• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.25 no.1
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• pp.39-43
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• 2011

This study has lowered the specific resistance by coating a thin film layer of Ag, playing the role of the electron donor on the ZnO that is used usefully for the transparent conductive oxides. Presently, this study has examined the transmittance and electric characteristics according to the thickness of the Ag thin film layer. Also, this study has observed the transmittance and electric characteristics according to the uppermost ZnO thin film layer of ZnO/Ag/ZnO symmetric film and has conducted the theoretical investigation. In order to observe the transmittance and electric characteristics according to the thickness of the Ag thin film layer and the uppermost ZnO thin film layer, this study conducted the film deposition at room temperature while making use of the DC magnetron sputtering system. In order to see the changes in the thickness of the Ag thin film layer, this study coated a thin film while increasing by 4nm; and, in order to see the changes in the thickness of uppermost ZnO thin film layer, it performed the thin film coating by increasing by 5nm. From the experimental result, the researchers observed that the best transmittance could be obtained when the thickness of the Ag thin film layer was 8nm, but the resistance and mobility increased as the thickness got larger. On the other hand, when the thickness of the uppermost ZnO thin film layer was 20nm, the experiment yielded the best transmittance with excellent electric characteristics. Also, when compared the ZnO/Ag asymmetric film with the ZnO/Ag/ZnO symmetric film, the ZnO/Ag asymmetric film showed better transmittance and electric characteristics.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• The Journal of Advanced Prosthodontics
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• v.5 no.4
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• pp.402-408
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• 2013

PURPOSE. The aim of this study was to evaluate the surface properties and in vitro bioactivity to osteoblasts of magnesium and magnesium-hydroxyapatite coated titanium. MATERIALS AND METHODS. Themagnesium (Mg) and magnesium-hydroxyapatite (Mg-HA) coatings on titanium (Ti) substrates were prepared by radio frequency (RF) and direct current (DC) magnetron sputtering.The samples were divided into non-coated smooth Ti (Ti-S group), Mg coatinggroup (Ti-Mg group), and Mg-HA coating group (Ti-MgHA group).The surface properties were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The surface roughness was evaluated by atomic force microscopy (AFM). Cell adhesion, cell proliferation and alkaline phosphatase (ALP) activity were evaluated using MC3T3-E1 cells. Reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis was performed. RESULTS. Cross-sectional SEM images showed that Mg and Mg-HA depositionson titanium substrates were performed successfully. The surface roughness appeared to be similaramong the three groups. Ti-MgHA and Ti-Mg group had improved cellular responses with regard to the proliferation, alkaline phosphatase (ALP) activity, and bone-associated markers, such as bone sialoprotein (BSP) and osteocalcin (OCN) mRNA compared to those of Ti-S group. However, the differences between Ti-Mg group and Ti-MgHA group were not significant, in spite of the tendency of higher proliferation, ALP activity and BSP expression in Ti-MgHA group. CONCLUSION. Mg and Mg-HAcoatings could stimulate the differentiation into osteoblastic MC3T3-E1 cells, potentially contributing to rapid osseointegration.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.66-66
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• 2008

본 연구에서는 ITO/Ag/ITO 다층 박막을 유기발광소자와 플렉시블 광전소자의 전극으로 적용하기 위하여 선형 대항 타겟 스퍼터(Linear facing target sputter) 시스템을 이용하여 성막하였고, ITO/Ag/ITO 다층박막의 전기적, 광학적, 구조적 특성을 분석하였다. 선형 대항 타겟 스퍼터 시스템은 강한 일방항의 자계와 타겟에 걸린 음극에 의해 전자의 회전, 왕복 운동이 가능해 마주보는 두 ITO 타겟 사이에 고밀도의 플라즈마를 구속 시켜 플라즈마 데미지 없이 산화물 박막을 성막시킬 수 있는 장치이다. 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO 전극을 DC power, working pressure, Ar/O2 ratio 에 따른 특성을 각각 분석하였다. glass 기판위에 최적화된 ITO 전극을 bottom layer로 두고, bottom ITO layer 위에 thermal evaporation 을 이용하여 Ag 박막을 6~20nm의 조건에 따라 두께를 다르게 성막하고, Ag 박막을 성막한 후에 다시 bottom ITO 전극과 같은 조건으로 ITO 전극을 top layer로 성막 하였다. 두 비정질의 ITO 전극 사이에 매우 앓은 Ag 박막을 성막 함으로 해서 glass 기판위에 ITO/Ag/ITO 다층 박막전극은 매우 낮은 저항과 높은 투과도를 나타낸다. ITO/Ag/ITO 박막의 전기적 광학적 특성을 보기 위해 hall measurement와 UV/visible spectrometer 분석을 각각 진행하였다. ITO/Ag/ITO 다층 박막 전극이 매우 얇은 두께임에도 불구하고 $4\Omega$/sq.의 낮은 면저항과 85%의 높은 투과도를 나타내는 이유는 ITO/Ag/ITO 전극 사이에 있는 Ag층의 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 현상으로 설명할 수 있다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag의 거동을 분석 하기위해 FESEM분석과 synchrotron x-ray scattering 분석을 하였다. ITO/Ag/ITO 전극의 Ag층이 islands의 모양에서 연속적으로 연결되는 변화과정 중에 SPR현상이 일어남을 알 수 있다. 여기서, 대항 타겟 스퍼터 시스템을 이용하여 성막한 ITO/Ag/ITO 다층박막을 OLED 또는 inverted OLEDs의 top 전극으로의 적용 가능성을 보이고 있다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.46 no.4
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• pp.145-152
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• 2013

