Journal of Adhesion and Interface (접착 및 계면)

The Society of Adhesion and Interface, Korea (한국접착및계면학회)
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Fabrication of LiDAR-detectable Plate-type Black Materials and Application in Hydrophilic Paints

라이다 센서에 인지되는 판상형 검은색 소재의 제조 및 친수성 도료로의 응용

  • Jiwon Kim (Department of Chemical and Biological Engineering, Hanbat National University) ;
  • Minki Sa (Department of Chemical and Biological Engineering, Hanbat National University) ;
  • Chan-Gyo Kim (Department of Chemical and Biological Engineering, Hanbat National University) ;
  • Ha-Yeong Kim (Department of Chemical and Biological Engineering, Hanbat National University) ;
  • Yeon-Ryong Chu (Department of Chemical and Biological Engineering, Hanbat National University) ;
  • Suk Jekal (Department of Chemical and Biological Engineering, Hanbat National University) ;
  • Chang-Min Yoon (Department of Chemical and Biological Engineering, Hanbat National University)
  • 김지원 (한밭대학교 화학생명공학과) ;
  • 사민기 (한밭대학교 화학생명공학과) ;
  • 김찬교 (한밭대학교 화학생명공학과) ;
  • 김하영 (한밭대학교 화학생명공학과) ;
  • 추연룡 (한밭대학교 화학생명공학과) ;
  • 제갈석 (한밭대학교 화학생명공학과) ;
  • 윤창민 (한밭대학교 화학생명공학과)
  • Received : 2023.08.10
  • Accepted : 2023.08.11
  • Published : 2023.09.30
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Abstract

In this study, LiDAR-detectable black materials are synthesized by coating and reduction of titanium dioxide onto plate-type natural mica, which evaluated practical LiDAR verification. In detail, black TiO2@Mica materials are fabricated by utilizing a sol-gel reaction to coat titanium dioxide onto natural mica, followed by reduction using sodium tetrahydridoborate. Subsequently, Black TiO2@Mica materials are dispersed in hydrophilic transparent varnish and sprayed onto the glass substrate to assess applicability as paints. As a result, Black TiO2@Mica-based paints exhibit true blackness (L*=12.1) and a higher NIR reflectance (30.2 R%). In addition, it was confirmed that as-synthesized Black TiO2@Mica materials are successfully recognized by a LiDAR sensor. This phenomenon is attributed to Fresnel's reflection law, in which light reflection occurs at the interface between natural mica and titanium dioxide with different refractive indices. In this regard, the findings of the study are expected to contribute to the potential utilization of LiDAR-detectable materials in various fields such as autonomous vehicles, robotics, and drones.

본 연구에서는, 판상형의 천연 마이카에 이산화티타늄의 코팅 및 환원을 통해 라이다 인지형 검은색 소재를 제조하였으며, 이를 도료로 응용하여 라이다 실증 검증을 진행하였다. 상세히는, 졸-겔 반응을 통해 천연 마이카에 이산화티타늄을 코팅하고, 수소화붕소나트륨을 통해 검은색으로 환원하여 Black TiO2@Mica 소재를 제조하였다. 이후, 도료로서 응용 가능성을 확인하기 위해 친수성 투명 바니시에 혼합하고 유리 기판에 분사하였다. 그 결과, 제조한 Black TiO2@Mica 기반의 도료는 실제 검은색의 명도(L*=12.1)와 높은 근적외선 반사율(30.2 R%)을 나타내었다. 더불어, 제조한 판상형 검은색 소재는 성공적으로 라이다 센서에 인식되는 것을 확인하였다. 이는, 굴절률이 다른 천연 마이카와 이산화티타늄 간의 계면에서 빛의 반사가 일어나는 프레넬의 반사 법칙에 기인한 것이다. 본 연구 결과를 통해, 라이다 센서에 인식되는 검은색 소재를 제조함으로써 자율주행차 뿐만 아니라 로봇, 드론 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 2023년도 정부재원(과학기술정보통신부 여대학원생 공학연구팀제 지원사업)으로 과학기술정보통신부와 한국여성과학기술인육성재단의 지원(No. 202301530001) 및 2023년도 중소벤처기업부의 기술개발사업 지원에 의한 연구임(RS-2023-00224896).

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