• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.141.2-141.2
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• 2015

교류임피던스 측정기법을 이용하여 전기화학적으로 외부환경에서 소재 금속까지 물질 및 전하이동에 관한 임피던스 측정이 가능하며 도막의 부식 및 노화정도 및 내식성의 평가가 가능하여 산업체에서 널리 이용되고 있다. RPCS(Remote Plasma Cleaning Source)는 패널 및 반도체 제조공정에서 CVD 증착공정 후 챔버 내부에 입혀지는 Si(실리콘)을 화학적으로 세정하기 위한 F(불소) Radical을 공급하는 원격 고밀도 플라즈마를 발생시키는 제품이다. RPCS의 바디는 알루미늄을 사용하고 절연 및 플라즈마에 대한 내구성을 확보하기 위해 아노다이징 코팅을 한다. 반응기 내벽의 표면이 공정 플라즈마에 노출될 때 소재는 화학적으로 매우 활성이 높은 라디칼과의 반응뿐만 아니라 이온의 충격을 동시에 받게 되며 이 과정에서 다량의 불소 (Fluorine) 라디칼과 전계에 반응한 이온의 운동에 노출되면서 아노다이징 코팅이 손상되는데 이는 기기의 수명 단축 및 파티클을 발생시키며, Arc의 원인이 되기도 한다. 실제 사용 환경에서는 기기의 분해 없이 아노다이징의 상태를 주기적으로 모니터링 하기가 대단히 어려워, 정기적으로 교체하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 RPCS내 발생된 플라즈마 현상을 컨덕터로 활용하여 고주파 리액턴스를 임피던스로 환산하여 아노다이징 코팅의 손상 정도를 진단 및 모니터링하였다. 아노다이징이 손상된 내부 블럭과 정상상태인 내부 블럭의 임피던스를 비교하였고, 아노다이징 두께별 임피던스를 측정하였다. 그 결과 아노다이징 절연막이 손상된 블록의 임피던스가 정상 블록에 비해 낮았으며 두께별 임피던스도 비례함을 알 수 있었다. 향후에는 장기간 현장에서 축척되어진 시험데이터를 바탕으로 아노다이징 코팅의 수명예측진단 시스템을 구축하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.95-95
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• 2012

기존의 섬유부자재 생산은 피도물의 접점(고리자국)으로 핀홀(pine-hole)에 녹의 발생하여 제품고급화가 어렵고 작업 시 분진 발생 및 유기물질 배출로 열악한 실정이다. 국내 생산방식은 대부분 위와 같은 방식으로 생산하고 있으나 이는 불량률이 높고 열효율이 떨어지는 단점이 있다. 기존의 저가제품은 중국 및 후발국가의 추격으로 세계시장에서 경쟁력을 잃어가고 있으며 선진국의 경우 섬유부자재의 고급화를 위한 무접점 대형코팅 설비 생산 및 연구개발을 하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 무접점 코팅설비의 개발로 피도물에 접점이 없어 녹발생의 원인인 핀홀이 근본적으로 발생하지 않으며, 일괄생산체제를 도입하여 기존의 작업방법 대비 생산성이 향상되고 불량률 및 에너지사용이 감소되며, 또한 원천적으로 분진 및 유기용제 등의 유해물질 배출이 없는 기술을 확보하고자 한다. 개발된 장비의 평가 및 실제 생산현장에서 요구되는 성능을 반영하기 위해 기존 생산설비를 조사하였고, 기존 작업환경에 따른 불량률 및 생산성을 조사하였다. 새로 개발되는 무접점 코팅설비는 기존의 문제점이 보완되며, 에너지 효율 향상 및 작업환경 개선된 One-stop 공정으로 설계하였으며 그 특징은 아래와 같다. 도료 코팅을 위한 파우더 공급 및 제거 공정의 단일화로 생산성을 향상 시키면서 기존보다 분진발생이 거의 없는 도입부 개발 및 밀폐형 코팅부 도입을 통하여 불필요한 열원 낭비를 최소화 시킬 예정이다. 향후 개발된 각 단위 유닛의 최적화를 통한 생산성 향상 및 One-stop 공정에 따른 열효율 개선 및 에너지 사용 절감 효과를 알아보고 피드백하여 최종 개발품에 적용할 예정이다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.33 no.3
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• pp.97-103
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• 2023