The growth behavior of nanocrystalline diamond (NCD) film has been studied for three different substrates, i.e. bare Si wafer, 1 ${\mu}m$ thick W and Ti films deposited on Si wafer by DC sputter. The surface roughness values of the substrates measured by AFM were Si < W < Ti. After ultrasonic seeding treatment using nanometer sized diamond powder, surface roughness remained as Si < W < Ti. The contact angles of the substrates were Si ($56^{\circ}$) > W ($31^{\circ}$) > Ti ($0^{\circ}$). During deposition in the microwave plasma CVD system, NCD particles were formed and evolved to film. For the first 0.5h, the values of NCD particle density were measured as Si < W < Ti. Since the energy barrier for heterogeneous nucleation is proportional to the contact angle of the substrate, the initial nucleus or particle densities are believed to be Si < W < Ti. Meanwhile, the NCD growth rate up to 2 h was W > Si > Ti. In the case of W substrate, NCD particles were coalesced and evolved to the film in the short time of 0.5 h, which could be attributed to the fact that the diffusion of carbon species on W substrate was fast. The slower diffusion of carbon on Si substrate is believed to be the reason for slower film growth than on W substrate. The surface of Ti substrate was observed as a vertically aligned needle shape. The NCD particle formed on the top of a Ti needle should be coalesced with the particle on the nearby needle by carbon diffusion. In this case, the diffusion length is longer than that of Si or W substrate which shows a relatively flat surface. This results in a slow growth rate of NCD on Ti substrate. As deposition time is prolonged, NCD particles grow with carbon species attached from the plasma and coalesce with nearby particles, leaving many voids in NCD/Ti interface. The low adhesion of NCD films on Ti substrate is related to the void structure of NCD/Ti interface.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.113-113
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• 2017

최근 많은 산업의 발전으로 인해 환경오염을 유발시키는 폐수가 다량으로 배출되고 있으며, 이러한 폐수 속에는 유기용매, 고분자 물질 및 각종 염 등의 난분해성 물질들이 다량으로 함유되어 있다. 이런 물질들을 분해시키기 위해 물리적, 생물학적 수처리 방법이 많이 이용되고 있지만 이 방법들은 각각 운전비용과 처리비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 비용과 효율 측면에서 효과적인 폐수처리를 위해서 전기화학적 폐수처리 방법이 많이 사용되고 있다. 물리적, 생물학적 처리 방법에 비해 비용이 적게 들고, 처리 후 잔류물이 남지 않으며, 독성을 띄는 산화제의 첨가 없이도 높은 폐수처리 능력을 보이기 때문에 친환경적이므로, 전기화학적 폐수산화 처리에 사용되는 불용성 전극에 대한 연구가 많이 진행되어져 오고 있다. 그 중 BDD(Boron-doped diamond) 전극은 표면에서 강력한 산화제인 수산화 라디칼의 높은 발생량으로 인해 뛰어난 폐수처리 능력을 보이므로 불용성 전극 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 기존에 BDD 전극의 기판 모재로 이용되던 Si, W, Pb등은 모두 기계적 강도, 폐수처리 능력 및 독성 문제로 인해 한계가 있었고, 특히 Nb기판 위에 형성시킨 BDD 전극은 뛰어난 폐수처리 능력에도 불구하고 비싼 모재 원가로 인해 상용화가 힘든 실정이다. 이런 문제점을 해결하기 위해 높은 기계적 강도와 전기화학적 안정성을 가진 Ti 기판을 사용한 BDD 전극에 대한 연구가 보고되고 있다. 그러나 BDD와 Ti 간의 lattice mismatch, BDD층 형성을 위한 고온 공정시 탄소의 확산으로 인한 기판 표면에서의 TiC층 형성으로 인해 접착력이 감소하여 박리가 생기는 문제점이 있다. BDD와 Ti의 접착력을 향상시키기 위해 융점이 높고, 전기전도성이 우수한 TiN을 diffusion barrier layer로 삽입하면 탄소 확산에 의한 TiC층의 생성을 억제하여, 내부응력에 기인한 접착력 감소를 방지할 수 있다. 또 하나의 방법으로 Ti 기판의 전처리를 통해 BDD층의 접착력을 향상 시킬 수 있다. Sanding과 etching을 통해 기판 표면의 물리, 화학적인 표면조도를 부여하고, seeding을 통해 diamond 결정 성장에 도움을 주는 seed 입자를 분포시킴으로써, 중간층과 BDD층의 접착력을 향상시키고, BDD 결정핵 성장을 촉진시켜 고품질의 BDD박막 증착이 가능하다. 본 연구에서는 기존 Si, Nb 등의 기판 모재를 Ti로 대체함으로써 제조원가를 절감시키고, TiN 중간층을 삽입하여 접착력을 향상 시킴으로써 기존의 BDD 전극과 동등한 수준의 물성 및 수처리 특성을 가진 BDD전극 제작을 목표로 하였다. $25{\times}25mm$의 Ti 기판위에 TiN 중간층을 DC magnetron sputtering을 이용하여 증착 후, BDD 전극 층을 HFCVD로 증착하였다. 전처리를 진행한 기판과 중간층 및 BDD층의 미세구조를 XRD로 분석하였고, 표면 형상을 SEM으로 확인하였다. BDD전극의 접착력 분석을 통해 TiN 중간층의 최적 조성을 도출하고, 최종적으로 BDD/TiN/Ti 전극의 CV특성과 가폐수의 COD분해능력 및 축산폐수, 선박평형수 등의 실제 폐수 처리 능력을 BDD/Si, BDD/Nb 전극과 비교 검토할 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.128-128
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• 2018

