• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.40-40
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• 2018

강원도 혹한지역에 설치된 ACSR cable(Aluminium Conductor Steel Reinforced, 강심 알루미늄 연선)에 겔러핑(Galloping), 슬릿점핑(Sleet jumping) 등 빙설해로 인한 단전 및 단락 사고가 발생하여 전력망 운영에 심각한 문제를 초래하고 있다. 특히, 빙설해로 인한 정전사고는 전기 품질의 저하 뿐만 아니라, 국지적으로 발생하여 광범위하게 영향을 미치기 때문에 이에 대한 대응 및 예방기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 ACSR cable의 원 소재인 알루미늄 합금(Al 6061)을 대상으로 낮은 표면에너지를 갖는 결빙방지 코팅소재로 표면처리하여 결빙방지 성능을 향상하고자 하였다. 코팅소재와 얼음과의 접합특성은 결빙접합 특성 시험기를 사용하여 정량적으로 측정하였으며 시험기의 신뢰성 확보를 위해 FEM Modeling을 수행하였다. 결빙특성 지표인 ARF(Adhesion reduction factor)를 적용하여 소재별 결빙방지 효과를 비교 평가하였다. 코팅소재는 현재 해외 국내에서 상용화되고 있는 소수성, 초소수성 소재를 선정하였으며, 결빙접합강도와 매우 밀접하게 연관되어 있는 표면 에너지, 표면 거칠기와의 상관관계를 분석함으로써 결빙방지 코팅소재의 적합성을 평가하였다. 본 연구에서 개발한 상온 경화형 실리콘 러버 코팅소재는 원 소재 Al 대비 약 8~9배 낮은 탁월한 방빙성(Anti-icing) 효과를 나타내었으며, 내구성 또한 상용소재 대비 우수한 특성을 나타내었다.

• 폴리머
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• 제29권2호
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• pp.151-155
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• 2005

카본블랙의 산-염기 표면처리에 따른 카본블랙/고무 복합재료의 기계적 물성에 대해 고찰하였다. 산-염기 표면처리에 의한 카본블랙 표면특성은 pH,표면 산${\cdot}$염기도와 표면자유에너지를 통해 알아보았으며, 카본블랙/고무 복합재료의 기계적 물성은 가교밀도$(V_e)$와 인열에너지(T) 등을 통해 살펴보았다. 카본블랙을 산성용액으로 처리한 경우는 표면자유에너지의 극성 요소$({\gamma}s^{sp})$증가로, 카본블랙/고무 복합재료의 기계적 물성이 감소하였다. 반면에, 염기성 용액으로 처리한 경우는 산성 용액으로 처리한 경우 또는 표면처리를 시행하지 않은 경우보다 표면자유에너지의 비극성 요소$({\gamma}s^L)$ 증가와 충전제-고무의 상호작용 증가로 인하여 카본블랙/EPDM 복합재료의 가교밀도와 기계적 물성이 증가하였다. 이를 통해 산-염기 표면처리에 의한 카본블랙의 표면특성이 고무 매트릭스 복합재료의 물리적 거동에 중요한 인자로 작용함을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.379-384
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• 2012

이산화티탄 표면에 흡착되는 금 입자의 분포 또는 그 반대 경우의 분포에 영향을 끼칠 수도 있는 정전기적 상호작용과 금 입자를 코팅한 Glutathione 층의 표면물성을 규명하였다. 이를 위하여, 원자힘현미경(AFM)으로 Glutathione 층표면과 이산화티탄표면 사이의 표면힘을 염 농도와 pH 값에 따라 측정하였다. 측정된 힘은 Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO) 이론으로 해석되어 표면의 정전기적인 특성들이 정량적으로 산출되었다. 이 특성들이 염 농도와 pH에 대하여 나타내는 의존성을 질량보존의 법칙으로 기술하였다. pH 8과 11에서 실험으로 산출된 표면 특성의 염 농도 의존성은 이론적으로 예측했던 결과와 일치하는 것으로 관찰되었다. pH 8과 11에서 Glutathione 층의 표면이 이산화티탄 표면보다 높은 정전기적 특성을 갖는 것이 발견되었는데, 이는 Glutathione 층의 이온화-기능-그룹에 기인한 것으로 생각된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.499-505
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• 2021

