• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.293.1-293.1
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• 2013

탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNTs)는 우수한 물성으로 인하여 전자소자, 에너지 저장매체, 투명전도막, 복합재료 등 매우 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예측되고 있으며, 더욱이 이러한 특성은 구조변형, 화학적 도핑뿐만 아니라 표면처리를 통해서 제어가 가능하다고 알려져 있다. 이를 위해 기존에는 열처리를 통하여 CNTs를 표면처리한 결과들이 보고되었으나, 고온에서 장시간의 공정이 요구되는 열처리 공정의 단점을 보완하기 위하여 플라즈마 처리를 통해 상온에서 단시간의 공정으로 CNTs를 표면처리하는 방법이 제시되었다. 특히 최근에는, 향후 산업적 응용을 목적으로 종래의 진공 환경에서 벗어나 대기압 연속공정 개발을 위한 대기압 플라즈마 기반의 표면처리 공정에 대하여 관심이 집중되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 대기압에서 플라즈마를 안정적으로 방전 및 유지 할 수 있는 플라즈마 토치 시스템을 구축하였고, 이를 이용하여 수직배향 CNTs를 표면 처리함으로써 그 영향을 살펴보았다. CNTs는 $SiO_2$ 웨이퍼 위에 증착한 철 촉매를 이용하여 $750^{\circ}C$에서 수직배향 합성하였으며, 원료가스로는 아세틸렌을 사용하였다. 대기압 플라즈마 장치의 경우 고전압 교류 전원장치를 이용하여 토치타입으로 제작하였다. 플라즈마는 아르곤과 질소가스를 시용하여 방전하고, 기판과의 거리 및 처리시간을 변수로 CNTs를 표면처리하였다. 플라즈마 처리 전후 접촉각 측정을 통하여 소수성이었던 CNTs 표면이 친수성으로 변화하는 것을 확인하였다. 또한 Raman 분석을 통하여 대기압 플라즈마의 처리조건에 따른 CNTs 의 구조적 결함 발생 정도를 정량화 시킬 수 있었다. 이를 통하여 대기압 플라즈마를 이용할 경우, CNTs의 구조적 손상을 최소화 하면서 효율적으로 표면특성을 변화시킬 수 있는 처리조건을 도출하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.80.1-80.1
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• 2012

표면에너지 (surface free energy, SFE)는 클래팅, 페인팅, 접합 기술에서 매우 중요한 요인이다. 그 이유는 표면에너지가 복합재료에서 결합특성의 척도이기 때문이다. 비록, 고체에서 표면에너지는 test inks의 의미로 간주될 수 있지만, 그것은 표면에너지의 정확한 측정을 위한 편리한 방법이 아니다. 우리는 기판의 표면에너지를 평평한 고체기판에 액체를 떨어뜨려 생긴 접촉각을 사용하여 측정하였고, 고체 기판에서 표면에너지의 플라즈마 표면처리의 영향에 대해 조사하였다. 증류수와 디오도메탄을 접촉각 측정 용액으로 사용하였고, Soda-lime glass와 Si wafer에서 신뢰성 있는 표면에너지 값을 얻을 수 있었다. 플라즈마 표면처리를 12초간 진행하였을 때 glass와 Si wafer에서 최대의 표면에너지 값인 74 $mJ/m^2$을 얻을 수 있었고 플라즈마 표면처리가 표면에너지에 미치는 영향은 두 기판 모두에서 약 300분 가량 지속되었다. 12초 이상의 플라즈마 표면처리를 통해 증가된 표면에너지는 스퍼터를 통해 증착한 크롬 박막과 기판 사이의 본딩력을 강하게 하였다. 실험의 신뢰성을 위해 기판에 미세 박막을 증착하여 박막의 핵이 생성될 때의 접촉각을 플라즈마 표면처리 전후와 비교하였다. 이 결과로부터 플라즈마 표면처리는 재료의 코팅과 페인팅 공정에서 재현성을 부여해주는 매우 효율적이고 중요한 방법이라 결론지을 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.304-304
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• 2015

플라즈마 표면처리를 통해 폴리머의 나노 구조를 형성하는 연구는 활발히 진행되고 있으나, 표면 처리를 통해 나노 기둥 구조를 형성하기 위해 본 연구에서는 폴리머(PMMA, PDMS, PET, NOA) 위에 표면형상 변화를 위한 산소 플라즈마 처리를 하였으며, 이 때 플라즈마 표면처리 공정조건은 파워 및 가스분압별에 대한 조건 변화를 주어 표면처리 후 표면형상 변화를 SEM과 접촉각을 통해 조사하였다. 이를 통해 얻어진 표면형상에서 PMMA의 나노 기둥 구조를 이용하여 건식접착패치에 응용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.56-57
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• 2011

