• 한국진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.193-198
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• 2012

플라즈마화학기상증착 장치를 이용하여 플라즈마 폴리머와 다이아몬드상 탄소(diamond-like carbon, DLC) 박막을 합성하였다. 플라즈마 폴리머 박막 위에 패시베이션 층으로 DLC 박막을 두께에 따라 합성하였고, DLC/플라즈마 폴리머 박막의 구조적, 물리적, 전기적 특성들을 고찰하였다. 기존 플라즈마 폴리머는 누설 전류 특성이 좋고 낮은 유전상수 값을 가지고 있다. 그러나 실제 반도체 공정에 적용되기 위해서는 물리적 특성도 만족되어야 하기 때문에 플라즈마 폴리머 박막 위에 DLC 패시베이션을 적용하여 플라즈마 폴리머의 물리적, 전기적 특성들을 향상시키고자 하였다. DLC 박막의 두께가 증가함에 따라 플라즈마 폴리머의 경도와 탄성계수 값은 증가하였고, root-mean-square 표면거칠기 값은 감소하고 접촉각은 증가하였다. DLC 패시베이션 되어진 플라즈마 폴리머의 경우 패시베이션이 없는 폴리머보다 유전상수 값이 증가하였지만 전기적 누설전류 특성은 향상되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.144.2-144.2
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• 2015

폴리머는 물건 포장, 산업재, 자동차 등 다양하게 사용되는 물질이다. 그런데 이러한 폴리머 제품을 제조하기 위해서는 일정 규모의 생산시설이 필요하다. 최근, 플라즈마를 이용한 여러 가지 폴리머 합성법들이 개발되면서 보다 편리하고 간편한 생산법이 제시되고 있으며, 다양한 분야에서 그 응용가능성을 타진하고 있다. 본 연구에서는 비교적 간단하게 플라즈마를 발생시킬 수 있는 대기압 AC 플라즈마 장치를 이용해 가장 많이 응용되고 있는 methyl methacrylate($C^5H^8O^2$)와 ethyl methacrylate($C^6H^{10}O^2$)를 폴리머로 합성했다. 이렇게 합성된 각 폴리머의 여러 가지 특성평가와 합성과정에서 부각된 여러 변수 및 합성 메커니즘에 대해서 살펴본다. 그리고 향후 플라즈마를 이용한 다양한 폴리머합성 가능성과 농업, 식품, 환경개선, 바이오 등의 응용 가능성에 대해서도 살펴볼 예정이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.455.1-455.1
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• 2014

폴리머 애자는 기존 사기 재질 애자에 제조비용과 설치비용이 저렴하며 훌륭한 내구성과 경량화에 따른 취급의 편의성으로 최근 기존 애자를 대체하기 위한 연구와 실증이 활발하다. 그러나 폴리머 애자는 재질의 한계로 인해 유증에 따른 오염에 취약한 단점을 가져 터널내부와 전기철도차량에 사용하는 것에 있어 한계를 가진다. 폴리머 애자의 활용성을 높이기 위해 본 연구에서는 폴리머 애자의 표면을 플라즈마 처리를 하여 표면개선을 하는 연구를 진행하였다. 반응가스로는 산소, 질소, 수소, 아르곤 등의 가스를 사용하였고, 플라즈마 소스는 마이크로웨이브 플라즈마와 DC 플라즈마를 사용하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.184-184
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• 2016

대기압 플라즈마를 이용한 폴리머 합성은 기존의 합성방법에 비해 간단하고 쉽게 폴리머를 합성할 수 있다는 장점이 있다. 대부분의 폴리머는 합성온도가 $150^{\circ}C$ 이하이기 때문에 각 폴리머에 적합한 온도를 제어하는 것이 핵심이라 할 수 있다. 본 연구에서는 폴리머 합성온도를 제어하기 위하여 플라즈마 방전전극에 모노머를 직접 주입하지 않고 간접적인 방법을 선택했다. 그리고 모노머는 액체 공급 장치를 이용해 플라즈마의 가스량과 파워를 제어하면서 폴리머를 합성의 조건을 찾았다. AC 플라즈마를 이용해 methyl methacrylate($C_5H_8O_2$) 모노머를 폴리머로 합성했으며, 그 결과는 FTIR, XRD 등으로 분석하고 특성을 평가했다. FTIR의 결과, C-O, C-H, C=O 등의 전형적인 poly methyl methacrylate(PMMA)의 피크를 확인할 수 있었다. 그리고 XRD의 관찰결과 C1s 및 O1s의 각 binding energy가 각각 283, 285, 288 eV 및 533 eV 주변에서 확인되었다. 그리고 합성시간에 따라 폴리머의 두께가 비례해서 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 실험결과, AC 플라즈마를 이용한 폴리머합성은 가능한 것으로 확인되었으며 소형화 및 휴대가 가능하기 때문에 식품, 바이오, 의약품, 의료용품 등의 현장포장 등 여러 가지 용도로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.444-444
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• 2010

