• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2022.11a
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• pp.111-112
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• 2022

자율운항 선박, 무인선 개발과 동 분야 디지털트윈 구현을 위해서는 선박 내부 데이터의 수집을 담당할 고신뢰성 선내 통신망 확보가 필수적이다. WiFi와 같은 전파 기반의 무선통신 시스템은 금속 구조물로 구성되는 선박 내 환경 자체가 원활한 통신의 장애 요소이다. 이러한 극한 환경 극복을 위해 자기장을 금속 표면에 유기하여 비 전파 기반으로 무선통신을 가능하게 하는 표면파 통신이 대안이 될 수 있다. 선박 전체의 일반 배치 관점에서 표면파 통신은 상갑판을 통해 크게 거주구역, 화물구역, 선수구역 및 기관구역 간 백본 통신망을 구성할 수 있으며 각 구역 별로는 부재의 개구부를 통해 금속 표면의 연속면을 확보하여 통신할 수 있다. 수밀 격벽의 표면파 통신 관통을 위해 비 도전체로 수밀은 유지한 채 아주 미세한 구멍을 확보하는 것으로도 금속 표면의 연속성을 확보할 수 있다. 이러한 표면파 통신을 활용하면 전파 기반의 무선통신, 비 전파 기반의 무선통신을 통합적으로 구성하여 선박 전체로는 선내 무선 백본망 구성, 그리고 각 구역 별로는 IoT 센서 네트워크 등의 선박 내부 고신뢰성 무선통신 확보가 가능하다.

• Korean Journal of Crystallography
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• v.20 no.1
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• pp.9-14
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• 2009

직충돌 이온산란 분광법(ICISS: Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy)을 이용한 고체표면 해석의 마지막 개설로서 금속 표면에 대한 연구를 소개하기로 한다. 금속은 도체이기 때문에 전하 축적을 방지하려는 별도의 장치가 필요 없다. 또한 결정구조가 간단하여 금속재료 자체보다는 표면의 흡착구조 및 반응, 박막 구조 등과 같은 분야에서 ISS를 이용하고 있다. 세라믹이나 반도체와 구별되는 응용 분야로서는 첫째 금속의 높은 표면 반응성을 이용하는 촉매와 같은 분야에 있어서 표면에서 일어나는 반응을 추적하기 위한 수단으로 사용된다. 둘째 표면 용융 현상을 표면 원자의 위치 결정을 통하여 연구할 수 있다. 마지막으로 자성재료의 표면 자성 특성을 스핀분극 ISS를 이용하여 접근할 수 있다. 이상과 같은 금속 표면물성 분야에 대하여 ICISS를 적용한 연구 사례를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.167-167
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• 2013

최근 발수 특성은 자동차 표면, 건축 구조물, 가전제품 및 모바일 기기 등 여러 분야에서 사용되고 점차 그 필요성이 대두되고 있다. 이러한 발수성의 표면은 연 잎이나 곤충의 날개, 도마뱀의 발바닥 등 자연계의 여러 곳에서 관찰 할 수 있다. 특히 연 잎의 표면에서 나타나는 초발수 특성이 마이크로와 나노 크기의 돌기 구조와 표피 왁스 성분에 기인한다는 것이 밝혀지면서 이를 응용한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 물리적인 표면처리로 마이크로와 나노 구조물을 형성하고 그 위에 표면에너지를 낮출 수 있는 물질을 증착하여, 발수 특성을 가지는 표면을 개발하였다. 알루미늄 표면에 마이크로 크기의 알루미나(Al2O3) 분말을 이용한 블라스트(blast) 공정으로 마이크로 구조를 형성하고, 선형 이온 소스(LIS)를 이용한 Ar 이온 빔 에칭으로 나노 구조를 형성하였다. FE-SEM 분석을 통해 수~수십 마이크로 구조 위에 나노 크기의 구조가 형성 된 것을 관찰하였다. 마이크로와 나노 구조가 형성된 알루미늄의 표면에너지를 낮추기 위해 trimethylsilane (TMS) 및 Ar을 이용한 플라즈마처리로 표면에 기능성 코팅막을 형성하였다. 그 결과 TMS처리 전에 비해 표면에너지가 99.75 mJ/m2에서 9.05 mJ/m2으로 급격히 낮아지고 접촉각이 $54^{\circ}$에서 $123^{\circ}$로 향상되었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.22-27
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• 1993

