• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.12
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• pp.2215-2226
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• 2000

Adsorption characteristics for homologous xanthates on quartz surface has been investigated by FT-IR spectroscopy to understand the adsorption mechanism in relation with verification of the influence of surfactants on the stability of hydrophilic suspended solids in aqueous system. Contact angle measurement for water droplets on quartz surface treated with xanthate was also conducted as a supplementary study for spectroscopic investigation to grant a reliability to the interpretation of experimental results. It has been observed that monolayer of ethyl xanthate was formed on quartz surface as the adsorption progressed and double layer of ethyl xanthate was formed eventually through the reverse oriented adsorption of xanthate molecules on the monolayer. Similar trend of adsorption to the case of ethyl xanthate was found for propyl and butyl xanthates and adsorption was observed to occur more rapidly as the number of carbon atom in alkyl group of xanthate homologs increased. Thermodynamic aspect of adsorption was discussed using Young's equation and the variation in adsorption rate was examined according to the concentration of ethyl xanthate. Based on the result, it has been concluded that the adsorption features of surfactant on substrate in aquatic system is governed by molecular structure and concentration of surfactant and its residual time in aqueous environment as dissolved state also influences greatly the stability of hydrophilic suspended particles.

• Membrane Journal
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• v.32 no.1
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• pp.43-49
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• 2022

Solid-state supercapacitors with high safety and robust mechanical properties are attracting global attention as next-generation energy storage devices. As an electrode of a supercapacitor, an economical carbon-based electrode is widely used. However, when an aqueous electrolyte is introduced, the charge transfer resistance increases because the interfacial contact between the hydrophobic electrode surface and aqueous electrolyte is not good. In this regard, we propose a method to obtain higher electrochemical performance based on improved interfacial properties by treating the electrode surface with oxygen plasma. The surface hydrophilization induced by the enriched oxygen functionalities was confirmed by the contact angle measurement. As a result, the degree of hydrophilization was easily adjusted by controlling the power and duration of the oxygen plasma treatment. As the electrolyte of the supercapacitor, PVA/H₃PO₄, which is a typical solid-state aqueous electrolyte, was used. Free-standing membranes of PVA/H₃PO₄ electrolyte were prepared and then pressed onto the electrode. The optimal condition was to perform oxygen plasma treatment for 5 seconds with a low power of 15 W, and the energy density of the supercapacitor increased by about 8%.

• Polymer(Korea)
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• v.34 no.3
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• pp.198-201
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• 2010

We have worked a surface modification to release a strong agglomeration of multi-walled carbon nanotube(MWCNT) and a incorporation of hydrophilic polymer to improve compatibility between MWCNT and polymers. Carboxylated MWCNT was easily obtained by acid treatment and the carboxylate was converted to acylchloride by thionyl chloride. Then, we tried one more synthesizing routes to achieve covalent bonds with poly(ethylene oxide) having amine end groups of low molecular weight. We measured the polymer content on the surface of MWCNT by TGA and observed increased diameter of MWCNT by SEM and TEM analysis.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2011.03a
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• pp.50-50
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• 2011

발수가공은 섬유표면에 낮은 표면에너지 물질을 도포하여 섬유제품에 적심 저항성을 부여하는 것으로 일반적인 방법으로는 불소계 고분자 물질을 포함한 가공제액을 부여하고 열에너지원을 사용하여 섬유 표면에 경화하여 고착시키고 처리온도는 $150{\sim}170^{\circ}C$의 범위에서 수 분 처리하지만 처리시간을 증가하면 섬유에 황변을 일으킬 수 있고 직물의 한 면에만 발수성을 구현하기가 어렵다. 피부와 접촉하는 부위에서의 불필요한 발수성은 땀 흡수저하, 알러지 발생 우려 등 쾌적성 저하 요인이 될수 있어 스포츠, 레저 의류 분야에서는 섬유제품의 일면만을 발수처리 하는 가공이 필요되어진다. 편면 발수가공을 위한 선행기술로는 상하 중 하나의 롤러에만 발수제를 묻혀 섬유제품의 일면에만 발수가공을 하는 것과 분사기로 발수제를 섬유제품의 일면에 도포하는 것 등이 있다. 하지만 일면에 처리된 발수제가 반대면으로 침투하거나 균일한 발수처리가 되지 않는 등의 문제점이 있고 발수제의 농도증가 및 증점제를 사용하여 점도를 증가시켜야하기 때문에 발수처리의 균일성 및 내구성 있는 편면발수공정이 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 UV경화가 가능한 불소계 발수제와 물에 용해되는 광개시제가 첨가된 수용액을 PET직물에 패딩하고 UV로 경화하여 양면 모두 발수성을 부여한 후 UV조사로 표면개질하여 표면친수성을 증가시켜 양 면의 발수성을 조절하였다.

