KR101805776B1 - 능동형 방오 필름, 이를 이용한 비닐하우스 천막 및 능동형 방오 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일 측 유체와 접촉하는 필름기재, 일 측 단부가 필름기재의 일 측 결합하고, 자성을 띄는 재질로 형성되어 자력에 의하여 타 측이 움직이는 자성필러 복수개가 필름기재의 일 측 어레이 형태로 형성되는 필러 어레이 부 및 필름기재의 타 측에 위치하여 자기장을 형성하고, 자기장을 변화시켜 자성필러들을 움직이게 하여 필름기재 인근의 유체의 유동을 발생시키는 자기장 발생 부를 포함하는 능동형 방오 필름을 제공한다.
따라서 마그네틱입자와 수지 혼합물을 필름기재에 도포한 후 자기장을 형성하여 필러 어레이를 형성하고, 자석을 이동시키면 되는 구조로서 그 구조가 간단하여 제조가 용이하고 소요되는 비용을 줄일 수 있어 경제적이며, 유지보수가 간단하다.

Description

능동형 방오 필름, 이를 이용한 비닐하우스 천막 및 능동형 방오 필름의 제조방법 {Actively actuatable anti-biofouling film and green house tent and manufacturing method of actively actuatable anti-biofouling film}

본 발명은 능동형 방오 필름 및 이를 이용한 비닐하우스 천막 및 능동형 방오 필름의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박테리아발생 및 박테리아 증식을 효과적으로 억제할 수 있는 능동형 방오 필름 및 이를 이용한 비닐하우스 천막 및 능동형 방오 필름의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 박테리아를 포함하는 미생물은 정체된 물이나 유체 내에서 오랜 기간 지나면 유체 내에 발생 및 증식하게 되며, 이러한 미생물로는 크게 진균, 세균, 원충류, 조류 등으로 구분되어 유체 내에 서식한다. 이렇게 유체 내에 서식하는 미생물은 인체에 무해한 것도 있으나, 대부분은 병원성이거나 인체유해성을 갖고 있는 것이 대부분으로 이에 대한 대처가 필요하다.

한편, 바이오 파울링(Biofouling)은 어떤 구조물이나 자연물에 생물막이 형성되거나 미생물 등이 부착 및 증식되는 현상을 말하며, 이러한 바이오파울링은 선체에 형성되는 경우 배의 성능을 떨어뜨리고 연료 유구량을 증가시키기도 하며, 물의 정화력을 저하시키거나, 인체에 감염되거나, 배탈, 피부질환 등을 유발하는 것 외에도 수도관을 부식시키거나 물에 이취, 이미, 이물질 등을 야기 시킬 수도 있다.

때문에 상기한 바이오파울링을 비롯한 미생물 발생 및 증식에 대한 관리가 필요하며, 이에 종래에는 상기한 미생물의 번식 및 발생을 억제하기 위한 방오 기술로서 물과 같은 유체 내에 세균의 발생 및 증식을 억제할 수 있는 오염방지 도료 또는 자외선과 같은 복사 원을 조사하는 방법 또는 오염억제제 개발 등이 진행되고 있으며, 안티바이오파울링(Anti-biofouling)을 통해 미생물 군집을 제거하거나 군집의 행성을 방지하는 기술이 개발되고 있다.

하지만, 상기한 종래의 방오 기술은 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 유지보수가 까다롭고 정체된 유체 내에서 증식하는 미생물의 근본적인 방오가 이루어지지 않아 미생물 발생이 근절되지 않는 등의 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1297531호

본 발명은, 소요되는 비용을 줄일 수 있으며, 유지보수가 간단하고, 유체정체를 방지하여 미생물의 근본적인 방오가 이루어질 수 있게 하는 능동형 방오 필름 및 이를 이용한 비닐하우스 천막 및 능동형 방오 필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 일 측 유체와 접촉하는 필름기재, 일 측 단부가 상기 필름기재의 일 측 결합하고, 자성을 띄는 재질로 형성되어 자력에 의하여 타 측이 움직이는 자성필러 복수개가 상기 필름기재의 일 측 어레이 형태로 형성되는 필러 어레이 부 및 상기 필름기재의 타 측에 위치하여 자기장을 형성하고, 자기장을 변화시켜 상기 자성필러들을 움직이게 하여 상기 필름기재 인근의 상기 유체의 유동을 발생시키는 자기장 발생 부를 포함하는 능동형 방오 필름을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 능동형 방오 필름을 비닐하우스의 덮개용 비닐에 결합하여 상기 덮개용 비닐 표면의 미생물 발생 및 증식을 억제하는 비닐하우스 천막을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명은 필름기재의 일 측 굳지 않은 마그네틱 입자들과 수지의 혼합물을 도포 또는 분사하는 단계, 상기 필름기재 상으로 자기장을 형성하여 상기 마그네틱 입자들이 상기 자기장에 의하여 상기 필름기재 일 측 섬모 형태의 자성필러들을 형성하는 단계 및 상기 자성필러를 경화하는 단계를 포함하는 능동형 방오 필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 능동형 방오 필름 및 이를 이용한 비닐하우스 천막 및 능동형 방오 필름의 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 마그네틱입자와 수지 혼합물을 필름기재에 도포한 후 자기장을 형성하여 필러 어레이를 형성하고, 자석을 이동시키면 되는 구조로서 그 구조가 간단하여 제조가 용이하고 소요되는 비용을 줄일 수 있어 경제적이며, 유지보수가 간단하다.

둘째, 자성을 띄는 자성필러들에 자기장을 부여하여 자성필러들이 움직이게 하여 필름 기재 표면의 유체정체를 방지함으로써, 유체정체에 따른 미생물의 발생 및 증식을 근본적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 방오 필름을 나타내는 정단면도이다.
도 2는 도 1의 능동형 방오 필름의 필러 어레이 부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 방오 필름의 제조방법을 나타내는 절차도이다.
도 4는 도 3의 능동형 방오 필름의 제조과정과 능동형 방오 필름의 제조과정에 의하여 제조된 자성필러들을 나타내는 SEM사진이다.
도 5는 도 4의 자성필러의 자기 영역 조절과 밀도를 포함하는 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 4의 능동형 방오 필름에서 자석 부를 영구자석으로 하는 경우 자성필러들의 구조를 나타내는 도면 및 사진이다.
도 7은 도 4의 능동형 방오 필름에서 필러 어레이부의 습윤성을 분석한 그래프와 도면이다.
도 8은 도 4의 능동형 방오 필름을 초소수성 습윤 성질을 갖는 자기 반응 필름으로 적용시의 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 방오 필름(400)은, 필름기재(100)와, 필러 어레이 부(200)와, 자기장 발생 부(300)를 포함한다.

