• 한국잠사곤충학회지
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• 제50권2호
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• pp.71-75
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• 2012

실크는 생체적합성이 우수하며, 기계적 강도가 좋고, 낮은 면역 거부반응과 다양한 형태로의 성형이 가능한 장점을 갖는 천연고분자이다. 그러나 실크는 물이나 일반적인 용매에 쉽게 용해되지 않는다. 본 연구에서는 실크 피브로인의 용해조건에 따른 실크 생체막의 특성 변화를 관찰하기위하여, 실크 함유량과 실크 용해시간을 달리하여 실크 피브로인 수용액을 만들고 이를 이용하여 실크 생체막을 제작하였다. 제작된 실크 생체막의 형태, 구조, 기계적강도 등과 같은 특징을 관찰 하였다. 비록 각 실크 생체막에 함유된 피브로인의 함량이 같을 지라도 생체막의 두께와 투명도에는 커다란 차이를 보였다. 하지만 실크 피브로인 용액의 분자량과 생체막의 형태에 있어서의 변화는 거의 없었다. 본 연구는 실크 피브로인의 용해조건에 따라 실크 생체막의 유연성, 강도, 투명도 등의 다양한 특성을 조절할 수 있다는 것을 보여주었으며, 최적의 실크생체막 제작 조건을 확립하였으므로, 향후 실크를 이용한 의료용품 개발에 많은 도움이 될 것으로 생각된다.

• Elastomers and Composites
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• 제44권2호
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• pp.98-105
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• 2009

내이의 달팽이관은 기저막(basilar membrane)과 유모세포(hair cells)라는 두 가지 중요한 요소로 이루어져 있다. 기저막은 귀로 들어오는 소리를 주파수에 따라 분리하는 기능을 가지고 있으며, 기저막 위에 있는 유모세포는 생체전기 신호를 발생시키는 기계적 감각 수용기관이다. 인간의 생체청각기구를 모사한 인공와우와 신개념의 인공감각기관을 개발하기 위해서, 본 논문에서는 ZnO 압전 나노필라를 사용하여 인공유모세포(artificial hair cell)를 구현할 수 있는 핵심 기반 기술인 생체모사 기술을 연구하였다. 그 구체적인 방법으로 ZnO 나노필라를 저온성장법으로 유연기판에, 고온성장법으로 실리콘 웨이퍼에 성장시켰다. 유연기판과 실리콘 웨이퍼 위에 ZnO 나노필라를 성장 전에 미리 패턴을 만들었고, 기판에 선택적으로 ZnO 나노필라를 성장시켰다. 또한 ZnO 나노필라의 동적 정적 거동을 이해하기 위해 다중 물리 해석기법을 사용하여 ZnO 나노필라의 electric potential, von Mises stress, 변형량 등을 분석하였다. 본 연구에서는 ZnO 나노필라를 제작 및 패터닝하는 기술과 최적화하는 다중 물리 해석기술을 이용하여 인공 유모세포를 구현하는 핵심기술을 개발하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.89-96
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• 2012

유탄성이론과 고유함수전개법에 기초하여 규칙파중 유연한 그물망의 동적거동과 파랑하중을 살펴보았다. 그물망은 일정한 잠긴깊이를 가지고 수직으로 설치되어 있으며, 상단 끝은 수면에 고정되어 있고 하단 끝은 추에 연결되어 있다. 초기장력이 충분히 크다고 가정하여 장력의 동적 성분을 무시하였다. 유연한 그물망에서의 경계조건식은 투과효과를 나타내는 Darcy의 법칙과 유연성을 나타내는 물체 경계조건식이 결합된 형태이다. 개발된 해석모델은 불투과성/투과성 수직판과 유연막 모델로 확장이 가능하다. 해석모델을 이용하여 여러 설계변수(파랑특성, 공극율, 잠긴깊이, 초기장력)들의 변화가 그물망의 파랑하중과 거동특성에 미치는 영향을 살펴보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.309.2-309.2
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• 2013

