• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.233-233
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• 2009

기존 표면열처리기술에 단점인 대면적, 신속열처리를 위해 수중플라즈마 기술을 이용하여 표면경화와 경화 깊이층 제어를 실시였다. 수중플라즈마의 전원장치에 전압과 주기적인 전압과 시간을 달리하여 각각의 시편의 경도변화와 미세조직변화를 관찰하였다. 300V이상의 전압에서는 마르텐사이트가 관찰되었으며, 300V이하에서는 초석페라이트와 펄라이트가 혼합된상의 구조를 관찰할 수 있었다. 주기적인 전압과 시간을 달리하여 표면에서부터 $300{\mu}m$ 깊이만의 마르텐사이트로 형성시켜 경화 깊이층 제어가 가능하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.319-319
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• 2012

수용액에서 양극산화법을 이용하여 티타늄 표면에 $TiO_2$ 나노튜브를 형성시켰고, XRD 및 전자현미경을 통해 열처리를 한 $TiO_2$ 나노튜브 소재표면, 계면구조를 관찰하였으며, 이는 향후 나노튜브의 결정구조를 제어할 수 있는 자료로 활용 될 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.118-120
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• 2009

태양전지는 무한한 차세대 청정에너지로 주목을 받으며 그 개발의 필요성이 높아지고 있다. 이중 염료 감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC)는 낮은 제조 단가와 높은 효율로 기존의 Si 태양전지를 대체할 새로운 방법으로 연구되고 있다. 염료감응태양전지에 사용되는 $TiO_2$는 광촉매 성질 및 전자 전도성이 좋으며, 무독성에 가격이 저렴하여 다양한 분야에서 현재 많이 연구되고 있는 재료이다. 많이 사용되어지는 TiO2의 표면적은 염료의 흡착에 관여하므로 표면적의 제어는 매우 중요한 요소이다. $TiO_2$를 기판에 증착하는 방법으로는 Electrophoretic deposition, Chemical bath deposition, RF Margnetron sputtering, Electron-beam evaporation 등이 있으며 본 실험에서는 RF Magnetron sputtering을 사용하여 기판에 증착시키는 방법으로 구조를 제어하고자 한다. 이렇게 제조된 $TiO_2$ 박막을 SEM(Scanning Electron Microscopy)과 Solar simulator를 이용하여 표면형상과 Photocurrent-voltage curve를 분석하였다. 이것을 토대로 제조된 $TiO_2$박막의 구조가 염료감응태양전지에 미치는 영향을 연구해보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.185-185
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• 2012

최근 자연모사를 이용한 연구가 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히 연 잎의 표면에서 나타나는 초발수 특성이 마이크로 나노 크기의 구조와 표면에너지를 제어하는 에피큐티클 왁스에 기인하다는 것이 밝혀지면서 이를 응용한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 알루미늄 표면처리로 마이크로와 나노 구조물을 형성하고 그 위에 발수 특성을 가진 물질을 증착하여, 발수성을 가지는 표면을 개발하였다. 알루미늄 표면에 마이크로 크기의 알루미나($Al_2O_3$) 분말을 이용한 블라스트(blast) 공정으로 표면에 마이크로 구조를 형성하고, Linear Ion Source(LIS)를 적용한 Ar 이온빔 에칭으로 나노 구조를 형성하였다. FE-SEM 분석을 통해 수~수십 마이크로 구조 위에 나노 크기의 구조가 형성 된 것을 관찰하였다. 마이크로 나노 구조가 형성된 알루미늄의 표면에너지를 낮추기 위해 trimethylsilane(TMS) 및 Ar을 이용한 플라즈마처리로 표면에 기능성 코팅막을 형성하였다. 그 결과 TMS 발수 코팅하기 전에 비해 표면에너지가 $99.75mJ/m^2$에서 $9.05mJ/m^2$으로 급격히 낮아지고 접촉각 값이 $123^{\circ}$로 향상된 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.27-27
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• 2018