최근 디스플레이 기술은 보다 가볍고, 얇고, 선명한 스마트 형태로 발전되고 있다. 특히 스마트산업의 성장으로 터치스크린패널(Touch Screen Panel, TSP)을 사용하는 기술이 다양해짐에 따라 더 높은 감도와 해상도를 달성하기 위한 핵심기술이 필요한 실정이다. TSP는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등 다양한 방식이 있다. 그 중 정전용량방식 터치 패널 (Capacitive type touch panel, CTTP)은 다른 유형에 비해 빠른 반응속도 및 멀티 터치 기능 등의 이점을 가지고 있기 때문에 연구의 초점이 되고 있다. 이를 실현하기 위해서 CTTP은 가시광영역의 높은 투과율과 낮은 비저항을 필요로 하기 때문에 박막의 초 슬림화 및 고 결정화도가 선행되어야만 한다. CTTP에 사용되는 투명전극 소재 중에서 40%의 비중을 차지하고 있는 ITO박막은 내구성과 시인성이 좋으나 생산 비용이 비싸다는 단점이 있다. 한편, 반응성 스퍼터링은 기존에 단일 소결체를 사용한 DC마그네트론 스퍼터링법보다 높은 증착률과 낮은 생산 비용으로 초박막을 만들 수 있다는 장점을 가진다. 본 실험에서는 In/Sn (2wt%) 금속 합금 타깃을 사용한 반응성 스퍼터링법을 이용하여 기판 온도 (RT 및 $140^{\circ}C$)에서 두께 30 nm의 In-Sn-O (ITO)박막을 증착하고, 대기 중 $140^{\circ}C$ 온도에서 시간에 따라 열처리한 후 박막의 물성을 관찰하였다. 증착 중 기판 가열을 하지 않은 ITO 박막의 경우, 열처리 시간이 증가함에 따라 비저항은 감소하였고, 홀 이동도는 현저하게 증가하였으며 캐리어 밀도에서는 별다른 차이가 없었다. 이를 통해 비저항의 감소는 캐리어 농도보다는 결정화를 통한 이동도의 증가와 관련 있다는 것을 확인할 수 있었다. 열처리 시간에 따른 박막의 핵 생성 및 결정 성장은 투과 전자 현미경(TEM)으로 명확하게 확인하였으며, 완전 결정화 된 박막의 grain size는 300~500 nm로 확인되었다. 기판온도 $140^{\circ}C$에서 증착한 박막의 경우, 후 열처리를 하지 않은 상태에서도 이미 결정화 된 것을 확인할 수 있었으며, 후 열처리 시에도 grain size에는 큰 변화가 없었다. 이는 증착 중에 박막의 결정화가 이미 완결된 것으로 판단된다. 또한, RT에서 증착한 박막의 경우에는 후 열처리 초기에는 산소공공등과 같은 결함들의 농도가 감소하여 투과율이 증가하였으나 완전한 결정화가 일어난 후에는 투과율이 약간 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이는 결정화 시 박막의 표면 조도가 증가하였고 이로 인해 빛의 산란이 증가하여 투과율이 감소한 것으로 판단된다. 이러한 결과로 반응성 스퍼터링 공정으로 제조한 ITO 초박막은 후열처리에 의한 완전한 결정화를 이룰 수 있으며, 이를 통해 얻은 낮은 비저항과 높은 투과율은 고품질 TSP에 적용될 가능성을 가진다고 판단된다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.20 no.7
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• pp.6-13
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• 2006

