• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.162-162
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• 2017

AlCrN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보이는 코팅이며, Si을 첨가하여 나노복합구조를 갖는 AlCrSiN 코팅은 고경도 특성을 나타내는 나노결정립과 고내열성을 나타내는 $Si_3N_4$ 비정질이 동시에 존재함으로써 뛰어난 고온 특성까지 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 본 연구에서는, 가혹화된 공구사용 환경 대응 하는 더욱 우수한 내마모성 및 내열성을 보이는 코팅막을 개발하기 위해 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 내열성을 확인하기 위하여 코팅을 furnace에 넣어 500, 600, 700, 800, 900도에서 30분 동안 annealing한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정을 하였다. 5:5, 7:3, 9:1의 두께 비율로 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였으며 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$로 제어되었다. AlCrN 코팅층의 두께가 증가할수록, 이중층 코팅의 경도 및 내마모성은 점차 향상되었지만 코팅의 밀착력은 감소하였다. 일반적으로 AlCrN 코팅은 상대적으로 높은 잔류응력을 갖고 있으므로, AlCrN 층의 두께비율이 증가함에 따라 코팅내의 잔류응력이 높아져 코팅의 경도는 증가하고 밀착특성은 낮아진 것으로 판단된다. AlCrSiN 상부층 공정시 기판 바이어스 전압을 -50 ~ -200V 로 증가시키면서 이중층 코팅을 합성하였다. XRD 분석 결과, 공정 바이어스 전압이 증가함에 따라 AlCrSiN 상부층은 점차 비정질화 되었고, 코팅의 경도와 표면 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 특성 향상은 높은 바이어스 인가가 이온 충돌효과의 증가를 야기시켰으, 이로 인해 치밀한 코팅층 합성에 의한 결과로 판단된다. AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 어닐링 한 후 경도 분석 결과, -150, -200V에서 합성한 코팅은 900도 이상에서 26GPa 이상의 높은 경도를 보인 것으로 보아 우수한 내열성을 갖는 것으로 확인 되었다. 이는 AlCrSiN 상부층의 높은 Si 함량 (11at.%) 으로 인한 충분한 $Si_3N_4$ 비정질상의 형성과, 고바이어스 인가로 인한 AlCrN 결정상과 $Si_3N_4$ 비정질상의 고른 분배가 코팅의 내열성을 향상시키는데 기여를 한 결과로 판단된다.

• 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.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.34 no.1
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• pp.152-162
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• 2017

A hydrophilic coating solution was prepared by adding a silane coupling agent and a nano-inorganic oxide in aqueous surfactant solution to increase the efficiency of photovoltaic power generation due to the introduction of antifogging and antifouling properties on the glass surface of the solar cell module. Addition of $Ludox^{(R)}$, a nano-inorganic oxide, to 1% hydrophilic coating solution showed improved hydrophilicity and excellent antifogging effect regardless of $Ludox^{(R)}$ concentration. However, the antifouling effect on the glass surface was showed only when Ludox was added more than 10%. In the case of addition of 0.7% of hydrolyzed TEOS at pH 4, the antifogging effect was maintained as a result of the steam test as well as the antifouling effect even after the coated glass surface was rubbed 100 times with a wet Kimwipe. In addition, from the surface roughness ($R_q$) calculated using AFM data, the higher surface roughness with irregular surface shape was obtained with the higher concentration of TEOS. The addition of 0.7% of TEOS showed relatively high surface roughness and well organized surface condition which can help to improve transmittance of light. In conclusion, $Ludox^{(R)}$ is not required only for the antifogging property. However, at least 10% of Ludox should be added to show antifouling effect and 0.7% of TEOS should be added for good durability.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.33 no.2
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• pp.385-390
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• 2016

In our study, ceramics coatings by additives of nano alumina and magnesia have cured on 304 stainless steel at $170^{\circ}C$ 2h. We designed and experimented the coated specimens that were characterized by laser induced fluorescence spectroscopy using the charge coupled device and scanning electronic microscopy(SEM). The result was revealed the ceramic coatings added fillers has more excellent on adhesive property and scratch resistance, and less weight loss in acid solution than ceramic coatings non-added fillers. Therefore, this study has designed and manufactured the electromagnetic spectrometry with CCD and then analyzed the coatings on 304 stainless steel using the High Resolution Charge Coupled Device in improving the corrosion resistance of 304 stainless steel. Nowadays, coatings of stainless steel have increased by industrial demand in hygienes, aviation, instrumentations and robotics as the industry special application develops.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.209-209
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• 2003

