• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.35-36
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• 2013

본 발표는 atomic force microscopy (원자력현미경) 기법을 이용하여 그래핀을 포함한 다양한 나노물질의 물리적, 화학적, 역학적, 또한 전기적 특성의 상호영향 (correlation)의 이해를 목표로 한다. 원자력 현미경은 표면과 검침사이의 물리적 힘을 측정하고 이를 피드백시킴으로써 표면의 형상을 얻는 원리이며 표면의 역학적 (마찰력, 점착력), 전기수송적 특성을 동시에 측정할 수 있는 이점이 있다. 또한 원자력 현미경은 표면의 구조적인 특성과 표면에너지에 대한 정보를 나노미터 스케일에서 줄 수 있다. 나노선, 나노입자, 또한 연료전지의 모델 시스템에서 원자력현미경을 이용한 표면의 나노역학적 특성 및 점착력의 측정이 다루어질 것이며 표면공학을 통한 표면처리에 따른 마찰력과 점착력의 제어를 논의할 것이다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.9 no.6
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• pp.81-90
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• 1990

유체 동역학에서, 난류에 의해 수중 구조물에 가해지는 압력과 전단력의 측정은 중요한 문제이 다. 이러한 유체의 흐름에 의한 압력과 전단력, 나아가 유체의 흐름방향까지 시간과 거리의 함수로 측정 할 수 있는 새로운 탄성표면파 센서가 개발되었다. 센서는 압축 인장형 전단력을 받는 두 개의 표면파 와 흐르는 유체 속의 표면파의 속도차는 또한 유체흐름에 의해 가해지는 압력에 비례한다. 정지류 속의 표면파와 흐르는 유체 속의 표면파의 속도차는 또한 유체흐름에 의해 가해지는 압력에 비례한다. 이 센 서를 응력 로젯과 같이 배열하면 유체의 진행방향도 함께 측정할 수 있다. 표면파 센서는 넓은 주파수 대역에 걸쳐 사용이 가능하므로, 적절히 설계하면 유체의 흐름에 의한 표면력과 유체의 진행방향을 동 시에 거리와 시간의 함수로서 국부적으로, 광역적으로 측정할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.110-110
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• 2015

표면에너지는 계면특성을 지배하는 핵심인자로 디스플레이의 터치 스크린 패널 공정, 이종소재의 접합, 금속의 클래딩 등 실제 산업에 있어서 매우 중요하다. 표면에너지는 코팅과 본딩 이론에 있어서 기본이 되는 물리량으로 표면에너지가 높을수록 코팅 또는 박막 증착시 코팅, 증착이 용이하며 이종소재의 접합도 쉽게 일어난다. 본 연구에서는 플라즈마 표면처리시 산소 분율의 변화에 따른 기판의 표면에너지와 코팅층과 기판의 부착력의 변화에 대해 연구하였다. 연구의 주요 기판으로 ITO, PET 기판을 사용하였고, 표면 에너지 변화를 확인하기 위해 기판을 상온 상압 플라즈마에 노출시켰다. 플라즈마는 아르곤(Ar)의 공급량을 20 LPM으로 고정하고 산소($O_2$)의 공급량을 0 sccm에서 40 sccm 까지 10 sccm 간격으로 변수를 주었다. 표면에너지 값은 기판 위에 형성된 액체의 접촉각을 통해 도출하였다. 표면에너지 측정 액체로 증류수(deionized water)와 디오도메탄(diiodo-methane)을 사용하였다. 표면에너지는 산소분압이 10 sccm에서 최대값인 76 mJ/m2으로 증가한 후 20 sccm까지 유지하다 다시 직선적으로 감소하였다. 기판에 증착된 크롬 박막의 부착력은 스크래치 테스트를 통해 측정하였다. 표면에너지의 증가와 비례하게 부착력은 증가하였고 표면에너지가 감소하는 범위에서는 부착력도 감소하였다. 기판과 코팅층의 부착력 증가 원인 중 하나인 계면 산화물 층의 생성 여부를 알아보기 위해 auger electron spectroscopy (AES) 분석을 진행하였다. AES 분석을 통해 플라즈마 표면처리시 기판과 코팅층의 계면 산화물층의 두께가 표면에너지의 변화와 비례하게 증가하였다가 감소하는 것을 확인하였다. 산소분압이 10 sccm 이었을 경우 산화물층의 두께가 가장 두꺼웠다. 또한 계면의 화학적 결합 상태를 알아보기 위해 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 분석을 진행하였으며 산소 분율의 변화에 따라 크롬 산화물의 양이 증가하였다 감소하는것을 확인하였다. 이 연구를 통해 산소를 포함한 플라즈마 표면개질이 기판과 코팅층의 부착력 증가에 영향을 끼침을 확인 할 수 있었다. 또한 이를 응용하여 부착력 증가가 필요한 다양한 분야에서도 쉽게 적용시킬 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.24-24
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• 2003

