• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.172-172
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• 2000

진공상태에서 diamond stylus로 MgO 표면을 마모시킬 때 발생되는 photon, electron과 마찰력을 시간의 함수로 동시에 측정하였다. 전자 방출(EE)은 Channeltron electron multiplier로 , 광자 에너지는 Photomultiplier tube를 사용하여 측정하였는데 180~600nm 영역의 photon을 검출하였다. 광자 방출(PhE,) 실험은 공기중에서도 할 수 있으나 전자방출은 1$\times$10-4pa 이하의 진공에서 실험하여 얻었다. 본 실험을 통하여 결정과 diamond stylus 사이에서 일어나는 마모 현상은 millisecond로 관찰하여 표면 변화에 대한 상관관계를 조사하였다. 열처리 한것과 열처리 하지 않은 시료를 비교한 결과 3개의 signal(마찰력, PhE, EE)을 시간에 따라 분석하면 stick-slip-like 현상을 볼 수 있었다. 이것으로 보아 stick은 변형에 의해 생기고 ms 후에 벽개 현상이 발생됨을 볼 수 있다. 방출과 마찰력은 표면조건, load, stylus velocity에 따라 변하였다. luminescence는 주로 변형에 의해 생겼으며, 전자 방출은 벽개(fracture)에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 시료의 처리과정과 load 속도에 따른 Photon, electron의 방출은 시료의 표면 상태에 따라 좌우되었다. 마찰력, PhE, EE의 시간에 따른 분석에서 PhE는 변형 과정에 민감하며, EE는 stylus velocity에 의존하였다. 이러한 방출 현상은 세라믹의 급격한 벽개 과정을 이해하는데 많은 도움을 주었다.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.21 no.2
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• pp.153-158
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• 2009

Using non-invasive surface measurement method, the corrosion state of steel embedded inside concrete can be measured by placing four electrodes on the surface of concrete. Modeling of such measurements can provide valuable information as how interfacial impedance between corroded steel and surrounding concrete results in measured impedance on the concrete surface. In this paper, the modeling of surface measurement technique is used for the determination of the sensitivity of the measurements with respect to steel bar size embedded inside concrete and cover thickness. Modeling results indicated that steel bar sizes varied from D10 to D35 could be identified. Concrete cover thickness changes from 0.02 m to 0.1 m was also distinguished using the modeling scheme. The results confirm this modeling technique is capable of determining steel bar sizes and cover thickness, as well as simulating corrosion responses.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.56-56
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• 2009

반도체 device가 점점 고집적화, 다층화 되면서 막질의 평탄화를 위한 CMP (chemical mechanical planarization) 공정은 반도체 제작 공정에서 필수 요건이 되었다. 특히 pad conditioning은 CMP 공정 중, 막질의 제거율과 균일도를 유지시키기 위한 중요한 공정이다. 하지만, conditioner를 장시간 사용할 경우 slurry residue와 같은 잔류 오염물질들이 conditioner의 표면의 오염을 유발할 수 있고 이로 인해 conditioner의 수명이 단축되거나 웨이퍼 표면에 결함을 유발할 수도 있다. 본 연구에서는 이를 방지하기 위해 vapor SAM을 이용하여 Ni conditioner 표면에 소수성 박막을 증착하여 오염여부를 평가해 보았다. 먼저, Ni wafer를 이용하여 증착 온도와 압력에 따라 소수성 박막을 증착하여 표면특성을 평가해 보았다. 증착전과 후에 Ni wafer 표면의 접촉각은 contact angle analyzer (Phoenix 400, SEO, Korea)를 이용하여 측정하였다. 박막 표면 형상과 거칠기는 AFM (XE-100, PSIA, Korea)를 이용하여 평가되었고 묘면 성분 분석을 위해 FT-IR (Nicolet 6700, Thermo Scientific, USA)이 사용되었다. SEM (S-4800, Hitach, Japan)은 박막 증착 전과 후의 conditioner를 이용하여 실제 conditioning후 conditioner 표면의 particle 오염정도를 관찰하기 위해 사용되었다. 또한, conditioner 표면에 실제 오염되어있는 particle 개수를 평가하기 위해 particle size analyzer (Accusizer 780A, Particle Sizing Systems Co., USA)을 사용하였다. 본 실험을 통해 최적 증착 조건을 확립하였으며 실제 conditioner 표면에 소수성 박막을 증착 후 $100^{\circ}$ 이상의 높은 contact angle을 확인할 수 있었다. 또한, 소수성 박막이 증착된 conditioner의 경우 실제 conditioning후 표면 particle 오염이 현저히 감소되었음을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.222-222
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• 2010