산업기술의 발달에 따라 각 분야마다 정밀한 부품을 요구하고 있다. 이는 이들 부품이 시스템의 성능에 영향을 미치고 있기 때문이다. 부품의 정도는 길이정도와 표면의 정도를 모두 의미한다. 길이정도는 부품의 상대적 크기정도를, 표면정도는 3차원 형상정도를 나타낸다. 이들 부품의 정도를 평가하기 위해서는 반드시 측정이라는 방법이 수행되어야 하며, 측정은 요구되는 측정정도에 따라 이에 상용되는 방법으로 행해지게 된다. 요구되는 측정정도는 시간이 지남에 따라 점차 증가되고 있다. 이 러한 경향은 그림1의 시대에 따른 측정정도를 보면 확인할 수 있다. 시대에 따라 측정정도는 급격히 증가하고 있고 현재의 측정은 초정밀측정이라 말하는 약 0.1nm의 정밀도를 갖고 있다. 측정정도에 따라 표면측정기술도 여러가지 방법이 행해지고 있는데 이들 측정방법은 크게 접촉식 측정방법과 비접촉 측정 방법으로 나눌 수 있다. 대표적인 접촉식 측정방법으로는 촉침식 측정방법을 들 수 있다. 이 방법은 다이아몬드 촉침을 표면상에 접촉하여 주사이동하게 하고 이때 표면의 요철에 따른 촉침의 상하운동을 고성능 변위센서를 이용하여 표면형상을 측정하는 것이다. 이는1nm의 수직분해능을 갖고 측정이 가능 하다. 이 방법은 표면에 접촉함으로 인해 신뢰성이 높지만, 표면의 접촉압력으로 인해 표면의 손상 우려가 있다. 이런 이유로 현재 비접촉 측정방법이 주목받고 있다. 표면측정을 실현하는 데에는 광학 기술이 적극적으로 활용되고 있으며, 최근에는 물리학의 원리들이 도입되고 있다. 본 글에서는 이러한 측정기술의 기본원리를 소개하고 각 기술이 응용되는 예를 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.209-209
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• 2011

플라즈마 공정에 있어 챔버 및 웨이퍼의 표면 상태변화는 공정 결과에 큰 영향을 끼치게 된다. 챔버 표면에 대한 연구는 많이 진행되어 있지만 대부분의 연구가 챔버 표면에서 일어나는 화학적 반응에 초점을 맞추고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 상태 변화에 따른 챔버 표면물질의 전기적 특성 변화를 관찰하였다. 프로브 표면에 Al2O3로 코팅을 하고 플라즈마에 삽입 후 AC 하모닉법을 이용하여 실시간으로 표면의 축전용량을 측정하였다. 그 결과 표면의 축전용량은 플라즈마에 인가한 전력과 표면이 플라즈마에 노출된 시간에 따라 변하는 것이 관찰되었다. 플라즈마에 인가된 전력이 증가되면 처음에는 급격이 축전용량이 증가하였고, 그 후 시간이 지날수록 천천히 수렴되었다. 유전물질의 축전용량은 그 물질의 온도와 연관이 있다. 실험 결과로 미루어 보았을 때, 플라즈마에서의 표면의 축전용량의 변화는 플라즈마로부터 표면으로의 열전달에 의한 표면의 온도 변화에 의한 것으로 이해할 수 있다. 특히, 쉬스에서 가속되는 이온의 포격에 의해 표면 격자가 크게 진동하면서서 일반적인 온도 변화에 의한 축전용량의 변화보다 더 큰 변화가 일어난 것으로 추정된다. 공정에 사용되는 많은 챔버의 표면이나 전극의 표면은 유전체로 코팅되어 있다. 이 유전체의 특성이 온도에 의해 변하게 되면 챔버의 전기적인 특성이 변하게 되어 임피던스 매칭 조건에 변화를 가져온다. 그 결과 플라즈마의 특성도 바뀌게 되어 공정 결과에 영향을 미치게 된다. 그러므로 챔버 표면의 유전특성을 관찰하고 제어하는 것이 플라즈마의 특성을 유지시키는데 중요하다고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 2003.10b
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• pp.237-238
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• 2003

오존을 포함한 자외선 조사에 의한 섬유고분자의 표면처리는 진공 조건을 요구하지 않을 뿐 아니라 삼차원적인 입체형상도 처리할 수 있기 때문에 이를 이용하여 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, PEEK, PET 등 다양한 고분자를 표면 처리하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 1980년대 초부터 시작된 자외선/오존에 의한 표면처리는 자외선과 자외선 조사에 의해 발생한 오존에 의해 고분자의 주쇄를 절단시키고 표면 산화층을 형성시키는 것으로 요약될 수 있으며, 최근 자외선 발생장치의 출력 향상, 조사 장치의 소형화, 장비의 저렴성, 환경친화성 등의 장점 때문에 실용적인 표면처리법으로 도입되고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.198-198
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• 1999