상기 필름기재(100)는 플렉서블한 기재로 형성되며, 일 측 유체와 접촉하도록 되어 있다. 여기서, 상기 유체는 액상의 유체와 기상의 유체 모두를 포함하며, 물속이나 습기 많은 유체 등 모든 조건이 포함된다. 또한, 상기 필름기재(100)는 상기한 바와 같이 플렉서블한 재질이면 모두 가능하지만, 후술되는 자성필러(210)의 성분인 수지의 성분과 대응하는 성분재질로 형성하는 것이 바람직하며, PDMS(poly-dimethylsiloxane)와 같은 방수성의 수지계열 등을 적용할 수 있다.

상기 필러 어레이 부(200)는 자성필러(210) 복수개가 상기 필러기재의 일 측 도 2에 나타난 바와 같이 어레이 형태로 형성된다. 상기 자성필러(210)는 일 측 단부가 상기 필름기재(100)의 일 측 결합하고, 자성을 띄는 재질로 형성되어 자력에 의하여 타 측이 움직이도록 되어 있다.

상기 자성필러(210)는, 표면에 초소수성(Super-hydrophobic)의 코팅 층(220)이 형성되어 있다. 이때, 상기 코팅 층(220)은, CNP (Carbon Nano Particle) 가 코팅되는 것이 바람직한데, 이는 나노 스케일의 표면 거칠기를 만들기 위함이며, 상기한 CNP 외에 다른 나노 크기의 파티클로도 초소수 코팅 층을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 자성필러(210)는, 마그네틱 입자들과 수지의 혼합물이 굳지 않은 상태로 상기 필름기재(100)의 일 측 도포된 상태에서 상기 필름기재(100)에 자기장을 형성하여 상기 마그네틱 입자들이 상기 필름기재(100) 위에 섬모형태로 자가 조립되면 경화하여 형성되며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 상기 자성필러(210)는 마그네틱 입자로 카르보닐 철(CI; carbonyl iron)을 적용하고, 수지는 PDMS 재질로 형성하는 것이 바람직하지만, 이에 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 마그네틱 입자와 수지의 조성비는 1:1 로 하는 것이 바람직하다. 이는 CI가 너무 적거나 많을 경우 자성 필러의 밀도가 과하게 낮거나 높아져 제 기능을 하지 못하기 때문이다.

상기 자기장 발생 부(300)는 상기 필름기재(100)의 타 측에 위치하여 자기장을 형성하고, 자기장을 변화시켜 상기 자성필러(210)들을 움직이게 하여 상기 필름기재(100) 인근의 상기 유체의 유동을 발생시키되, 상기 자기장을 설정된 방향으로 변화시켜 상기 자성필러(210)들이 변화되는 상기 자기장의 방향에 따라 움직이도록 하는 역할을 한다.

상기한 자기장 발생 부(300)의 일 실시예로, 상기 자기장 발생 부(300)는, 자기장을 발생시키는 자석부(310)와, 상기 자석부(310)와 결합하여 상기 자석부(310)를 상기 필름기재(100)의 타 측 방향을 따라 이동시키는 이동부(320)와, 제어부(미도시)를 포함한다. 이때, 상기 자석부(310)는 영구자석을 적용할 수 있다.

상기 이동부(320)는 상기 자석부(310)를 상기 필름기재(100)의 타측면을 따라 이동시킬 수 있는 구성이라면 모두 가능하며, 공지의 XY축 이동이 가능한 이동레일과 구동부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 이동부(320)를 구동 제어하여 상기 자석부(310)의 이동방향을 제어하고, 상기 자성필러(210)들을 능동제어 상기 필름기재(100)와 인접하는 상기 유체의 유체흐름을 제어한다.

한편, 상기 자기장 발생 부(300)의 다른 실시예로, 전자석을 이용할 수 있다. 이에 대하여 살펴보면, 상기 자기장 발생 부(300)는 도시하지 않았지만, 복수개의 전자석들로 이루어진 자석어레이부와, 상기 자석어레이부와 연결되는 제어부를 포함한다.

여기서, 상기 자석 필러 어레이 부는, 상기 필름기재(100)의 타측면을 따라 복수개의 전자석들이 인접하게 서로 어레이 형태로 배열되어 형성된다.

이에, 상기 제어부는, 상기 전자석들로부터 발생되는 자기장의 방향 또는 세기를 조절하여 상기 자성필러(210)들이 변화하는 상기 전자석들의 자기장에 따라 움직이도록 한다.

상기한 바와 같이 상기 능동형 방오 필름(400)은 필름기재(100)의 표면에 자성필러(210)들이 어레이형태로 배열된 필러 어레이 부(200)와, 자기장 발생 부(300)를 포함하고 있어 그 구조가 간단하고 자기장에 따라 자성필러(210)들을 움직이게 하여 필름기재(100) 표면 부근의 유체가 정체되지 않고 유동하도록 함으로써, 박테리아를 비롯한 미생물 발생을 억제할 수 있다.

한편, 상기한 능동형 방오 필름(400)은, 다양한 구성에 적용될 수 있다. 가령, 상기 능동형 방오 필름(400)은 비닐하우스의 덮개용 비닐에 결합하여 상기 덮개용 비닐 표면의 미생물 발생 및 증식을 억제하는 비닐하우스 천막에 적용할 수 있다. 상세하게, 일반적으로 비닐하우스는 비가 오고 난 뒤 비닐하우스 천막의 하단부에 비가 모두 배수되지 않고 일정량 고일 수밖에 없는데, 이렇게 비닐하우스 천막 표면에 물이 고이게 되면 정체된 물 내에 박테리아를 포함하는 미생물이 발생 및 증식하게 된다. 이에, 상기 비닐하우스 천막은 비닐하우스 덮개용 비닐에 상기 능동형 방오 필름(400)을 결합하여 물의 유동을 유도함으로써 박테리아 발생 및 증식을 억제할 수 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 상기 능동형 방오 필름(400)의 제조방법에 대하여 살펴보기로 하며, 각 구성에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.

먼저, 상기 능동형 방오 필름(400)을 제조하기 위하여 필름기재(100)의 일 측면으로 굳지 않은 마그네틱 입자들과 수지의 혼합물을 도포 또는 분사수단을 통하여 분사한다(S10). 이때, 상기 필름기재(100)는 PDMS재질이고, 상기 마그네틱 입자는 카르보닐철로, 수지는 PDMS를 적용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 마그네틱 입자와 수지의 조성비는 1:1 로 하여 혼합한다.

