• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1151-1154
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• 2005

The size effects for adhesive and frictional characteristics were studied. The specimen was Mica and the AFM tips were SiO2. The radii of SiO2 tip were 280, 380, 930, and 2230 nm on which tribological tests had never been performed. It was found that the adhesive forces and the frictional coefficients increased non-linearly with tip radius. Compared with previous studies at nanoscale and microscale, the results showed behaviors bridging each previous result. It could be said that these results were clues to explain the material behaviors between nanoscale and microscale both in adhesion and friction.

• 비파괴검사학회지
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• 제33권2호
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• pp.129-137
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• 2013

나노압입시험기의 힘교정과 압입자에 대한 3차원 형상 관찰 및 분석이 본 연구에서 진행되었다. 표준분동으로 교정한 마이크로밸런스로 나노압입시험기에서 발생시킨 하중을 측정하여 측정치와 발생치의 비로 압입하중을 교정하였고, 나노압입시험의 시작점인 초기 접촉 하중도 확인할 수 있었다. 삼각뿔 압입자를 원자현미경으로 관찰하여 분석한 결과 비교적 사용이력이 없는 압입자 A와 마모된 압입자 B의 첨단곡률반경은 각각 $19.71{\pm}3.03$ nm와 $1043.94{\pm}50.91$ nm로 결정되었다. 완벽한 삼각뿔 압입자 형상과 중첩하여 압입자 A와 B의 첨단무딘깊이(bluntness depth)를 1.22 nm와 64.56 nm로 결정하였고, 용해실리카 기준시편에 수행한 나노압입시험 결과를 살펴본 결과 두 압입자의 압입하중-변위곡선들이 무딘깊이 차이만큼 수평축으로 서로 어긋나 있음을 확인할 수 있었다. 수평 이동을 통해 보정된 압입곡선의 분석을 통해 개별 압입자 면적함수에 대한 고려없이 1.11 % 이내에서 동일한 용해실리카의 나노경도를 결정할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권1호
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• pp.9-15
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• 2019

본 연구에서는 3차원 기공구조를 지닌 금속 및 고분자 소재를 이용한 수직 마찰모드의 정전기반 나노발전기(triboelectric nanogenerator, TENG) 제조기술을 소개하고 이에 관한 응용 연구를 수행하였다. 다양한 장점을 지닌 3차원 기공구조를 활용하여 설계된 간단하며 효율적인 나노발전기로, 반복적인 접촉/분리를 통해, 120 V에 이르는 순간 전압특성과 최대 출력 $0.74mW/m^2$을 획득하였다. 실제적인 응용 연구로 48개의 발광소자 구동 실험을 실시하였으며, 저전력 소비 전자소자 장치로의 응용 확장성을 확인하기 위해 회로 구성을 통한 커패시터 축적기능을 확인하였다. 본 연구에서 소개하는 정전기반 에너지 하베스팅 기술은 매우 경제적으로 제조할 수 있는 실용적인 접근방식으로, 반복적으로 가해지는 마찰에 의한 정전력을 효율적으로 획득하여 가까운 미래에 자가발전(self-powered)형 소형 전기소자 구동, 휴대형 전자기기 및 대규모의 전자 발전 장치에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.192-198
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• 2023

본 연구에서는 마이크로웨이브를 이용하여 추출한 측백나무 잎의 성분을 분석하고 세포독성, 항균 및 항바이러스 활성을 평가하였다. 마이크로웨이브 추출법에 따른 주요 성분은 catechin, leucopelargonidin, arecatannin, quinolone 및 kaempferol 유도체 등으로 나타나 플라보노이드와 탄닌 계열 물질을 함유하고 있는 것을 확인하였다. 인간 상피세포 (HaCaT)를 대상으로 한 세포독성 평가에서는 0.11 mg/mL 농도에서 독성이 나타나지 않음을 보였다. 항균 성능은 외용 소독제(의약외품) 효력평가법 가이드라인에 따라 측정하였으며 1.11 mg/mL 농도에서는 그람 음성균인 대장균에 대해 항균 효과가 낮은 반면, 그람 양성균인 황색포도상구균에 대해서는 99.9%의 항균 효율을 나타내었다. 또한, 추출물의 농도를 높이고 균과의 접촉 시간을 증가시킬 경우 대장균에 대해서도 99.9%의 항균 효율을 나타낼 수 있음을 보였다. 항균 활성 외에도 바이러스에 대한 살균제의 활성을 측정하는 표준(ASTM E1052-20)에 따라 평가 결과 인플루엔자 A (H1N1)와 SARS-CoV-2에 대해 99.99% 이상의 항바이러스 활성을 가지고 있음을 확인하였다. 이 결과들은 측백나무 추출물이 항바이러스 소독제나 표면 코팅제, 개인 보호용구 및 방역용 섬유 소재로서 응용될 수 있음을 시사한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.180-180
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• 2016