• Elastomers and Composites
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• v.34 no.4
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• pp.315-320
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• 1999

Surface modification of silicone rubber by low temperature plasma process was investigated to improve quality of silicone EVD tube by reducing tackiness and hydrophobicity. Treatment with nonpolymer-forming plasmas and thin film deposition with polymer-forming plasmas were tried. Tackiness could significantly be reduced, especially by thin film deposition. As a result, the tube became slippery and less vulnerable to contamination in laboratory environment. Inner as well as outer surface of the tube could be changed to be hydrophilic if the plasma contained oxygen. As a result, initial hydrodynamic resistance was reduced. The surface modification did not give any bad influence on mechanical properties of the silicone tube in most cases. Rather, some properties such as Young's modulus, ultimate tensile strength and elongation at break were improved.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.11
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• pp.1127-1135
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• 1996

반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 단위공정의 수가 증가하게 되었고 동시에 실리콘 기판의 오염에 대한 문제가 증가하였다. 실리콘 기판의 주 오염물로는 유기물, 파티클, 금속분순물 등이 있으며 특히, Cu와 Fe과 같은 금속불순물은 이온주입 공정, reactive ion etching, photoresist ashing과 같은 실 공정 중에 1011-1013atoms/㎤정도로 오염이 되고 있다. 그러나 금속불순물 중 Cu와 같은 전기음성도가 실리콘 보다 큰 오염물질은 일반적인 습석세정방법으로는 제거하기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 Cu와 Fe과 같은 금속불순물을 제거할 목적을 건식과 습식 세정방법을 혼합한 UV/ozone과 HF세정을 제안하여 실시하였다. CuCI2와 FeCI2 표준용액으로 실리콘 기판을 인위적 오염한 후 split 1(HF-only), split 2 (UV/ozone+HF), split 3 (UV/ozone + HF 2번 반복), split 4(UV/ozone-HF 3번 반복)를 실시하였고 TXRF(Total Reflection X-Ray Fluorescence)와 AFM(Atomic Force Microscope)으로 금속불순물 제거량과 표면거칠기를 각각 측정하였다. 또한 contact angle 측정으로 세정에 따른 표면상태도 측정하였다. TXRF 측정결과 split 4가 가장 적은 양의 금속불순물 잔류량을 보였으며 AFM 분석을 통한 표면거칠기도 가장 작은 RMS 값을 나타내었다. Contact angle 측정 결과 UV/ozone 처리는 친수성 표면을 형성하였고 HF처리는 소수성 표면을 형성하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.89-89
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• 2017

