• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 1999.10a
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• pp.1-2
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• 1999

시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2011.11a
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• pp.462-465
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• 2011

최근 우리나라에서는 대형 화재사고가 빈번히 발생함에 따라 그로 인한 재산 및 인명피해가 날로 증가하고 있는 실정이다. 따라서 건축물 내에서 화재가 발생할 경우 인명피해를 최소화하기 위하여 피난유도설비의 설치를 의무화하고 있다. 지금까지 일반적으로 가장 널리 사용되고 있는 피난유도설비로는 유도등이 있으며, 최근 들어 피난유도선의 설치도 다중이용업소를 중심으로 점차 확대되어가고 있는 추세이다. 피난유도설비는 평상시 이용되는 교류 상용전원에 의해서뿐만 아니라 비상시 이용되는 직류 비상전원에 의해서도 정상적으로 작동되어야 하기 때문에, 피난유도설비의 전원장치는 주어진 전원으로부터 주어지는 교류 또는 직류를 발광부에 맞게 일정한 전압과 주파수로 변환시켜주어야 한다. 실제로 LED(발광다이오드) 유도등은 상용전원으로부터 220V의 교류를 받아서 전원장치에서 정류변환을 통해 얻어지는 낮은 전압 24V의 직류를 이용하며, 대부분의 유도등 백라이트로 사용되고 있는 CCFL(냉음극형광램프)에는 상용전원으로부터 220V, 60Hz 교류를 인가받아 전원장치에서 정류 역변환을 통해 만들어진 100kHz의 고주파 교류가 공급된다. 더욱이 유도선의 전원장치에서는 상용전원 220V, 60Hz의 교류를 인가받아 정류 역변환 및 교류변환 과정을 차례로 거쳐 최종적으로 100V, 400Hz의 교류로 전환하여 TFEL(박막전계발광) 소자로 전송하게 된다. 한편, 상용전원이 차단된 상태에서도 전원장치는 마찬가지로 비상전원으로부터 24V의 직류를 공급받아 인버터를 통해 역변환 하여 100kHz의 고주파 교류를 만들어 주거나 추가적인 교류변환을 거쳐 100V, 400Hz의 교류로 변환시켜 내보낸다. 본 연구에서는 상대적으로 복잡한 전력변환 회로들을 포함하고 있는 유도선의 전원장치를 개선하여, 전원장치의 연결가능길이를 기존의 60m에서 최대 100m까지 연장시킴으로써, 터널이나 지하도와 같은 곳에서 특히 경쟁력을 갖게 될 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.2
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• pp.114-126
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• 2011

The light propagation along a long positive column has been observed in a cold cathode fluorescent lamp. The optical signals are observed with the DC and AC voltage power during lamp operation. The light propagating is observed in the operation with the DC-rippled voltage as well as the AC-voltage. The optical signals propagate from the high voltage side to the ground. These signals show two kinds of features according to the before and after Townsend breakdown. At the dark current before Townsend breakdown, the optical intensity is damped and the propagation velocity is $10^4{\sim}10^5m/s$. At the high current of normal glow after Townsend breakdown, the propagation velocity is 1$10^5{\sim}10^6m/s$ without damping.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.41 no.3
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• pp.230-237
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• 2017

In this study, electrochemical methods were used to determine the optimum protection potential of S355ML steel for the cathodic protection of offshore wind-turbine-tower substructures. The results of potentiodynamic polarization experiments indicated that the anodic polarization curve did not represent a passivation behavior, while under the cathodic polarization concentration, polarization was observed due to the reduction of dissolved oxygen, followed by activation polarization by hydrogen evolution as the potential shifted towards the active direction. The concentration polarization region was found to be located between approximately -0.72 V and -1.0 V, and this potential range is considered to be the potential range for cathodic protection using the impressed current cathodic protection method. The results of the potentiostatic experiments at various potentials revealed that varying current density tended to become stable with time. Surface characterization after the potentiostatic experiment for 1200 s, by using a scanning electron microscope and a 3D analysis microscope confirmed that corrosion damage occurred as a result of anodic dissolution under an anodic polarization potential range of 0 to -0.50 V, which corresponds to anodic polarization. Under potentials corresponding to cathodic polarization, however, a relatively intact surface was observed with the formation of calcareous deposits. As a result, the potential range between -0.8 V and -1.0 V, which corresponds to the concentration polarization region, was determined to be the optimum potential region for impressed current cathodic protection of S355ML steel.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.164-164
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• 2016