보론이 도핑된 $3{\times}3cm$ 크기의 p 형 다결정 실리콘 기판의 표면을 경면연마한 후, 다이아몬드 입자의 seeding을 위해 슬러리 중 다이아몬드 분말의 입도를 5 nm로 고정하고 초음파 전처리 공정을 진행한 후, 다이아몬드 박막을 증착하였다. 다이아몬드 증착은 Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition 장비를 이용하였으며, 공정 조건은 초기 진공 $10{\times}10^{-3}Torr$, 공정 가스 비율 $Ar:CH_4=200:2$, 가스 유량 202 sccm, 공정압력 90 Torr, 마이크로웨이브 파워 600 W, 기판 온도 $600^{\circ}C$이었다. 기판에 DC bias 전압을 인가하는 것을 공정 변수로 하여 0, -50, -100, -150, -200 V로 변화시켜가며, 0.5, 1, 2, 4 h 동안 증착을 진행하였다. 주사전자현미경과 XRD, AFM, 접촉각 측정 장비를 이용하여 증착된 다이아몬드 입자와 막의 특성을 분석하였다. 각 bias 조건에서 초기에는 다이아몬드 입자가 형성되어 성장되었다가 시간이 증가될수록 연속적인 다이아몬드 막이 형성되었다. Table 1은 각 bias 조건에서 증착 시간을 4 h까지 변화시키면서 얻은 다이아몬드 입자 또는 박막의 높이(두께)를 나타낸 것이다. 2 h까지의 공정 초기에는 bias 조건의 영향을 파악하기 어려운데, 이는 bias에 의한 과도한 이온포격으로 입자가 박막으로의 성장에 저해를 받는 것으로 사료된다. 증착시간이 4 h가 경과하면서 -150 V 조건에서 가장 두꺼운 막이 성장되었다. 이는 기판 표면을 덮은 다이아몬드 박막 위에서 이차 핵생성이 bias에 의해 촉진되기 때문으로 해석된다. -200 V의 조건에서는 오히려 막의 성장이 더 느렸는데, 이는 Fig. 1에 보이듯이 과도한 이온포격으로 Si/diamond 계면에서 기공이 형성된 것과 연관이 있는 것으로 보인다.

• Tribology and Lubricants
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• 제21권5호
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• pp.209-215
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• 2005

Nano/micro friction with the contact area was studied on Si-wafer (100) and diamond-like carbon (DLC) film. Borosilicate balls of radii $0.32{\mu}m,\;0.5{\mu}m,\;1.25{\mu}m\;and\;2.5{\mu}m$ mounted on the top of AFM tip (NPS) were used for nano-scale contact and Soda Lime glass balls of radii 0.25mm, 0.5mm, 1mm were used for micro-scale contact. At nano-scale, the friction between ball and surface was measured with the applied normal load using an atomic force microscope (AFM), and at micro scale it was measured using ball-on flat type micro-tribotester. All the experiments were conducted at controlled conditions of temperature $(24\pm1^{\circ}C)$ and humidity $(45\pm5\%)$. Friction was measured as a function of applied normal load in the range of 0-160nN at nano scale and in the range of $1000{\mu}N,\; 1500{\mu}N,\;3000{\mu}N\;and\;4800{\mu}N$ at micro scale. Results showed that the friction at nano scale increased with the applied normal load and ball size for both kinds of samples. Similar behavior of friction with the applied normal load and ball size was observed for Si-wafer at micro scale. However, for DLC friction decreased with the ball size. This difference of in behavior of friction in DLC nano- and microscale was attribute to the difference in the operating mechanisms. The evidence of the operating mechanisms at micro-scale were observed using scanning electron microscope (SEM). At micro-scale, solid-solid adhesion was dominant in Silicon-wafer, while plowing in DLC. Contrary to the nano scale that shows almost a wear-less situation, wear was prominent at micro-scale. At nano- and micro-scale, effect of contact area on the friction was discussed with the different applied normal load and ball size.

• 한국진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.354-359
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• 2006

일반적인 포토리소그래피를 사용하지 않고 마이크로미터 혹은 나노미터 단위의 패턴형성을 위한 연구가 최근 많은 연구그룹에 의해 진행되고 있다. 본 실험에서는 패턴이 형성된 polydimelthylsiloxane (PDMS) 몰드를 octadecyltrichlorosilane (OTS) 용액에 dipping 하여 PDMS 표변에 OTS 단분자막을 형성하고 micro contact printing (${\mu}-CP$) 방법으로 OTS 단분자 막을 유리기판 표면위로 전사하였다. 전사된 OTS 단분자막은 친수성 유리기판 위에서 소수성 표면특성을 갖게 하며, 친수성은 용액 속에 dipping 하였을 때 소수성 표면 위에는 코팅되지 않도록 한 이 방법을 이용하여 유리기판 위에 Ag 패턴을 형성하였다. 또한, 세척직후 친수성 표면 특성을 보이는 유리기판의 시간에 따른 접촉각 측정을 통해 표면에너지의 변화를 분석하였다.