가속기 기술을 이용한 재료에의 표면처리기술은 일정에너지를 가지는 이온이 재료표면에 충돌함으로서, 스퍼터링, 이온주입, 미세구조 변화 등의 현상을 이용하여 재료표면의 특성을 변화시켜 기계적, 화학적, 광학적, 전기적 특성 등을 변화시키는 표면개질기술에 활용되어져 왔다. 이러한 이온빔 표면처리기술은 이온의 종류나 시편의 제한 없이 치밀한 원자혼합물을 형성하고, 계면형성이 없고, 또한 저온공정이 가능하므로, 정밀도가 요구되는 부품의 내마모성과 내부식성 등을 포함한 기본적인 표면특성 뿐만 아니라 전기전도도, 친소수특성, 내광성 등 표면에 관계된 특성을 개선시키는 역할을 하며, 이온빔 믹싱, 이온빔 스퍼터링, 이온빔 전처리 후 코팅 등의 복합공정을 통해 보다 개선된 표면특성을 가지는 박막제조공정에 적용될 수 있다. 본 발표에서는 지난 10년간 가속기기술을 응용한 이온빔 장치기술 개발현황을 발표하고, 이러한 장치를 활용하여 이온빔 표면처리기술 사례인 내광성/내스크래치성 향상 고분자, 정전기방지, 초친수 표면처리, 기체투과도제어, 자외선차단 필름, 고속에칭기술 등의 기술개발 현황을 발표하고자 한다. 한국원자력연구원 양성자가속기연구센터에서는 수백 keV급의 이온빔 표면처리 장치 이외에도 100MeV 선형 양성자가속기를 이용하여 2013년부터 다양한 분야의 양성자빔/이온빔 이용자들에게 이온빔 장치와 20MeV와 100MeV 이용시설에서 양성자빔/이온빔 서비스를 제공하고 있다. 2016년 기준 이용자수는 양성자가속기 392명, 이온빔장치 279명이며, 이용자 수행과제는 양성자가속기, 이온빔장치 각각 130여개 과제가 수행되었다. 이러한 이용자들의 빔이용연구를 통해 20여편의 논문투고, 10여편의 특허출원의 성과를 얻었으며, 나노분야, 생명공학분야 등의 다양한 분야에서의 빔이용기술을 통해 활발한 연구가 이루어질 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.281-281
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• 2012

연꽃잎 효과(Lotus effect)라 불리는 자가 세정 효과(self cleaning effect)는 연꽃이 항상 깨끗한 상태를 유지하는 것이 관찰되면서 꾸준히 관심에 대상이 되어 왔었다. 자가 세정 효과는 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면에서 구현이 가능하며 이런 표면을 일상생활부터 산업분야까지 응용하고자 하는 많은 노력들이 있었다. 물질의 친수성 또는 소수성은 표면의 거칠기(roughness)와 표면에너지(surface energy)의 두 가지 특성에 의해 결정된다. 하지만 낮은 표면에너지 물질을 사용해도 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면을 얻긴 힘들며, 표면의 거칠기를 증가시켜야 한다. PTFE (polytetrafluoroethylene)는 낮은 표면에너지를 가진 소수성 물질로 bulk일 경우 접촉각이 약 $108^{\circ}$이지만 거친 표면을 가진 박막으로 만들 경우 접촉각이 $150^{\circ}$ 이상의 값을 가지는 초수수성 표면이 가능한 물질이다. 특히, 초소수성 표면 이외에 우수한 내열성 및 내화학성 특성을 가지고 있어 디스플레이 및 태양전지 등의 자가세정(self cleaning) 보호막으로써 응용이 기대되고 있다. 본 연구에서는 HFPO (hexafluoropropylene)를 원료 가스로 이용하여, Si(100)과 유리 기판위에 Cat-CVD (Catalytic Chemical Vapor Deposition)법으로 PTFE 박막을 증착하였다. 텅스텐(W)을 촉매로 사용하였으며, 촉매온도가 $850^{\circ}C$이상인 조건에서 접촉각이 $150^{\circ}$ 이상인 초소수성 PTFE 표면을 쉽게 얻을 수 있었다. 특히 본 연구에서는 제막압력을 300 mTorr에서 700 mTorr까지 변화시켜 가며 유리와 Si 기판위에 증착하였다. Cat-CVD 제막압력을 변화시켜가며 증착된 PTFE 박막의 접촉각을 측정한 결과, 제막압력이 300 mTorr일 때 glass와 Si 기판위에 증착된 PTFE박막 표면에서의 접촉각은 각각 133, $117^{\circ}$였지만, 제막압력이 400 mTorr이상일 땐 $150^{\circ}$ 이상의 높은 접촉각을 갖는 초소수성 표면을 얻을 수 있었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.4 no.1
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• pp.19-30
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• 1997