그런 다음, 상기 필름기재(100) 상으로 상기 자기장 발생 부(300)를 통하여 자기장을 형성하여, 상기 마그네틱 입자들이 상기 자기장에 의하여 상기 자성필러(210)들로 자가 조립되어 형성되게 한다(S20). 이때, 상기 자성필러(210)들은 상기 필름기재(100)의 일 측 섬모 형태로 자가 조립되고 복수개가 어레이 형태로 배열되어 형성된다.

상기한 바와 같이 자성필러(210)들을 형성한 뒤에는 상기 자성필러(210)들이 초소수성을 띄도록 상기 자성필러(210)의 표면으로 코팅 층(220)을 형성한다(S30). 여기서, 상기 코팅 층(220)은 탄소나노파티클(CNP)을 코팅하는 것이 바람직하지만, 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

이후, 상기 필러 어레이 부(200)와, 코팅 층(220)을 형성한 후에는 상기 자성필러(210)를 경화하며(S40), 이때의 경화 공정은 상기 자성필러(210)의 PDMS재질을 고려하여 열경화 공정을 거칠 수 있다.

이하에서는, 상기 능동형 방오 필름의 세부적인 제조과정과 이를 통하여 제조된 능동형 방오 필름의 특성에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 마그네틱입자와 수지 혼합물로 이루어진 상기 자성필러를 이용한 액적의 조작기술은 종래와는 달리 각각의 자성필러들을 능동적으로 빠르게, 가역적으로 조작할 수 있다. 상기 자기 반응 유연막은 상기 자석부의 영구자석을 이용하여 조작된다. 상기 자성필러는 필러 어레이 부 표면에서 즉각적인 영역 반응과 최대 틸팅 각도를 90도 까지 가능하게 하는 확실한 가동 능력을 발휘할 수 있다. 게다가, 상기 필러 어레이 부 자성필러의 틸팅 각도에 상관없이 초소수성을 나타내며, 필러 어레이 부(이하 '자기 반응 필름'이라 한다)는 원격 자기 조정으로 능동적이고 가역적인 조작이 가능하다.

일반적으로 액적의 조작 방법은 생물학적 화학적 분석을 위한 랩 온 어 칩 장치에서부터 생체모방의 기능 표면에 이르기 까지 여러 분야에 있어서 지대한 관심사이다. 액적 조작에 있어서 마이크로 또는 나노패턴 표면은 수동적인 접근으로서 제안되었는데, 특유의 구조 (예를 들면, 슬랜트 구조) 또는 화학 기울기로 인해 특정한 방향으로 액상 습윤이나 퍼짐을 가능하게 한다. 비록 이러한 접근이 액상 습윤이나 퍼짐에 있어서 외부의 힘없이 조절이 가능하긴 하지만, 보통 늦고 가역적이지 않아 수동 메커니즘에 내재된 한계를 드러낸다. 그리하여, 전기 습윤, 유전이동, 표면 음향 파동과 열 모세관력을 포함하는 일련의 능동 액적 조작 기술이 제안되었다. 수동 접근과 비교하여, 능동 접근 기술은 빠르고 신뢰성 있는 방식으로 액적의 위치와 동작에 대한 조절을 가능하게 한다. 특히, 전기습윤 기술은 개별 액적이 프로그램 된 통로로 정확하게 조작되는 것을 가능하게 하여 미소유체 시스템에서 그 능력을 입증한다. 그럼에도 불구하고, 전기습윤 플랫폼은 액상 액적을 조작하는데 많은 에너지원뿐만 아니라 기판에 형성된 전극을 필요로 하여 기술의 확장성과 적용성에 한계를 드러내었다.

마이크로 또는 나노스케일의 구조를 가진 자기 가동 표면은 원격의 비파괴 자기 영역에 대하여 가역적이고 즉각적인 구조적 조화가 가능하기 때문에 능동적이고 역동적으로 액적들을 조작하는데 상당한 가능성을 가지고 있다. 자기력 적용에 있어 마이크로 또는 나노 구조의 구조적 변화는 액상 액적을 직접 조절하는데 사용될 수 있다. 그러나 이전의 자기력을 기반으로 한 액적 조작 기술들은 개별 액적들의 위치와 움직임을 조절할 수 있는 능력이 없는 습윤 상태 비가역 전이로서 제한되어 있었다. 비록 몇몇 논문들이 자기장을 이용하여 액적들의 위치를 조절하는 것을 소개하긴 했지만, 해당 경우에 액적들은 자기 나노 파티클들과 섞인 액적들을 이용하여 기술의 광범위한 적용에는 심각한 한계를 주었다. 이에 반해 본 발명의 경우, 표면에 자성 가동 계층 필러를 가지는 자기 반응 유연 막을 사용함으로써 순수 개별 액적의 위치와 움직임에 대한 능동적이고 역동적인 조작이 가능하다. 이 접근법에서, 개별 순수 액적은 사전에 정해진 전극들이나 자성 파티클들과 섞인 액적을 필요로 하지 않고 영구 자석만을 이용하여 유연막 (필름기재) 상에서 임의로 정해진 위치에 빠르게 조작되어질 수 있다. 자성 가동 계층 필러(필러 어레이 부)를 가진 유연막은 전경화된 폴리머와 자기 영역 하에 있는 자성 파티클들로 구성된 용액이 몰드 없이 자가 조립되어 단순 제작된다. 이 자기 반응 표면은 즉각적인 영역 반응과 최대 틸팅 각도 90도의 신뢰할 만한 가동능력을 발휘할 수 있다. 게다가, 자기 반응 필름은 가동 필러(자성필러)의 틸팅 각도에 상관없이 초소수성을 나타낸다. 이러한 초소수성을 가진 자기 반응 필름을 이용하여, 개별 액적을 능동적이고 즉각적인 방법으로 단지 영구 자석만을 이용하여 정확하고 역동적으로 조작할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

도 4는 역동적으로 가동하는 계층적 필러 어레이를 나타내며, 도 4에서 (a)는 자기 반응 필름의 제조 과정의 도식도로서, 자성 파티클과 PDMS 용액이 경화된 PDMS 기판에 분사되고 자발적으로 자기 영역의 방향에 따라 배열되어 필러 모양의 구조를 형성한다. 이어지는 열경화로 인해 필드 정렬 필러 모양으로 고정된다. 또한 필러 어레이 부 위로 탄소 나노 파티클을 코팅하여 초소수성을 가진 자기 가동 계층 필러를 완성시킨다. (b)는 자기 반응 유연막이 넓은 영역으로 제조된 사진이고, (c)는 자기 반응 계층 필러 어레이의 SEM 이미지이며, (d)는 원격 자기력에 의해 접혀진 계층적 필러 어레이의 SEM 이미지를 나타낸다.