기계가공용으로 개발된 3성분계 Ti-Si-N 코팅막은 약 40㎬이상의 초고경도이며, 그 미세구조는 나노입자의 TiN결정과 비정질 Si$_3$N$_4$로 이루어져 있다. Ti-Si-N 코팅의 경도는 극소량 Si를 첨가함에 따라 급격히 증가하였으며, 7.7at%에서 약 45㎬이었다. 그 이상에서는 감소하였다. 본 연구는 Ti-Si-N 코팅에서 규소첨가에 따른 박막에 형성하는 질화규소 또는 규소의 특성을 조사하기 위하여 질화규소 박막을 제조하여 그 특성 및 기계적 성질을 조사하였다. 스퍼터링 방법으로 제조한 질화규소 박막의 표면 및 내부구조를 광학현미경, 주사전자현미경, 투과전자현미경 그리고 AFM으로, 정성 및 정량을 EPMA와 EDS로, 결정성을 박막 엑스선회 절분석기로, 화학 결합구조을 XPS으로 분석하였다. 그리고 나노인덴터를 이용하여 박막의 경도와 탄성계수를 조사하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.177.2-177.2
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• 2014

현재 플렉시블 전자기기에 대한 수요가 증가함에 따라 Ag nanowire는 ITO 대체용 투명전극 물질로 주목받고 있다. Ag nanowrie 투명전극은 면저항이 약 $300{\Omega}/sq$ 정도인 PEDOT 투명전극 보다 성능이 우수하지만, 표면에 나노와이어의 적층으로 100 nm 크기의 돌기들이 존재하여 균일한 표면특성이 요구되는 투명전극에 불리한 요인이 된다. Ag nanowire를 투명전극으로 사용하여 OLED를 제조할 경우, 40 nm~100 nm의 두께를 갖는 HTL층보다 투명전극 표면의 Rpv 값이 큰 경우 Leakage current가 증가하므로 이러한 돌기들을 감소시키는 것이 Ag nanowire를 투명전극에 적용할 수 있는 중요한 요건이 된다. 본 연구에서는 PET film 위에 Ag nanowire를 얇게 코팅하여 투과도 약 87%, 면저항 $20{\Omega}/sq$ 이하의 특성을 갖는 투명전극을 제조하였다. 그리고 Ag nanowire를 코팅한 투명전극의 표면 Roughness를 감소시키기 위해 Roll press를 이용하여 나노와이어를 물리적으로 압착하였고, 압착된 Ag nanowire 투명전극 위에 PEDOT를 코팅하여 전도도 및 표면 Roughness를 감소시키는 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2009.11a
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• pp.125-126
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• 2009

본 연구는 수용성 폴리우레탄 코팅 제품의 문제점인 코팅층간의 끈적임 문제, 내구성 문제 등을 개선하기 위해 졸-겔법을 이용하여 구형의 실리카 나노무기입자를 제조하고, 또한 주형을 이용한 다른 모양의 나노구조체를 합성하여 수성폴리우레탄 수지에 일정 비율 혼합하여 필름을 제조하여 수성 폴리우레탄 필름 대비 물성 향상에 관한 연구이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.307.2-307.2
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• 2013

창호를 통해 건축물 내부에 유입되는 태양광, 특히 태양열 유입에 큰 영향을 미치는 적외선 파장대역을 차폐할 수 있는 특성을 갖는 근적외선 반사 또는 흡수용 원천소재 개발하였다. 근적외선 반사는 고 굴절률/저 굴절률 다중 코팅막을 이용하여 상대적으로 에너지가 높은 800~1,300 nm 파장 영역의 근적외선만을 효율적으로 반사시킬 수 있 방식으로 적외선 차단 효율을 개선하였다. 근적외선 흡수용 나노박막 유 무기 복합소재를 기반으로 하여 특정 파장대에서 적외선을 흡수하도록 하여 적외선 차단 효율을 증대시켰다. 본 연구개발의 고단열 유리는 기존에 개발된 저방사 유리의 문제점인 높은 근적외선 투과문제를 해결하기 위한 대체/보완기술로서 이를 이용한 대면적 코팅을 통한 고기능성 복층창호 시스템을 구성하였고, 이에 대한 단열 특성 실험을 실시하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.4
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• pp.286-290
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• 2007

We fabricated NiO coated ZnO nanorods using ZnO nanorods grown on a Si substrate. After thermal hydrogenation process of these NiO-ZnO core-shell nanorods, we confirm that Ni nanodots were built up on the surface of ZnO nanorods. Photoluminescence (PL) measurements at T=5 K were made to understand the optical properties of these various nanorods. As samples sequencially transformed into $ZnO{\rightarrow}NiO-ZnO{\rightarrow}Ni$ nanodot-ZnO, PL transition energies and intensities are varied as well. In comparison to pure ZnO nanorod, the acceptor bound exciton ($A^0X$) became the minor peak for NiO-ZnO nanorods. On the other hand, for Ni nanodot-ZnO sample, ($A^0X$) transition peak intensity became the most dominant peak. This is due to the fact that during thermal hydrogenation process, appreciable amounts of Ni and hydrogen ions defused into ZnO nanorod which played as accepters.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.19 no.1
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• pp.45-50
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• 2008

The self assembled silver process and silver coating process after surface reforming for silica particle, were investigated to coat the silver to colloidal silica. The effects of silver amounts and reductant amounts on silver coating efficiencies were investigated. The silver coating process after surface reforming for silica particle using MPTS (3-Mercaptopropyl trimethoxysilane) and APTS (3-Aminopropyl trimethoxysilane), showed the higher coating efficiency and better antibacterial effect than the self assembled silver process.