Barrier films for transparent packaging materials with excellent moisture barrier properties are prepared, utilizing a nanoclay dispersion coating layer formed after a pretreatment process of plasma activation surface treatment process under vacuum at room temperature. Attention is paid on optimizing the coupling additive through the appropriate crosslinking process and optimal dispersion process of the coating process to enhance adhesion. Analysis of the functional coating thin film shows that the water vapor transmission rate is less than 10 g/m²/24 hrs (ASTM F-1249) and the oxygen transmission rate is less than 30 cc/m²/24 hrs (ASTM D3985). It is shown that water barrier properties of coating thin film prepared in this study are greater than conventional untreated films by 10 times or more. The thickness of the transparent gas barrier film is within 0.1 mm, and the transparent gas barrier complex is implemented in two layers. In the study of PET thin film interface characteristics, FT-IR experimental analysis shows the reaction activity was optimized at RDS 1.125 %.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.161-161
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• 2016

연질 폴리염화비닐 졸 (PVC Sol) 코팅의 물리적, 화학적 내구성을 향상시키기 위하여 표면 개질된 무기물 입자를 첨가시킨 PVC 코팅을 형성하였고 그 특성을 분석하였다. 이를 통해 다양한 분야에 적용할 수 있는 고내구성 PVC sol 코팅공정을 확립하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.86-87
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• 2008

4성분계 Cr-MO-Si-N코팅은 하이브리드 시스템에 아르곤, 질소 가스를 주입하여 스테인리스 기판과 실리콘 웨이퍼에 증착시킨다. XRD, XPS, HRTEM을 이용해 Cr-MO-Si-N코팅의 성분을 분석하고 Si의 함량이 12.1at.%일때 50GPa의 강도가 나오고 이것은 33GPa의 강도Cr-MO-N코팅보다 크게 향상된 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.165.2-165.2
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• 2016

빗각 증착이란 입사 증기가 기판에 수직하게 입사하는 일반적인 공정과는 다르게 증기가 기판의 수직선과 $0^{\circ}$이상의 각을 갖는 증착 방법을 의미한다. 본 연구는 공정 압력이 비교적 높은 스퍼터링 공정에서 빗각 증착을 실시하여 코팅층의 구조제어가 가능한지를 확인하였다. 본 연구에서는 조직의 치밀도 향상을 통한 특성 향상을 위해 TiN 박막을 제조함에 있어서 빗각 증착 기술을 응용하여 단층 및 다층 피막을 제조하고 그 특성을 비교하였다. 스퍼터 소스에 장착된 타겟의 크기는 6"이며, 99.5% Ti 타겟을 사용하였고, Ar 가스 분위기에서 기판으로 사용된 Si(100) 위에 코팅하였다. 기판과 타겟 간의 거리는 10 cm이며, 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척을 실시한 후 진공챔버에 장착하고 < $2.0{\times}10-5Torr$ 까지 진공배기를 실시하였다. 진공챔버가 기본 압력까지 배기되면 Ar 가스를 주입한 후 RF 파워에 약 300V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시키고 약 30분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝난 후 다시 < $2.0{\times}10-5Torr$까지 진공배기를 한 후 Ar 가스를 주입하여 TiN 코팅을 실시하였다. 빗각 증착을 위한 기판의 회전각은 $70^{\circ}$, $80^{\circ}$와 $-70^{\circ}$, $-80^{\circ}$이며, TiN 박막의 총 두께는 약 $3.5{\sim}4{\mu}m$로 유지하였다. 스퍼터링을 이용한 TiN 박막의 빗각 증착 코팅을 실시하였으며, 공정조건에 따라 주상정이 자라는 모습과 기울어진 각도가 다른 구조를 갖는 박막이 제조되는 것을 확인할 수 있었다. 빗각증착을 실시하는 중에 기판 홀더에 약 -100 V의 전압을 인가하면 인가하지 않은 막에 비해 치밀한 박막이 성장한다는 사실을 확인하였다. 박막의 성능향상을 위하여 스퍼터 시스템에서 빗각 증착을 이용한 TiN 박막 형성을 실시하였다. SEM 단면 이미지에서 확인해본 결과 주상정이 자라는 형상이 공정 압력이 5 mTorr에서 2 mTorr로 낮아짐에 따라 상대적으로 치밀하면서 일정한 형태로 성장하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 스퍼터링을 이용한 빗각 증착의 Structure Engineering 이 가능함을 확인하였으며 박막의 성능을 향상시키는 기술로서 응용 가능할 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2008.11a
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• pp.452-457
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• 2008