1. 결과

1.1 자기 반응 필름(필러 어레이 부) 준비

역동적으로 조절 가능한 구조를 만들어 내기 위한 여러 접근법들 중에서 자기 가동 표면은 반응이 즉각적이고 원격조절이 가능하며 자기력의 비 파괴적 성질 때문에 특별히 주목할 만하다. 도 4의 (a)는 자기 반응 필름이 그 표면에 자가 조립된 계층적 필러를 만들어내는 과정을 자세하게 묘사하고 있다. 먼저, 경화되지 않은 PDMS와 핵산 혼합물에 카보닐 철(carbonyl iron; CI) 파티클을 넣어 자성 파티클과 PDMS 용액을 준비한다. 그러고 나서, 그 용액 1.5ml 을 네오디뮴 자석 상에 놓인 경화 PDMS 기판에 분사 건을 이용하여 분사한다. 그러고 나서, 강자성의 CI 파티클과 비경화된 PDMS 의 혼합물이 자기 영역의 방향을 따라 자발적으로 배열이 되며 필러 모양의 구조를 형성한다. 연이어 분사된 샘플을 열경화 시켜 필드 정렬된 필러 모양으로 고정시키며 넓은 영역에 걸쳐 PDMS 와 자성 파티클로 이루어진 합성 필러 어레이를 만들게 되며, 필러들에 있는 자성 파티클들이 구조적인 동작의 역동적인 변화를 가능하게 하고, 중합 매트릭스가 구조 기하학을 결정한다. (도 4의 (b),(d)참조). 탄소 나노 파티클을 그 어레이 상에 코팅하여 초소수성을 가진 자기 가동 계층 필러 어레이를 만들 수 있다. 이러한 자기 반응성 구조는 포토리소그래피 기술을 활용한 몰드의 제작을 통해서도 생성되어 질 수 있으나, 이 경우 제작비용과 시간이 많이 든다는 단점이 있다. 게다가, 결과 샘플들의 기하학적 구조가 보통 마스크나 몰드의 패턴에 의해 제한되기 때문에 자기 반응 구조의 즉각적인 기하학적 구조 변경이 이러한 몰드 기반 접근에는 가능하지 않다.

반면, 자가 조립을 활용한 자성 필러의 제작 방법은 자기 영역 조절을 함으로써 우리가 접근하고자 하는 구조에 쉽게 도달할 수 있다. 도 5의 (a)에서 보이는 바와 같이, 자기 흐름 밀도가 기판과 자석 사이의 거리에 따라 달라진다. 이는 제조 과정동안에 기판과 자석사이의 거리를 조절함으로써 다른 직경과 높이를 가진 필러 어레이들이 생성될 수 있다는 걸 의미한다. 예를 들면, 기판이 틈 없이 자석 위에 놓여 지면, 마이크로 필러의 평균 높이는 최대 580μm 까지 늘어나고 개별 필러 직경이 70μm로 줄어든다. 이와 반대로 기판과 자석 사이의 거리가 점차 늘어나면, 간격 거리 25mm 정도에서 필러의 높이는 380μm 까지 줄어들고 개별 필러의 직경은 210μm까지 늘어난다. (도 5의 c). 이는 자성 파티클들을 포함하는 용액들이 기판과의 틈이 최소화 될 때 더 높은 자기 영역 밀도에 영향을 받게 되기 때문이다. 필러 어레이의 높이와 직경은 또한 스프레이 코팅 경화 과정을 반복함으로써 조절되어 질 수 있다. 코팅 경화 과정이 한번 행해졌을 때의 필러의 높이와 직경은 각각 500μm 와 90μm 이다. 이 과정동안 샘플과 자석 사이의 거리가 거의 0으로 유지되었고 한번 코팅할 때마다 분사된 혼합물의 양은 1.5ml 이었다. 이 과정을 반복함으로써, 높이와 직경은 도 2d, e 와 같이 증가하였다. 세 번째의 코팅과 경화 과정 후에 그 필러의 높이는 1300μm로 그 직경은 130μm 로 늘어나서 매우 높은 형상 비 (>10) 를 가진 필러 구조를 만들어 낸다. 또한, 자성 필러의 구조는 PDMS 기판에 분사된 혼합물의 양에 따라서도 조절된다. 상기 혼합물을 0.5ml 만큼 분사했을 때, 상대적으로 낮은 밀도와 높이를 가진 필러 어레이가 생성되는 반면 분사량을 늘리면, 더 높은 밀도와 높이를 가진 마이크로 필러 어레이가 생성될 수 있다. 다양한 변수의 조정을 통해 생성된 마이크로 필러는 추가적인 CNP 코팅 공정을 통해 마이크로 그리고 나노스케일의 혼합 계층 필러 어레이들로 바뀌어 초소수성을 띄게 된다. 본 발명은 직경, 높이, 그리고 계층의 구조적 기하학을 자속 밀도와 코팅 분사 횟수, 분사량을 통해 단순히 조율함으로써 복잡한 제조 과정이나 미리 정해진 몰드 없이도 자가 조립 방식으로 넓은 영역에 걸쳐 강력한 초소수성을 가진 자기 반응 계층 필러 어레이를 생성할 수 있는 신규 전략을 제시한다. 게다가 같은 제조 조건 하에서 본 접근방식이 도 2b 내지 2d 에서 보여 지는 바와 같이 강력한 재생능력을 보여준다.

도 5는 자기영역과 분사 코팅 경화 과정의 횟수를 조절함으로써 필러 기하학을 조절하는 것을 나타내며, (a)는 자석과 샘플 사이의 거리에 따른 자기 흐름 밀도를 나타내고, (b)는 코팅과 경화 과정의 횟수에 따른 제조된 자기 반응 필러의 높이를, (c)는 개별 필러의 평균 직경을 나타낸다.

