• Vacuum Magazine
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• v.2 no.3
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• pp.11-15
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• 2015

Particle characteristics diagnosis system (PCDS) was developed to measure submicron particle characteristics by modulation of particle beam mass spectrometry (PBMS) with scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). It is possible to measure the particle size distribution in real-time, and the shape, composition can be measured in sequence keeping vacuum condition. Apparatus was calibrated by measuring the size classified NaCl particle which generated at atmospheric pressure. After the calibration, particles were sampled from the exhaust line of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process and measured. Result confirms that PCDS is capable for analyzing particles in vacuum condition.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.13 no.4
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• pp.193-199
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• 2008

Spray coating is a versatile surface modification technology in which coating is built-up based on the successive deposition of micron-scaled particles. Depending on the coating materials, the coatings can meet the required mechanical properties, corrosion resistance, and other properties of base materials. Spraying processes are mainly classified into thermal and kinetic spraying according to their bonding mechanism and deposition characteristics. Specifically, thermal spraying process can be further classified into many categories based on the design and mechanism of the process, such as frame spraying, arc spraying, atmospheric plasma spraying (APS), and high velocity oxygen-fuel (HVOF) spraying, etc. Kinetic spraying or cold gas dynamic spraying is a newly emerging coating technique which is low-temperature and high-pressure coating process. In this paper, overall view of thermal and kinetic spray coating technologies is discussed in terms of fundamentals and industrial applications. The technological characteristics and bonding mechanism of each process are introduced. Deposition behavior and properties of technologically remarkable materials are reviewed. Furthermore, industrial applications of spray coating technology and its potentials are prospected.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.89-90
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• 2008

본 연구에서는 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 에서 사용하는 유해 가스인 $SiH_4$ 대신에 유기 사일렌 반응 물질인 TEOS(Tetraethyl Orthosilicate, Si$(OC_2H_5)_4)$를 이용하여 상압 화학 기상 증착법 (Atmospheric Pressure CVD, APCVD)으로 실리콘 산화막을 증착하고 박막의 조성과 특성 및 화학적, 전기적 특성들을 살펴보았다. TEOS 반응원료를 이용한 CVD 공정에서 공정 온도를 낮추기 위한 방법으로 강력한 산화제인 오존을 이용하여 공정온도를 $400^{\circ}C$이하로 낮췄으며, 유리기판 상의 ELA(Excimer Laser Annealing)처리된 다결정 실리콘 기판에 트랜지스터 소자를 제작하고, 게이트 절연막으로의 전기적 특성을 살펴보았다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.95-95
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• 2009

대기압 플라즈마 발생장치를 이용한 식각장비 개발은 낮은 공정단가, 저온 공정, 다양한 표면처리 응용 효과와 같은 이점을 가지고 있어 현재, 많은 분야에서 연구되고 있다. 본 연구에서는, dielectric barrier discharge(DBD) 방식을 이용한 대기압 발생장치를 통해 평판형 디스플레이 제작에 응용이 가능한 $SiO_2$ 층의 식각에 대한 연구를 하였다. $N_2/NF_3$ gas 조합에 $CF_4$ 또는 $C_{4}F_{8}$ gas를 부가적으로 첨가하였다. 이때 N2 60 slm / NF3 600 sccm/CF4 7 slm/Ar 200 sccm의 gas composition에서 최대 260 nm/min의 식각 속도를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.488-488
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• 2012

상압에서 12인치 실리콘 웨이퍼 표면처리가 가능한 장치를 개발하였다. 배치타입 공정으로 플라즈마 발생 전극은 직경 340 mm의 대면적 원형 형태을 가지고 있다. 시스템은 탈부착이 가능한 플라즈마 모듈부와 공정챔버로 나누어지며 균일도를 높이기 위해 웨이퍼스테이지는 가열, 회전 및 축간 조절이 가능하게 설계하였다. 플라즈마발생은 DBD 전극방식을 채용하고 있으며 공정가스흐름 및 전극배열 등을 연구하였다. 또한, 기판 온도, 가스 조합 등의 공정파리미터를 변화시켜가며 높은 애슁 속도 및 균일도를 얻기 위한 실험이 진행되었다. 주파수 15 kHz, 인가 파워 7 kW, 시편 가열 온도 95도, 60 rpm, 80 spm에서 분당 200 nm의 PR제거율을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.339-339
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• 2011