III-V반도체 태양전지는 다양한 에너지 밴드갭을 만들 수 있으며 다중접합 태양전지의 경우 흡수 전류가 커져 효율이 증가한다. 태양전지의 효율의 증가는 태양광 발전시스템의 발전 단가를 낮추는 중요한 요인이다. 우리는 효율이 높은 III-V 태양전지를 제작하기 위해 일차적으로 Ge기판 위에 GaAs를 성장하고자 한다. Ge기판과 GaAs의 격자상수는 0.07%차이로 거의 일치하나 물질의 열팽창계수가 다르고 비극성인 Ge기판 위에 극성인 GaAs를 성장 시 위상불일치(Anti Phase Domain) 나타난다. 위상불일치 현상을 줄이기 위해 성장 시 온도와 V/III비율, 성장두께 등을 달리하여 성장한다. 표면의 상태가 좋아질수록 위상불일치 현상이 작으며 단일성장 보다 두 단계 과정으로 성장 했을 때 표면의 상태가 더 좋은 결과를 바탕으로[1], 20nm 이하로 얇게 seed층을 성장하고 그 위에 두꺼운 버퍼층을 성장하는 두 단계로 진행하였다. seed층의 성장온도는 $400{\sim}550^{\circ}C$, V/III 비율을 3.5~30으로 다양하게 바꿔가면서 표면의 상태를 비교하였다. 이때 버퍼층의 성장 온도와 V/III 비율은 $680^{\circ}C$, 192으로 일정하게 유지하였다. 표면은 SEM과 AFM을 통해 분석하였으며 결정질의 상태는 XRD 장비(Panalytical사)로 분석하고 광학적 특성은 LTPL(Accent Optical Technologies사)로 측정하였다. 실험의 결과는 seed층의 온도가 낮고 V/III 비율이 낮으며 성장률이 높았을 때 표면상태가 좋은 반면 버퍼층은 온도가 높고 V/III 비율이 높으며 성장률이 낮을 때 표면상태가 좋았다. seed층을 $450^{\circ}C$온도에서 V/III 비율이 3.5이고 성장률이 버퍼층에 비교하여 크게 하여 성장 했을 때 표면 거칠기가 3.75nm로 작아 표면의 상태가 좋음을 확인할 수 있었다. 두 단계 성장 시 표면의 상태는 seed층의 조건에 따라 결정됨을 알 수 있었다. 표면상태가 좋았을 때 결정상태 역시 좋았으며 성장률이 바뀜에 따라 반치폭이 42~45 arcsec의 값을 나타내었다. 광학적 특성은 10K에서 1.1512eV 밴드갭 에너지를 가지고 있어 양질의 GaAs가 성장됨을 알 수 있다.

• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.171-171
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• 2015

자연 하천의 홍수 유량 측정은 매우 어렵고 많은 비용과 시간, 노력을 요하는 작업이다. 보다 안전하고 경제적인 유량 측정의 대안으로 제시된 것이 하천 표면의 영상 분석을 이용하는 표면영상유속계이다. 이처럼 영상유속계로 하천 유속을 측정할 때, 적절한 품질의 영상을 취득하는 것은 기본이며 매우 중요한 단계이다. 특히 홍수 첨두는 야간에 발생하는 경우가 많으므로, 야간에 영상 분석에 적절한 품질의 하천 표면영상을 취득하는 것은 매우 어려운 일이다. 야간 영상을 측정하기 위해 별도의 조명을 이용하거나 발광체를 이용하는 방법이 대안으로 제시되었으나 여전히 실용적인 차원의 적용에는 이르지 못하고 있다. 본 연구에서는 표면영상유속계의 영상 취득 장치로 원적외선 카메라를 이용할 수 있는가 시험하였다. 원적외선 카메라는 별다른 조명의 도움없이 야간의 하천 표면영상을 취득할 수 있다. 안동하천실험센터의 인공수로에서 주야간 촬영을 하고 영상 분석을 통해 원적외선 카메라의 적용성을 검토하였다. 비교를 위하여 일반적인 캠코더와 근적외선 카메라를 동시에 적용하였다. 세 종류의 카메라로 촬영된 영상은 시공간 영상의 상호상관 분석법을 통해 유속으로 환산하고, 미속계로 측정한 표면 유속과 비교하였다. 비교 결과 원적외선 카메라 영상은 주야간에 상관없이 적절한 유속을 분석해 낼 수 있음을 보였다. 다만, 공간 해상도가 높지 않아 영상 분석의 정확도는 최적의 조건에서 다른 카메라로 촬영된 영상에 비해 떨어진다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.176.2-176.2
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• 2011

전 세계는 화석연료의 과사용으로 에너지 고갈과 환경오염의 문제에 직면하고 있으며, 자연과 공존하며 지속성장할 수 있는 신재생에너지의 이용확대에 대한 개발이 부각되고 있다. 이에 따라 지속적인 발전과 함께 에너지보존 및 효율적인 환경보존을 위한 대체 가능한 새로운 에너지의 개발에 관심이 모아지고 있다. 최근 부각되고 있는 바이오에너지(바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오가스 등)를 생산하는 여러 가지 새로운 바이오매스 중 해조류는 이산화탄소 흡수 능력이 매우 뛰어나고, 에너지 저장성이 우수하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 새로운 바이오매스원인 해조류의 부산물의 표면 특성 및 바이오복합재료의 보강재로써의 이용가능성에 대해 분석하였다. 바이오복합재료에서 소수성인 고분자와의 상호보완적 계면 결합은 보강재의 중요한 특성 중 하나이다. 해조류 부산물의 표면을 화학적 처리함으로써 폴리머 매트릭스와 해조류 부산물 사이의 계면결합이 향상됨을 기대할 수 있으며 이에 따라 해조류 부산물을 보강재로 사용한 바이오복합재료의 기계적 강도 또한 향상됨을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 원자힘현미경(Atomic force microscope; AFM)을 사용하여 해조류 부산물의 화학적 처리에 따른 표면특성을 관찰하였으며, 친환경적인 바이오매스인 해조류 부산물을 바이오복합재료의 보강재로써의 이용가능성에 대해 연구함으로써, 지구온난화의 주원인인 온실가스 발생을 줄이고, 자원고갈이라는 에너지 위기를 극복할 수 있는 친환경적인 대안을 제시 할 수 있다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.67-74
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• 2016

초발수 표면은 표면이 젖지 않으면서 물방울이 자유롭게 움직일 수 있는 표면을 말한다. 이는 자연에서 많이 관찰되며 예를 들면 연잎, 나비와 곤충의 다리가 대표적이다. 일반적으로 초발수 표면은 물방울과 접촉할 때 이루는 각이 $150^{\circ}$보다 크며, 표면을 $5^{\circ}$정도 기울이면 물방울이 굴러가기 시작한다. 특히 연잎 표면을 자세히 보면 마이크로/나노단위의 미세한 돌기가 표면 위에 존재한다. 이러한 연잎 표면의 구조에 따른 특성을 모방하여 표면 위에 인위적으로 다양한 모양, 크기의 돌기를 만들어 표면의 초발수 특성을 향상시키는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 연구가 다양하고 광범위하게 진행되면서, 학문적인 원인 분석 외에도 산업에서의 활용가능성이 주목받고 있다. 이에 따라 이 논문은 전산모사 방법을 사용하여 표면 돌기와 관련된 다양한 변수(돌기의 모양, 높이, 너비, 돌기 사이의 간격, 표면과 물 분자 간의 에너지)에 따라 표면의 초발수 특성이 어떻게 변하는지 연구해보고, 초발수 현상의 특징과 그 발생 원인을 이해하는데 목적을 두며 이러한 연구결과는 실제 산업현장에서 최적의 초발수 표면을 제작하는데 도움을 줄 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.174-174
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• 2013