본 연구는 진공상태에서 단단한 물질로 된 diamond stylus로 단결정 MgO 표면에 마모(abrasion)가 할 때 발생되는 Photon emission(PHE), electron emission(EE), 마찰력을 시간의 함수로 동시에 측정하였다. 마모가 일어나는 동안 PHE 와 EE을 시간의 함수로 측정하면 마찰력 신호(signal)와 일치하지 않고 강한 fluctuation을 보여주고 있다. 마모를 가할 때 PHE와 EE의 signal은 wear 실험이 지속되는 동안은 force signal과 관계가 있다. 그러나 변형과 마찰력의 시간의 함수에는 관계하지 않음을 알 수 있다. 본 실험에서 사용된 실험장치는 PhE, EE, frictional force을 동시에 실할 수 있는 장치이다. 광자방출 실험은 공기 중에서도 할 수 있으나 전자방출은 진공에서 얻을 수 있으므로 1$\times$10-4pa하에서 실험하였다. 전자방출은 Channel electron multiplier(bias-100V)로 검출하였고, 광자 에너지는 Gencom photomultiplier를 사용하여 180~600nm의 photon을 측정하였다. 마모는 탐색기에 관계되는 접촉점의 움직임에 관계없이 실험하였다. 시료의 처리과정과 load속도에 따른 PhE, EE, data의 방출은 시료의 표면 상태에 따라 좌우되었다. cleaved 표면은 polished 표면보다 강한 emission을 나타내었다. 이것은 마찰이 표면 상태에 의존됨을 볼 수 있었다. 속도에 따라 emission이 증가하다가 ~0.5m/s이상에서 포화상태에 도달하였다. emission 측정은 열처리한 시료와 열처리 안한 시료를 비교하였다. 발광도(luminescence)는 주로 변형(deformation)에 의해 생겼으며, 전자 방출은 벽개(fracture)에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 측정한 3개의 signal을 시간에 따라 분석하면 stick-slip-like 현상을 볼 수 있었다. 이것으로 보아 stick은 변형에 의해 생기고 ms 후에 벽개 현상이 발생됨을 볼 수 있다. 이러한 방출 현상은 마모시 일어나는 세라믹의 급격한 벽개 과정을 이해하는 데 많은 도움을 주었다. PhE와 EE signal은 다이아몬드 stylus로 단결정 MgO 기판에 마모를 가할 때 ms 단위로 검출 할 수 있었다. 방출과 마찰력은 표면조건, load, stylus velocity에 따라 변하였다. 마찰력, PhE, EE의 시간에 따른 분석에서 PhE는 변형 과정에 민감하며, EE는 stylus velocity에 의존하였다. 본 연구의 MgO 마찰 실험에서 표면 변화에 대한 정보를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.655-655
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• 2013

그래핀은 높은 전자 이동도, 열전도도, 기계적 강도, 유연성 등의 고유한 특성으로 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 특히 전자 소자에의 적용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 전자 소자에 적용하기 위해서는 성장 및 물성에 관한 규명, 응용 소자에 따른 특성 평가가 필요하다. 이러한 소자 특성은 그래핀 물성에 의한 영향이 기본적이지만 에칭, 전사 등의 공정 중 발생하는 오염, 표면 특성, 잔여물 등에 의한 물성 변화 또한 분석 및 제어에 관한 연구가 필요하다. 열화학증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용한 그래핀 합성은 구리 기판을 사용하며, 합성된 그래핀의 에칭, 박리 및 전사 공정이 있다. 이러한 공정 중 발생하는 오염 입자가 그래핀 표면에 흡착되거나, 제거되지 않은 PMMA 잔여물이 그래핀의 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터의 표면 충돌을 이용하여 이러한 오염 물질 및 잔여물을 제거하고 그래핀 표면을 평탄화하는 것에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기 까지 성장 하게 된다. 클러스터를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반 한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 본 연구에서는 이러한 변수들을 제어하여 클러스터를 이용한 그래핀 표면 처리 실험을 수행하였다. 평가는 클러스터 표면 처리 전과 후의 특성 비교에 기반 하였으며, 광학 현미경을 이용한 표면 형상 측정, 라만분광 분석, AFM을 이용한 표면 조도 측정, 그래핀 면저항 측정 결과를 비교하였다. 평가 결과를 통하여 표면 처리를 하지 않은 그래핀에 비하여 면저항과 표면 조도가 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 클러스터 세정은 300 mm 웨이퍼 크기 이상의 대면적을 짧은 시간에 건식으로 세정할 수 있다는 장점이 있어 향후 최적화를 통해 그래핀 양산 시 특성 향상을 위한 후처리 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Technical Association of the Pulp and Paper Industry Conference
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• 2000.11a
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• pp.62-62
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• 2000