진공 플라즈마와 달리 개방된 공간에서 방전되는 대기압 플라즈마는 진공상태에서 수행되는 에칭, 증착 등의 복잡한 플라즈마 공정을 경제적이고 신속하게 수행할 수 있어, 최근 들어 연구가 활발히 진행 중이다. 이와 관련하여 He, Ar, $N_2$, $O_2$, Air 등의 여러 종류의 기체를 50 kHz 고전압에서 방전하여 대기 중에서 저온 플라즈마 공정이 가능한 아크젯 타입의 플라즈마 소스를 개발하였다. 개발된 플라즈마 소스에서는 입력전압, 기체유량, 노즐의 구조와 크기 등의 여러 운전변수에 따라 플라즈마의 방전특성이 변화되었다. 특히 본 연구에서는 아크젯의 플라즈마 발생부의 물질성분(SUS, Aluminum, Cupper)에 따른 플라즈마의 기체온도 및 전자여기 온도의 변화를 광방출분광법(OES)를 이용한 Synthetic spectrum method와 Boltzmann plot method을 통해 살펴보았다. 전압-전류 특성곡선, 시간분해 이미지 촬영법, 기체온도 측정법 등을 이용하여 발생된 플라즈마의 물리적인 특성을 분석하였다. 특히 물질의 성분에 따라 발생되는 플라즈마의 기체 및 전자여기 온도가 이차 전자 방출계수 및 물질의 전도도와의 상관관계가 있는지 연구가 진행 중이다.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2008.10a
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• pp.265-268
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• 2008

본 연구에서는 대기압 플라즈마의 처리 조건에 따른 Tri-acteyl-cellulose (TAC) 필름의 접착력 향상을 위한 접촉각 및 표면에너지의 변화를 관찰하였다. 대기압 플라즈마의 처리 변수로는 처리 속도, 방전 전력, 시료와 플라즈마 헤드 사이의 간격 및 $N_2$ 가스 유속이며, 각각의 처리 변수가 TAC 필름의 표면 특성 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과 방전전력 및 $N_2$ 유량이 증가할수록 접촉각은 낮아지고 표면에너지는 증가하였다. 그리고 시료와 플라즈마 헤드 사이의 방전 간격은 2[mm]에서 접촉각이 낮고 표면에너지가 높게 나타나 TAC 필름의 접착력 향상을 위한 친수성 물질로 표면 개질됨을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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• 2009.05a
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• pp.313-316
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• 2009

본 연구에서는 대기압 플라즈마의 처리 조건에 따른 폴리프로필렌(PMMA)의 접착력 향상을 위한 접촉각 및 표면에너지의 변화를 관찰하였다. 대기압 플라즈마의 처리 변수로는 처리 속도, 방전 전력, 시료와 플라즈마 헤드 사이의 방전 갭이며, 측정된 접촉각을 이용하여 표면에너지 변화를 계산한 후 접촉각 및 표면에너지의 변화를 분석하였다. 그 결과는 방전전력이 증가할수록 접촉각은 낮아지고 표면에너지는 증가하였으며, 시료와 플라즈마 헤드 사이의 방전 간격은 3[mm]에서 접촉각이 낮고 표면에너지가 높게 나타나 PMMA의 접착력 향상을 위한 친수성 물질로 표면 개질됨을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.124-124
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• 2018

