「DLC / BDD를 중심으로」 탄소박막 및 엔지니어의 삶 2014년 09월 12일 ㈜ 아벡테크 최용선

회 사 소 개 3 1 진 공 코 팅 기 술 5 2 DLC / BDD 기술 8 3 토론 및 결론 19 4

다양한 증착소스, 시스템 설계, 코팅서비스 경험 축적 회사소개 : 설립목적 및 비전 다양한 증착소스, 시스템 설계, 코팅서비스 경험 축적 폭 넓은 고객 Needs 대응력 확보 진공코팅 분야의 Total Solution을 제공하는 전문기업 ( 각종 증착소스, 맞춤형 코팅, 시스템 설계, 진공코팅 컨설팅 ) 2009년 전극분야 연구개발, 2014년 환경분야 사업 진출 준비

회사소개 : 연혁 2001. 7. 2004. 12. 벤처기업 인증 획득 (대구경북지방중소기업청장, 제 041326135-1-0290) 2006. 1. 알그라보트 및 로템보트 특허등록 (특허 제 0548900호, 제 0548904호) 2012. 3. 다이아몬드 전극 (BDD 전극) 연구개발 착수 ㈜아벡테크 설립 2006. 11. 기술혁신형 중소기업(INNO-BIZ) 확인 (중소기업청장, 제 6031-2819호) 2010. 6. 불용성 양극 중간층 형성 기술 개발 (타사 공동개발) 2007. 4. 구리족 금속 증발용 대용량 증착소스 개발 2009. 2. 백금계 불용성 양극 특성 향상 연구개발 착수 2013. 12. 도금라인용 적외선 반사판 특허등록 (특허 제 10-1345399호) 2014. 5. BDD 전극 개발 완료 (Lab Scale), 상용화 계획 수립 및 특허 출원

진공코팅 기술 : 표면처리 기본 개념 표면처리 : 얼굴 화장(성형)하기 정의 : 재료의 성능 향상 또는 부가 기능 부여 필요성 : 재료의 수명향상, 미려한 외관 확보 기술 분류 : 피막제조(=화장) 및 표면 개질(=성형) 화장 순서 1. 씻기(세안) 2. 기초화장(스킨) 3. 본 화장 4. 마무리 표면처리 순서 1. 표면 청정 2. 전처리 (활성화) 3. 코팅 4. 후처리

진공코팅 기술 : 진공증착(코팅) 개념 진공증착이란? 진공증착의 응용 화학적인 방법으로 재료에 성막 ◆ 진공 또는 특정 기체 분위기에서 피막성분을 물리적 또는 화학적인 방법으로 재료에 성막 ◆ 진공의 필요성 : 기판오염, 화학반응, 진로방해 진공증착의 응용 ◆ 1950년 전자기 재료를 중심으로 응용 시작 ◆ 전자공업, 광통신용 소자의 기능향상, 금형 및 기계부품의 표면 경화, 구조재료의 내식성 및 내열성 보강, 장식재료의 기능향상, 포장지나 섬유의 기능 향상 등 매우 다양

진공코팅 기술 : 진공증착(코팅) 제품 제조 프로세스 모재 (기판=피코팅재)의 재질, 제조과정 연마, 전처리 (세정, 열처리, Anodizing 등) 모재 특성분석 모재 (기판) 청정화 방법 (습식, 건식) 표면활성화 여부, 증착방법 검토 등 전 처 리 증발율, 온도, 거리, Interlayer, Bias 등 Co-Process (Assist) 변수 등 기판 회전 (공전, 자전, 속도), 보호막 등 증착공정 제어 증착후 열처리, 연마 등 검사, 분석 및 평가 등 후 처 리 공정제어에 따라 다른 박막 형성

DLC/BDD 기술 : 탄소의 동소체 Graphite Diamond Coal The Taylor-Burton The De Beers Diamond Coal

DLC/BDD 기술 : 탄소 동소체의 구조 구조 (3D) 다야야몬드 결 합 흑연 구조 (2D) 구 분

DLC/BDD 기술 : DLC (Diamond – like Carbon) 개요 정의 : 다이아몬드와 유사한 특성을 가진 비정질의 탄소 박막 제조방법 : 진공 플라즈마 및 진공 코팅 방법으로 제조 특성 : 높은 경도, 화학적 안정성 (산,염기에 강함), 저마찰계수 용도 : 내마모, 저융착, 이형성 등을 요구하는 금형이나 절삭공구, 습동부품의 수명향상 및 고내구성 코팅 DLC 박막구조