최근 자동차 산업이 발달함에 따라 철강업계와 자동차 회사에서는 전에 많이 사용하던 내연 무도금강판 대신 부식에 저항력이 강한 도금강판을 사용한 이후로 냉연강판의 가공 시에 야기되지 않았던 많은 문제점들이 나타났다 자동차용 강판의 경우 판재의 체적에 비하여 금형과 판재의 접촉면적이 큰 프레스 공정에서는 판재의 표면에 작용하는 마찰력의 크기가 판재의 스탬핑 성형성에 큰 영향을 미친다. 이는 마찰특성이 비록 재료고유의 성형한계에서는 영향을 미치지 못하나 스탬핑 공정에 있어서 금형과의 접촉면에서 마찰력의 크기가 패널의 변형률분포를 변화시켜 스탬핑 성형성에 큰 영향을 주는 것이다. 따라서 본 연구는 자동차용 도금강판의 표면 거칠기에 따른 판재의 표면 마찰 특성 변화를 알아보았다. 소재의 기계적 특성 측정은 UTM을 사용하였고, 도금층은 XRD, SEM을 이용하여 상분석 하였으며, 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope), SJ-400(Mitutoyo)을 사용하여 표면 거칠기를 측정하였다. 또 드로잉 하중을 비드부에서의 굽힘-굽힘 풀림 소성변형에 의한 변형력 성분과 마찰력 성분으로 분리하여 강판의 쿠롬 마찰계수를 DBS(Draw bead simulation)로 측정하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.214-214
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• 2003

제지산업에 경쟁력을 부여할 수 있는 방법의 일환으로 제지용 도공안료의 표면개질을 시도하였다 은(Ag)이 항균력이 있다는 것이 여러 사람에 의해 증명된바 있으므로 이 은의 항균력을 제지용 무기안료에 이산화티탄과 함께 표면개질하고 다기능성 복합 항균분체를 설계하였다. 표면개질장치에 설치한 기상분사장치를 통해 은 용액을 고압기상분사로 TiO$_2$입자 표면에 Coating 하였다 이때의 분무각도는 60$^{\circ}$이고 오리피스 직경은 0.6mm, 분사 압력은 14kgf/$\textrm{cm}^2$ 이다. TiO$_2$에 은 용액을 기상분사하여 코팅시킨 후 표면개질 계산식에 의한 배합비로 모입자(clay, CaCO$_3$, PE)와 자입자(TiO$_2$)를 혼합하였고, 분체의 대전현상을 이용하여 모입자 주위에 자입자를 부착시킨 후, 고속기류중 충격력으로 표면개질처리를 하였다 표면개질 장치를 사용하여 제지용 무기안료 표면에 은용액이 코팅된 TiO$_2$를 개질 시켰다. 각종 물성(항균성, 백색도, 산란도)과 XRD, SEM 측정을 통해 기능성 항균분체의 실용방안 가능성에 대하여 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.200-200
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• 2013

본 연구에서는 폴리이미드 기판 위에 무전해 및 전해 구리도금을 수행한 후 전류인가 조건에 따른 접합력의 변화에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 인가 전류량 및 시간을 변화시키면서 접합력의 변화를 조사하였으며, 이에 대한 해석을 위하여 표면 거칠기, 표면조직 등을 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.335-335
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• 2012

