• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.150-150
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• 2016

디스플레이, 센서 등 전자소자는 소형화 단계를 지나 인체 부착형 소자로의 발전을 요구하고 있다. 부착형 소자에서는 접착력과 큰 마찰력이 필요하지만 마찰특성이 더 중요하므로 인체 및 물체의 마찰을 위해서는 다양한 표면에 대항하는 마찰 특성과 내구성이 요구되며 이를 위해 개코도마뱀 또는 딱정벌레, 말벌날개와 같은 자연모사형 건식 마찰 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존 폴리머를 이용하여 자연모사형 마이크로/나노 구조 형성은 기계적으로 가공된 금형 몰딩을 통한 매무 복잡한 공정을 요구된다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 공정을 통한 마찰재 제작을 단순화하기 위해서 플라즈마 표면처리를 활용하여 나노구조 형성하는 방법을 소개하고자 하며, 건식 접착 및 마찰용 폴리머 소재(PDMS(Poly dimethyl siloxane))에 따른 표면구조 변화와 표면에너지 및 화학결합 변화에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 표면처리를 위해서 자체 개발한 선형이온소스를 활용하였으며 입사에너지에 따라 표면형상 변화를 주사전자현미경을 활용하여 관찰하였다. 표면에너지 변화는 접촉각측정기를 활용하였으며, Tribology tester(Ball on disk)를 활용하여 마찰특성을 평가하였다. PDMS(Poly dimethyl siloxane)는 입사에너지가 증가함에 따라 주름형태 구조 크기가 증가하는 것을 관찰하였고, 플라즈마 처리를 통해 표면에너지 및 마찰력 증가를 관찰하였다. 그리고 플라즈마 처리 후 표면에너지 변화인 FOTS(Trichloro-(1H,1H,2H,2H- perfluorooctyl) silane) 처리를 통하여 표면에너지 감소와 마찰력이 절반으로 감소하였다. 본 연구 결과는 나노구조에 따라 표면형상 및 표면에너지 변화에 따른 PDMS의 마찰력 변화를 확인하였고, 이러한 특성을 활용하여 마찰재와 피부 부착형 접착 패치에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• 유변학
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• 제7권1호
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• pp.50-59
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• 1995

겨울용 타이어인 '발포고무 타이어'의 트레드에 적용되는 발포고무의 물성과 마찰 및 마모특성을 조사하였다. 천연고무인 SMR-CV60과 합성고무인 BR-01(Cis-1, 4 Polybutadiene)을 70:30 비율로 혼합하였고 발포제로는 개질화된 azodicarbonamide (상품 명:UNICELL AD#2)을 변량 첨가하여 다양한 발포도의 발포고무를 준비하였다. 발포도의 증 가로 발포고무의 Young's modulus와 파괴에너지는 점진적으로 감소하였으나 Tan $\delta$ 는 일정한 값을 유지하였다. 매끄러운 유리표면위에서 높은 마찰계수를 보인 발포고무는 발포 도의 증가로 크게 감소하였고 거친 표면일수록 마찰계수는 상승하였다. 이같은 마찰계수의 증감경향이 교차되는 발포도는 30~40%이었다. $0^{\circ}C$에서의 마찰계수도 유리 표면에서감소하 고 거친표면에서 상승하는 경향을 보였으며 증감경향이 교차하는 발포도는 20%로 낮아졌 다. 마찰표면을 마그네시아 분말로 처리하면 전반적으로 마찰계수는 감소하였고 발포도의 크기에 관계없이 마찰표면이 거칠수록 큰 마찰계수를 나타내었다. 발포고무의 발포도가 커 지면 마모손실량도 비례하여 증가하였으며 발포도가 낮은 고무에서는 비교적 규칙적인 융기 간격이 보였으나 발포도가 30%이상으로 되면 불규칙적인 마모표면과 더불어 많은 마모 부 스러기가 관찰되었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.24-24
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• 2003

최근 자동차 산업이 발달함에 따라 철강업계와 자동차 회사에서는 전에 많이 사용하던 내연 무도금강판 대신 부식에 저항력이 강한 도금강판을 사용한 이후로 냉연강판의 가공 시에 야기되지 않았던 많은 문제점들이 나타났다 자동차용 강판의 경우 판재의 체적에 비하여 금형과 판재의 접촉면적이 큰 프레스 공정에서는 판재의 표면에 작용하는 마찰력의 크기가 판재의 스탬핑 성형성에 큰 영향을 미친다. 이는 마찰특성이 비록 재료고유의 성형한계에서는 영향을 미치지 못하나 스탬핑 공정에 있어서 금형과의 접촉면에서 마찰력의 크기가 패널의 변형률분포를 변화시켜 스탬핑 성형성에 큰 영향을 주는 것이다. 따라서 본 연구는 자동차용 도금강판의 표면 거칠기에 따른 판재의 표면 마찰 특성 변화를 알아보았다. 소재의 기계적 특성 측정은 UTM을 사용하였고, 도금층은 XRD, SEM을 이용하여 상분석 하였으며, 표면 거칠기는 AFM(Atomic Force Microscope), SJ-400(Mitutoyo)을 사용하여 표면 거칠기를 측정하였다. 또 드로잉 하중을 비드부에서의 굽힘-굽힘 풀림 소성변형에 의한 변형력 성분과 마찰력 성분으로 분리하여 강판의 쿠롬 마찰계수를 DBS(Draw bead simulation)로 측정하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권6호
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• pp.509-514
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• 2001