이 연구의 목적은 거푸집 종류별로 콘크리트 표면의 물리/화학적 특성을 실험적으로 조사하는 것이다. 이를 위하여 건설공사에 일반적으로 사용되는 합판 거푸집과 코팅된 합판 거푸집을 준비하였고, 추가로 콘크리트 표면 열화나 거친 표면을 모사하기 위해 사포를 부착한 합판 거푸집을 준비하였다. 콘크리트는 일반 콘크리트를 사용하였다. 콘크리트 표면 특성은 육안관찰, 주사전자현미경 관찰, 성분 이미지 맵핑, 화학성분 분석, 2차원과 3차원 표면 형상 분석, 그리고 제타 전위 측정을 통해 조사하였다. 실험결과 코팅된 거푸집과 접한 콘크리트 표면이 가장 매끄럽고, 사포를 부착한 거푸집과 접한 콘크리트 표면이 가장 거친 것으로 나타났다. 이외에도 거푸집 종류별로 표면 특성에 뚜렷한 차이가 나타났다. 다만 표면 거칠기가 화학 성분이나 제타 전위에 비하여 차이가 크게 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.105-105
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• 2018

스테인리스강은 내식성과 내구성이 우수하여 파이프 및 일반 구조용 고온재료에 널리 사용된다. 그러나 선박 및 해양플랜트 등의 고부가가치 산업에 사용될 경우 내피로성, 내구성 및 내식성이 더욱 요구되고 있다. 특히 해수 환경 하에서 스테인리스강은 재료 표면의 부동태 피막 파괴로 공식 또는 틈부식에 의한 국부부식을 초래하여 해양환경용 재료로 사용하는데 제한적이다. 플라즈마 이온질화는 저온에서 열처리가 가능하며 재료의 변형이 없어 스테인리스강에 널리 적용되는 열화학적 표면처리 기술이다. 플라즈마 이온질화는 일반적으로 고온에서 실시하여 스테인리스강의 기계적 특성을 향상시키는 목적으로 주로 적용하였으나, 저온-플라즈마 이온질화 처리 시 질소의 확산계수 증가로 표면에 S-phase 생성에 기인하여 부식 저항성이 향상된다고 알려져 있다[1-2]. 그러나 해수 펌프, 밸브, 스트레이너(Strainer) 등의 해양 환경용 기자재로 널리 사용되고 있는 주조 스테인리스강에 대한 플라즈마 이온질화 적용과 그 연구는 미비하다. 따라서 본 연구에서는 주조용 스테인리스강에 대하여 플라즈마 이온질화 기술을 적용하여 공정온도에 따른 해수 내 전기화학적 부식 특성을 규명하였다. 플라즈마 이온질화 공정은 $25%N_2$와 $75%H_2$ 비율로 $350^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$의 공정온도에서 10시간 동안 실시하였다. X-선 회절분석을 통해 공정온도 변수에 따른 표면에 형성된 질화층의 상변화를 분석하였다. 또한 비커스 경도계를 이용하여 표면경도를 측정하여 기계적 특성 향상을 확인하였다. 전기화학적 부식 실험 후 표면 손상 형상 관찰, 무게 감소량 및 손상 깊이 계측을 통해 공정 온도와 부식 저항 특성을 규명하였다. 또한 타펠 분석을 통해 모재와 플라즈마 이온질화 온도 변수에 따른 부식 속도를 비교 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.354.1-354.1
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• 2014

