• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.122-122
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• 2017

인산-망간 화성피막의 경우 양질의 피막층을 형성하기 위하여 표면조정제를 사용하고 있으며, 화성피막 직전에 표면 조정제 처리를 하여 피막 결정의 미세, 치밀, 균일하게 하는 동시에 피막의 화성시간을 단축하고 있다. 본 연구는 표면조정제의 입자 사이즈에 따른 화성피막 입자 사이즈 변화 및 물리적인 특성 향상을 확인하였다. 하지금속 소재로는 기계구조용 탄소강재(SM45C)을 $50{\times}50{\times}3mm$로 제작하였고, 전처리 공정으로는 탈지 ${\rightarrow}$ 에칭 ${\rightarrow}$ 디스머트 후 표면조정제 입자 사이즈별로 표면조정 후, 화성피막 처리를 하였으며 각 조건에 따른 피막 층의 미세조직은 SEM을 사용하여 관찰하였고, 윤활성은 내마모시험기(Ball on disc)를 사용하여 마찰계수 측정을 통해 확인하였으며, 내식성은 5% NaCl 염수분무를 실시하여 적청 발생 면적으로 측정하였다. 표면조정제의 입자 사이즈는 4종류로 세분화하여 표면조정 후 화성피막 처리하였으며, 표면조정제의 입자 사이즈를 미세화함에 따라 화성피막의 입자 사이즈가 미세, 균일해지고 피막의 치밀도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 표면조정제의 미분화는 소재 표면에 작고 치밀한 결정(활성점)을 만들며, 표면조정제의 입자 사이즈가 작아질수록 이러한 활성점의 크기가 미세해지고 화성피막의 입자 사이즈 또한 미세화 시키는 역할을 하는 것을 확인 할 수 있었다. 이처럼 표면 조정제의 입자 사이즈에 따른 화성피막 입자 사이즈 및 물성변화는 SEM, 내마모시험 및 내식성 시험을 통하여 확인할 수 있었다. 즉, 표면조정제의 입자 사이즈가 미세해질수록, 화성피막의 입자사이즈가 미세화되었고, 윤활성 및 내식성이 향상되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.36.2-36.2
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• 2011

최근 나노기술의 비약적인 발전을 바탕으로 그 동안 구현이 쉽지 않았던 마이크로-나노 단위의 생체모사(biomimetics) 기술이 큰 각광을 받고 있다. 그 중에서도 특히 연잎 효과(lotus-effect)로 대표되는 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성(superhydrophobicity) 표면 구현은 생물, 화학, 물질 등의 다양한 분야에 있어 큰 사용가치를 가지기 때문에 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 초소수성을 가지는 표면을 구현하기 위해서는 표면의 화학적인 조성을 변화시켜 표면의 거칠기를 증대시키는 방법과 표면에너지를 낮추는 방법으로 구분될 수 있으며, 이를 위해 표면에 나노구조체를 형성시켜 표면 거칠기를 증대시키는 방법과 silane 계열의 자가-형성 단일막(Self-assembled monolayer)을 코팅하여 표면에너지를 낮추는 방법이 사용되어 왔다. 그러나 표면에 나노구조체를 형성시키는 과정에서 비싼 공정 비용이 발생하며, 대면적 구현이 쉽지 않다는 단점이 있으며, silane 계열의 자가-형성 단일막의 경우에는 제거가 쉽지 않아 추후 다양한 소자에의 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 무전해 식각법(Aqueous Electroless Etching)을 이용하여 대면적으로 합성시킨 실리콘 나노와이어의 표면 산소 흡착 처리를 통해 $156^{\circ}$ 이상의 초소수성 표면을 구현하였다. 액상 기반으로 형성된 실리콘 나노와이어의 표면은 열처리 공정을 통해 OH-기에서 O-기로 치환되어 낮은 표면에너지를 가지게 되며, 낮아진 표면에너지와 산화과정에서 증대된 표면 거칠기를 통해 Wenzel-state의 초소수성 표면 성질을 보였다. 변화된 나노와이어의 표면 거칠기는 주사전자현미경 (FE-SEM)과 주사투과현미경 (HR-TEM)을 통해 관찰되었다. 또한, 나노와이어의 길이와 열처리 공정 조건에 따라 나노와이어의 표면을 접촉각 $0^{\circ}$의 초친수성(superhydrophilicity) 특성부터 접촉각 $150^{\circ}$ 이상의 초소수성 특성까지 변화시킬 수 있었으며, 나노와이어의 길이에 따라 표면 난반사율을 조절하여 90% 이상의 매우 높은 흡수율을 가지는 나노와이어 표면을 구현할 수 있었다. 이러한 산소 흡착법을 이용한 초소수성 표면 구현은 기존 자가-형성 단일막 코팅을 이용한 방법에 비해 소자 제작 및 활용에 있어 매우 유리하며, 바이오칩, 수광소자 등의 다양한 응용 분야에 적용 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.79-79
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• 2018

