이때 표면처리 된 투명전극은 수소플라즈마에 대해 특성이 변하지 않아야 고효율 비정질 실리콘 박막 태양전지 제조에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 표면처리 된 AZO 투명전극의 수소플라즈마에 의한 특성 변화에 대해 고찰하였다. 먼저 AZO 투명전극은 스퍼터링 공정을 적용하여 $1\;{\mu}m$두께로 증착하였고, 0.5 wt%의 HCl 용액을 이용하여 습식 식각을 수행하였다. 수소플라즈마 처리 조건은 $H_2$ flow rate 30 sccm, working pressure 20 mtorr, RF power 300 W, Temp $60^{\circ}C$ 이며 3분간 진행하였다. 표면형상은 수소플라즈마 전 후에는 큰 차이를 보이지 않았으며 AZO의 grain size는 각각 220 nm, 210 nm로 관찰되었다. 투명전극의 가장 중요한 특성인 가시광선 영역에서의 투과도는 수소플라즈마 처리전에는 90 % 이상의 투과도를 보였으나, 수소플라즈마 처리 후에는 85 %로 약간 저하된 특성을 보였다. 그러나 이는 박막 태양전지용 전면전극으로 사용하기 위한 투과도인 80 % 이상을 만족하는 결과로, 비정질 박막 실리콘 태양전지 제작에 사용될 수 있다. 또 하나의 중요한 특성인 Haze factor 역시 수소플라즈마 처리 전 후 모두 10 이상의 값을 나타냈다. 하지만 고효율 실리콘 박막 태양전지에 적용하기 위해서는 Haze factor를 증가시키는 공정 개발에 대한 추가 연구가 필요하다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.67.2-67.2
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• 2017

본 연구에서는 $SiO_2$ 미세구조 상에 Pd 나노입자(NPs)를 증착하여, 불소화된 마이크로-나노 계층구조를 갖는 Pd-decorated $SiO_2$($Pd/SiO_2$)를 제작하였다. 마이크로 크기의 거칠기를 갖는 $SiO_2$ 층은 졸-겔 공정을 사용해서 제조된 용액을 전기분사함으로써 제조되었다. 이어서, 자외선(UV)을 이용한 광 환원법을 이용해 Pd 나노입자를 $SiO_2$ 층에 형성했다. 생성된 표면은 마이크로-나노의 계층구조 형태를 보여주었다. 해당 시편의 불소화 처리 후, 마이크로-나노의 계층구조 표면은 $170^{\circ}$ 이상의 물 접촉각(water contact angle; WCA) 및 $5^{\circ}$ 이하의 슬라이딩 각(sliding angle)을 보여줌으로써 물에 대해 탁월한 소수성을 나타내었다. 또한, 커피($CA=161^{\circ}$), 우유($CA=162^{\circ}$), 쥬스($CA=163^{\circ}$), 그리고 글리세롤($CA=165^{\circ}$)에 대해서도 우수한 소수 특성을 보여주었다. 또한, 이들 $Pd/SiO_2$ 층은 우수한 장기내구성 및 자외선 저항성을 보여주었다. 그리고 이어진 기름에 대한 접촉각 측정을 통해 해당 시편이 소유 특성이 아닌 친유 특성을 보여준다는 것을 확인할 수 있었고, 기름에 대한 CA는 약 ${\sim}10^{\circ}$로 매우 우수한 친유 특성을 나타내었다. 이와 같은 결과는 자체세정이 가능한 표면 및 지능형 물/기름 분리 시스템과 같은 스마트 장치에서 초소수성-친유성 특성을 갖는 계층구조의 $Pd/SiO_2$ 층을 사용할 가능성을 명확하게 보여준다고 판단된다.