알루미늄은 취약한 내식성을 보완하기 위하여 나노다공성의 산화물 피막을 형성하는 양극산화 처리를 주로 활용한다. 이러한 나노다공성 산화물 피막에 소수성 처리와 불용성의 윤활유를 침지하면 표면에 접촉하는 물을 비롯한 다른 유체들의 젖음성을 크게 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 부식성 물질이 다공성 구조물로 침입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 양극산화 피막에 윤활유 침지를 이용하여 알루미늄의 부식에 대한 저항성을 크게 향상시킬 수 있으며, 추가적으로 외부의 물리적인 손상에 대한 치유 능력을 얻을 수 있다. 이러한 성능뿐만 아니라 침지된 윤활유의 내구성은 나노다공성 산화피막의 물리적 형상에 따라 차이가 날 수 있다. 본 연구에서는 나노다공성의 양극산화 피막의 기공 구조를 다양하게 변화시켜 그 형상에 따라서 윤활유를 침지 후 알루미늄 소재의 내식성 및 자기 치유 특성의 차이에 대하여 알아보았다. 기공의 형상은 한쪽 끝이 막혀있는 기둥형, 후처리를 통한 확장된 기둥형 및 침상형의 기공 구조를 제조하였고, 전압제어를 통한 병목 형상의 기공 구조를 구현하여 그 특성 차이를 비교하였다. 기공들이 서로 고립된 형태를 가질수록 윤활유가 안정적으로 산화물에 침지될 수 있으며, 기공의 공간이 클수록 더 많이 윤활유를 포함하여 우수한 자기 치유 특성을 보여주었다. 병목 형상의 가공 구조는 내부의 충분한 크기의 기공 공간과 표면에 작은 기공을 가지고 있기 때문에 우수한 내구성과 자기 치유 특성을 보여준다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.330.2-330.2
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• 2014

III-V족 화합물반도체는 트랜지스터와 광다이오드, 레이저 등의 광전소자 제작물질로 오랫동안 사용 되어 왔다. III-V 화합물 반도체로 제작된 광전소자의 특성을 향상시키기 위해선 다양한 형태의 표면구조가 필요하며, distributed feedback 레이저나 distributed Bragg reflector 레이저의 경우 높은 aspect-ratio를 가지는 구조를 필요로 한다. 현재까지 높은 aspect-ratio를 가지는 III-V족 화합물반도체 구조제작을 위해 reactive ion etching (RIE) 방식을 사용 하였는데, 이 방법은 ion collision에 의한 표면손상과 더불어 에칭 잔여물이 남아 반도체 표면을 오염시키는 문제점을 가지고 있다. 이를 개선하기 위하여 MaCE (Metal-Assited chemical etching)법이 최근 제안되었는데, 본 연구에서는 MaCE 방법을 통하여 다양한 형태의 GaAs 표면구조를 제작하였다. 본 실험을 통하여 에칭용액 조건에 따라 GaAs의 구조적 특성과 morphology가 달라지는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.100-100
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• 2014

최근 탄소나노섬유는 우수한 물리적 화학적 특성을 바탕으로 에너지 저장소자의 전극소재 및 촉매 지지체로 사용되고 있다. 이들의 에너지저장능력을 향상시키기 위하여 다공화, 기능화 (산소 작용기), 복합화 등 탄소나노섬유의 표면제어를 실시하였고, 이들의 구조적, 화학적, 전기화학적 평가를 실시하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.165.1-165.1
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• 2016