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 일반적으로 Na을 함유하고 있는 소다회유리를 기판으로 사용하여 제작되며, 높은 광전 변환 효율로 인해 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 제조 비용 절감과 양산성 향상을 위해 현재 유연 기판 CIGS 박막 태양전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 폴리이미드 기판에서 20.4%의 최고 효율이 보고되었다. 유연 기판은 유리 기판 대비 무게가 가볍기 때문에 유리 기판 태양전지보다 활용도가 높으며, 우주용으로 사용할 경우 단위 무게 당 발생되는 전력이 높은 장점이 있다. 본 연구에서는 폴리이미드 기판을 이용하여 유연 CIGS 박막 태양전지를 제작하였다. 후면 전극 Mo은 DC sputtering으로 증착하였으며, Mo의 증착 압력에 따라 폴리이미드 기판의 잔류 응력과 전기적 특성을 분석하여 증착 압력을 결정하였다. 광흡수층인 CIGS는 다단계 동시 증발 법으로 증착하였으며, 2nd stage 공정온도는 유리 기판 대비 저온인 $475^{\circ}C$로 공정을 진행하였다. 저온공정인 $475^{\circ}C$ 공정에서는 Ga의 함량이 높아질수록 성능이 감소하였으며, Na 공급을 통해 Voc와 FF가 향상되어 성능이 향상됨을 알 수 있었다. 버퍼층 CdS는 습식 공정인 CBD법으로 증착하였으며, 공정변수인 thiourea의 농도와 CdS 박막의 두께 변화를 통해 폴리이미드 기판 CIGS 박막 태양전지에서 CdS 버퍼층의 최적의 조건을 도출하였다. 최종적으로 제작된 폴리이미드 기판 유연 CIGS 박막 태양전지는 반사 방지막 없이 개방전압 0.511V, 단락전류밀도 32.31mA/cm2, 충실도 64.50%, 변환효율 10.65%를 나타내었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.77.2-77.2
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• 2012

급속한 첨단기술의 발전으로 인해 차세대 정보산업의 핵심 기술은 사용자의 편의를 바탕으로 필요에 따라 형태가 변환되어 휴대 또는 착용이 가능하고 다양한 기능이 융합된 전자소자의 기술을 개발 하는 것이다. 현재까지는 이를 구현하기 위해 저분자, 고분자 반도체 및 박막형 무기 반도체를 이용하여 신축 가능한 소자를 구현 하였으나 기존 소재들의 제한적인 물성으로 인해 그 연구가 한계를 다다르고 있다. 이에 반해 신소재 그래핀은 우수한 기계적, 전기적 및 광학적 특징을 동시에 가지고 있는 물질로써 유연 소자분야에 적합한 재료로 각광받고 있다. 하지만 뛰어난 그래핀의 특성에도 불구하고 소자를 구성하는 다른 요소인 기판, 유전막 등의 물성적 한계로 인하여 신축 가능한 소자제작을 위해서는 아직도 많은 과제가 남아있다. 본 연구에서는 Polydimethylsiloxane (PDMS) 고무기판 위에 전해질 유전막을 도입하여 신축 가능하고 투명한 그래핀 트렌지스터를 구현하였다. 에어로졸 프린팅 방법으로 상온에서 형성 된 전해질 유전막은 높은 정전용량으로 인해 3V이하의 낮은 전압에서도 소자가 구동하는 것을 확인할 수 있었으며, 1100 과 420 $cm^2/Vs$의 높은 정공과 전자의 이동도를 나타내었다. 뿐만 아니라 이러한 전기적 특성은 외부에 가해지는 5%의 응력 및 1000회의 피로도 테스트 후에도 안정적인 거동을 보이는 매우 우수한 탄성특성을 보였다.

• 폴리머
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• 제31권3호
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• pp.255-262
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• 2007

고분자 습도센서 막으로 사용하기 위한 두 가지 타입의 공중합체를 라디칼 중합방식에 의하여 제조하였다. 각각 공중합체는 세 가지의 단량체를 포함하여 제조하였는데, 각 단량체들은 습도 저항성, 막 안정성, 유연성, 임피던스 및 전극 부착력을 증대시키는 효과를 가지도록 하였다. 염 형태의 MDBAB는 제조된 습도 막의 임피던스를 감소시키는 효과를 보였으며 아민과 반응하여 가교 구조를 생성하였다. DAEMA, 4-VP, 및 2-EHA를 사용하여 습도막 제조를 위하여 몇 가지 조성물을 제조하였다. 특정 조성 조건에서 성능 및 장기 내구성 측면에서 우수한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.351-351
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• 2010