분말 TiO$_2$를 코팅한 전극은 전기저항으로 인해 0.5 A 이상의 전류를 인가할 수 없었으며, 1 A를 적용하였을 때 60분의 반응시간 후 최종 RhB 농도를 측정한 결과 Ru/Ti 전극의 RhB 농도 감소 가장 큰 것으로 나타났고, Ru/Ti > Ti > SG-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$로 나타났다. 전기분해 공정만 적용한 경우 RhB 농도 감소의 순서는 Ru/Ti = Ti > SG-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$ 전극의 순서로 나타났다. UV만 적용한 경우 RhB 제거는 작았으며, Ti와 Ru/Ti 전극은 UV만 적용한 경우와 RhB 제거농도가 비슷하였는데 이는 전극 표면에서 광촉매 반응이 일어나지 않는다는 것을 의미한다. 반면 TiO$_2$를 전극 표면에 형성하거나 코팅한 전극은 UV만 적용한 경우보다 RhB 농도가 낮게 나타났고, TiO$_2$가 형성되거나 코팅된 전극은 P-TiO$_2$ > Th-TiO$_2$ > SG-TiO$_2$의 순서로 나타났으나 차이는 크지 않았다. 광전기촉매 공정에서 시너지 효과가 거의 없는 것은 전극 표면에 코팅되거나 형성된 TiO$_2$의 양이 적고 광촉매 반응에 의한 분해 정도가 낮아 전자-정공의 재결합 감소효과가 적기 때문인 것으로 사료되었다. Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극의 경우 전해질로 Na$_2$SO$_4$를 사용한 경우의 RhB 농도가 NaCl을 사용한 경우보다 RhB 낮게 나타났으나, Ti와 Ru/Ti 전극의 경우는 반대 현상이 나타났다. 이와 같은 결과는 광촉매 반응이 높은 Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극에서의 Cl$^-$의 광촉매 반응 저해현상이 높게 나타났기 때문이라고 사료되었다. 반면 DSA 전극인 Ti와 Ru/Ti 전극의 경우 광촉매 반응이 거의 나타나지 않기 때문에 주반응인 전기분해 반응에서의 촉진 반응이 지배적이기 때문에 Th-TiO$_2$와 SG-TiO$_2$ 전극과는 정 반대의 현상이 나타났다고 사료되었다. 전기/UV 공정에서는 최적 전류는 0.75 A, NaCl 투입량은 0.5 g/L로 나타났으며, 최적 UV램프 전력은 16 W인 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.23.1-23.1
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• 2010