Polydopamine은 수중 접착력, 친환경 접착제, nanoparticle absorption 등 다양한 특성으로 많이 연구되고 있는 소재이다. 본 연구에서는 dopamine을 이용하여 수중 금속을 흡착시키는 thin film을 제작하였다. 종래의 Polydopamine coating 방법으로 wet coating 이 사용되고 있다. 하지만 wet 방식의 경우 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 in-line, roll to roll 방식을 적용하는 것이 어렵기 때문에 생산적이지 않다. 이에 본 연구에서는 Atmospheric Pressure Plasma(APP)를 이용 하여 Polydopamine-like film을 coating 하였다. APP의 경우 vacuum system, solution tank가 필요 없고 in-line, roll to roll 방식을 적용 할 수 있기 때문에 더 경제적이고 생산적인 공정이다. 또한 기존의 Plasma polymerization 방법은 Plasma energy가 높기 때문에 source의 분자구조가 바뀌거나 atom 단위로 분해된다. source의 분자구조가 바뀌는 "Atomic polymerization", Neiswender-Rosskamp Mechanism이 적용되면 wet 방식 coating한 film과는 다른 특성을 갖게 된다. 하지만 APP polymerization은 Plasma energy가 vacuum plasma 보다 매우 낮기 때문에 stile polymerization mechanism을 구현 하는데 적합 하다. stile polymerization mechanism은 Plasma 내부에서 polymer source를 분해 성장 시켜서 Polymer film 얻는 것이 아닌 source의 분자구조가 깨지지 않으면서 polymer growing 시키는 방법이다. dopamine source의 분자구조를 최대한 유지하려고 하는 이유는 metal absorption과 같은 특성이 dopamine chemical structure에 영향을 받기 때문이다. 많은 논문들에서 dopamine의 catechol group이 metal absorption, adhesion force에 영향을 주는 주요 인자라고 주장하고 있기 때문이다. 그래서 본 논문에서는 Dopamine source의 형태를 보존하면서 Polymerization 하는 방법으로 APP process를 사용 하여 낮은 전압에서 Polydopamine-like film을 제작 하였다. APP system 의 Plasma 방전부 에 Dopamine source를 유입하기 위하여 본 논문에서는 Piezo Spray 방식을 사용 하였다. Dopamine을 evaporator 하는 것이 어렵고 chemical composition이 유사한 monomer를 사용해서 Plasma Polymerization으로 Dopamine 분자 구조를 재현하는 것도 어렵다. 그래서 본 연구에서는 Dopamine을 water에 immerse 하고 Dopamine solution을 mist 상태로 만들어서 Plasma discharge area에 유입하였다. 이러한 방법으로 만들어진 film은 Polydopamine film은 아니지만 Polydopamine film과 유사한 Chemical composition, chemical structure, metal absorption을 갖는 것을 FT-IR, SEM, XPS을 이용 하여 확인 하였다. Dopamine source의 보존에 대하여 명확하게 확인하기 위하여 FT-IR을 측정 하였다. 전압에 따른 Benzene ring, hydroxyl group의 비율을 확인 하였다. 낮은 전압으로 coating 된 Polydopamine-like film 일수록 hydroxyl group peak($3400{\sim}3000cm^{-1}$)과 비교하여 Benzene ring peak($1600{\sim}1580cm^{-1}$ and $1510{\sim}500cm^{-1}$)이 흡수를 더 많이 하는 것을 확인 할 수 있다. 이것은 Benzene ring이 파괴되지 않고 보존되는 것을 보여준다. Dopamine에서 Benzene ring은 absorption main factor인 catechol에 있는 chemical structure이다. 즉 Benzene ring peak이 높을수록 Catechol이 잘 보존 되었다는 의미 이다. Catechol의 보존은 absorption main factor가 보존 된다는 의미 이다. 이러한 Polydopamine-like film으로 As, Cr, Mg, Cu 200ppm solution에 대한 filtration 능력을 확인 하였다. As, Cr, Cu, Mg 의 제거율이 각각 약25%, 35%, 45%, 65%인 것을 확인 하였다. 이 수치는 시중에 판매되는 제품들과 비교했을 때 300%~500% 향상된 수치 이다.

• Food Engineering Progress
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• v.15 no.4
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• pp.398-403
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• 2011

A dielectric barrier discharge plasma (DBDP) treatment system was fabricated and the optimum operating conditions for the plasma generation were determined in order to explore the potential of cold plasma as a non-thermal proessing technology. The microbial inactivation performance of the system was also evaluated against Staphyloocus aureus. The system consisted of power supply, transformer, electrode assembly and sample treatment plate. The input power was 220 V single phase AC and amplified to 10.0-50.0 kV on a transformer. A pulsed sine wave of frequency 10.0-50.0 kHz was introduced to the electrode embedded in ceramic as a dielectric barrier material in order to generate plasma at atmospheric pressure. Higher currents and consequently greater power were required for the plasma generation as the frequencies increased. A homogeneous and stable plasma was generated at currents of 1.0-2.0, and frequencies of 32.0-35.3 kHz. The optimum electrode-gaps for the plasma generation were 1.85 mm without loaded samples. More power was consumed as the electrode-gaps increased. The practically optimum electrode- gap was, however, 2.65 mm when samples were treated on slide-glasses for microbial inactivation. The maximum temperature increase after 10 min treatment was less than 20$^{\circ}C$, indicating no microbial inactivation effect by heat and thereby insuring a non-thermal method. The DBDP inactivation effect against Staphyloocus aureus increased linearly with treatment time up to 5 min, but plateaued afterward. More than 5 log reduction was achieved by 10 min treatment at 1.25 A.