OLED(organic light emitting diode)는 액정디스플레이를 대체할 차세대 평판디스플레이로 많은 주목을 받고 있다. 현재 많이 사용되고 있는 OLED의 기판재료는 Glass기판이지만 차세대 Flexible한 display에서의 적용을 위해서는 가볍고 유연한 plastic을 기판 재료로 사용 할 것으로 보인다. 하지만 plastic이 기판재료로 된 OLED의 가장 큰 단점중의 하나가 수분과 산소에 민감하여 열화를 초래한다는 것이다. 이런 수분침투와 열화 과정으로 인해 OLED의 발광효과가 약해져 OLED의 수명과 직접적으로 연결된다. 하여 외부에서 OLED내부로 유입되는 산소, 수분으로 부터 발광재료와 전극의 산화를 방지하며 외부의 충격으로부터 소자를 보호하기 위한 봉지기술은 반드시 필요하다. 따라서 본 연구에서는, flexible한 OLED에 적용되는 금속 코팅한 막의 적층구조 및 기판의 노출온도에 따른 금속 코팅막의 수분침투 특성에 대해 MOCON의 weight gain test (WGT)를 통해 barrier layer에 대해 평가하고 이에 대한 mechanism을 확립하는데 그 목적이 있다. 금속을 코팅한 막은 OLED의 cathode와 anode 재료로 많이 사용되는 Al과 ITO를 sputter장비를 이용해 single layer와 double-layer의 두 가지 구조로 PET기판에 증착하였다. 증착한 Al막의 두께는 각각 50 nm, 100 nm, 200 nm, 400 nm 등 4가지로 하였다. double-layer의 경우에는 총 두께를 절반씩 기판의 양쪽에 증착하였다. 적층구조에 따른 수분침투 특성 평가 결과로 보면 같은 두께일 때 double-layer는 single layer에 비해서 모든 시편에서 수분의 투습율이 낮음으로써 더 좋은 수분침투의 barrier 특성을 나타내었다. 특히 100 nm이상인 경우 투습율은 예상한 값보다 50%이상 낮게 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-10
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• 2018

최근 플렉서블 OLED, 플렉서블 반도체, 플렉서블 태양전지와 같은 유연전자소자의 개발이 각광을 받고 있다. 유연소자에 밀봉 혹은 봉지(encapsulation) 기술이 매우 필요하며, 봉지 기술은 유연소자의 응력을 완화시키거나, 산소나 습기에 노출되는 것을 방지하기 위해 적용된다. 본 연구는 봉지막(encapsulation layer)이 반도체 칩의 내구성에 미치는 영향을 고찰하였다. 특히 다층 구조 패키지의 칩의 파괴성능에 미치는 영향을 칩의 center crack에 대한 파괴해석을 통하여 살펴보았다. 다층구조 패키지는 폭이 넓어 칩 위로만 봉지막이 덮고있는 "wide chip"과 칩의 폭이 좁아 봉지막이 칩과 기판을 모두 감싸고 있는 "narrow chip"의 모델로 구분하였다. Wide chip모델의 경우 작용하는 하중조건에 상관없이 봉지막의 두께가 두꺼울수록, 강성이 커질수록 칩의 파괴성능은 향상된다. 그러나 narrow chip모델에 인장이 작용할 때 봉지막의 두께가 두껍고 강성이 커질수록 파괴성능은 악화되는데 이는 외부하중이 바로 칩에 작용하지 않고 봉지막을 통하여 전달되기에 봉지막이 강하면 강한 외력이 칩내의 균열에 작용하기 때문이다. Narrow chip모델에 굽힘이 작용할 경우는 봉지막의 강성과 두께에 따라 균열에 미치는 영향이 달라지는데 봉지막의 두께가 작을 때는 봉지막이 없을 때보다 파괴성능이 나쁘지만 강성과 두께의 증가하면neutral axis가 점점 상승하여 균열이 있는 칩이 neutral axis에 가까워지게 되므로 균열에 작용하는 하중의 크기가 급격히 줄어들게 되어 파괴성능은 향상된다. 본 연구는 봉지막이 있는 다층 패키지 구조에 다양한 형태의 하중이 작용할 때 패키지의 파괴성능을 향상시키기 위한 봉지막의 설계가이드로 활용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.8-8
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• 2010