마그네슘은 나트륨, 알루미늄과 함께 지구상에서 가장 풍부한 금속 중 하나로서 밀도가 약 $1.74g/cm^3$으로서 구조용 금속재료 중 가장 가볍고 우수한 비강도를 지니고 있으며, 우수한 열전도도, 전기전도도, 전자파 차폐능을 지닌다. 최근 마그네슘 및 그 합금은 항공기, 자동차, 전자제품, 기계류 및 생활용품 등에 쓰이고 있으며, 사용량 및 적용범위가 매년 급격히 증가되고 있는 추세이다. 그러나 마그네슘합금은 매우 낮은 표준 환원전위와 치밀하지 못한 표면 산화막으로 인하여 부식에 대한 저항성이 매우 취약하다는 한계를 가지고 있다. 따라서 마그네슘합금의 표면처리 가운데 부식에 대한 저항성을 보완할 수 있는 방법은 활발한 마그네슘합금의 응용에 필수적이다. 이러한 마그네슘합금의 내식성을 향상시키고자 전기화학적 플라즈마 전해 산화처리 (Plasma Electrolytic Oxidation)를 하게 되는데, 아노다이징, 화성피막처리 등 과 같은 기존의 산업적 표면처리 방안으로는 불가능한 수준의 표면경도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 두꺼운 산화피막 형성을 통해 이들 합금이 가진 기본적 취약점인 내식성 문제를 보완할 수 있는 장점이 있지만, 다공성 산화피막 형성만으로 기대할 수 있는 내식성 향상 효과가 매우 크지는 못하다. 따라서 다공성의 양극산화피막의 단점, 즉 다공성 물질로 부식성 물질의 이동을 허용할 수 있는 공간을 가지는 구조를 개선시킬 수 있는 추가적인 처리를 필요로 한다. 본 연구에서는 발수성 표면처리를 이용하여 다공성 구조물의 표면이 물에 대한 저항성을 가지도록 함으로써 초발수성 표면을 구현하고자 하였다. 이러한 방법은 기존의 후처리 방법인 봉공처리로는 얻을 수 없었던 다공성 구조물로의 부식성 물질의 침투를 억제할 수 있었으며, 상당한 수준의 내식성 향상 효과를 보여주었다. 또한 물에 대한 반발성은 표면에 물의 이동성을 높이는 효과를 보여주며 이로 인하여 자기세척 효과도 보여주었다.

• KSBB Journal
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• v.23 no.3
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• pp.263-270
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• 2008

A poly-(dimethylsiloxane) (PDMS) surface modified by the successive deposition of the polyelectrolytes, poly-(allylamine hydrochloride) (PAH), poly-(diallyldimethylammoniumchloride) (PDAC), poly-(4-ammonium styrenesulfonic acid) (PSS), and poly-(acrylic acid) (PAA), was presented for the application of selective cell immobilization. It is formed via electrostatic attraction between adjacent layers of opposite charge. The modified PDMS surface was examined using static contact angle measurements and fourier transform infrared (FT-IR) spectrophotometer. The wettability of the PDMS surface could be easily controlled and functionalized to be biocompatible through regulation of layer numbers. The modified PDMS surface provides appropriate environment for adhesion to cells, which is essential technology for cell patterning with high yield and viability in the patterning process. This method is reproducible, convenient, and rapid. It could be applied to the fabrication of biological sensing, patterning, microelectronics devices, screening system, and study of cell-surface interaction.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.255-255
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• 2022

