• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.67-74
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• 2016

초발수 표면은 표면이 젖지 않으면서 물방울이 자유롭게 움직일 수 있는 표면을 말한다. 이는 자연에서 많이 관찰되며 예를 들면 연잎, 나비와 곤충의 다리가 대표적이다. 일반적으로 초발수 표면은 물방울과 접촉할 때 이루는 각이 $150^{\circ}$보다 크며, 표면을 $5^{\circ}$정도 기울이면 물방울이 굴러가기 시작한다. 특히 연잎 표면을 자세히 보면 마이크로/나노단위의 미세한 돌기가 표면 위에 존재한다. 이러한 연잎 표면의 구조에 따른 특성을 모방하여 표면 위에 인위적으로 다양한 모양, 크기의 돌기를 만들어 표면의 초발수 특성을 향상시키는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 연구가 다양하고 광범위하게 진행되면서, 학문적인 원인 분석 외에도 산업에서의 활용가능성이 주목받고 있다. 이에 따라 이 논문은 전산모사 방법을 사용하여 표면 돌기와 관련된 다양한 변수(돌기의 모양, 높이, 너비, 돌기 사이의 간격, 표면과 물 분자 간의 에너지)에 따라 표면의 초발수 특성이 어떻게 변하는지 연구해보고, 초발수 현상의 특징과 그 발생 원인을 이해하는데 목적을 두며 이러한 연구결과는 실제 산업현장에서 최적의 초발수 표면을 제작하는데 도움을 줄 것이다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.15 no.5
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• pp.36-45
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• 1997

본 조사에서는 표면용융에 의한 표면개질기술, 즉 표면제거, 표면용융, 표면합금화 및 표면육성에 대하여 언급하도록 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.80.1-80.1
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• 2012

표면에너지 (surface free energy, SFE)는 클래팅, 페인팅, 접합 기술에서 매우 중요한 요인이다. 그 이유는 표면에너지가 복합재료에서 결합특성의 척도이기 때문이다. 비록, 고체에서 표면에너지는 test inks의 의미로 간주될 수 있지만, 그것은 표면에너지의 정확한 측정을 위한 편리한 방법이 아니다. 우리는 기판의 표면에너지를 평평한 고체기판에 액체를 떨어뜨려 생긴 접촉각을 사용하여 측정하였고, 고체 기판에서 표면에너지의 플라즈마 표면처리의 영향에 대해 조사하였다. 증류수와 디오도메탄을 접촉각 측정 용액으로 사용하였고, Soda-lime glass와 Si wafer에서 신뢰성 있는 표면에너지 값을 얻을 수 있었다. 플라즈마 표면처리를 12초간 진행하였을 때 glass와 Si wafer에서 최대의 표면에너지 값인 74 $mJ/m^2$을 얻을 수 있었고 플라즈마 표면처리가 표면에너지에 미치는 영향은 두 기판 모두에서 약 300분 가량 지속되었다. 12초 이상의 플라즈마 표면처리를 통해 증가된 표면에너지는 스퍼터를 통해 증착한 크롬 박막과 기판 사이의 본딩력을 강하게 하였다. 실험의 신뢰성을 위해 기판에 미세 박막을 증착하여 박막의 핵이 생성될 때의 접촉각을 플라즈마 표면처리 전후와 비교하였다. 이 결과로부터 플라즈마 표면처리는 재료의 코팅과 페인팅 공정에서 재현성을 부여해주는 매우 효율적이고 중요한 방법이라 결론지을 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.304-304
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• 2015

플라즈마 표면처리를 통해 폴리머의 나노 구조를 형성하는 연구는 활발히 진행되고 있으나, 표면 처리를 통해 나노 기둥 구조를 형성하기 위해 본 연구에서는 폴리머(PMMA, PDMS, PET, NOA) 위에 표면형상 변화를 위한 산소 플라즈마 처리를 하였으며, 이 때 플라즈마 표면처리 공정조건은 파워 및 가스분압별에 대한 조건 변화를 주어 표면처리 후 표면형상 변화를 SEM과 접촉각을 통해 조사하였다. 이를 통해 얻어진 표면형상에서 PMMA의 나노 기둥 구조를 이용하여 건식접착패치에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.36.2-36.2
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• 2011