도 6은 영구 자석으로 자기 반응 필러 어레이를 역동적인 구조 조절을 나타낸다. (a)는 자석이 샘플 하에 놓여 졌을 때 필러어레이 주변에 생기는 자기 흐름 밀도 시뮬레이션을 나타내고, (b)는 자석이 자석 엣지로부터 "d" 수평 거리에 있는 목표 필러(도 6a의 빨간 화살표)에 도착할 때 필러 어레이의 역동적인 반응의 측면도이며 표시된 기준 자는 200μm이다. (c)는 직사각형의 자석에 놓인 자기 반응 필러 어레이의 상측도로서, 바로 자석 위에 위치한 필러는 상당히 구부러지는 것을 확인할 수 있으며, 구부러진 필러의 부분은 자석에 따라 회전한다. 이때 기준 자는 1cm이다.

1.2 외부 자기 영역에 의한 자기 필러 어레이의 역동적 구조 변화의 능동적 조절

자기 영역 하에서 필러 어레이의 역동적 반응을 조사하기 위하여, 필러의 구조적 변화를 막 아래에 있는 직사각형의 네오디뮴 자석의 수평 자세를 변화시킴으로써 직립 광학 현미경으로 관찰하였다. 직사각형의 자석이 막 아래에 놓일 때, 자석 유동 밀도가 중앙에서는 최대가 되고 중앙으로부터 거리가 멀어질수록 급격히 줄어들었다 (도 6a). 결과적으로 자석 위에 놓인 필러가 가장 강한 자기 영역의 영향을 받고, 자석의 경계선에서 떨어진 필러들은 자기 영역의 영향을 덜 받는다. 이는 어레이의 구부러지고 가동되는 행태가 샘플 아래에 있는 자석의 위치를 바꿈으로써 간단히 그리고 정확하게 조절될 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들면, 직사각형의 자석 (2cm×2cm×1cm, 최대자속밀도 3T) 을 도 6a의 "d" 로 정의된 자석의 S극 또는 N극으로 부터 6mm 떨어진 위치에 놓았을 때, 필러들은 그들의 원래 수직 자세를 벤딩 없이 유지하였다 (도 6b). 그러나 자석이 샘플에 가까워질수록, 강자성이 높은 카르보닐철을 포함한 필러 어레이들은 자석에 강하게 반응하기 시작한다. 거리가 4mm 일 때는, 상기 어레이는 틸팅각도 60도 까지 기울여진다. 거리가 증가할수록 자기 유동 밀도의 필러어레이에 미치는 영향이 커지면서 더 구부려 진다. 자석의 측면과 샘플 사이의 수평 거리가 거의 0일 때, 필러 어레이는 거의 틸팅 각도 90도 까지 기울어진다. 자석이 제거될 때, 어레이들은 원격 자기력에 반응하여 PDMS 매트릭스의 탄성 복원력에 의해 원래 수직 자세로 돌아가는데 이는 크게 벤딩되는 능력뿐만 아니라 빠르고 정확한 가동력을 증명한다. 도 6c는 직사각형의 자석위에 놓인 자기 반응 필러 어레이의 상측도를 나타낸다. 보이는 바와 같이, 자석위에 바로 놓인 필러들만이 상당히 많이 구부러지고, 자석면 밖의 필러들은 거의 구부러지지 않았거나 약간 구부러졌다. 자석의 가장자리 부분에 위치한 필러들은 자석이 마주보는 N극과 S극 사이에서 형성된 자기영역을 따라 자석이 마주하는 부분의 중심 쪽으로 구부러졌다. 자성 필러 어레이 아래에 있는 자석을 돌리면, 구부러진 필러의 방향 또한 자석에 따라 변한다. (도 6c).

1.3 자기 반응 필름의 습윤성

CNP 코팅과 코팅 경화 과정의 횟수와 연관된 상기 어레이의 표면 습윤성을 조사하였다. 상기에서 설명한 바와 같이, CNP 코팅은 필러 어레이에 구조적 계층성을 더하고 스프레이 코팅-경화의 반복된 과정은 필러 어레이의 직경과 높이를 증가시킨다. 더 많은 코팅-경화 과정을 겪은 어레이들은 그렇지 않은 필러 어레이에 비하여 높은 접촉각 (CA) 과 감소된 접촉각 이력 (CAH)을 나타낸다.(도 7a). 이는 액적 아래에 있는 공기부분이 더 많은 분사 코팅-경화 과정을 겪은 샘플들에 있어서 더 많아 지기 때문이다. 게다가, 어레이를 CNP로 코팅하는 것은 CA를 150° 이상으로 현저히 강화시키고 CAH를 10° 미만으로 줄여서 어레이가 이중 조도를 가지게 되어 초소수성을 띄게 한다. 필러 어레이가 자기 영역 하에 있을 때, 어레이상의 탄소나노파티클들의 존재유무에 따라 다른 습윤 행태들이 발견된다. 예를 들면, 탄소 나노 파티클이 없는 어레이들은 분사 코팅-경화 과정이 증가하면서 CA는 감소된 것을 보여준다. (도 7b). 세 번째 코팅 과정으로 어레이상의 CA는 123°까지 감소하였다. 게다가, 탄소나노파티클 없는 접힌 필러 어레이는 23°가 넘는 다소 높은 CAH를 나타내었는데, 이는 어레이상의 액적 조작을 방해할 수 있다. 이는 탄소나노파티클이 없는 어레이들이 자기 영역 하에서 접힐 때 더 많은 코팅-경화 과정을 거친 샘플에 있어서 액적 아래에 있는 고체 마찰이 증가하기 때문이다. 반대로, 탄소나노파티클 층이 있는 필러 어레이들은 코팅-경화 과정이 증가하면서 CA가 강화된 것을 보여준다(도 7b). 흥미롭게도, 이들 어레이들은 자기력에 의해 접혀지더라도 그들의 초소수성(CAs>150° 그리고 CAH<10°)을 유지함을 확인할 수 있다(도 7b). 이는 탄소나노파티클 코팅이 마이크로 필러들의 표면에 나노스케일의 조도를 형성하게 하여 마이크로 와 나노스케일이 결합된 계층적 구조를 만들어 내기 때문이다. 이들 계층적 건축은 어레이가 액적과 결합점을 적게 하여 필러 어레이의 벤딩 각도에 상관없이 초소수성의 습윤 상태를 유지할 수 있게 한다. 이 결과들은 개별 액적들이 어레이들이 자기력 하에서 가동이 되어도 자가 조립된 계층적 필러 어레이를 적시게 하지 않을 것이며, 이는 액적들이 필러 어레이 상에서 능동적이고 가역적으로 조작되어질 수 있게 한다. 비록 이전 연구들이 자기력에 기초한 액적 조작방법에 대하여 발표하였지만, 그것들은 마이크로 또는 나노스케일 구조의 가동 또는 벤딩시에 Cassie-Baxter 상태에서 Wenzel 상태로 습윤 상태를 전이시키는 것을 증명하는 것에 지나지 않았다. 이 경우는, 습윤 전이가 비가역적일 뿐만 아니라 개별 액적의 위치나 움직임의 정확하고 빠른 조절이 불가능하다. 반대로, 본 발명은 자기 가동 표면을 이용하여 액적들의 위치와 움직임에 대한 빠르고 가역적인 조절이 가능하다는 것을 증명할 수 있다.

