• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.426-426
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• 2011

최근 들어 금속물질을 나노미터 단위로 구성할 수 있는 기술이 진보하면서, 금속 나노입자에 의해 발생되는 표면 플라즈몬에 대해서도 다양한 분야의 관심이 집중되고 있다. 유전체 물질을 기지상으로 하는 금속:유전체 나노복합체에서 금속 나노입자는 자유전자들의 집단 진동인 국소표면 플라즈몬 공진(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)현상에 의해 국부전기장을 증대 시키고, 가시광 및 적외선 영역에서 특성 광흡수 거동을 보인다. 이와 같은 광학적 특성은 금속 나노입자들의 크기, 형태, 그리고 나노입자들의 주변을 구성하는 기지상 물질의 종류에 의해 조절된다. 금속:유전체 나노복합체에 나타나는 이러한 특성은 단순장식코팅 뿐만 아니라 광의 효율적 운용과 광을 매개로 한 기능발현을 필요로 하는 디스플레이, 광학 스위칭 소재 및 태양전지의 효율 향상을 위한 광흡수층 등 매우 다양한 응용이 가능하다. 본 연구에서는 다양한 굴절률을 갖는 재료들 중, 저굴절률을 갖는 SiO2와 고굴절률을 갖는 ZnS-SiO2를 기지상 재료로 선택하여 교번증착 스퍼터링법으로 Ag와 Au입자를 형성시켰다. Ag를 금속나노입자로 갖고, SiO2와 ZnS-SiO2를 기지상으로 하는 금속:유전체 나노복합체에서는 금속나노입자 형성에 따른 뚜렷한 표면 플라즈몬 공진 광흡수 피크가 관찰된 반면 Au나노입자는 기지상에 따라 각기 다른 광흡수 특성을 나타냈는데, SiO2기지상에서 명확한 광흡수 피크를 형성했던 경우와는 달리 ZnS-SiO2기지상에서는 특정파장에서의 흡수피크로 규정되기 어려운 넓은 파장범위에 걸친 완만한 광흡수 피크를 나타냈다. TEM 분석을 통해, ZnS-SiO2 기지상 내의 Au입자는 각각 독립되어 있는 Island형태가 아닌 유전체 기지상과 대칭적으로 혼합된 네트워크 형태의 Bruggeman 기하구조를 구성하고 있음을 확인하였고, 이는 Au입자가 형성되고 성장할 때 Au와 S의 높은 결합에너지로 인해 상당한 젖음 특성을 갖고 성장하였기 때문으로 판단됐다. 따라서 나노복합체를 구성하는 물질간의 광학적 특성뿐만 아니라 기지상 내에서의 금속입자의 성장거동에 대한 연구가 수반되었을 때, 금속:유전체 나노복합체의 표면 플라즈몬 공진 광흡수 특성을 보다 정확하게 제어할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.313-313
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• 2011

일반적으로 초친수 박막들은 물의 퍼짐 현상이 발생하여 빠른 건조와 함께 표면에 붙은 이물질 제거와 공기 중의 미세먼지를 흡착을 하지 않음으로써 표면에 워터스폿(water spot, 물자국)이 생기지 않고 다시 깨끗해지는 자가세정 능력을 가져 유리 및 건축자재의 표면처리 용도로써 많이 사용하고 있다. 이러한 초친수 박막을 제조하는 방법으로는 sol-gel법, 진공 증착법, 화학 기상 증착법, 스퍼터링법 등을 이용한다. 이중 스퍼터링법은 높은 증착속도를 얻을 수 있으며, 비교적 낮은 진공도에서 박막제작을 할 수 있다는 장점을 가진다. 본 실험은 RF-magnetron sputtering법을 이용하여 화학적으로 매우 안정하고 높은 투과율을 가지며 기계적 표면 경도가 우수하여 코팅용 박막으로 널리 이용되고 있는 $TiO_2$와 $SiO_2$를 Single Layer와 Double Layer인 $TiO_2/SiO_2$/Glass박막을 제작하여 초친수 특성을 분석하였다. 광학적 특성을 알아보기 위해 UV-vis spectrophotometer장비를 사용하여 측정한 결과 가시광 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 나타내었다. 이는 모든 박막들의 광학적 특성이 우수하여 높은 광학적 특성을 요구하는 분야에 널리 사용 될 수 있다 것이라는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 박막의 표면을 확인하기 위해 AFM을 측정한 결과 모든 박막들은 고른 거칠기를 나타내고 있다는 것을 볼 수 있었다. 이것으로 볼때 초친수 역시 초발수 박막의 표면과 마찬가지로 일정한 패턴을 가져야 하는 것을 확인 할 수 있었다. 박막이 초친수성을 띄기 위해 가장 중요시되는 조건인 접촉각이 5도 이하인 조건을 확인을 위해 Contact Angle을 이용하여 접촉각을 측정해 본 결과 박막들은 초친수성의 조건인 5도 보다 더욱 낮은 접촉각의 측정결과를 나타내었다. 위 실험결과를 볼 때 $TiO_2$와 $SiO_2$를 기반으로 단층 혹은 다층으로 박막을 제작하면 더욱 좋은 초친수 특성을 가져 사회적으로 여러 분야에 사용 가능 할 것이라 사료된다.