최근 복잡한 고진공 시스템에서 수행되는 플라즈마 공정을 대신하여 진공 시스템 없이 대기압 플라즈마를 이용한 보다 경제적이고 신속하게 공정을 수행하는 연구가 활발히 진행 중이다. 이러한 대기압 플라즈마의 높은 응용성을 이용한 에칭과 증착 등의 기술은 플라즈마의 물리적 접근 없이 세계적으로 몇몇 선도 연구그룹에서 시도되고 있다. 본 연구팀에서는 대기 중에서 He, Ar, $N_2$, $O_2$, Air 등의 여러 종류의 기체에서 방전하여 미세가공이 가능한 $500\;{\mu}m$ 이하의 마이크로 제트를 개발하였다. 입력전압, 기체유량, 노즐의 구조와 크기 등의 여러 운전변수의 조절을 통해 폴리머 기판위에서 방전되는 마이크로 플라즈마 제트의 안정된 방전조건을 찾았고, 전압-전류 특성곡선(V-I characteristics), 광방출분광법(OES), 시간분해 이미지 촬영법(ICCD), 기체온도 측정법 등을 이용하여 발생된 플라즈마의 물리적인 특성을 분석하였다. 발생된 플라즈마를 이용해 처리된 폴리머 기판의 물성변화를 AFM을 통해 관찰하여 짧은 플라즈마 처리시간에도 효과적인 표면개질의 변화를 확인하였다. 마지막으로 본 기술을 이용한 대기압 마이크로 공정의 응용기술 및 가능성을 연구하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.174-174
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• 2015

플라즈마 공법은 표면 처리를 위한 유용한 방법으로 널리 응용되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)을 이용해 기존의 폴리머 표면에 나노구조를 형성하고 그 위에 친수성을 갖는 물질을 코팅해 초친수 표면을 만들어 김서림 방지 성능을 확인하였다. 이러한 초친수성 폴리머 표면의 경우 김서림 방지 등 초친수 표면이 필요한 곳에 유용하게 사용 될 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.346-346
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• 2015

대기압 플라즈마를 이용해 methyl methacrylate($C_5H_8O_2$) 모노머를 폴리머로 합성했으며, 그 결과를 FTIR, AFM, XRD 등으로 분석하고 특성을 평가했다. FTIR의 결과, C-O, C-H, C=O 등의 피크를 확인할 수 있었다. 그리고 XRD의 관찰결과 C 1s 및 O 1s의 각 binding energy가 reference[1]에서 제시하는 것과 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 확인된 시료를 AFM으로 관찰한 결과 폴리머 코팅층을 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.138-139
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• 2009

폴리머 기판위에서 ICP-RIE 방법을 이용하여 $O_2$ 플라즈마 전처리효과에 따른 GZO박막의 전기적, 광학적인 특성을 고찰 하였다. ICP-RIE 방법을 이용하여 폴리머 기판 위에 $O_2$ 플라즈마 전처리의 공정 값은 공정압력은 20 mTorr, 파워는 100 W로 하고 변수로는 시간을 60초 ~ 600초로 하였다. $O_2$ 플라즈마 전처리한 기판위에 RF Sputtering 방법을 이용하여 4인치의 GZO(ZnO: 95 wt%, $Ga_2O_3$: 5 wt%) 타겟을 사용하여 공정압력은 5 mTorr, 파워는 150 W, 박막의 두께는 500 nm의 조건으로 박막을 증착하였다. PET 기판의 600초의 $O_2$ 플라즈마 처리 후 증착한 GZO 박막의 비저항이 $6.2\times10^{-3}\;{\Omega}$-cm이었고, PEN 기판의 120초의 $O_2$ 플라즈마 처리 후 증착한 GZO 박막의 비저항이 $1.1\;{\times}\;10^{-3}\;{\Omega}$-cm이었다. 또한 300 nm 이하의 자외선 영역에서는 뛰어난 광 차단 효과를 가지고 있었으며, 가시광선 영역 (400 nm ~ 700 nm)에서 증착 된 시편들이 80 % 광 투과율을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.141.2-141.2
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 인체 부착을 위해서는 민감한 피부에 장시간 부착시 무해성과 탈부착의 자유로움이 요구되기에 기존의 화학물질을 활용한 접착 방식에서 개코도마뱀 또는 딱정벌레 발바닥에서 영감을 얻은 자연모사형 건식 접착 방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩과 후처리를 통한 매우 복잡한 공정이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 단순화하기 위해서 폴리머 소재에 플라즈마를 활용한 나노구조를 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착용 폴리머 소재(PMMA, PDMS)에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 본 연구실에서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지, 노출시간, 사용가스에 따른 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 또한 처리조건에 따른 표면에너지 변화를 확인하기 위해 물접촉각 변화를 측정하였다. PMMA는 입사에너지, 노출시간이 증가함에 따라 쉽게 나노기둥구조가 형성되었으나, 과도한 입사에너지 또는 노출시간에서는 표면구조가 에칭되면서 무너지는 것이 관찰되었다. 또한 PDMS는 동일한 조건에서 주름구조 형태를 보였으며 노출시간이 증가할수록 주름구조의 간격이 늘어남을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 나노 구조를 쉽게 제어할 수 있는 PMMA가 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.