최근 나노기술의 비약적인 발전을 바탕으로 그 동안 구현이 쉽지 않았던 마이크로-나노 단위의 생체모사(biomimetics) 기술이 큰 각광을 받고 있다. 그 중에서도 특히 연잎 효과(lotus-effect)로 대표되는 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성(superhydrophobicity) 표면 구현은 생물, 화학, 물질 등의 다양한 분야에 있어 큰 사용가치를 가지기 때문에 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 초소수성을 가지는 표면을 구현하기 위해서는 표면의 화학적인 조성을 변화시켜 표면의 거칠기를 증대시키는 방법과 표면에너지를 낮추는 방법으로 구분될 수 있으며, 이를 위해 표면에 나노구조체를 형성시켜 표면 거칠기를 증대시키는 방법과 silane 계열의 자가-형성 단일막(Self-assembled monolayer)을 코팅하여 표면에너지를 낮추는 방법이 사용되어 왔다. 그러나 표면에 나노구조체를 형성시키는 과정에서 비싼 공정 비용이 발생하며, 대면적 구현이 쉽지 않다는 단점이 있으며, silane 계열의 자가-형성 단일막의 경우에는 제거가 쉽지 않아 추후 다양한 소자에의 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 무전해 식각법(Aqueous Electroless Etching)을 이용하여 대면적으로 합성시킨 실리콘 나노와이어의 표면 산소 흡착 처리를 통해 $156^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면을 구현하였다. 액상 기반으로 형성된 실리콘 나노와이어의 표면은 열처리 공정을 통해 OH-기에서 O-기로 치환되어 낮은 표면에너지를 가지게 되며, 낮아진 표면에너지와 산화과정에서 증대된 표면 거칠기를 통해 Wenzel-state의 초소수성 표면 성질을 보였다. 변화된 나노와이어의 표면 거칠기는 주사전자현미경 (FE-SEM)과 주사투과현미경 (HR-TEM)을 통해 관찰되었다. 또한, 나노와이어의 길이와 열처리 공정 조건에 따라 나노와이어의 표면을 접촉각 $0^{\circ}$의 초친수성(superhydrophilicity) 특성부터 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 특성까지 변화시킬 수 있었으며, 나노와이어의 길이에 따라 표면 난반사율을 조절하여 90% 이상의 매우 높은 흡수율을 가지는 나노와이어 표면을 구현할 수 있었다. 이러한 산소 흡착법을 이용한 초소수성 표면 구현은 기존 자가-형성 단일막 코팅을 이용한 방법에 비해 소자 제작 및 활용에 있어 매우 유리하며, 바이오칩, 수광소자 등의 다양한 응용 분야에 적용 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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• 2002.05a
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• pp.357-360
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• 2002

직물의 질감을 객관화시키는 연구는 고부가가치의 의류제품을 생산하고 판매하는데 매우 중요한 요소이다. 질감은 직물의 역학적 성질과 표면상태에 따라 좌우되며, 이의 측정방법 중에서 KES-F system이 가장 객관화되어 있다. KES-F system을 이용한 표면 거칠기 측정방법은 피아노선을 굴곡 시켜 일정한 힘을 가한 상태에서 직물의 표면을 문질러 측정하므로 직물의 표면을 문질러 측정하므로 직물 표면의 잔털이 눌려진 상태여서 질감해석을 위한 정확한 측정이 어렵다. 따라서 우리는 기하학적인 직물 표면의 거칠기를 표면의 변형없이 측정 가능한 레이저 센서를 사용하였다. 한편 직물의 주로 경사ㆍ위사로 짜여져 있어 이방성 성질을 가지고 있으므로 직물을 3방향으로 측정하여 해석하였다. 측정된 신호는 FET를 이용하여 일정한 주기의 표면형태를 구하고, 표면 높낮이의 평균, 최저값과 최고값을 구하여 표면의 특성을 얻었다. 직물 표면에 존재하는 잔털은 영상처리장치를 이용하여 양을 측정하였으며 표면의 거칠기 측정결과와 비교 분석하여 레이저 센서를 이용한 비접촉식 측정방법의 오차분석 및 표면 특징을 해석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.213-214
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• 2015

용융 합금의 표면 장력은 도금, 용접등 금속 제조 공정중 큰 영향을 미치는 재료의 물성 중 하나이다. 표면 장력의 측정을 위해 다양한 방법이 개발 되었으며 많은 합금계에 대해 표면 장력값이 온도와 조성의 변화에 대해 알려져 있다. 그럼에도 불구하고 실험 측정의 어려움, 실용적인 다원계 합금에서의 표면 장력 측정치의 부족으로 인해 전술한 금속 제조 공정에서 나타나는 현상에 대한 해석에 사용하기에 아직 해결해야 할 부분들이 많이 있다. 본 연구에서는 표면 장력이 합금의 Gibbs free energy의 한 부분으로 기술되는 열역학 원리 및 표면 장력이 Gibbs energy 수식 내 표면적에 대응하는 포텐셜 함수로 얻을수 있다는 Pajarre등의 제안에 근거하여 용융합금의 표면 장력을 계산하는 방법을 제시한다. 다양한 열역학 성질과 상태도를 계산하기 위해 개발된 열역학 소프트웨어 및 데이터베이스를 활용하여 2원계-다원계 용융 합금의 표면장력을 계산하고 이를 알려진 실험 자료와 비교하였다. 철강 제품의 표면 도금에 사용되는 용융 아연 합금의 표면 장력을 전술한 방법을 통해 예측하고 그 결과를 토의한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.40.1-40.1
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• 2009