항만 및 해양 구조물은 육상과는 비교할 수 없을 정도로 가혹한 해수 환경에서 사용되며 계속적으로 부식 손상을 받는다. 따라서 강구조물이 장기적으로 안전하게 사용되기 위해서는 적절한 방식은 물론 철저한 유지관리가 필수적이다. 한편, 현재 해양환경 중 항만, 조선, 해양산업 등에 많이 이용되는 강구조물은 이에 대응하기 위하여 일반적으로 도장방식이나 음극방식이 사용되고 있다. 음극방식은 피방식체를 일정전위로 음극 분극하는 원리로써 외부전원을 인가하거나 비전위의 금속을 희생양극으로 연결하여 방식하는 방법이다. 이와같이 해수 중 음극방식을 실시할 경우 해수 중 용존하는 많은 이온들 중에서 특히 $Ca^{2+}$ 이나 $Mg^{2+}$ 이온이 탄산칼슘, 수산화마그네슘을 주성분으로하는 화합물로 형성된다. 이렇게 생성된 전착막은 산소 확산을 방지하는 물리적 장벽을 형성하고 부식율을 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 그러나 전착막은 소지 금속과의 결합력이 불균일 함은 물론 막을 형성하는데 있어서 장시간이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 음극방식 응용 원리에 의해 전착막을 형성하고, 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 기판(substrate)은 일반구조용 강(SS400)을 사용하였으며, 면적은 $70mm{\times}30mm$, 두께는 1 mm로 제작하여 실험을 진행하였다. 외부전원은 정류기(Rectifier, xantrex, XDL 35-5T)를 사용하여 3 및 $5A/m^2$ 의 조건으로 인가하였고, 양극은 Carbon Rod를 사용하였다. 이때 해수에 주입한 이산화탄소의 양은 0.5 NL/min 였다. 각 조건별로 제작된 전착막에 대해 외관관찰, 석출량, 모폴로지, 조성원소 및 결정구조 분석을 실시하였고, 밀착성 및 내식특성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test, JIS K 5600-5-6)와 3.5 % NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극 시험을 진행하였다. 시간에 따른 전착막의 외관관찰 결과 전류밀도의 증가와 함께 상대적으로 많은 피막이 형성되었고, 용해시킨 기체에 의해 더 치밀하고 두터운 피막이 형성됨을 확인할 수 있었다. 성분 및 결정구조 분석 결과 $Mg(OH)_2$ 성분의 Brucite 및 $CaCO_3$ 성분의 Calcite 구조 및 Aragonite 구조를 확인하였으며, 용해시킨 기체의 영향으로 $CaCO_3$ 성분의 Aragonite 구조가 상대적으로 많이 검출되었다. 이는 해수 중 용해된 이산화탄소의 영향으로 인해 풍부한 ${CO_3}^{2-}$ 이온이 형성되고 용액 pH를 낮게 유지시켜 Ca 화합물 형성이 용이한 환경이 조성되는 것으로 판단된다. 밀착성 및 내식성 평가를 실시한 결과 해수중 용해시킨 기체에 의해 제작한 시편의 경우 견고하고 화학적 친화력이 높은 Aragonite 결정이 표면을 치밀하게 덮어 전해질로부터 산소와 물의 침입을 차단하는 역할을 하여 기체를 용해시키지 않은 $3A/m^2$ 및 $5A/m^2$ 보다 비교적 우수한 밀착성 및 내식 특성을 보이는 것으로 사료된다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.1
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• pp.71-78
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• 2023

The possibility of improving plating thickness distribution was investigated through quantitative consideration of bipolar electrodes without external power applied. By having the cathode tilted with respect to the anode, the potential distribution in the electrolyte solution adjacent to the cathode is different due to the difference in iR drop due to the path difference to the anode in each region of the cathode. The purpose of this study is to observe the bipolar characteristics in the case of an auxiliary anode for the non-uniform potential distribution of such a Hull cell. In particular, in order to evaluate the possibility of improving the non-uniform thickness distribution of the cathode by utilizing these bipolar characteristics, it was verified through experiments and simulations, and the electric potential and current density distribution around the bipolar electrode were analyzed. The electroplating in a Hull cell was performed for 75 min at a current density of 10 mA/cm², and the average thickness is about 16 ㎛. The standard deviation of the thickness was 10 ㎛ in the normal Hull cell without using the auxiliary anode, whereas it was 3.5 ㎛ in the case of using the auxiliary cathode. Simulation calculations also showed 8.9 ㎛ and 3.3 ㎛ for each condition, and it was found that the consistency between the experimental and simulation results was relatively high, and the thickness distribution could be improved through using the auxiliary anode by the bipolar phenomenon.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.691-691
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• 2013