본 연구는 태양전지의 광학적 효율 개선을 위한 표면처리에 관한 것으로써 유리 기판에 대해 반응성 이온 식각을 이용한 플라즈마 건식 표면처리를 진행하였다. 플라즈마 표면처리 조건의 변화에 따라 다양한 표면 요철을 형성하였으며, 이러한 요철의 조도에 따라 변화하는 광학적 특성을 관찰하였다. 또한 이러한 과정 중 식각 반응을 억제하는 inhibitor 막의 형성 기구와 inhibitor 막의 제거 기구에 대해서 규명하였으며 광학적 특성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 표면처리 조건을 도출하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.217.2-217.2
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• 2015

본 연구에서는 ITZO를 용액으로 제작하여, $O_2$ 플라즈마 처리를 통해 표면 및 광학적 특성을 분석하였다. 열처리 전 처리시간(0초~70초)을 가변하여 $O_2$ 플라즈마 처리하였다. 박막의 표면 상태를 RMS (Root Mean Square)로 비교하였다. 처리 전 표면의 거칠기는 1.38 nm이고, 50초에서 0.67nm로 표면의 상태가 좋아지며, 이후에는 RMS가 증가하여 표면 상태가 안 좋아짐을 확인하였다. 50초까지는 $O_2$ 플라즈마 처리를 통해 표면 상태의 개선된 효과를 얻을 수 있지만, 70초 이후에는 표면이 에칭되어 저하된 특성을 보이는 것을 확인하였다. 광학적 특성은 투과도와 밴드갭으로 차이를 확인하였다. 가시광선 영역 (380 nm~770 nm)에서의 투과도는 92%에서 90%로 감소하였고, 밴드갭은 3.64eV에서 3.57eV로 줄어들었다. $O_2$ 플라즈마 처리 시간에 따라 개선효과를 얻을 수 있지만, 70초 이후에는 표면에 결함을 야기하여 표면 및 광학적 특성의 저하를 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.170-171
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• 2015

최근 고성능이며 유연하고 투명한 전자 기기의 제작에 대한 관심이 높아지고 있으며 이에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 유연 전자제품을 제작하기 위해서는 고성능의 전자소자를 스탬프를 이용해 모재에서 유연한 기판으로 옮겨 붙이는 전사공정이 필요하다. 성공적인 전사공정을 수행하기 위해 스탬프 표면의 점착력을 제어하는 것이 중요하며, 이를 위해 다양한 표면 패터닝 및 표면처리 방법이 연구되고 있다. 대기압 플라즈마 표면처리는 공정 과정이 단순하여 대면적 연속적 전사 장비에 적용하기에 적합한 표면처리 공정으로, 본 연구에서는 대기압 플라즈마 표면 처리된 스탬프의 점착특성을 조사하고, 표면 처리된 스탬프를 이용하여 전자소자의 전사여부를 확인하는 실험을 수행하였다. 플라즈마 처리되지 않은 스탬프 표면은 높은 접착력을 가지며, 이를 이용하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 있었다. 반면에 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 하면 실리카 재질의 경화층이 형성되며 이 층에 의해 점착력이 감소하여 전자소자를 모재에서 떼어낼 수 없었다. 따라서 스탬프에 대기압 플라즈마 표면처리를 함으로써 스탬프와 전자소자 사이의 점착력을 변화시킬 수 있으며, 이를 이용하면 선택적 전사가 가능함을 확인하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.16-17
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• 2007

개발한 3 D 대기압 플라즈마 헤드와 그 특성 및 장단점 및 그에 의한 표면 개질 특성을 나타낸다. 플라즈마 처리 높이가 75 mm 이상의 시편도 처리할 수 있는 3 D 대기압 플라즈마 헤드를 개발하였으며, 그에 의한 신발 재료 EVA, PU, Rubber의 표면 개질 특성을 평가하였다. 또한 반도체 및 FPD 처리용 대기압 플라즈마도 개발하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.128-128
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• 2012