흑연과 수지의 결합력 증진을 위해 산세척을 통해 표면에 활성을 도입하였다. 흑연표면의 FTIR 관찰결과, 초산의 농도에 비례하여 탄소표면에 -O-C=O와 -OH 흡수 띠의 강도가 증가되었다. 시편의 마찰계수는 높은 밀도와 경도 및 강도를 나타내는 조성의 시편에서 낮고 안정된 마찰계수를 보였다. 거리에 따른 마찰계수를 측정한 결과, 흑연블럭은 마찰초기에 낮은 마찰계수 값을 가지나 거리가 증가함에 따라 안정되지 못한 마모가동을 나타내었다. 반면 수지결합질 탄소재는 마찰초기에는 높은 마찰계수를 나타내었지만 마모가 진행되면서 윤활층 형성으로 인해 안정된 마찰거동을 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.124-124
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• 2012

접촉운동기구 계면에서의 마찰력은 요소 혹은 시스템의 효율과 직접적으로 연관이 있으며 이로 해 마찰계수를 낮추기 위한 저마찰 표면처리는 Tribology 연구에 있어 기초적이면서도 동시에 매우 중요한 부분으로 오래 전부터 인식되어오고 있다. 또한 대부분의 습동기구 표면이 경화 처리되어 마모에 강한 특성을 보이나 이는 마찰계수가 일정 이하로 낮게 유지될 경우에만 해당되는 것으로 마찰계수의 조절은 매우 중요하다고 할 수 있다. 과거 자동차 엔진의 실린더 라이너 표면에 가공된 사선 형태의 패턴들이 저마찰 기능을 하는 것은 이미 잘 알려진 사실이며 최근에는 이러한 패턴 혹은 형상을 인위적으로 조절하여 저마찰 기능과 성능을 더욱 높이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 미세한 패턴은 다양한 가공기술의 발전에 의해 가능하게 되었으며 그 결과 마찰계수는 패턴의 형상과 분포 등과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 보고되어 있다. 본 연구에서는 최근 활발한 연구가 진행되고 있는 표면 텍스쳐링 분야에 대한 전반적인 연구 동향과 미래의 가능성에 대해 살펴보고자 한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제12권3호
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• pp.26-32
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• 1996

오랜 역사에 걸쳐 연구자들은, 마찰력은 주로 접착에 의한 것으로 믿어 왔으며, 이러한 주장은 실험적으로 증명되지 못했다. 한편, 미끄럼 두 표면 사이의 건식 마찰력은 두 표면 사이의 기계적인 상호작용에 의한 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 두 표면 사이의 기계적 상호작용을 제거함으로써 마찰계수를 감소시키는 방법을 제시하였다. 매끄러운 경한 표면에 얇은 elastomer층을 입힌 비윤활 최소 마찰계수에 대한 본 실험결과는 앞으로 정밀기계부품의 충격을 받는 부위에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제40권3호
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• pp.156-166
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• 2010

브라켓과 호선 간에 발생하는 마찰은 치아 이동의 효율에 상당한 영향을 미친다. 마찰력에 기여하는 요소 중 특히 브라켓과 호선의 표면조도는 중요한 요소이다. 본 연구는 브라켓과 탄선을 실험적으로 마찰시킨 후, 원자현미경 (atomic force microscope, AFM)을 사용하여 브라켓 슬롯과 교정용 탄선의 표면 조도 변화를 정성적, 정량적으로 측정하고 비교 평가하여 브라켓과 호선 간의 마찰이 각각의 표면 변화에 미치는 영향을 규명하고자 시행되었다. 스테인리스 스틸 브라켓과 세라믹 브라켓에 각각 스테인리스 스틸 탄선과 TMA 탄선을 실험적으로 활주마찰시킨 후 각각을 원자현미경을 이용하여 표면을 관찰하였다. 실험결과 브라켓보다는 교정용 탄선에서 활주마찰 후에 더 많은 표면 변화가 나타났다. 또한 활주마찰 후에 스테인리스 스틸 브라켓은 표면 조도의 유의한 변화가 없었으나 세라믹 브라켓은 표면 조도가 감소하였다. 그리고 교정용 탄선은 모두 활주마찰 후에 표면 조도가 증가하였으며 이러한 표면 변화는 스테인리스 스틸 브라켓보다 세라믹 브라켓과의 활주마찰 후에 더 큰 것으로 관찰되었다. 본 실험으로 원자현미경은 브라켓 슬롯과 탄선의 표면 조도를 정량적으로 측정하는 데에 유용한 수단임을 알 수 있었다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1988년도 제8회 학술강연회초록집
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• pp.35-48
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• 1988