도공지 제조 시 적절한 표면특성을 지닌 원지를 사용하는 것은 최종 도공지 품질향상은 물론 조업성 개선에도 필수적인 요소이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 도공원지의 표면 사이징이 실시되고 있다. 도공원지의 표면 사이정 시 양성전분을 이용할 경우 서로 반대로 하전된 전분 과 섬유 사이에 발현되는 정전기적 인력에 의해서 표면 사이정 전분의 원지로의 전분 침투가 억제되어 도공원지의 불투명도, 광택도 인쇄적성 둥의 물성 향상을 꾀할 수 있다. 또 이러한 원지를 이용하여 도공을 할 경우 음전하를 띤 도공액 구성성분과 양전하를 띤 원지 표면의 정 전기적 작용에 의해 도공액의 부동화가 촉진될 수 있으므로 도공액의 표면 잔류성이 향상되 며, 도공층 공극 구조 개선에 따른 광학적인 성질의 개선도 기대할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 양성전분으로 표면 사이정 된 원지를 사용한 도공지와 기존의 산화전분을 이용하여 표면 사이정한 원지를 이용하여 제조된 도공지의 특성을 비교하였다. 또 양성전분에 의한 표면 사이징 효과를 보다 극대화하고 도공안료와 원지 표면과의 반응성을 증가시키기 위 해 양이온성 폴리머를 표면 사이정 시 첨가하여 표면 사이칭을 하는 방법을 평가하였다. 아울 러 양성전분과 도공안료와의 반응에 따라 도공층의 부동화가 촉진될 수 있다는 근거를 구명하 기 위해 레올로지적인 접근을 시도하였으며, 도공층의 공극 특성 관찰, 광산란 및 광홉수 계수 측정 등을 통해 양성전분으로 표면 사이정된 도공층의 구조적 특성을 분석하였다. 그 결과 산화전분에 비해 양성전분으로 표면 사이징한 원지의 경우 도공지의 불투명도가 높게 나타났다. 이는 양성전분으로 표면 사이정한 원지를 사용한 경우 도공층의 구조가 광 산란계수를 향상시킬 수 있도록 변화되었기 때문임을 확인하였다. 표면 사이징시 양이온성 폴리머를 첨가할 경우 불투명도 개선에 상당한 효과가 있었으며, 전분 대비 1% 이하의 첨 가량에서도 어느 정도의 개선이 가능하였다. 양성전분에 의한 도공액의 조기 부동화가 발현 된다는 것을 구명하기 위해서 도공액의 점탄성적 평가를 실시한 결과 산화전분에 비해 양성 전분 상에서 도공액의 storage modulus가 높고 critical strain point 역시 높은 값을 나타낸 다는 것을 확인하였다. 이는 양성전분과 도공액, 특히 클레이와의 정전기적 인력에 의한 반 응 결과로 생각된다. 양성전분을 이용한 도공원지의 표면 사이정 기술은 특히 평량이 낮은 도공지의 경우 수분 의 침투를 억제함으로써 도공공정에서의 지절을 감소시킬 뿐 아니라 불투명도 등 광학적 성질 을 개선시키고, 표면 커버리지를 향상시키는 효과를 나타낼 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.298-298
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• 2023

전자파표면유속계는 홍수량 측정을 위해 사용되는 비접촉식 유속계로, 전자파를 발사한 후 수표면에 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하는 기기이다. 국제적으로 1980년대부터 홍수량 측정의 어려움을 극복하기 위해 하천 유량측정 업무에 활용하였다. 전자파표면유속계를 이용하여 정확한 표면유속을 측정하기 위해서는 측정 위치, 방향, 노출시간, 환경 등을 고려해야 한다. 여기서 노출시간은 표면유속 측정을 위해 전자파를 흐름 상태의 수표면에 노출시키는 시간을 의미한다. 특히, 노출시간은 유속에 따라 결정되며, 빠른 유속일수록 측정에 필요한 노출시간이 짧아진다. 그러나 노출시간이 너무 짧으면 측정 유속값이 부정확하거나 불안정해질 수 있으며, 반대로 너무 길면 수위 등 측정조건이 변화하여 측정값이 부정확해질 수 있다. 따라서 홍수량 측정을 위해 전자파표면유속계의 표면유속 측정의 적정한 노출시간을 설정해야 한다. 본 연구에서는 전자파표면유속계의 적정한 노출시간 검토를 위해 안동하천실험센터에서, 표면유속 최대 4.92 m/s에서 최소 0.457 m/s 범위의 19개 유속 조건에서 노출시간을 10초에서 40초까지 5초 간격으로 변화시키며 표면유속을 측정하였다. 현재 국내외 가이드라인에서 권고하고 있는 노출시간 30초에서 측정된 표면유속과 각 노출시간에서 측정된 표면유속의 정확도 검증을 통해 유사한 값을 가지는 표면유속을 검토하여, 수위변화에 대응하여 홍수량 측정을 위한 최소 노출시간을 검토하였다.