• Composites Research
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• 제26권5호
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• pp.295-302
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• 2013

본 연구에서는 차량용 Al5052/CFRP 복합재를 U-채널 몰드에서 컴프레션 몰딩 공정을 통해 제작하였다. Al5052는 샌드블라스팅을 통해 표면처리를 하였다. 표면처리를 하지 않은 판재와 표면거칠기(Ra)가 $1.85{\mu}m$ 및, $4.25{\mu}m$인 Al5052판재를 이용하여 실험을 수행하였다. 표면거칠기가 Al5052/CFRP 복합재의 접착성과 기계적 특성에 대한 영향을 전단시험과 굽힘실험을 통하여 평가하였다. 전단 시험에서는 표면거칠기가 $1.85{\mu}m$ 와 $4.25{\mu}m$ 시험편이 표면처리를 하지 않은 시험편보다 각각 3, 5배의 전단강도의 증가를 보였다. 굽힘시험에서는 표면처리를 하지 않았을 때 굽힘강도가 200 MPa에서 표면처리 후 400 MPa로 증가함을 알 수 있었다.

• Elastomers and Composites
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• 제36권2호
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• pp.94-101
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• 2001

본 연구에서는 RF-plasma를 사용하여 카본블랙을 $N_2$ 분위기에서 표면처리 하였을 때 카본블랙의 표면 산도 및 염기도와 이온 흡착 특성, 그리고 표면 자유에너지를 통한 물리-화학적변화를 관찰하였다. 그 결과 카본블랙을 플라즈마 표면처리 하였을 경우 표면 자유에너지의 비극성 요소 (${\gamma}s^L$)가 크게 증가함을 고찰하였다. 또한 표면 산도 및 표면 염기도와 이온 교환특성, 제타 전위, 그리고 이온 이동도의 향상 등에 의한 표면 관능기의 발달로 표면처리 시간이 증가됨에 따라 극성요소 (${\gamma}s^{sp}$)인 전자 받게 (${\gamma}s^+$)와 전자 주게 (${\gamma}s^-$) 인자도 증가하는 것을 볼 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.42-43
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• 2007

가전용 박막수지 피복강판의 적용확대에 따른 품질특성이 크게 요구되어짐에 따라 다양한 수지용액이 적용되고 있으며 용액의 구성성분에 따라 품질특성에 미치는 영향이 크게 좌우된다. 첨가제의 첨가량 및 종류에 따라 각종 품질특성에 미치는 영향에 대해 각종 평가방법을 통해 조사하였다.

• 감성과학
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• 제3권2호
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• pp.9-15
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• 2000

직물 표면을 문지를 때 느끼는 촉감은 여러 가지 기계적인 자극이 손 끝에 전달되어 느끼게 되므로, 직물의 표면의 특성을 분석하는 것은 매우 중요하다. 그러므로 표면을 덮고 있는 잔털의 양과 숫자를 측정하는 방법을 개발하고 촉감해석에 사용할 수 있도록 하였다. 표면의 거칠기는 비접촉으로 측정하여 잔털의 성질까지 포함된 스펙트럼을 얻었으며 FFT 분석을 통해 직물의 표면 구조의 특징과 상관되는 결과를 확인하였다. KES-F System에서 측정한 Hand Value와 비교 분석한 결과, 표면 거칠기와 잔털량과 잔털수는 객관적인 촉감해석에 중요한 요소로 사용할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.82-82
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• 2010

metal/metal계에서는 표면 원자의 재결합이 이루어 져서 표면의 특성이 bulk와는 전혀 다른 물리 화학적 특성을 보인다. 본 연구에서는 텅스텐 (110)면에 알루미늄 원자를 흡착시켜 저에너지 전자회절(LEED)과 이온산란분광법(ISS-TOF)을 이용하여 표면구조를 연구하였다. 텅스텐 (110)면 표면을 1000 K로 가열하는 동안 알루미늄을 1.0 ML 흡착시켰다. 이 때 p($1{\times}1$) LEED 이미지가 관측되었다. Al/W(110)계면에서 알루미늄 원자가 텅스텐 표면원자와의 결합거리와 방향 등 흡착위치를 알아보기 위해 이온산란분광법을 이용하였다. 그 결과 알루미늄 원자는 double domain으로 W(110) 표면의 hollow site에서 $0.55\;{\AA}$ 벗어나 위치하였으며, 텅스텐의 첫 번째 원자 층으로부터의 높이는 $2.13{\pm}0.1\;{\AA}$이다. 알루미늄 원자와 가장 가까운 텅스텐 원자까지의 거리는 $2.71{\pm}0.15\;{\AA}$이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.298-298
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• 2014

표면 텍스처링 기술은 서로 접촉되는 표면 형태에 발생하는 마찰을 줄이는 기술이다. 이 기술은 자동차와 같은 기계장치에서 마찰을 줄여 보다 좋은 에너지 효율을 얻을 수 있어 효과가 기대되는 기술이다. 본 연구는 고체윤활제($CaF_2$ or $BaF_2$)와 alumina, zriconia를 이용하여 자기 윤활 세라믹 복합체를 만들고 그 위에 표면 텍스처링 후, 윤활 상태에서의 마찰특성을 알아보았다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.265-268
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• 2008

본 연구에서는 대기압 플라즈마의 처리 조건에 따른 Tri-acteyl-cellulose (TAC) 필름의 접착력 향상을 위한 접촉각 및 표면에너지의 변화를 관찰하였다. 대기압 플라즈마의 처리 변수로는 처리 속도, 방전 전력, 시료와 플라즈마 헤드 사이의 간격 및 $N_2$ 가스 유속이며, 각각의 처리 변수가 TAC 필름의 표면 특성 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과 방전전력 및 $N_2$ 유량이 증가할수록 접촉각은 낮아지고 표면에너지는 증가하였다. 그리고 시료와 플라즈마 헤드 사이의 방전 간격은 2[mm]에서 접촉각이 낮고 표면에너지가 높게 나타나 TAC 필름의 접착력 향상을 위한 친수성 물질로 표면 개질됨을 확인할 수 있었다.