생체용 금속 임플란트의 표면개질은 생체활성화를위하여 오래 전 부터 관심을 가지고 연구해오고 있다. 최근에 표면개질을위하여 화학적 에칭, 샌드 블래스팅, 또는 나노튜브형성등 표면에 임의의 요철을 만들어서 사용하는방법이 가장 일반적으로 적용되어 상용화되고있다. 그러나 샌드블래스팅이나 화학적 에칭은 가공은 쉽지만 가공표면에 인체에 해로운 잔류물의존재로 생체적합성에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기위하여 레이저를 사용하여 임플란트 표면을 개질한 예가 보고 되었다. 레이저를 사용한 표면처리 방법의큰 장점은 잔류물이 남지 않고 비교적 표면 거칠기의 제어가 용이하다. 금속합금의 표면개질에사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 ($\lambda$=532nm)를 사용하거나, 자외선파장영역의레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보 편화된 가공방법으로 연구되었다. 표면의 거칠기는 수마이크로의크기와 수십나노의 크기를 갖는 표면을 생체적합적인 측면에서 요구하고 있다. 따라서 이러한 표면의 거칠기를조절할 수 있는 펨토레이저를 사용하여 표면에 균질한 표면의 텍스춰링을 통하여 그 특성을 개선할 수 있는지를 확인하는 것이 본 과제이다. 본 실험에서는 Ti합금을 진공 아크로를 이용하여 3원계합금을 제조하고 $1000^{\circ}C$에서 24시간 열처리 후 급냉(water quenching)하였다. 열처리 후 시편은 두께 2mm로 절단 하여 #2000까지 연마 후 하여 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 수마이크로 크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 표면의 특성을 조사해 보았다.(NRF-2009-0074672)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.209-209
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• 2011

플라즈마 공정에 있어 챔버 및 웨이퍼의 표면 상태변화는 공정 결과에 큰 영향을 끼치게 된다. 챔버 표면에 대한 연구는 많이 진행되어 있지만 대부분의 연구가 챔버 표면에서 일어나는 화학적 반응에 초점을 맞추고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 상태 변화에 따른 챔버 표면물질의 전기적 특성 변화를 관찰하였다. 프로브 표면에 Al2O3로 코팅을 하고 플라즈마에 삽입 후 AC 하모닉법을 이용하여 실시간으로 표면의 축전용량을 측정하였다. 그 결과 표면의 축전용량은 플라즈마에 인가한 전력과 표면이 플라즈마에 노출된 시간에 따라 변하는 것이 관찰되었다. 플라즈마에 인가된 전력이 증가되면 처음에는 급격이 축전용량이 증가하였고, 그 후 시간이 지날수록 천천히 수렴되었다. 유전물질의 축전용량은 그 물질의 온도와 연관이 있다. 실험 결과로 미루어 보았을 때, 플라즈마에서의 표면의 축전용량의 변화는 플라즈마로부터 표면으로의 열전달에 의한 표면의 온도 변화에 의한 것으로 이해할 수 있다. 특히, 쉬스에서 가속되는 이온의 포격에 의해 표면 격자가 크게 진동하면서서 일반적인 온도 변화에 의한 축전용량의 변화보다 더 큰 변화가 일어난 것으로 추정된다. 공정에 사용되는 많은 챔버의 표면이나 전극의 표면은 유전체로 코팅되어 있다. 이 유전체의 특성이 온도에 의해 변하게 되면 챔버의 전기적인 특성이 변하게 되어 임피던스 매칭 조건에 변화를 가져온다. 그 결과 플라즈마의 특성도 바뀌게 되어 공정 결과에 영향을 미치게 된다. 그러므로 챔버 표면의 유전특성을 관찰하고 제어하는 것이 플라즈마의 특성을 유지시키는데 중요하다고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.114-114
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• 2016

임플란트로 널리 사용되고 있는 타이타늄 금속 표면을 처리하여 골융합 접촉 면적을 증가시키기 위한 다양한 방법들이 사용되고 있다. 본 연구에서는 마이크로 단위의 거칠기가 형성된 표면에 나노패턴화된 나노 거칠기를 전기화학적으로 형성시키는 방식(ENF: Electrochemical Nanopattern Formation)을 소개한다. SLA 표면처리 된 임플란트 표면에 100nm 수준의 나노패턴화된 그릿을 기존의 마이크로 그릿의 손상 없이 고르게 형성시켜 표면적을 극대화 할 수 있다. 이를 임플란트의 새로운 표면처리기술로 응용하기 위하여 기존의 표면처리기술과 비교분석하였다.