KR101315286B1 - 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 스테인레스 내에 초소수형 표면 구조를 지닌 나노 및 마이크로 구조물을 제작하여 산화 등 부식에 영향을 주는 바이오필름의 형성을 방지하는 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물을 제공한다.
또한, 본 발명은 전기 응집 부상 방식를 통하여 스테인레스 내부에 초소수성 표면 구조인 초미세 구조물을 통하여 바이오필름의 형성을 방지함에 따라 제품의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조 장치{A device of microstructure fabrication for anti-oxdation in pipe shape}

본 발명은 초미세 구조물 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형 스테인레스 내에 초소수형 표면 구조를 지닌 나노 및 마이크로 구조물을 제작하여 산화 등 부식에 영향을 주는 바이오필름의 형성을 방지하는 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조 장치에 관한 것이다.

기 알려진 바와 같이, 반도체나 전자, 광전, 자기, 표시 소자 등을 제조할 때 기판상에 미세패턴을 형성하는 공정을 수행하게 되는데, 이와 같이 기판상이 미세패턴을 형성하는 대표적인 기법으로는 빛을 이용하여 미세패턴을 형성하는 포토리소그라피(photolithography) 방법이 있다.

상기한 포토리소그라피 방법은 빛에 대한 반응성을 갖는 고분자 물질(예를 들면, 포토레지스트 등)을 패터닝하고자 하는 물질이 적층(또는 증착)된 기판상에 도포하고, 목표로 하는 임의의 패턴으로 설계된 레티클을 통해 고분자 물질 상에 빛을 투과시켜 노광하며, 현상 공정을 통해 노광된 고분자 물질을 제거함으로써, 패터닝하고자 하는 물질 위에 목표로 하는 패턴을 갖는 패턴 마스크(또는 식각 마스크)를 형성한다.

이후에, 패턴 마스크를 이용하는 식각 공정을 수행함으로써, 기판상에 적층된 물질을 원하는 패턴으로 패터닝한다.

한편, 상기한 바와 같은 포토리소그라피 방법은 회로 선폭(또는 패턴 선폭)이 노광 공정에 사용되는 빛의 파장에 의해 결정됨에 따라 현재의 기술수준을 고려할 때 포토리소그라피 공정을 이용하여 기판상에 초미세패턴, 예를ㄹ 들면 선폭이 100nm 이하인 초미세패턴을 형성하는 것이 매우 어려운 실정이다.

또한, 빛을 이용한 방법으로 다중 공정을 통한 3차원 형상을 대면적 기판 위에 패턴으로 형성할 수는 있으나, 다중 공정을 행하기 위해서는 하나의 패턴을 형성할 때마다 패턴 형성, 식각 공정, 세정 공정 등을 수행하여야만 하기 때문에 시간이 오래 걸리고 공정이 매우 복잡해진다는 문제가 있으며, 이러한 문제는 결국 제품의 제조 비용 상승 및 생산성의 저하를 초래하게 된다는 문제를 야기한다.

더욱이, 빛을 이용하여 기판상에 미세패턴을 형성하는 종래의 방법에서는 패턴이 형성될 기판의 표면이 편평하지 않으면 빛의 반사나 회절, 세기 변화 등에 의하여 공정이 매우 복잡해지는 문제가 있었다.

따라서, 선폭이 100nm 이하인 초미세패턴을 형성하는 새로운 기법에 대한 연구 개발이 도처에서 활발하게 진행되고 있으며, 새로운 기법으로는 미세 접촉 프린팅(micro-contact printing) 방법과 각인(imprinting) 방법이 있다.

상기한 방법 중 미세 접촉 프린팅 방법은 고분자 주형(mold)을 기판상에 각인시켜 원하는 형상의 패턴을 얻는 방식, 즉 원하는 모양의 형상(또는 패턴)을 갖는 고분자 주형(예를 들면, PDMS 주형)을 기판 상에 접촉시켜 표면 상태를 변화시키고, 이를 통해 원하는 부분만을 남기고 식각하거나 선택적으로 증착하는 방법이다.