Alkanethiol (CH3(CH2)nSH) 자기 조립 박막은 금, 은, 팔라듐 그리고 구리와 같은 금속 물질과 결합하여 산화 방지 보호막, 생화학적 멤브레인 그리고 케미컬 센서로 널리 이용되었다. 전도성을 가진 많은 금속 분말 중에서, 구리는 뛰어난 열, 전기 전도성과 풍부한 양으로 다른 귀금속에 비교하여 경제성까지 갖춘 물질이다. 그러나 이러한 구리 나노 분말은 대기에 노출된 구리 분말이 쉽게 산화된다는 결정적인 단점 때문에 그동안 널리 이용되지 못하였다. 이러한 구리의 단점을 극복하고 뛰어난 전도성의 특징을 이용하고자, Langmuir-Blodgett (LB), layer by layer (LbL), electrophoretic deposition (EPD), self-assembled monolayer (SAM)과 같은 구리 나노 분말 위에 유기 박막을 형성하고자 하는 많은 방법이 시도되어왔다. 이러한 방법들 대부분은 습식 방법으로 진행되었으며, 약 2-nm 두께의 SAM 구조를 형성할 수 있음이 많은 연구를 통하여 확인되었다. 그러나 습식 기반의 SAM 구조는 단지 수일 동안만 유효하며, 이는 코팅을 수행하면서 점차 떨어지는 source solvent의 순도와 적합하지 않은 코팅 조건, 그리고 이러한 원인으로 형성된 부실한 막질 구조 때문으로 추측된다. 게다가 이러한 습식 기반 공정은 코팅 막의 두께 조절과 코팅 시 solvent의 순도를 일정하게 유지하는 것이 매우 복잡하고 어려운 작업으로 알려져 왔다. 본 실험에서는 고 진공 챔버 (< $4.0{\times}10-6$ torr) 시스템을 이용하여 습식 기반 공정의 문제점을 극복하고 구리 나노 분말의 산화를 막기 위한 실험을 진행하였다. 1-octanethiol (CH3(CH2)7SH)은 중간 길이의 hydrocarbon (n=7) 구조를 가진 특징 때문에 코팅 물질로 사용되었다. 게다가, alkanethiol 족 특유의 물질인 황(sulfur)은 구리와 결합하여 산화방지 보호막의 역할을 수행할 수 있다. 저 진공 조건에서는 10-nm의 multilayer가 일괄적으로 코팅됨을 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 약 10-nm 두께의 자기 조립 박막(self assembled monolayers: SAMs)이 고 진공 조건에서 구리 나노 분말 표면 위에 코팅 조건의 변경을 통해서 5-nm에서 10-nm 두께의 1-octanethiol SAMs 구조를 얻어낼 수 있었다. 이는 고 진공 조건에서 1-octanethiol SAMs의 코팅 두께를 조절함으로 다양한 크기의 분말에 코팅 물질로 쓰일 수 있음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.3-4
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• 1999

최근 산업이 고속도화, 고능률화 및 고정멸화의 추세로 발전함에 따라 우수한 내마모성, 인성, 고온 안정성 및 내구성을 갖는 공구 및 금형을 요구하게 되었다. 그러나 이와같은 성질들은 어떤 단일 재료에서는 얻을 수 없으며 적당한 기판공구나 금혈위에 내마모성 보호피막을 coating함으로 비교적 저렴하게 얻을 수 있다. 화학증착법으로 TiC, TiN등을 증착시킬때에는 $1000^{\circ}C$정도의 반응온도가 필요하며 이러한 증착온도는 모재가 초경합금일때는 문제가 안되나 강재일 경우 모재의 연화와 칫수변화의 문제를 야기시킨다. 최근에는 플라즈마를 사용하여 증착반응온도를 $550^{\circ}C$ 이하로 낮추는 플라즈마 화학 증착볍(PACVD)이 대두되고 있다. 그러나 이 방법어서 는 뚱착하려는 금속원소가 TiCl4의 형태로 공급되고 있으므로 생성된 층이 염소를 포함하고 있다. 이 층에 잔존하는 염소는 층의 기계적 성질을 저하시키고 층내의 stress를 유발시킨다. 또한 HCI개스의 생성으로 인하여 펌프 및 장비의 부식이 촉진 된다 이러한 결점을 극복하기 위하여 금속유기화합물 전구체(metallo-organic precursor)로 $TiCl_4$를 대체하고자 하는 연구가 활발하게 진행되고 있으며 본 연구실에서 이에 대하여 연구한 결과를 소개하고자 한다. diethylamino titanium을 전구체로 사용하여 $H_2,\;N_2,\;Ar$분위기하에서 pulsed d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 $150~250^{\circ}C$의 저온에서 Al 2024 기판에 TiCN층 형 성을 하였다. 전구체 증발온도는 $74~78^{\circ}C$의 온도범위어야 하며 고경도의 코탱층은 54% duty, 14.2kHz, 450V의 조건에서 얻어졌으며 duty, 주파수, 전압이 증가함에 따라 경도는 저하되었다. 이때의 표면 morphology를 SEM으로 조사한바 dome structure가 크게 발달되었음을 알 수 있었다. 본 실험의 온도 범위내에서 얻은 TiCN 증착반응의 활성화에너지는 7.5Kcal/mol이었다. 증착된 TiCN층은 우수한 내마모섣을 나타내었으며 스크래치테스트 결과 17N의 엄계하중을 나타내었다. 본 연구에서 변화 시킨 duty, 주파수, 전압의 범위에서는 층의 밀착력은 크게 변화하지 않았다. titanium isopropoxide를 전구체로 사용하여 Hz, Nz 분위기하에서 d.c.를 사용하는 MO-PACVD에 의하여 Ti(NCO) 코팅층을 SKDll, SKD61, SKH9 공구강에 형성시키는 공정을 개발하였다. 최적의 Ti(NCO) 코탱층을 얻기 위해 유입전구체 부피%의 양은 향착압력의 5%를 넘지 않아야 되고 수소와 젤소 가스비가 1:1일 때 가장 높은 코팅층의 경도값을 나타내었다. 수소와 질소 가스비가 3:7일 때 TiFeCr(NCO)의 복화합물 코팅층이 형성됨을 알 수 있었고 500t의 증착온도에서 얻은 Ti(NCO) 코팅층이 높은 경도값과 좋은 내식성을 나타내었다. 또한 이와같은 Ti(NCO) 코팅공정과 본 실험실에서 개발한 확산층만 형성시키는 plsma nitriding 공정을 결합하여 복합코탱층을 형성하였는데 이 복합코팅층은 고경도와 우수한 내마모성, 내식성 뿐만 아니라 10)N 이상의 뛰어난 밀착력을 나타내었다. 현재 많이 사용되고 있는 PVD법은 step coverage가 좋지 않은 점과 cost intensive p process라는 단점이 있다. MO-PACVD법은 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로서 앞으로 지속적인 도전이 요구되는 분야이다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.112-112
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• 2012