재료연구소는 전처리, 식각, 증착 등의 진공 표면처리 공정을 위한 다양한 플라즈마 소스들을 개발해 왔으며, 최근에는 롤투롤 기반의 표면처리 공정용 플라즈마 소스를 개발하고 있다. 본 발표에서는 최근 5년간 연구 개발한 다양한 표면처리용 플라즈마 소스들을 소개하고 각 기술들의 개발 현황을 발표하고자 한다. 본 발표에서 소개할 플라즈마 소스 기술들은 스퍼터링 타겟의 전압-전류 독립제어가 가능한 리모트 플라즈마 스퍼터링 소스, 식각 및 증착 공정용 Closed Drift형 Anode Layer 선형 이온빔 소스, PECVD용 Closed Drift형 선형 플라즈마 소스 등이며, 각 소스들을 활용한 전처리, 식각, 증착 등의 예시를 소개하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.125-125
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• 2013

기계부품 및 자동차부품 등의 내마모나 내피로성의 향상을 위한 표면처리로서 고주파처리, 침탄처리, 질화처리 등이 사용되고 있다. 최근에는 변형을 최소화 함으로써 후가공을 생략할 수 있는 질화처리가 주목받고 있다. 질화처리종류로는 염욕질화나 가스질화법이 사용되고 있으나, 이들에 비해 환경오염 및 공해가 적고 인체에 무해한 플라즈마 연질화법이 사용되고 있다. 플라즈마 연질화 기술은 IT기기의 제품에 적용되는 표면경화의 공정개발은 미비한 실정이다. 마이크로 구동 요소 부품중의 하나인 Leadscrew는 이송장치를 구성하는 핵심 부품으로 IT기기의 정밀 이송 및 구동제어에 사용되는 핵심 부품으로 사용되고 있으며, 리드스크류의 소재인 SWCH1018A(냉간압조용강선)은 표면 경도가 낮고 변형이 쉽기 때문에 표면 경화를 위한 플라즈마 연질화 기술을 이용하고자 했다. 본 연구는 플라즈마 연질화 공정을 적용한 시편의 표면경도를 높혀주고 변형을 최소화 할 수 있는 공정을 확인하는 것이다. 공정변수를 변화 시키면서 얻어진 시편의 표면미세 구조를 미소경도측정, XRD, SEM분석을 통하여 확인하였으며, 이를 통해 시편 표면경도를 높여주는 공정 조건을 도출하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.59.2-59.2
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• 2009

화학보호복은 독성이 있는 화학물질 및 미세분진등에 대해 공기를 차단하며 완전 밀폐형으로 공기호흡기 및 에어라인 같은 호흡보호장치와 함께 착용하여 신체부위를 보호한다. 그 예로 생물/화학보호복은 유독하고 해로운 생물/화학물질로 부터 인체를 보호해준다. 이들 보호복은 다양한 환경이 노출되어 장시간 작업을 위해서 오랜시간 보호성능을 유지해야한다. 특히, 이런 원단의 구성은 플라스틱과 고무류의 다층구조로 구성되어있다. 플라스틱류(폴리에틸렌, PTFE 등)는 표면장력이 너무 낮아 접착하는데 어려운 점이 많이 대두된다. 일반적인 표면처리방법은 크게 물리화학적 방법으로 4가지로 분류한다. 화학적산화, 불꽃처리, 플라즈마처리, UV 방사법 등이 있다. 이들 중에서 가장 간단한 산화처리는 플라즈마처리다. 이처리는 상온/상압하에서 대기 중 또는 가스내에 방전에 의해 플라즈마를 형성하고 이 플라즈마가 대상물의 표면분자와 격렬히 반응하게 하여 표면의 분자구조를 변화시킴에 따라 소수성의 표면에 Carboxyl, hydroxyl과 carbonyl과 같은 친수성으로 변하여 결합능력을 증가 시켜 표면장력을 높여주는 가장 효과적인 방법이다. 플라즈마 표면처리를 하고 나면 육안으로 표면의 변화를 감지할 수 없지만 접착, 잉크, 코팅을 잘 받아들이는 결과를 가져온다. 플라즈마 표면처리의 효과는 주로 부도체의 필름이나 합성수지 계열의 인쇄성과 접착성을 향상시키고자 많이 활용되고 있는 실정이다. 특히, 화학보호복과 같은 플라스틱류인 다양한 고분자 합성수지(Polyethylene, polypropylene, nylon, vinyl, PVC, PET 등)에 적용가능하다. 본 연구에서는 플라즈마처리조건에 영향을 주는 변수들을 고려하여 실험계획법(DOE, RSM)을 이용하여 최적화된 플라즈마 공정을 향상시키고자한다.