그러나, 상술한 바와 같은 미세 접촉 프린팅 방법은 특별한 외력을 가하지 않는다는 장점을 갖는 반면에 표면을 깎아내지 않는 이상 변형된 표면 상태가 영구적으로 유지된다는 단점을 갖는다.

또한, 각인 방법은 원한 형상(패턴)을 가지고 있는 경도가 큰 주형을 물리적인 힘으로 가압하여 고분자 위에 미세패턴을 형성하고, 예를 들면 반응성 이온 식각(reactive Ion Ething) 등의 방법을 이용하여 이를 기판에 전송하는 방법이다.

그러나, 상기한 각인 방법은 가압할 때 높은 압력을 이용하기 때문에 고분자 박막 및 기판이 변형되거나 파손되는 현상이 야기된다는 치명적인 단점을 갖는다.

다시 말해서, 종래에 기 알려진 미세패턴 형성 방식은 대부분 반도체, 전자 및 유기 발광 다이오드(OLED), 액정 표시 장치(LCD)를 비롯한 표시 소자 등을 제조할 때 이용되는 것으로, 이를 위하여 포토 리소그래피 방식(Photolithography : Photo resist 등이 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용하여, 얻고자 하는 패턴의 마크를 사용하여 빛을 선택적으로 포토 레지스트에 조사함으로써 마크의 패턴과 동일한 패턴을 형성시키는 공정) 및 그에 대안 기술인 소프트 리소그라피 등의 기술이 개발되고 있다.

그러나, 이러한 미세패턴 형성 기술은 파이프 내부와 가팅 가공이 어렵거나 형상이 원형이나 곡면을 띄고 있어 표면 처리가 어려운 부분에서는 해당 공정을 진행하기에 어려운 점이 많기 때문에 평판 공정 외에는 실제 곡률이 있는 제품에 이용하기 굉장히 힘든 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전기 응집 부상 방식를 통하여 스테인레스 내부에 초미세 구조물을 형성하는 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 초소수성 표면 구조인 초미세 구조물을 물 파이프, 자동차 및 오토바이 등에 적용하여 수명 연장이 가능한 형성하는 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 초미세 구조물 제조장치는 중공의 배스; 상기 배스의 내부에 위치하는 파이프 전극; 상기 파이프 전극의 내부에 위치하는 스테인레스 파이프; 및 상기 파이프 전극 및 상기 스테인레스 파이프에 전하를 공급하는 전력공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 전력공급부는, 일측이 상기 파이프 전극과 연결되는 음극선; 일측이 상기 스테인레스 파이프와 연결되는 양극선; 및 상기 음극선 및 상기 양극선의 타측과 연결되는 전원;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 초미세 구조물은 전술한 바에 따른 초미세 구조물 제조 장치에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 초미세 구조물은, 상기 전원에서 공급되는 전하가 상기 파이프 전극 및 상기 스테인레스 파이프에 인가됨에 따라 화학 반응하여 상기 스테인레스 파이프 내부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 초미세 구조물은, 상기 배스와 인접하여 상기 배스와 연통하는 순환 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 초미세 구조물의 내부 표면은, 초소수형 구조인 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명은 전기 응집 부상 방식를 통하여 스테인레스 내부에 초소수성 표면 구조인 초미세 구조물을 통하여 바이오필름의 형성을 방지함으로써 제품의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 자동차의 머플러에 적용되는 경우 물이 머플러에 머무는 시간을 단축함과 동시에 물에 녹아 생성된 질산 이온과 황산 이온이 머플러의 표면과의 접촉을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스테인레스의 두께를 줄임으로써 관련 산업에 활용할 수 있는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조 장치를 나타낸 일 방향에서의 사시도, 및
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물의 사시도이다.

본 발명의 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조 장치를 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.

본 발명에 따른 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조장치(100)의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조 장치(100)를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물 제조 장치(100)는 배스(130)의 내부에 위치하는 파이프 전극(110), 파이프 전극(110)과 초미세 구조물(160)에 전기를 공급하는 전력공급부(120), 파이프 전극(110)을 둘러싸는 배스(130) 및 배스(130)와 인접하여 배스(130)와 연통하는 순환펌프(140)를 포함한다.