현재 자동차 강판 시장에서는 승객들의 안전 확보와 연비 향상을 위하여 자동차 강판의 경량화 및 고장력화가 급속히 진행되고 있다. 더불어 소비자는 더욱 아름답고 멋있는 외관을 추구하면서 정교한 디자인이 가능할 수 있도록 높은 성형성을 갖는 강판에 대한 요구도 또한 증대되고 있다. 따라서 강도와 성형성을 동시에 확보할 수 있는 DP형, TRIP형 등의 다양한 컨셉을 갖는 변태강화형 고장력강에 대한 개발 요구가 점점 심화되고 있으나 이들 고장력강의 상 제어를 위하여 첨가된 Si, Mn등의 성분들이 표면에 안정한 산화물을 형성하기 때문에 이러한 고장력강은 표면 품질이 열위한 것으로 보고 되고 있다. 따라서 기존 연구에서는 열처리중 표면으로 확산되어 올라오는 Si, Mn 산화물의 저감을 위하여 분위기 중 산소농도나 노점등을 조절하거나, 산화전처리, 선도금처리 등을 통하여 Si, Mn 의 표면 선택산화를 제어하여 도금 결함을 최소화하려는 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 이러한 연구들은 대부분 강판 표면에서의 산화/환원의 반응에 대한 분위기 요인을 제어하는 연구들이며 실제 Si, Mn등의 산화성 원소들이 어떠한 조건에서 어떠한 경로들을 통해서 이동하여 표면으로 올라오는지에 대한 연구는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 산화성 원소들의 표면 확산 거동에 대한 고찰을 위하여 다양한 열처리 온도 조건을 통한 표면 도금성 경향, 합급화 경향 및 표면 분석결과를 바탕으로 확산 거동에 대한 경향을 밝히고자 하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.12
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• pp.1097-1104
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• 1997

인산형 연료전지(PAFC)용 전해질 매트릭스의 표면 거칠기를 감소시켜 분극저항을 줄이고 작업성을 향상시키기 위해 SiC whisker를 사용하여 일반적인 테이프 캐스팅법으로 제조된 매트릭스의 거친 표면을 평탄화 처리하였다. 구형 입자의 분무공정을 이용하여 표면 평탄화 처리(process l)하는 경우와 롤링을 이용하여 표면 평탄화 처리(process 2)하는 두가지 공정을시도하였으며, 두가지 공정 모두 기공율과 인산 함침도를 유지시키면서, 매트릭스의 표면 거칠기를 감소시키고 기공압, 가소성 및 인장강도를 향상시킬 수 있었다. 위와 같이 제조한 매트릭스로 연료전지를 구성하여 교류 임피던스 분석을 한 결과, 표면 평탄화 처리는 매트릭스 표면의 거칠기를 감소시킴으로써 전극과의 접촉시 계면에서의 분극 저항을 감소시켜 전지성능을 향상시키는 것으로 나타났다. process 2는 표면의 거칠기 감소뿐 아니라 표면에서의 인산함침도가 커서 가장 우수한 전지특성을 나타내었으며, process 1은 매트릭스 표면에 불규칙하게 존재하는 거대 기공을 완전히 제거하고 기공압을 크게 향상시킬 수 있기 때문에 대형의 매트릭스 제조를 가능하게 하였다.