습윤 성질을 더 특징화하기 위하여, 액적들이 굴러 떨어지는 기판의 틸팅 각도로 여겨지는 필러 어레이 상의 액적들의 roll-off 각도 (ROA)를 측정하였다. 한 번의 코팅-경화 과정을 거쳐 제조된 탄소나노파티클이 없는 수직 필러어레이의 ROA는 최대 59°이었다. 세 번의 코팅 과정을 거친 샘플들의 ROA는 30°까지 감소하였다. 필러 상에 탄소나노파티클로 코팅을 함으로써, 한번 코팅된 샘플들에 있어서는 ROA가 17°로, 세 번 코팅된 샘플들에 있어서는 10°로 현저히 줄어들었다 (도 7c). 흥미롭게도, 자기 영역을 샘플들에 가하면, 필러 어레이의 ROA는 상당히 줄어들었다. 탄소나노파티클이 없는 필러의 ROA는 각각 분사 코팅-경화 과정이 늘어남에 따라, 22°, 18°, 그리고 12°이었다. 특이하게도, 탄소나노파티클로 코팅된 필러 어레이들은 자기력 하에서 벤딩될 때, 0°의 ROA를 나타낸다. 이는 이들 어레이들이 기판을 기울이지 않고도 원격 자기력에 의해서만도 표면상의 액상 액적을 조작하고 옮기는 것이 가능하다는 것을 의미한다.

이론적으로는, 동일 표면상에서 ROA는 CAH의 영향을 받아야 하지만, 본 발명에서는, 자기 반응 필러 어레이의 벤딩에 의한 잠재 에너지 때문에 CAH 의 존재 여부에 상관없이 ROA가 0이다. 도 7d는 유연 자기 반응 필름 상에서의 액적 조작을 나타낸다. 자석 상의 필러가 접힐 때, 어레이 에서 잠재 에너지의 지역차가 생기게 된다. 게다가, 필러를 가동하면 액적들이 필러의 틸팅 방향을 따라 움직이도록 구동력이 제공된다. 결과적으로, 액적들은 접힌 필러의 위치를 향하여 움직인다. 자석이 지나간 장소에 있는 필러들은 그들의 원래 수직 모양을 회복하는 반면, 자석은 필러를 경로를 향해 더 구부리게 한다. 자기영역을 조절하는 일련의 필러 어레이 가동은 액적을 정확하고 능동적으로 조작하게 한다.

도 7은 자기 반응 필러 어레이들의 습윤성을 분석한 그래프와 도면으로, (a)는 액적(DI water)이 자기력이 적용하지 않을 때 각기 다른 코팅-경화 과정을 겪은 여러 종류의 자기 반응 필러 어레이들 위에 있을 때의 접촉각을 나타내고, (b)는 자기 영역이 적용된 필러 어레이들이 기판 상에 완전히 기울어진 상태에서 액적이 각기 다른 횟수의 코팅-경화 과정을 겪은 자기 반응 필러 어레이 상에 있을 때의 접촉각을 나타내며, (c)는 각기 다른 횟수의 코팅-경화 과정을 겪은 자기 반응 필러 어레이들 상의 액적의 roll-off 각도 와 자기 영역 적용을 나타내고, (a-c)에서 그래프 x축 상의 (c) 표시는 탄소나노파티클 코팅 샘플을 나타낸다. (d)는 자기 가동 계층 필러 어레이 상에서의 능동적인 액적 조작에 대한 개략도로서, 필러가 자기력에 의해 구부려 질 때, 지역 차에 의한 잠재 에너지 PE가 어레이 상에 생긴다. 게다가, 필러를 가동시키면 필러 방향에 따라 액적이 움직일 수 있도록 구동력(운동에너지 KE)이 제공된다. 결과적으로, 액적들은 구부려진 필러들의 위치를 향하여 움직인다.

1.4 자기 반응 필름 상의 액적들에 대한 원격조정

본 자가 조립하다 필러 어레이들은 자기 반응 역동 행태를 보일 뿐만 아니라 외부 자기력이 적용될 때 거의 0에 가까운 ROA를 가지는 안정된 초소수성의 습윤 성질을 가진다. 이러한 특징은 액상 액적을 능동적으로 조작하는데 큰 이점이 된다. 이를 증명하기 위하여, 원격 자기력만을 이용하여 목표 지점에 물 액적을 이동시켜 보았다 (도 8a참조). 먼저, 왼쪽으로부터 파랑, 노랑, 빨강으로 염색한 세 액적 10μl 를 유연막 위에 놓았다. 막의 초소수성 때문에, 각 액적들은 막 위에서 개별 구 모양을 유지하였다. 단지 영구 네오디뮴 자석을 파랑 액적 아래에서 오른쪽으로 옮김으로써, 파랑 액적이 노랑 액적까지 접촉되게 이동될 수 있었다. 그 액적은 움직이는 동안 매우 낮은 CAH로 초소수성을 유지하였다. 노랑 액적에 접촉한 뒤에, 두 액적이 합쳐졌고, 큰 초록 액적이 되었다. 비슷하게, 원격 자기 영역만을 이용하여 합쳐진 액적은 빨강 액적으로 성공적으로 이동하여, 또 다른 합쳐진 액적이 되었다. 원격 자기영역만을 이용한 순수 개별 액적들의 위치와 움직임을 능동적이고 가역적으로 조절하는 첫 증명이 되었다는 것에 주목하여야 한다. 이때까지, 개별 액적들을 능동적으로 조절하는 것은 전기 영역을 패턴화된 전극에 적용하는 전기습윤 방법에 의해서만 이루어졌었다. 자기 영역에 기초한 대부분의 이전 조작 기술들은 마이크로 또는 나노구조의 벤딩시 Cassie-Baxter 상태에서 Wenzel 상태로 비가역적으로 습윤 이전하는 데에 국한되었고, 개별 액적들의 위치와 움직임은 조절하기가 힘들었다. 자기 영역을 조절하면서 필러 어레이를 역동적으로 가동함으로써, 본 발명은 전기습윤 (목표지점으로의 능동적인 실시간 액적 조작)과 구조 기반 방법들 (단순화된 과정과 외부 에너지원의 불필요)의 주요 이점을 병합시킬 수 있다.