고분자 Polyimide (PI) film 표면을 반응성 가스 분위기에서 1KeV의 에너지를 가지 는 여러 종류의 이온빔으로 조사하여 표면을 개질하였다. PI표면의 친수성과 표면에너지를 측정하기 위해 접촉각 측정기를 사용하였으며 개질 된 표면의 화학적 변화를 측정하기 위해 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 사용하였다. 표면 개질을 위한 이온조사량은 5 $\times$1014 -1$\times$1017 ions/cm2이며 반응가스는 0-8scm까지 변화시켰다. 아르곤 이온빔으로 표면 개질시에는 67。에서 40。까지 감소하였고 표면에너지는 46 dyne/cm에서 64dyne/cm까지 증가하였다. 산소를 6sccm 주입하면서 산소 이온빔으로 표면 개질시 물과의 접촉각은 67。 에서 최대 12。까지 감소하였으며 표면에너지는 46dyne/cm에서 72dyne/cm까지 증가하였고 이때의 이온조사량은 5$\times$1014 -1$\times$1017 ions/cm2 이였다. 여러 종류의 반응성 가스와 이온을 사용하여 개질하여 본 결과 산소분위기에서 산소 이온을 이용하여 개질 하였을 때 접촉각이 8。인 표면을 얻을수 있었다, 산소분위기에서 아르곤 이온빔으로 1$\times$1017 ions/cm2 의 이온 조사량으로 개질 된 Pi 시료를 대기 중에 보관하였을 때에는 110시간 후 65。로 증가하였고 물속에서 보관하였을 때에는 46。로 증가하였다. 그러나 산소 이온빔에 산소분위기에서 개 질 된 시료의 경우 물속에 보관할 경우 접촉강의 증가없이 일정한 값을 나타내었다. 이온조 사로 개질된 시료의 화학적 변화를 확인하기 위하여 XPS 사용하였다. 표면 개질 전의 PI 시료와 산소 분위기에서 1$\times$1017 ions/cm2의 아르곤 이온빔으로 개질한 XPS peak 결과로 보아 Cls의 spectra를 보면 C-C, C-N 그리고 C=O의 결합들은 intensity가 감소하였고 C-O 의 intensity는 증가하였다. Nls peak로 보아 imide N 성분은 이온빔의 조사로 인하여 감소 하였고 C-O의 intensity는 증가하였다. Nls peakk로 보아 imide N성분은 이온빔의조사로 감소하였고 Ols peak로 보아 C-O는 증가하였고 C=O는 약간의 감소가 나타났다. 또한 이온 보조 반응법을 이용하여 처리한 시료의 경우 접착력이 증가하는데 이는 주로 C-O 결합의 산소와 Cu와의 상호작요에 의한 것임을 알수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.5
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• pp.706-713
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• 2019

In this study, basic research was conducted to provide guidelines for selecting printers and materials suitable for each application case by analyzing 3D printing method and surface characteristics of materials suitable for microfluidic system. We have studied the surface characteristics according to the materials for the two typical printing methods: The most commonly used method of Fused Deposition Modeling (FDM) printing and the relatively high resolution method of Stereolithography (SLA) printing. The FDM prints exhibited hydrophilic properties before post - treatment, regardless of the material, but showed hydrophobic properties after post - treatment with acetone vapor. It was confirmed by the observation of surface roughness using SEM that the change of the contact angle was due to the removal of the surface structure by post-treatment. SLA prints exhibited hydrophilic properties compared to FDM prints, but they were experimentally confirmed to be capable of surface modification using hydrophobic coatings. It was confirmed that it is impossible to make a transparent specimen in the FDM method. However, sufficient transparency is secured in the case of the SLA method. It is also confirmed that the electroporation chip of the digital electroporation system based on the droplet contact charging phenomenon was fabricated by the SLA method and the direct application to the microfluidic system by demonstrating the electroporation successfully.