• KSBB Journal
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• 제23권3호
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• pp.263-270
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• 2008

최근 마이크로 및 나노테크놀러지 (nanotechnology) 분야에서 가장 범용적으로 사용되고 있는 폴리머인 Poly-(dimethylsiloxane) (PDMS)의 표면을 다층의 고분자 전해질을 이용하여 표면 개질 및 그 특성을 보였다. 서로 상반되는 전하를 나타내는 고분자 전해질의 정전기적 인력을 통해 개질된 PDMS의 표면 성질은 접촉각 분석기를 이용한 접촉각의 측정 및 Fourier transform infrared (FT-lR) spectroscopy를 이용해 측정함으로써 확인할 수 있었다. 상기의 표면 개질 방법을 통하여 원하는 표면의 성질을 구현 할 수 있고 생체 물질의 부착을 위한 표면 또한 쉽게 만들 수 있다. 다층의 고분자 전해질로 개질된 PDMS 표면에 부착된 박테리아는 표면이 개질 되지 않은 PDMS 표면과 매우 높은 대조를 이루는 것을 확인 할 수 있었다. PDMS 표면에 세포 부착을 위한 경우 그것의 소수성인 표면 성질로 인한 제약을 본 연구에서 제안한 표면 개질 방법을 이용하여 해결 할 수 있었다. 상기 방법의 가장 큰 장점은 간단하고, 빠르게 표면을 개질 할 수 있는 방법이라는 점에 있으며, 고분자 전해질의 여러 조합을 통해 원하는 표면의 성질을 조절 할 수 있으므로 매우 중요한 기술로 생각된다. 본 연구에서 제안된 방법은 간단하고, 편리하며, 매우 재현성이 높고, 빠르게 구현할 수 있어서 이것을 이용하여 바이오 센서 및 바이오 칩, 랩온어 칩 분야, 패터닝, 세포와 표면 간의 상호작용 연구를 위한 응용 분야로의 적용이 될 것으로 기대된다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권4호
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• pp.86-90
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• 2023

본 연구에서는 패키지에 활용될 수 있는 PVA 고분자 표면의 표면 특성을 흡습성과 경도를 중심으로 향상을 위한 연구를 수행하였다. 접촉각 측정을 통해 표면의 흡습성 특성을 평가하였으며, ASTM_D3363 규격에 준하여 부착력을 평가하였다. 또한, 고분자 표면의 내구성 향상을 위하여, IPL 공정의 파라미터에 따른 경도 및 인성을 연필경도 및 나노인덴테이션 시험으로 특성을 평가하였다. 이와 같은 방법을 통해 0.06N/m의 높은 표면 에너지와 6H의 연필경도, 0.52GPa을 경도를 달성하였다. 이를 통해 고분자 마이크로 패키징에 있어 고분자와 무기물간 이종 소재의 접합 패키징에도 소재들을 견고히 결합하고 악조건 속에서도 작동 환경을 유지하는 접합을 구현하여 습기, 온도 변동 및 부착력, 표면 마모 같은 환경 요인에 대한 고분자 소자의 신뢰성 및 내구성 향상 방법을 제시하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.77-82
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• 2014

소프트 일렉트로닉스에 대한 많은 수요로 인해 신축성 전극이 주목 받고 있다. 그 후보 중 하나인 카본블랙 복합소재(composite)는 낮은 가격, 용이한 공정성뿐 만 아니라 특정 범위에서 인장에 따라 비저항이 감소하는 장점을 가지고 있다. 하지만 전자소자로 쓰이기엔 전기전도도가 좋지 못 한 단점을 가지고 있다. 그래핀은 2차원 나노구조의 카본 계열 물질로서 뛰어난 전기적 특성과 유연성을 가지고 있으며 그래핀의 첨가로 카본블랙 복합소재의 전도성을 향상시킬 것으로 예상된다. 본 연구에서는 그래핀을 카본블랙 전극에 첨가하여 강화된 전기적 특성을 조사하였다. 그래핀 첨가 카본전극의 전기저항률은 카본블랙 전극과 비교해 감소하였다. 이는 그래핀이 서로 접촉하지 않는 카본블랙 응집체를 연결하여 도전 구조를 강화하였기 때문이다. 또한 그래핀은 인장 시 나타나는 카본블랙 전극의 저항증가를 감소시켰다. 그 원인은 그래핀이 인장 시 멀어지는 카본블랙 응집체 간극을 연결함과 동시에 인장방향으로 정렬되기 때문이다. 결론적으로 그래핀 첨가는 카본블랙 복합소재의 전기적 특성을 향상시켜 신축성 전극으로서 2가지 효과를 부여한다.