Hafnium nitride (HfN) 박막은 고온에서의 안정성과 낮은 비저항 그리고 산소확산에 대한 억제력을 가지고 있기 때문에 확산방지막으로 많은 연구가 진행 되고 있다. 현재까지 진행된 대부분의 연구는 HfN 박막의 전기적인 특성과 구조적인 특성에 대한 것이었고 다양한 연구 결과가 보고되었다. 하지만 기존의 연구들은 박막의 nano-electrotribology 특성에 대한 연구가 부족하여 박막 적층 공정시 요구되는 물성에 대한 연구가 절실하다. 따라서 본 연구에서는 HfN 박막의 증착조건 및 열처리조건에 따른 nano-electrotribology 특성 변화를 확인하고자 하였다. HfN박막은 rf magnetron sputter를 이용하여 Si 기판위에 Hf target으로 질소 유량을 변화시키며 증착하였고 가열로에서 $600^{\circ}C$와 $800^{\circ}C$로 20분간 열처리를 실시하였다. 열처리한 박막과 as-deposited 상태의 박막을 nano-indenter를 통하여 나노기계 전기적인 특성을 분석하였다. nano-indenter는 박막에 인가된 stress와 탄성계수(elastic modulus), 표면경도(surface hardness)와 같은 특성을 직접적인 tip 접촉을 통하여 in-situ로 분석할 수 있는 장비이다. 실험결과 HfN박막을 $600^{\circ}C$로 열처리 한 경우 표면경도가 16.20에서 18.59 GPa로 증가하였다. 표면경도의 증가는 열처리 시 박막내에 compressive stress가 생성되었기 때문이라고 생각된다. 그러나 $800^{\circ}C$로 열처리 한 경우 표면경도가 16.93 GPa로 감소하였는데 이는 표면균열 발생으로 인한 stress relaxation 때문인 것으로 생각된다. 증착 시 주입되는 질소의 유량과 열처리 온도는 HfN박막의 기계적 안정성에 영향을 미치는 중요한 요소임을 본 실험을 통해 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.127.2-127.2
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• 2011

본 연구에서는 RF Magnetron Sputtering System을 이용하여 ZnO계 투명전도막 증착시 Vaporization된 MeOH를 유입함으로써 박막증착과 동시에 표면의 Roughness를 제어하여 이에따른 전기적 특성 및 광학적 특성의 개선에 대하여 연구하였다. 실험방법으로 기존의 RF Magnetron Sputtering System에 Vaporization이 가능한 Ultrasonic을 이용하여 MeOH를 Vaporized시켜 MFC Controll을 통해 챔버에 유입하여 ZnO계 투명전도막의 박막증착과 동시에 표면 Texturing을 하였다. ZnO계 투명전도막의 박막증착시 Vaporized MeOH의 유입에 따른 광학적 특성변화를 UV-visible-nIR spectrometry로 조사하였으며, 전기적 특성 변화를 4-Point-Probe로 조사하였으며, 표면적 특성 변화를 Atomic Force Microscope(AFM), Scanning Electron Microscopy(SEM)를 조사하였으며, 박막의 결정성장특성 변화를 X-ray Diffraction(XRD)으로 조사하였으며, Vaporized MeOH 유입에 따른 박막의 성분분석을 Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS)로 조사함으로써 최적의 조건 및 공정을 확립하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.110-111
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• 2011

비정질 탄소계 박막은 높은 경도, 내마모성, 내화학성 및 전기저항특성을 갖는 박막으로 다양한 산업분야에 응용 및 적용 연구가 진행되고 있다. 특히, 탄소계 박막은 자동차 및 기계 산업분야에 있어서 우수한 물리적 특성인 고경도 및 저마찰 특성을 이용한 금속 표면의 기능성 부여를 목적으로 활발하게 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 사출금형 표면의 고경도 저마찰화를 목적으로 비정질 탄소계 박막을 사출금형 소재 (KP4)에 제작하고, 이들 코팅막에 대한 경도, 밀착력, 마찰계수 등의 물리적 특성을 평가하였다. 또한, 탄소계 코팅막 제작 공정 조건이 코팅막의 물리적 특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.21-21
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• 2007