스포츠웨어 중 바람막이제품의 용도에 사용되는 소재는 폴리에스터와 폴리아미드 소재가 주류이며, 그 중에서 고품격의 바람막이 제품에 대해서는 주로 나일론6 소재를 사용하고 있다. 최근 소비자들은 삶의 질 향상과 야외활동의 증가로 인해 제품의 경량화, 안락한 착용감, 고기능성 등을 동시에 겸비한 제품을 요구하고 있다. 이러한 수요에 발맞추어 국내에서 많이 생산되고 있는 나일론6 소재를 이용하여 제품화 간계에서 경량감과 신축성이 발현될 수 있는 나일론6 소재의 경량 신축직물에 대한 연구개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 직물 단계에서의 경량감과 신축성이 발현될 수 있는 나일론6 소재 신축직물을 개발하기 위해 공중합 나일론6 폴리머와 일반 나일론6 폴리머를 복합방사 설비를 이용하여 side by side POY 26d/6f의 원사를 제조한 후 가연공정을 거쳐 개발된 DTY 20/6f 가연사를 직물 설계 시 위사방향으로 적용하여 제직을 실시하였다. 직물 설계 조건은 기존 T사에서 생산중인 나일론 DTY 20d/7f을 경사로, 개발 소재인 DTY 20/6f을 위사에 적용하였으며, 제직 시 경사밀도 2가지, 위사밀도 2가지로 설계하였으며, 조직의 변화에 따른 신축특성의 변화를 확인하기 위해 평직, Rib. 도비직으로 제직하였고, 이렇게 제조된 직물에 대해 전처리, 염색, 후가공, 코팅가공 공정 조건별로 테스트를 진행한 후, 신축성발현을 위한 최적 공정조건 확보를 위한 공정별 직물의 신축성 변화분석과 최적 공정을 통해 개발한 최종 직물에 대한 신축성 평가를 실시하였다. 테스트 결과, 제직 조건별로는 경사밀도와 위사밀도가 낮은 경우가 원단 내 수축이 더욱 많이 발생함으로써, 신축성이 향상됨을 알 수 있었으며, 조직별로는 평직, Rib. 도비직 순서로 신축성이 우수함을 알 수 있었다. 또한 공정별 신축성 변화분석 결과, 염색 시 가장 신축성 발현이 두드러지게 높은 것으로 나타났으며, 전처리는 일반 연속식 전처리 보다 CPB 전처리 공정이 이후 염색가공 및 코팅을 통해 제조된 직물의 신축성 향상 및 표면 평활성에 높은 기여를 하는 것을 알 수 있었다. 상기 조건에 서 얻어진 최적 공정 조건으로 제조된 최종 코팅직물의 경우에 22% 정도의 신축성이 나타나 개발 소재의 신축특성이 우수함을 확인하였다.