최근 휴대용 전자기기의 전원으로서 가장 널리 사용되고 있는 리튬 이차 전지는 우수한 에너지 밀도, 낮은 자가방전 속도로 인한 비 메모리 효과, 높은 작동전압으로 다양한 전자기기뿐만 아니라 미래형 자동차산업 및 항공산업 분야에서도 점차 사용 빈도가 증가하고 있다. 현재 리튬 이차 전지의 음극물질로 널리 사용되고 있는 흑연의 경우 초기 용량 감소가 크고 이론적인 최대용량(372 mAhg-1, LiC6)이 낮다는 문제가 있어 다양한 대체물질의 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 Si는 Li과 반응하여 Li4.4Si합금을 형성하며 높은 이론용량을 갖고 상용화된 전지의 전압(~3.7 V)보다 0.3 V정도 밖에 낮지 않기때문에 재료의 개발과 함께 바로 사용화 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 Si의 경우 금속 자체로 사용되는 경우 Li 이온이 삽입되어 Li4.4Si형성 시에 310%의 부피 팽창을 일으키게 되어 분쇄반응(pulverization)을 일으키고 충 방전에 따라 급격한 용량 감소를 야기한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 RF 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 보다 간단한 방법으로 Si층 사이에 수 나노의 Al층을 삽입하여 Si 입자의 부피 팽창으로부터 오는 응력을 상쇄시켜 높은 방전 용량 특성과 우수한 수명 특성을 동시에 구현하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.129-129
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• 2011

냉음극 변압기 전원 소스를 이용하여 저진공에서 플라즈마를 발생시키는 시스템을 개발하였다. 또한 이 장치를 이용하여 도핑된 산화막 증착 기술을 연구하였다. 이 때 도핑 전구체는 액체 소스였으며 이를 기화시켜 사용하였다. 특히 p 타입이 도핑된 이산화규소 박막 증착을 상온에서 실시하였다. 공정 압력은 400~1,000 mT였으며, 전압은 약 1,100~2,100 V 범위에서 조절하였다. 증착된 박막은 박막 두께와 홀 측정을 실시하였다. 홀 측정을 위한 인듐 금속 접합을 400 C에서 실시하였다. 결과를 요약하면, 플라즈마 공정 압력이 400에서 1,000 mTorr로 증가함에 따라 박막 증착 속도는 약 240~440 ${\AA}$/min이었다. 또한 증착된 p-SiO2의 벌크 농도는 같은 압력 증가에 따라 약 $1.2{\times}10^{19}$에서 $6.5{\times}10^{18}/cm^3$으로 절반 정도 감소하였다. 그에 따라 도핑된 산화막의 비저항은 $~1.4{\times}10^{-3}$에서 $2.5{\times}10^{-3}{\Omega}{\cdot}cm$로 증가하였다. 홀 이동도는 약 380~400 $cm^2/V{\cdot}s$를 유지하였다. 또한 전압이 1,100 에서 2,100 V로 증가함에 따라 산화막의 증착 속도는 약 330에서 410 ${\AA}$/min으로 증가하였다. 그러나 전압이 증가해도 벌크 농도는 약 8,9~$6.6{\times}10^{18}/cm^3$의 범위였다. 보다 자세한 결과는 발표를 통해 설명할 것이다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.10 no.3
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• pp.209-218
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• 1998

본 연구에서는 콘크리트내 철근의 방식성을 검토하기 위하여 실제 구조물과 유사하도록 콘크리트 대형 패널 실험체를 제작하였으며, 실험체 제작시 콘크리트 내부에 염화물을 혼입하여 음극전기방식 공법을 도입한 실험체와 공법을 도입하지 않은 실험체의 염화물에 의한 철근방식효과를 비교 분석하였다. 실험에 사용된 음극전기방식은 비소모성 티타늄 양극망을 사용한 외부전원방식이며, 최근에 국내에서도 사용실적이 늘고 있는 리모트 모니터링 시스템을 적용하여 구조물의 유지관리상 연속성 있게 콘크리트내 철근의 방식정도를 확인할 수 있는지에 대해 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.164-164
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• 2017