상대 접촉하고 있는 물체에 미끄럼 운동이 가해질 경우 마찰에 의해 발생되는 거의 모든 에너지는 열로써 나타나게 된다. 이러한 마찰열은 주로 adhered junctions의 파괴 및 표면돌기(surface asperities)들의 소성 변형에 의한 열역할적 비가역 반응의 결과로 발생된다. 접촉부위의 발생열은 양 접촉제의 접촉면에 전달되어 접촉표면 온도의 급격한 증가를 초래하며 그 결과로 여러가지 surface phenomena, 즉 마찰, 마모, 산화(oxidation), 부식 및 구조적 열화(structural degradation) 금속학적 상변화등에 큰 영향을 미치게 된다. 딸서 볼 및 로울링 엘레먼트 베어링, 기어, 캠과 태핏, 브레이크 등 기계요소의 설계를 위한 주인자로서 근래에 들어 접촉표면의 온도가 주목받고 있다. 표면에 존재하는 layer로서는 금속표면에 응착시킨 coating layers, contaminant films, physisorbed 또는 chemisorbed films, oxide layers 또는 마찰열에 의해 형성되는 경도가 아주 높은 내마모층(hard wear-resistant layers) 등이 고려될수 있다. 낮은 열전도성을 가진 oxide film이 접촉 표면이 온도를 증가시킨다는 것이 Jaeger에 의해 지적되었으며 Ling과 Lai는 moving heat sjource가 가해지는 layered surface의 표면온도분포를 구하면서 substrate와 thermal property가 다른 layer가 존재하게 되면 그 두께가 아주 얇더라도 (1 마이크론 정도) 표면온도는 크게 변화됨을 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.28-28
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• 2015

현재 인쇄전자 소자 생산을 위해 사용되고 있는 대부분의 그라비아 롤러는 미세 패턴의 보호와 인쇄 중 마찰에 대한 내구성을 향상시키기 위해 경질 크롬 도금 막이 사용되고 있다. 그러나 경질 크롬 도금 막의 경우 구현할 수 있는 경도(~1000 HV)와 이형성, 내마찰(마찰계수: ~ 0.6) 특성 등에 한계가 있다. 이러한 경질 크롬 도금이 적용된 그라비아 롤은 그 수명과 내구성, 구현할 수 있는 인쇄 품질 및 신뢰성 그리고 인쇄처리 속도 등에 있어 여러 문제가 있다. DLC(Diamond Like amorphous Carbon)는 낮은 마찰계수 값인 0.2 이하와 뛰어난 내마모성, 상대재료에 대한 이형성 등을 겸비한 표면강화 기술로 경질 크롬 도금막 대비 우수한 표면 경도(>1,800 HV) 특성을 갖으며, 합성된 DLC 코팅 막의 경우 정밀 인쇄 제판이 요구하는 표면거칠기를 구현할 가능성이 높다는 장점이 있다. 특히 실리콘이 첨가 된 Si-DLC의 경우 표면의 마찰계수를 0.1 이하까지 낮출 수 있는데 닥터블레이드 및 잉크, 인쇄 기재와의 마찰 훼손을 최소화시켜 그라비아 인쇄 롤의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 PECVD 공정을 이용하여 합성한 Si-DLC는 표면거칠기를 10nm 이하의 경면으로 구현할 수 있으며, 높은 접촉각에 의한 우수한 이형성을 통해 미세 패턴 내부에 전자잉크/페이스트가 잔류되는 현상을 억제할 수 있다. 이는 기존 경질 크롬 도금이 적용된 그라비아 롤에서 발생하는 패턴 내 잉크 잔류-고형화와 그에 의한 사용수명 단축현상을 현저히 개선시킬 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.105-112
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• 2009

본 연구에서는 낙동강 모래의 내부마찰각과 모래와 건설재료들과의 접촉면에서 발생되는 표면마찰각의 특성을 파악하기 위하여 모래의 상대밀도와 전단속도를 변화시켜 목재, 강재, 몰탈, 그리고 역청재와 일련의 직접전단시험을 실시하였다. 시험결과 모든 경우에서 모래의 내부마찰각이 건설재료와의 표면마찰각보다 항상 크게 나타났고, 전단속도가 빠를수록 마찰각이 조금 증가되었다. 모래의 간극비가 작아짐에 의한 조밀화에 따라 마찰각은 선형적으로 증가하였으며, 간극비와 상대밀도의 변화에 따라 마찰각을 산정할 수 있는 식을 제시하였다. 또한 건설재료의 표면거칠기는 표면마찰각에 있어 중요한 인자임을 알 수 있었다.