액적의 위치와 움직임에 대한 조절가능성을 증명하기 위하여, 추가 실험을 실시하였다(도 8b). 먼저, 빨강으로 염색된 물 액적을 자성 필러 어레이에 놓고 영구자석을 막 아래에 갖다 대었다. 자기 영역의 영향을 받은 필러들은 자기 영역 방향에 따라 기울어져 자석 상의 열린 채널을 형성하였다. 결과적으로, 그 액적은 채널을 따라 특정 목표 지점을 향하여 굴러갔다. 그 채널 방향은 자석을 회전시키면서 쉽게 조절되었다 (도 8b). 액적을 조작할 수 있는 것뿐만 아니라, 이 자기 반응 필름이 가진 우수한 습윤 성질은 얼음막이 표면에 아주 유용하다. 이 초소수성의 습윤 능력 때문에, 얼음 알갱이는 표면상에서 거의 완벽한 구 모양을 형성한다. 이러한 얼음 알갱이들은 자석으로 필러 어레이들을 가동시킴으로써 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있다 (도 8c).

도 8은 초소수성 습윤 성질을 가진 자기 반응 필러 어레이에 적용한 경우를 나타내며, (a)는 액적들을 특정 목표 지점으로 정확하게 이동시키는 것을 입증한 것으로, 파랑 색조 액적이 영구 네오디뮴 자석으로 노란 색조 액적에 닿을 때 까지 이동시킨다. 노란 색조 액적에 접촉되면, 두 액적은 서로 합쳐지고 더 큰 초록 액적이 된다. 합쳐진 액적은 자석을 이용하여 빨간 색조 액적이 있는 데 까지 이동되어 또 다시 합쳐진다. (b)는 단일 액적의 이동 방향 조절 가능성을 보이는 실험으로, 자석의 회전 방향에 따라 자성 필러 어레이들이 자기력선 방향을 따라 기울어지고 표면상의 열린 채널을 형성한다. 결과적으로 액적이 특정 목표 지점을 향하여 굴러갈 수 있다. (c)는 자성 필러 어레이의 얼음 제거 성질 입증 실험으로, 초소수정의 습윤 성질 때문에, 얼음 얼음 알갱이가 거의 완벽한 구 모양을 형성하고 이 얼음 알갱이들은 자석으로 필러 어레이들을 가동시킴으로써 표면에서 쉽게 제거될 수 있다.

2. 논의

본 발명에서, 자기 반응 유연 막 상에서 영구 자석만을 이용하여 순수 개별 액적의 위치와 움직임을 능동적이고 빠르게, 정확하게, 그리고 가역적으로 조절하는 기술을 제시하였다. 상기 자기 반응 필름은 자기장 하에서 전경화 된 폴리머와 자성 파티클을 포함하는 용액을 몰드 없이 자가 조립함으로써 생성되는 표면상에 임의의 방향을 향하는 계층적 필러 어레이를 포함한다. 필러 어레이의 기하학적 구조, 즉, 직경, 높이, 그리고 밀도는 제조 과정에서 자기장을 조절함으로써 쉽게 조율될 수 있다. 이들 자기 반응 필러 어레이들은 즉각적인 필드 반응과 최고 틸팅 각도 90도까지 가능한 역동적인 가동 능력뿐만 아니라, 가동 필러 어레이들의 각도에 상관없이 안정된 초소수성의 습윤성을 가진다. 이 우수한 가동능력과 습윤성으로 인해, 이 유연막은 어떠한 추가적인 과정이나 장비 없이 영구 자석만으로 표면상에서 개별 액적들을 능동적이고, 빠르게, 정확하게, 그리고 가역적으로 조작할 수 있게 한다. 게다가, 이 유연막의 제조는 어떤 비싼 제조과정이나 재료 없이 단순히 자가 조립되는 과정을 통해 만들어진다. 본 자기 반응 유연막은 생물학적인 그리고 화학적인 분석을 위한 랩 온 어 칩 장치에서부터 생체모방 기능 표면에 이르기 까지 다양한 분야에서 액체 액적을 능동적이고 정확하게 조작하는 가치 있는 플랫폼을 제공할 수 있을 것이다.

3. 방법

3-1. 마이크로 필러 어레이를 가진 자기 반응 필름 제조

먼저, Sylgard 184 의 베이스 폴리머와 헥산을 1:1 중량비로 섞어 세게 젓는다. 그 후, carbonyl 철 파티클을 PDMS 베이스 폴리머로서 같은 총 중량 만큼 상기 혼합물에 섞는다. Carbonyl 철 파티클을 포함하는 혼합물을 수조에서 30분간 초음파 처리한다. 초음파 처리 후, Sylgard 184 경화제를 상기 용액에 베이스 폴리머 대비 10wt%로 섞는다. 그리고 그 용액을 다시 초음파 처리시킨다. 혼합물 용액은 스프레이건을 이용하여 네오디뮴 자석(4cm×4cm×2cm) 상에 놓인 경화 PDMS 기판 상에 분사시킨다. 자석 위에 놓은 분사된 샘플은 열경화를 위해 컨벡션 오븐에 2시간 동안 70℃로 가열시킨다. 그리하여, 자기 가동 자가 조립 마이크로필러 어레이가 완성된다. 상기 마이크로필러 어레이는 탄소 나노 파티클 0.5wt%로 분사 코팅시키고 아세톤 2ml 넣어 1시간 동안 70℃ 에서 건조시켜, 초소수성을 가진 자기반응 계층 필러 어레이로 만들어 진다.

3-2. 자석위의 자기반응 필름 주위로 생기는 자기장 모의실험

네오디뮴 자석 상의 자기 반응 필름 주위에 생기는 자기장은 Finite Element Method Magnetics software 로 모의된다. 다른 두 종류의 자석 (4×4×2, 최대 흐름 밀도 4T, & 2×2×1, 최대 흐름 밀도 3T)이 이용된다.