Strained silicon 기술은 MOSFET 채널 내 캐리어 이동도를 향상시켜 집적회로의 성능을 향상시키는 기술이다. 최근에는 strained 실리콘 기술과 SOI(silicon On Insulator) 기술을 접목시켜 집적회로 소자의 특성을 더욱 향상시킨 SSOI(Strained Silicon On Insulator) 기술이 연구되고 있다. 본 연구에서는 pseudo MOSFET 측정법을 이용하여 strained SOI 웨이퍼의 전기적 특성 분석을 행하였다. pseudo MOSFET 측정법은 SOI 웨이퍼의 전기적 특성분석을 위해 고안된 방법으로써 산화, 도핑 등의 소자 제조 공정 없이도 SOI 표면 실리콘층의 이동도와 매몰산화막과의 계면 특성 등을 분석해 낼 수 있는 기술이다. 표면 실리콘층의 두께와 매몰산화막의 두께가 각각 60nm, 150nm인 SOI 웨이퍼와 동일한 막 두께를 가지며 표면 실리콘층이 strained silicon인 SSOI 웨이퍼를 제작하여 그 특성을 비교 분석하였다. Pseudo MOSFET 측정 결과 Strained SOI 웨이퍼에서 표면 실리콘총 내의 전자 이동도가 일반적인 SOI 웨이퍼보다 약 25% 향상되었으며 정공 이동도나 매몰산화막의 계면 트랩밀도는 큰 차이를 보이지 않았다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.33.2-33.2
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• 2011

CMP (Chemical-Mechanical Planarization) 공정이란 화학적 반응과 기계적 힘을 동시에 이용하여 표면을 평탄화하는 공정으로, 반도체 산업에서 회로의 고집적화와 다층구조를 형성하기 위해 CMP 공정이 도입되었으며 반도체 패턴의 미세화와 다층화에 따라 CMP 공정의 중요성은 더욱 강조되고 있다. CMP 공정은 압력, 속도 등의 공정조건과, 화학적 반응을 유도하는 슬러리, 기계적 힘을 위한 패드 등에 의해 복합적으로 영향을 받는다. CMP 공정에서, 폴리우레탄 패드는 많은 기공들을 포함한 그루브(groove)를 형성하고 있어 웨이퍼와 직접적으로 접촉을 하며 공정 중 유입된 슬러리가 효과적으로 연마를 할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 하지만, 공정이 진행 될수록 그루브는 손상이 되어 제 역할을 하지 못하게 된다. 패드 컨디셔닝이란 컨디셔너가 CMP 공정 중에 지속적으로 패드 표면을 연마하여 패드의 손상된 부분을 제거하고 새로운 표면을 노출시켜 패드의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 말한다. 한편, 금속박막의 CMP 공정에 사용되는 슬러리는 금속박막과 산화반응을 하기 위하여 산화제를 포함하는데, 산화제는 금속 컨디셔너 표면을 산화시켜 부식을 야기한다. 컨디셔너의 표면부식은 반도체 수율에 직접적인 영향을 줄 수 있는 scratch 등을 발생시킬 뿐만 아니라, 컨디셔너의 수명도 저하시키게 되므로 이를 방지하기 위한 노력이 매우 중요하다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 연마 잔여물 흡착을 억제하고, 슬러리와 컨디셔너 표면 간에 일어나는 표면부식을 방지하기 위하여 소수성 자기조립 단분자막(SAM: Self-assembled monolayer)을 증착하여 특성을 평가하였다. SAM은 2가지 전구체(FOTS, Dodecanethiol를 사용하여 Vapor SAM 방법으로 증착하였고, 접촉각 측정을 통하여 단분자막의 증착 여부를 평가하였다. 또한 표면부식 특성은 Potentiodynamic polarization와 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) 등의 전기화학 분석법을 사용하여 평가되었다. SAM 표면은 정접촉각 측정기(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 $90^{\circ}$ 이상의 소수성 접촉각으로써 증착여부를 확인하였다. 또한, 표면에너지 감소로 인하여 슬러리 내의 연마입자 및 연마잔여물 흡착이 감소하는 것을 확인 하였다. Potentiodynamic polarization과 EIS의 결과 분석으로부터 SAM이 증착된 표면의 부식전위와 부식전류밀도가 감소하며, 임피던스 값이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 컨디셔너 표면에 SAM을 증착 하였고, CMP 공정 중 발생하는 오염물의 흡착을 감소시킴으로써 CMP 연마 효율을 증가하는 동시에 컨디셔너 금속표면의 부식을 방지함으로써 내구성이 증가될 수 있음을 확인 하였다.