안정적이고 효율적인 물 배분과 관리를 위해 하천유량 외에도 하천수 사용량 파악에 대한 관심이 높아짐에 따라 다양한 하천수 사용량 계측방법의 검증 및 표준화로 하천수 사용량 자료의 신뢰도 및 활용성을 개선할 필요가 있다. 다양한 계측방법 중에서도 전자파표면유속계는 비접촉식 유속계이므로 안전적인 측면으로 유리하고 실시간 자료처리 및 계측이 용이하여 활용도가 높다. 본 연구에서는 만경강의 하천수 사용량 파악을 위해 어우보 취수로에 설치된 전자파 표면유속계(RQ-30)를 활용하여 보정계수(K-factor)가 적용된 표면유속을 활용한 유량산정방법, 표면유속과 평균유속의 일정비율로 유량을 산정하는 방법(ISO 748), Chiu의 유속분포법을 활용한 유량산정방법, 지표유속과 인력(人力)에 의한 측정유속과의 관계인 지표유속-평균유속관계곡선식으로 환산된 유량산정 방법등을 비교·검토하고 최적의 유량산정방법을 제시하였다. 향후 전자파표면유속계를 활용한 하천수 사용량의 비교결과를 통하여 더욱 효율적이며 신뢰도 높은 하천수 관리와 실시간 물배분 효과를 기대할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography Conference
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• 2000.10a
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• pp.40-50
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• 2000

본 연구에서는 Rolleiflex 6006 측정용 카메라로 촬영된 사진과 DCS 420 디지털 카메라로부터 촬영된 화상을 이용, 수치근접사진측량을 실시한 후, 조경석의 표면 거칠기 측정 정확도 향상을 위하여 최소제곱법으로 기준평면 또는 기준곡면을 찾아 사용하는 방법을 연구하였으며, 조경석 표면의 연마 이전과 연마 이후의 표면 거칠기를 측정, 비교하여 연마후의 거칠기 감소크기를 산출하고, 측정 정확도를 알아보기 위하여 거칠기가 거의 없는 평면인 돌과 곡면인 돌의 표면 거칠기를 측정한 결과, 그 거칠기를 기대정확도 이상인 각각 $\pm$0.lmm 및 $\pm$0.2mm의 정확도로 측정할 수 있었다. 또한 측정용 카메라인 경우 렌즈왜곡 보정에 있어서 검정자료를 토대로 기준점을 사용하지 않는 직접보정방법인 Newton-Raphson법을 적용하여 기하학적 정확도가 향상된 수치사진화상을 얻을 수 있었으며, DCS 420 디지털 카메라와 윈도우 운영체계인 Visual basic 6.0을 이용하여, 표면 거칠기 측정시스템을 구축함으로써 연마이전 조경석과 연마이후 조경석에 대한 표면 거칠기 및 형상을 정밀 측정할 수 있는 수치근접사진측량기법을 제시할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.282-282
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• 2015

전자분광 화학분석(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis : ESCA)은 고체표면의 구성원소 및 원소간 화학 결합 상태를 분석할 수 있는 효율적인 방법이다. ESCA 분석은 재료의 극표면층 (약 $20{\sim}100{\AA}$)에 분포되어 있는 원소 및 화학상태를 정성 정량적으로 확인할 수 있다. 또한, $Ar^+$이온을 충돌시켜 재료 표면을 ㎚단위로 식각 할 수 있기 때문에 수직분포 분석(Depth profiling)이 가능하여 나노재료가 활용되는 촉매, 반도체소자 그리고 박막 재료 등의 분석에 유용하게 활용될 수 있다. 이와 같은 분석적 장점에도 불구하고, ESCA 분석은 표면특성 분석에 주로 활용되는 주사전자현미경 및 X-선 미소분석(EDS, WDS) 등에 비하여 폭 넓게 사용되고 있지 못하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.316-316
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• 2013