DLC/BDD 기술 : DLC 코팅의 특성 높은 경도 : 2,000~8,000Hv (다이아몬드 : 10,000Hv) 화학적 안정성 : 산, 알카리에 반응하지 않으며, 내식성이 있음 낮은 마찰계수 : 0.03~0.2 (Stainless Steel : 0.6~0.7) 光 투과 특성 : 적외선영역 높은 투과율 (IR Window 활용) 낮은 성막 온도 : RT ~ 300℃ (피코팅 소재의 제한이 적음)

DLC/BDD 기술 : DLC 응용분야 – 자동차 부품 내마모, 고윤활성이 중요시되는 자동차 부품

DLC/BDD 기술 : DLC 응용분야 2 의료분야에의 적용 Hard Disc 보호 및 윤활막 정밀가공 부품 및 공구

DLC/BDD 기술 : BDD (Boron – doped Diamond) 개요 정의 : 부도체인 다이아몬드박막에 붕소를 도핑하여 전도성 부여 제조방법 : HFCVD, MPCVD, DC plasma CVD 등으로 제조 특성 : 물리적, 화학적 안정성, 넓은 전기화학창, 낮은 잔류전류 용도 : 환경분야, 연료전지용 전극, 차세대 반도체 소재 등 붕소 도핑 효과 : 1013 ~ 1016 Ω·㎝ → ~10-3 Ω·㎝

가장 산화력이 뛰어난 OH radical + O3 생성 → 오염원 제거 DLC/BDD 기술 : BDD의 전기화학적 특성 가장 넓은 전기화학 전위창 가장 넓은 전위 영역에서 물의 전기분해 OH 라디칼(유일), 오존 생성 넓은 전위창 부식에 의한 전극의 손상이 없음 전극교체가 어려운 환경에 적합 화학적 안정성 일반전극 : H2O → ½O2 + 2H+ + 2e- BDD전극 : H2O → (OH·) + H+ + e- 전기분해 비교 가장 산화력이 뛰어난 OH radical + O3 생성 → 오염원 제거

한국과학기술연구원(KISTI) 선정 미래유망기술 DLC/BDD 기술 : BDD 기술 – 미래유망기술(KISTI, 2011) 한국과학기술연구원(KISTI) 선정 미래유망기술 출처 : KISTI 선정 미래유망기술(2011.10.28)

DLC/BDD 기술 : BDD 제조 – HFCVD 이용 기판세정 : 산화물, 이물질 제거 Diamond Seeding Filament 가열 : 탄소(C) 활성화 가스주입 : 수소 + 탄소 + 보론 공정관리 : 온도, 유량 등 가스주입 비율 : 박막 특성에 영향

DLC/BDD 기술 : BDD 전극 응용분야 응용분야 폐수처리 분야 음용수 처리 분야 선박 밸러스트水 처리 분야 탈황폐수, 도금폐수 처리분야 총질소(TN) 제거 각종 유기물 등 포함된 난분해성 산업폐수 처리 폐수처리 분야 상수도 멸균처리, 음료수 멸균처리 등 간이상수도 멸균설비 고품위 정수기 음용수 처리 분야 오존(O3) 발생 장치 Ballast Water 처리 분야 담수 및 저염해수 가능 고효율/소형화 가능 선박 밸러스트水 처리 분야 총잔류산화제(TRO) 관리에 효과적인 전극 수자원 재활용 분야, 기타 생활하수 재활용 빗물 등 중수활용 분야 환경오염 복원 분야 1,4 dioxane 제거 등 응용분야

토론 및 결론 : 엔지니어의 자세 자존감 : 탄소는 다양한 형태로 존재하며, 다양한 역할을 함 → 나의 쓰임새는 반드시 존재 인내심 : 탄소는 다양한 환경 및 프로세스를 거쳐 다양하게 변화 → 내가 포기하지 않으면 기회는 반드시 옴 탐구심 : 탄소는 다양한 화합물로 지구상에 존재 → 자신 전공의 폭넓은 응용분야 이해 호기심 : 탄소는 화합물을 형성하여 특성을 향상시킴(WC, TiC 등) → 일반인의 상식으로부터 탈피 자부심 : 탄소는 유기물을 구성하는 근본적인 원소 → 생명(인류)의 유지와 번영에 기여 자신감 : 탄소(특히 다이아몬드)는 물리적, 화학적으로 안정함 → 환경변화에 흔들리지 말고 내 길을 감 겸손함 : 탄소는 다양한 변환이 가능하지만 결국 탄소로 순환함 → 어느 위치에서 어느 형태로 존재하든 탄소는 탄소임