금속 박막과 PI film 과의 접촉력을 증가시키기 위하여 remote - type modified dielectric barrier discharge (DBD) module을 이용하여 대기압 플라즈마 표면 처리를 실시한 결과, 접촉각이 매우 낮게 형성됨을 관찰 할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.150-150
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 부착형 소자에서는 접착력과 큰 마찰력이 필요하지만 마찰특성이 더 중요하므로 인체 및 물체의 마찰을 위해서는 다양한 표면에 대항하는 마찰 특성과 내구성이 요구되며 이를 위해 개코도마뱀 또는 딱정벌레, 말벌날개와 같은 자연모사형 건식 마찰 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노 구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩을 통한 매무 복잡한 공정을 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 통한 마찰재 제작을 단순화하기 위해서 플라즈마 표면처리를 활용하여 나노구조 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착 및 마찰용 폴리머 소재(PDMS(Poly dimethyl siloxane))에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 및 화학결합 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지에 따라 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 표면에너지 변화는 접촉각측정기를 활용하였으며, Tribology tester(Ball on disk)를 활용하여 마찰특성을 평가하였다. PDMS(Poly dimethyl siloxane)는 입사에너지가 증가함에 따라 주름형태 구조 크기가 증가하는 것을 관찰하였고, 플라즈마 처리를 통해 표면에너지 및 마찰력 증가를 관찰하였다. 그리고 플라즈마 처리 후 표면에너지 변화인 FOTS(Trichloro-(1H,1H,2H,2H- perfluorooctyl) silane) 처리를 통하여 표면에너지 감소와 마찰력이 절반으로 감소하였다. 본 연구 결과는 나노구조에 따라 표면형상 및 표면에너지 변화에 따른 PDMS의 마찰력 변화를 확인하였고, 이러한 특성을 활용하여 마찰재와 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.172-172
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• 2000

진공상태에서 diamond stylus로 MgO 표면을 마모시킬 때 발생되는 photon, electron과 마찰력을 시간의 함수로 동시에 측정하였다. 전자 방출(EE)은 Channeltron electron multiplier로 , 광자 에너지는 Photomultiplier tube를 사용하여 측정하였는데 180~600nm 영역의 photon을 검출하였다. 광자 방출(PhE,) 실험은 공기중에서도 할 수 있으나 전자방출은 1$\times$10-4pa 이하의 진공에서 실험하여 얻었다. 본 실험을 통하여 결정과 diamond stylus 사이에서 일어나는 마모 현상은 millisecond로 관찰하여 표면 변화에 대한 상관관계를 조사하였다. 열처리 한것과 열처리 하지 않은 시료를 비교한 결과 3개의 signal(마찰력, PhE, EE)을 시간에 따라 분석하면 stick-slip-like 현상을 볼 수 있었다. 이것으로 보아 stick은 변형에 의해 생기고 ms 후에 벽개 현상이 발생됨을 볼 수 있다. 방출과 마찰력은 표면조건, load, stylus velocity에 따라 변하였다. luminescence는 주로 변형에 의해 생겼으며, 전자 방출은 벽개(fracture)에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 시료의 처리과정과 load 속도에 따른 Photon, electron의 방출은 시료의 표면 상태에 따라 좌우되었다. 마찰력, PhE, EE의 시간에 따른 분석에서 PhE는 변형 과정에 민감하며, EE는 stylus velocity에 의존하였다. 이러한 방출 현상은 세라믹의 급격한 벽개 과정을 이해하는데 많은 도움을 주었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.170-171
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• 2015

최근 고성능이며 유연하고 투명한 전자 기기의 제작에 대한 관심이 높아지고 있으며 이에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 유연 전자제품을 제작하기 위해서는 고성능의 전자소자를 스탬프를 이용해 모재에서 유연한 기판으로 옮겨 붙이는 전사공정이 필요하다. 성공적인 전사공정을 수행하기 위해 스탬프 표면의 점착력을 제어하는 것이 중요하며, 이를 위해 다양한 표면 패터닝 및 표면처리 방법이 연구되고 있다. 대기압 플라즈마 표면처리는 공정 과정이 단순하여 대면적 연속적 전사 장비에 적용하기에 적합한 표면처리 공정으로, 본 연구에서는 대기압 플라즈마 표면 처리된 스탬프의 점착특성을 조사하고, 표면 처리된 스탬프를 이용하여 전자소자의 전사여부를 확인하는 실험을 수행하였다. 플라즈마 처리되지 않은 스탬프 표면은 높은 접착력을 가지며, 이를 이용하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 있었다. 반면에 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 하면 실리카 재질의 경화층이 형성되며 이 층에 의해 점착력이 감소하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 없었다. 따라서 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 함으로써 스탬프와 전자소자 사이의 점착력을 변화시킬 수 있으며, 이를 이용하면 선택적 전사가 가능함을 확인하였다.