3-3. 자기장 하에 자기 반응 필러 어레이들의 구조적 변화 분석

상기 필러 어레이들의 자기 반응 구조 변화와 가동 움직임은 자기 반응 필름 아래에 있는 네오디뮴 자석의 위치를 조절하면서 직립 광학 현미경으로 조사한다. 임의의 방향을 향하는 필러 어레이들을 가진 자기 반응 필름을 막이 구부러지는 것을 막기 위해 편편한 유리판에 붙인다. 막의 위치는 수동 3축 단계로 조절되고, 필러 어레이들의 역동적인 반응은 현미경에 부착된 CCD 카메라로 촬영한다.

3-4. 자기 반응 필러 어레이의 습윤성 분석

접촉 각 분석기를 이용하여 고정 CA 와 전ㅇ후진 CA를 측정한다. 액적 10~30μl를 고정 CA 측정을 위해 조심스레 자기 필러 어레이 상에 놓는다. 액적의 양을 조절하면서 전·후진 CA 를 측정한다. 액적 이미지는 상기 접촉 각 분석기에 있는 광학 현미경으로 촬영된다. 액적이 흘러내릴 때까지 기판을 천천히 기울이면서 떨어지는 순간 기판의 각도로 ROA를 결정한다.

3-5. 자기 반응 필름 상에서 액적 조작

액적 10μl 를 유리 슬라이드에 고정된 자기 반응 필름에 놓는다. 네오디뮴 자석을 액적 바로 아래에 갖다 댄다. 자석을 특정 목표 위치로 이동시킨다. 자석이 이동하면서 필러 어레이들도 자석 바로 앞에서 기판 쪽으로 납작하게 기울어진다. 결과적으로 액적이 구부러진 필러들을 따라 이동하여 자석을 따라간다. 액적의 움직임은 디지털 캠코더로 기록된다.

3-6. 자기 반응 필름의 얼음막이 성질 분석

10μl의 액적을 표면 위에 가진 자기 반응 필름을 -10℃ 냉장실에 2시간동안 넣어 완전히 액적을 얼린다. 그러고 나서, 네오디뮴 자석을 막 아래에 놓아 자기 반응 필러 어레이들이 가동되게 한다. 얼음 액적들이 표면에서 떨어져서 제거되는 모습은 디지털 캠코더로 촬영된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 필름기재 200... 필러 어레이 부
210... 자성필러 220... 코팅 층
300... 자기장 발생 부 310... 자석 부
320... 이동 부 400... 능동형 방오 필름

Claims (15)

1. 일 측면이 유체와 접촉하고 수지의 성분으로 형성되는 필름기재;
   일 측 단부가 상기 필름기재의 일 측면에 결합하고, 자성을 띄는 재질로 형성되어 자력에 의하여 타 측이 움직이는 자성필러 복수개가 상기 필름기재의 일 측 어레이 형태로 형성되는 필러 어레이부; 및
   상기 필름기재의 타 측에 위치하여 자기장을 형성하고, 자기장을 변화시켜 상기 자성필러들을 움직이게 하여 상기 필름기재 인근의 상기 유체의 유동을 발생시키는 자기장 발생 부를 포함하고,
   상기 자성필러는,
   마그네틱 입자들과 상기 필름기재와 대응되는 성분인 수지가 서로 혼합된 혼합물이 굳지 않은 상태로 상기 필름기재의 일 측에 도포 또는 분사된 상태에서 상기 필름기재에 자기장을 형성하여 상기 마그네틱 입자들이 상기 필름기재 위에 자가 조립되어 섬모 형태로 자발적으로 형성된 다음 경화되어 형성되며,
   상기 자기장 발생 부는,
   상기 자기장을 설정된 방향으로 변화시켜 상기 자성필러들이 변화되는 상기 자기장의 방향에 따라 움직이도록 자기장을 발생시키는 자석부와, 상기 자석부와 결합하여 상기 자석부를 상기 필름기재의 타 측면 방향을 따라 이동시키는 이동부와, 상기 이동부를 구동 제어하여 상기 자석의 이동방향을 제어하는 제어부를 포함하는 능동형 방오 필름.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자성필러는,
   표면에 초소수성(Super-hydrophobic)의 코팅 층이 형성되는 능동형 방오 필름.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 코팅 층은,
   탄소나노파티클로 형성되는 능동형 방오 필름.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 자성필러는,
   카르보닐 철(carbonyl iron)과, PDMS(polydimethylsiloxane)의 혼합물로 형성되는 능동형 방오 필름.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 필름기재는,
   상기 자성필러의 상기 수지의 성분과 대응되는 PDMS(polydimethylsiloxane)재질로 형성되는 능동형 방오 필름.
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 자기장 발생 부는,
   상기 필름기재의 타 측을 따라 복수개의 전자석들이 어레이 형태로 배열되는 자석어레이부와,
   상기 자석어레이부와 연결되고, 상기 전자석들로부터 발생되는 자기장의 방향 또는 세기를 조절하여 상기 자성필러들이 변화하는 상기 전자석들의 자기장에 따라 움직이도록 하는 제어부를 포함하는 능동형 방오 필름.
10. 청구항 1항 내지 청구항 3항, 청구항 5항 내지 청구항 6항 및 청구항 9 중 어느 한 항의 능동형 방오 필름을 비닐하우스의 덮개용 비닐에 결합하여 상기 덮개용 비닐 표면의 미생물 발생 및 증식을 억제하는 비닐하우스 천막.
11. 수지의 성분으로 형성되는 필름기재의 일 측에 마그네틱 입자들과 상기 필름기재와 대응되는 성분인 수지가 서로 혼합되어 굳지 않은 상태인 혼합물을 도포 또는 분사하는 단계;
    상기 필름기재 상으로 자기장을 형성하여 상기 마그네틱 입자들이 상기 자기장에 의하여 자가 조립되어 상기 필름기재 일 측에 섬모 형태의 자성필러들이 자발적으로 형성되게 하는 단계; 및
    상기 자성필러를 경화하는 단계를 포함하는 능동형 방오 필름의 제조방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 자성필러들이 초소수성을 띄도록 상기 자성필러 표면으로 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 능동형 방오 필름의 제조방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 자성필러의 표면으로 탄소나노파티클을 코팅하여 형성하는 능동형 방오 필름의 제조방법.
14. 청구항 11에 있어서,
    상기 자성필러는,
    카르보닐 철(carbonyl iron)과, PDMS(poly-dimethylsiloxane)를 포함하는 능동형 방오 필름의 제조방법.
15. 청구항 11에 있어서,
    상기 필름기재는, PDMS로 형성되는 능동형 방오 필름의 제조방법.

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