해양환경 중 많이 사용되는 철강재료들은 그 가혹한 부식환경에 대응하기 위하여 일반적으로 피복 도장방식법이나 음극방식법이 적용되고 있다. 여기서 음극방식법은 선박 및 해양구조물의 해중부 부식에 대해 가장 효과적인 방식법으로 알려져 있다. 한편, 이와 같이 해수 중 철강재에 음극방식을 적용할 경우, 피방식체인 그 강재 표면에 해수 중 용존된 산소의 음극환원 반응이 일어나며 국부적인 알카리 표면 조건을 형성시켜 $Mg(OH)_2$와 $CaCO_3$의 막을 석출시킨다. 이와같이 음극방식 중 형성된 전착물은 방식해야 될 표면적을 감소시켜 방식전류밀도를 감소시키는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 이렇게 석출된 전착물은 음극표면에 부분적으로 형성되고, 여러 가지 환경 조건 등의 영향을 받아 그 피막의 형성 정도도 가늠하기 어렵기 때문에 음극방식 설계 시 그 정도에 따른 영향을 고려-반영하기가 곤란하다. 또한 이 전착물은 그 형성 메커니즘에 관한 해석이나 강도, 균일한 밀착성, 장기적인 방식효과 및 효율성 등이 아직 충분히 입증되어 있지 않은 실정에 있다. 따라서 본 연구에서는 해수 중 다양한 전착 프로세스에 의해 제작된 전착물의 기간별, 도장코팅 종류별 특성변화를 분석 및 평가하고, 전착물에 의한 희생양극 소모전류 변화 측정 분석을 통해 전착막을 균일하고 치밀하게 형성시키기 위한 최적의 조건을 찾고자 하였다. 또한 석출속도, 밀착성 및 내식특성을 향상시키기 위해 해수 중 기체를 용해시켜 제작한 막의 특성을 분석-평가하였다. 본 연구에 사용된 강 기판은 일반구조용강(KS D 3503, SS400)으로 ${\varnothing}42.7{\times}1,000mm{\times}4.0t$의 형상으로 제작하였다. 인가된 전류밀도는 1, 3 및 $5A/m^2$이고 도장 코팅 종류별 전착 석출물의 형성차이 비교 분석을 위한 실험은 선박 및 해양구조물에 많이 사용되는 Universal Epoxy 도료 2종을 선정하여 진행하였다. 또한 Steel Wire Mesh의 영향을 알아보기 위해 Mesh를 설치하여 실험을 진행하였다. 기간별-도장 종류별 외관관찰, 전착물의 두께 측정, SEM, EDS 및 XRD를 통해 막의 모폴로지, 조성원소 및 결정구조를 분석하였으며, 전착물의 내식성과 내구성을 평가하기 위해 테이핑 테스트(Taping Test) 및 전기화학적 양극분극 시험을 실시하였다. 희생양극 소모율에 대한 전착물의 영향을 확인하기 위해 외부전원을 인가하여 전착 피막을 형성시킨 강 기판에 희생양극을 연결하여 희생양극 소모효율 측정 시험을 진행하였다. 전착물의 석출량은 시간 및 전류밀도의 증가에 따라 비례하여 증가하였으며, 음극전류 인가 시 금속과 용액 계면 사이의 확산층에서 발생한 $OH^-$ 이온으로 인해 금속과 용액 계면 사이 pH가 부분적으로 증가하여 $Mg(OH)_2$ 화합물이 많이 생성되는 것으로 확인되었다. 또한 Mesh의 부착으로 평활하지 않게 형성된 미세한 굴곡구조 및 표면적 증가로 인하여 단계적으로 피복되는데 필요한 시간이 지연되면서 $CaCO_3$에 비해 $Mg(OH)_2$ 화합물이 상대적으로 증가한 것으로 사료된다. $CaCO_3$(Aragonite) 구조는 견고한 피막으로 치밀하고 화학적 친화력이 높아 우수한 밀착성을 보였으며 전착물의 영향으로 양극 전류가 감소하였고, 이로인해 방식전류 절감효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.