본 발표에서는 OLED, LCD, E-ink 등에 적용되는 고품질 전도성 투명 산화막의 구조, 전기적 성질, 광학적 성질, 표면 거칠기 등에 미치는 공정 변수의 영향을 유연 기판 적용 사례를 들어서 설명한다. 특히 RF superimposed dc sputtering 방법으로 성장시킨 TCO의 특성이 현재 알려진 어떤 방법보다도 우수한 특성들과 유연 기판에 필수적인 내절성을 갖는 결과를 보여주고 있음에 주목하고 그 원리 및 대형화 가능성에 대해서 언급한다. 증착된 박막의 투습성 평가에서 측정 장비의 한계치 이하를 달성하였고 플라즈마를 이용한 중간 처리 과정의 효과로 PC, PET 등의 필름 기판에서도 우수한 성질을 갖는 박막의 성공적인 증착이 이루어 졌음을 설명한다. 여기에는 적절한 산소 분압의 유지가 관건이며 이미 재료연구소에서는 대형 타겟 시스템에 대해서 안정된 공정을 운영하고 있다. RF superimposed dc power의 특징은 타겟에서 반사되는 고속 중성 입자의 유속을 적절하게 제어할 수 있다는 점으로 판단되며 이는 주로 산소 원자와 산소 음이온의 에너지가 높다는 점에 주목할 필요가 있다. Carcia등의 보고에 따르면 산소 음이온의 경우에는 110 eV가 넘는 운동 에너지를 가지고 성장 중인 박막에 입사하여 결함을 생성한다고 한다. 이들 고속 입자들의 에너지를 낮추고 그 수를 감소시킬 수 있는 방법 중의 하나가 RF superimposed dc라고 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.79-79
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• 2010

최근, 차세대 디스플레이, 터치스크린, 전자파 차폐 및 흡수 등의 분야에 응용하기 위해서 현재 주로 사용되고 있는 ITO박막을 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행 되고 있다. ITO 박막은 희소원소인 인듐에서 기인하는 높은 비용뿐만 아니라 매장량도 한계가 있어 대체 재료의 개발이 시급하게 요구되고 있다. 더구나, 다양한 차세대 응용에 있어서는 투명전도성 뿐만 아니라 휠 수 있는 유연성까지 요구되어 ITO박막을 대체할 새로운 투명전도성 유연 박막의 개발에 관한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 탄소나노튜브(CNT)는 금속을 능가하는 이론적인 전기전도도를 갖고 있으며, 높은 탄성등의 우수한 기계적 성질을 갖고 있어, 전도성 확보 및 유연성 구현이라는 투명전도성 플렉서블 박막소재에 요구되는 사항들을 충족시킬 뿐만 아니라, 최근의 대량 합성법등의 개발로 저가에 공급할 수 있다는 장점들이 있어 ITO대체 재료로서 주목을 받고 있다. 그러나, CNT는 튜브 사이에 강한 반데르발스 인력을 가지고 있어 용매 중에 분산하는데 많은 어려움이 있으며, 액상 분산과정을 통한 CNT기반의 플렉서블 박막 제작에 있어서 큰 과제로 남아있다. 본 연구에서는 플라즈마 기능화 처리를 통하여 CNT에 친수성을 부여하였고, 초음파 처리를 통하여 에탄올 중에 CNT를 균일하게 분산한 후, 스프레이 분사법을 이용해 투명 유연기판인 PET고분자 필름위에 균일 박막을 제작하였다. CNT는 아세틸렌 가스를 이용한 열화학증기증착법으로 1mm 이상의 길이를 갖는 수직배향 CNT를 합성하였으며, 이를 아르곤 및 암모니아 플라즈마로 기능화 처리를 실시하였다. 플라즈마 처리를 통해 기능화 된 탄소나노튜브는 플라즈마 처리되지 않은 탄소나노튜브와 분산 속도에서 현저한 차이를 보였다. 제작한 CNT 기반의 투명전도성 유연박막들은 막두께에 따른 전도도 및 투광도의 관계를 조사하였고, 기판에 분사된 CNT 박막의 표면 특성은 AFM, Raman, 접촉각 실험 등을 통하여 분석하였다.