실리콘(Si)은 이미지 센서, 포토검출기, 태양전지등 반도체 광전소자 분야에서 널리 사용되고 있는 대표적인 물질이다. 이러한 소자들은 광추출 또는 광흡수 효율을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 그러나 Si의 높은 굴절율은 표면에서 30% 이상의 반사율을 발생시켜 소자의 성능을 저하시킨다. 따라서, 표면에서의 광학적 손실을 줄이기 위한 효과적인 무반사 코팅이 필요하다. 최근, 우수한 내구성과 광대역 파장 및 다방향성에서 무반사 특성을 보이는 서브파장 주기를 갖는 나노격자(subwavelength grating, SWG) 구조의 형성 및 제작에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 구조는 경사 굴절율 분포를 가지는 유효 매질을 형성시킴으로써 Fresnel 반사율을 감소시킬 수 있어 반도체 소자 표면에서의 광손실을 줄일 수 있다. 그러나, SWG나노구조는 식각에 의한 표면 결함(defects)들이 발생하게 된다. 이러한 결함은 표면에서의 재결합 손실을 발생시켜 소자의 성능을 크게 저하시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 표면 보호막 및 무반사 코팅 층을 목적으로 하는 산화막을 표면에 형성시키기도 한다. 따라서 본 실험에서는 레이저간섭리소그라피 및 건식 식각을 이용하여 Si 기판에 SWG 나노구조를 형성하였고, 제작된 샘플 표면 위에 실리콘 산화막(SiOx)을 furnace를 이용하여 형성시켰다. 제작된 샘플들의 표면 및 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer 를 사용하여 빛의 입사각에 따른 반사율을 측정하였고, 표면 접촉각 측정 장비를 이용하여 표면 wettability를 조사하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.69-69
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• 2017

최근 여러 분야에서 드론에 대한 관심도가 높아짐에 따라, 하천분야에서도 다양한 연구에 드론이 활용하고 있다. 드론관련 기술의 발전으로 GPS와 같은 첨단 기술이 탑재되어 사용자에게 여러가지 정보를 제공하며, 조작 또한 간단하여 누구나 쉽게 활용할 수 있다. 그리고 무엇보다도 사람이 접근하기 힘든 지역을 쉽게 촬영할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 본 연구의 목적은 드론을 기반으로 표면영상유속측정법을 적용시켜 하천의 표면유속을 효율적으로 측정하는 것이다. 표면영상유속측정법은 카메라로 촬영된 영상을 이용하여 표면유속을 도출하기 때문에 촬영된 영상이 무엇보다도 중요하다. 하지만 드론으로 촬영된 영상들은 아무리 정지비행을 잘하더라도 필연적으로 영상에 흔들림이 존재한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 흔들린 영상에 대하여 형태 정합법에 의해 보정을 하였으며, 이는 가장 핵심적인 기술이라 할 수 있다. 형태 정합법에 의한 영상 보정 과정은 고정된 표정점을 영상에서 추적한 뒤, 기준 영상의 표정점과 보정 영상의 표정점이 일치하도록 보정하였다. 영상 보정 후 영상 처리와 분석프로그램을 통하여 유속을 도출한다. 기존의 표면영상유속측정법에서는 표정점을 설치한 후 각 표정점마다 측량을 실시하여 좌표를 측정하였다. 이는 한국건설기술연구원 안동하천실험센터와 같이 이상적인 실험을 진행할 수 있는 환경에서는 문제가 없다. 하지만 실제 하천에서 표면유속측정 시 하천의 폭, 주변 환경 등의 영향으로 측량작업에 많은 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 Arduino와 GPS센서를 이용하여 표정점을 구성하였다. Arduino와 GPS 센서를 이용하면 각 표정점들의 좌표를 노트북에서 실시간으로 자동으로 확인할 수 있다. GPS 센서의 측정 오차에 따라 관측 오차가 다소 존재하지만, 실제 측량을 할 때와는 비교할 수 없을 정도로 신속하게 표정점의 좌표를 구할 수 있다. 이를 바탕으로 실험 하천에 대해 적용한 결과 기존의 방법에 비하여 간편하고 빠르게 표면유속측정을 수행할 수 있었으며, 표면유속측정값 또한 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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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.