표면활성화 접합은 이종 소재의 표면을 제어하여 직접 접합하는 기술이다. 본 연구에서는 표면활성화 접합을 이용하여 고 방열특성의 LED용 히트스프레더(heat spreader)를 제작하기 위하여 $Al-Al_2O_3$ 복합소재를 제조하였다. LED 제품의 히트스프레더는 LED에서 발생하는 열을 한 곳으로 집중하는 것을 막아 열을 분산하는 금속판을 의미한다. 최근의 LED 제품은 고출력화에 의한 발열량의 급증으로 MCL(Metal Clad Laminate)를 이용하여 LED 칩에서 발생된 열을 외부로 배출하는 모듈구조를 나타내는 경우가 대다수이다. LED에서 열이 증가하게 되면 LED의 효율이 감소하고, 수명이 줄어드는 현상을 보이기 때문에 방열특성은 매우 중요하다. 따라서 고출력화되어 LED 칩에서 발생되는 열을 제어하는 기술이 이슈화 되고 있다. 기존의 히트스프레더 구조는 통상적으로 Al/절연층(폴리머)/Al으로 폴리머의 열전도율이 1W/mk로 고출력화에 의해 급증하는 LED의 발열량을 충분히 해소시키기 어렵다. 본 연구에서는 급증하는 LED의 방열량을 해소시키기 위해서 기존의 Al/폴리머/Al의 구조를 $Al/Al_2O_3/Al$의 구조로 개발하기 위해서 HV-SCDB 기술을 이용한 $Al-Al_2O_3$ 복합소재 제조 및 접합특성에 관하여 연구하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.78-78
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• 2018

전기 아연도금은 철강의 내식성을 향상시키기 위한 희생양극으로 사용되어 왔다. 이러한 아연 도금층의 내식성은 그 아연에 의하여 부식으로부터 보호받는 철강 소재의 수명과 직결됨에 따라 아연 도금층의 성능 특히 부식저항성을 높이는 연구는 소재 수명 뿐만이라 성능의 유지하는데 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 전기 아연 도금층에 표면에너지가 낮은 물질인 테플론을 얇게 코팅함으로써 발수성 표면을 구현하였다. 발수성 표면은 물에 대한 젖음성이 매우 낮기 때문에 부식 저항성이 높은 것으로 알려져 있는데, 이는 표면의 거칠기를 제어함으로써 그 효과를 극대화 할 수 있다. 본 연구에서는 특히 전기 아연 도금의 후처리로 알려진 인산염 처리를 이용하여 전기 아연 도금층의 표면형상 구조를 제어하였다. 그리고 그 표면에 테플론을 코팅함으로써 초발수 성질을 구현하였고, 이를 통해 아연 도금층의 내식성 향상에 대하여 분석하였다. 그 결과, 인산염처리에 의하여 표면형상의 구조가 거칠어질수록 테플론 코팅 후 접촉각과 물방울의 이동성은 증가하였다. 이는 표면형상에 의해서 공기층이 물방울 아래에 고립되어 있다는 것을 의미하고, 이러한 공기층으로 인하여 아연 도금층의 내식성은 크게 증가하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.89.2-89.2
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• 2012

$150^{\circ}$ 이상의 접촉각을 가지는 초소수성 표면은 self-cleaning, anti-fingerprint, anti-contamination 등의 특성을 가지므로 전자, 도료, 자동차 등 다양한 산업에서 활용될 수 있다. 재료 표면의 친/소수성은 물리적 요인과 화학적 요인 두 가지 요인을 조절함으로써 제어할 수 있다. 즉, 표면의 거칠기를 크게 하거나 표면에너지를 낮춰줌으로써 초소수성 표면을 구현할 수 있다. 실리카는 자연계에 매우 풍부하게 존재하고 있으며, 생체무해하며 내구성과 내마모성, 화학적 안정성, 고온 안정성 등을 지니고 있어 박막소재로 이용하기에 우수한 특징을 지니고 있다. 이러한 실리카 초소수성 코팅층을 형성하는 방법으로 본 연구에서는 전기분무법으로 마이크로 크기의 실리카 입자로 형성된 코팅층을 형성하였다. 이러한 마이크로 구조의 표면거칠기를 더욱 높이기 위하여 금 나노입자를 부가적으로 형성시켜 마이크로-나노구조 혼성의 계층구조를 만들고자 하였다. 금 나노입자는 자외선 조사 광환원법을 사용하였고, 이러한 계층구조에 플루오린 처리를 하여 계층구조 초소수성 코팅층을 형성하였다. 계층구조를 가지는 실리카 코팅층은 물 이외에 표면장력이 낮은 용액에서도 높은 접촉각을 보였고, 이러한 코팅층의 고온 안정성과 내구성, UV 저항성 등을 조사하여 실제 응용 가능성을 검토하였다.