Tin doped indium oxide(ITO) and Al doped zinc oxide(ZnO:Al) films, which are widely used as a transparent conductor in optoelectronic devices, were prepared by using the capacitively coupled DC magnetron sputtering method. ITO and ZnO:Al films with the optimum growth conditions showed each resistivity of $1.67{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm],\;2.2{\times}10^{-3}[{\Omega}-cm]$ and transmittance of 89.61[%], 90.88[%] in the wavelength range of the visible spectrum. The two types of 5 inch-PDP cells with ZnO:Al and ITO transparent electrodes were made under the same manufacturing conditions. The PDP cell with ZnO:Al film was optimally operated in the mixing gas rate of Ne(base)-Xe(8[%]), and at gas pressure of 400[Torr]. It also shows the average measured brightness of $836[cd/m^2]$ at voltage range of $200{\sim}300$[V]. Luminous efficiency, one of the key parameter for high brightness and low power consumption, ranges from 1.2 to 1.6[lm/W] with increasing frequency of ac power supplier from 10 to 50[Khz]. The brightness and luminous efficiency are lower than those with ITO electrode by about 10[%]. However, these values are considered to be enough for the normal operation of PDP TV.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.21 no.10
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• pp.573-579
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• 2011

Highly textured Ag, Al and Al:Si back reflectors for flexible n-i-p silicon thin-film solar cells were prepared on 100-${\mu}m$-thick stainless steel substrates by DC magnetron sputtering and the influence of their surface textures on the light-scattering properties were investigated. The surface texture of the metal back reflectors was influenced by the increased grain size and by the bimodal distribution that arose due to the abnormal grain growth at elevated deposition temperatures. This can be explained by the structure zone model (SZM). With an increase in the deposition temperatures from room temperature to $500^{\circ}C$, the surface roughness of the Al:Si films increased from 11 nm to 95 nm, whereas that of the pure Ag films increased from 6 nm to 47 nm at the same deposition temperature. Although Al:Si back reflectors with larger surface feature dimensions than pure Ag can be fabricated at lower deposition temperatures due to the lower melting point and the Si impurity drag effect, they show poor total and diffuse reflectance, resulting from the low reflectivity and reflection loss on the textured surface. For a further improvement of the light-trapping efficiency in solar cells, a new type of back reflector consisting of Ag/Al:Si bilayer is suggested. The surface morphology and reflectance of this reflector are closely dependent on the Al:Si bottom layer and the Ag top layer. The relationship between the surface topography and the light-scattering properties of the bilayer back reflectors is also reported in this paper.

• Corrosion Science and Technology
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• v.8 no.4
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• pp.162-169
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• 2009

Pure titanium and its alloys are drastically used in implant materials due to their excellent mechanical properties, high corrosion resistance and good biocompatibility. However, the widely used Ti-6Al-4V is found to release toxic ions (Al and V) into the body, leading to undesirable long-term effects. Ti-6Al-4V has much higher elastic modulus than cortical bone. Therefore, titanium alloys with low elastic modulus have been developed as biomaterials to minimize stress shielding. For this reason, Ti-30Ta-xZr alloy systems have been studied in this study. The Ti-30Ta containing Zr(5, 10 and 15 wt%) were 10 times melted to improve chemical homogeneity by using a vacuum furnace and then homogenized for 24 hrs at $1000^{\circ}C$. The specimens were cut and polished for corrosion test and Ti coating and then coated with TiN, respectively, by using DC magnetron sputtering method. The analyses of coated surface were carried out by field emission scanning electron microscope(FE-SEM). The electrochemical characteristics were examined using potentiodynamic (- 1500 mV~+ 2000 mV) and AC impedance spectroscopy(100 kHz~10 mHz) in 0.9% NaCl solution at $36.5{\pm}1^{\circ}C$. The equiaxed structure was changed to needle-like structure with increasing Zr content. The surface defects and structures were covered with TiN/Ti coated layer. From the polarization behavior in 0.9% NaCl solution, The corrosion current density of Ti-30Ta-xZr alloys decreased as Zr content increased, whereas, the corrosion potential of Ti-30Ta-xZr alloys increased as Zr content increased. The corrosion resistance of TiN/Ti-coated Ti-30Ta-xZr alloys were higher than that of the TiN-coated Ti-30Ta-xZr alloys. From the AC impedance in 0.9% NaCl solution, polarization resistance($R_p$) value of TiN/Ti coated Ti-30Ta-xZr alloys showed higher than that of TiN-coated Ti-30Ta-xZr alloys.