파이프 전극(110)은 배스(130)의 내부에 위치하며, 일반적인 관의 형태로 파이프 전극(110)의 상하가 개방된다. 이러한 파이프 전극(110)는 음극선(123)과 연결되어 전하를 인가받는다.

전력공급부(120)는 양극선(122) 및 음극선(123)의 타측과 연결되는 전원(121), 일측이 스테인레스 파이프(150)와 연결되는 양극선(122) 및 일측이 파이프 전극(110)과 연결되는 음극선(123)을 포함한다.

전원(121)은 양극선(122) 및 음극선(123)의 타측과 연결되며, 이러한 전원(121)은 양극선(122)에는 양전하를 공급하며, 음극선(123)에는 음전하를 공급하는 역할을 한다.

양극선(122)은 일측이 스테인레스 파이프(150)와 연결되며, 이러한 양극선(122)은 전원(121)으로부터 인가된 양전하를 스테인레스 파이프(150)에 인가하는 역할을 한다.

음극선(123)은 일측이 파이프 전극(110)과 연결되며, 이러한 음극선(123)은 전원(121)으로부터 인가된 음전하를 파이프 전극(110)에 인가하는 역할을 한다.

배스(130)는 내부가 빈 중공 형상이며, 그 내부에는 파이프 전극(110) 및 스테인레스 파이프(150)가 위치한다. 이러한 배스(130)에는 순환펌프(140)가 연통한다.

순환펌프(140)는 배스(130)와 인접하여 배스(130)와 연통한다.

스테인레스 파이프(150)는 일반적으로 사용되는 상하가 개방된 관 형태를 지니며, 그 재질은 스테인레스강인 것이 바람직하다. 이러한 스테인레스 파이프(150)는 양극선(122)과 연결되어 전원(121)으로부터 공급되는 양전하를 인가받는다.

초미세 구조물(160)은 전술한 초미세 구조물 제조 장치에 의해 스테인레스 파이프(150)의 내부에 형성되며, 이러한 초미세 구조물(160)은 전원(121)에서 공급되는 전기가 파이프 전극(110) 및 스테인레스 파이프(150)에 인가됨에 따라 화학 반응하여 스테인레스 파이프(150) 내부에 형성된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물(100)은 초소수성 표면 구조로 인하여 물 파이프, 자동차 및 오토바이 등의 산화에 노출되기 쉬운 곳에 적용할 경우 수명 연장이 가능하고, 스테인레스의 두께를 줄임으로써 생산비용을 절감하는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 원통형 스테인레스 내의 부식 방지를 위한 초미세 구조물
110 : 파이프 전극
120 : 전력공급부
121 : 전원
122 : 양극선
123 : 음극선
130 : 배스
140 : 순환펌프
150 : 스테인레스 파이프
160 : 초미세 구조물

Claims (6)

1. 중공의 배스;
   상기 배스의 내부에 위치하는 파이프 전극;
   상기 파이프 전극의 내부에 위치하는 스테인레스 파이프; 및
   상기 파이프 전극 및 상기 스테인레스 파이프에 전하를 공급하는 전력공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   초미세 구조물 제조 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전력공급부는,
   일측이 상기 파이프 전극과 연결되는 음극선;
   일측이 상기 스테인레스 파이프와 연결되는 양극선; 및
   상기 음극선 및 상기 양극선의 타측과 연결되는 전원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   초미세 구조물 제조 장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 초미세 구조물 제조 장치에 의해 제조된 초미세 구조물.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 초미세 구조물은, 상기 전원에서 공급되는 전하가 상기 파이프 전극 및 상기 스테인레스 파이프에 인가됨에 따라 화학 반응하여 상기 스테인레스 파이프 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는,
   초미세 구조물.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 초미세 구조물은, 상기 배스와 인접하여 상기 배스와 연통하는 순환 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   초미세 구조물.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 초미세 구조물의 내부 표면은, 초소수형 구조인 것을 특징으로 하는,
   초미세 구조물.

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