KR20160067057A - 위조 및 변조 방지 장치 - Google Patents

위조 및 변조 방지 장치 Download PDF

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KR20160067057A
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장보승
이동진
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주식회사 나노브릭
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Abstract

본 발명에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 및 상기 자기 가변 물질 포함부와 상기 자기장 발생부 사이에 개재되어 상기 자기 가변물질 포함부와 상기 자기장 발생부의 간격을 조절하는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

위조 및 변조 방지 장치 {ANTI-COUNTERFEIT APPARATUS}
본 발명은 위조 및 변조 방지 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 및 자기 가변 물질 포함부와 자기장 발생부 사이에 개재되어 자기 가변물질 포함부와 자기장 발생부의 간격을 조절하는 스페이서를 포함하고, 스페이서의 두께를 조절하여 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라, 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.
고가의 상품이나 내용물의 진정성이 요구되는 상품의 위조 및 변조를 방지하기 위하여 다양한 기술들이 소개된 바 있다. 종래에는 주로 미세 패턴, 점자, 홀로그램, RFID 등을 이용한 기술들이 상품의 위조 및 변조를 방지하기 위하여 사용되어 왔지만, 이러한 종래기술은 일반 사용자가 상품의 위조 및 변조 여부를 감별하기가 쉽지 않다는 한계를 가지고 있거나 위조 및 변조 방지 수단을 제조하는 데에 많은 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있다.
이에, 본 발명자는, 자기장이 인가됨에 따라 색이 변하거나 광 투과도가 변하는 물질을 이용하여 일반 사용자가 위조 및 변조 방지 대상물의 위조 및 변조 여부를 손쉽게 판별할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 자기 가변 물질 포함부와 자기장 발생부 사이에 스페이서를 개재하여 자기 가변물질 포함부와 자기장 발생부의 간격을 조절함에 따라, 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 자기장 발생부에서 인가되는 자기장에 따라 자기 유도 패턴 부분이 자기 유도(magnetic indcuction)되고, 자기 유도 패턴에 대향하는 자기 가변 물질 포함부의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화될 수 있는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 자기 가변 물질 포함부와 대향되는 제1 자기 유도부와 일체로 연장되는 제2 자기 유도부에 대하여 자기장을 인가함에 따라, 자기 가변 물질 포함부와 다른 축 상에서 자기장을 인가할 수 있는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 자기장 발생부를 가변 물질 포함부에 대해서 회전시키거나, 위치를 변화시킴으로써, 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 자기 가변 물질 포함부에 접착된 접착부의 일부 부분의 접착력은 나머지 부분의 접착력과 상이하여, 외력을 가하여 자기 가변 물질 포함부를 접착부로부터 분리시킬 때, 자기 가변 물질 포함부의 일부 부분만이 분리되는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 자기 가변 물질 포함부에 절취 패턴이 형성되어, 외력을 가하여 자기 가변 물질 포함부를 접착부로부터 분리시킬 때, 절취 패턴에 해당되는 자기 가변 물질 포함부의 부분만이 분리되는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 자기 가변 물질 포함부 상에 정보 박막층이 배치되고, 자기 가변 물질 포함부와 접하는 면에 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등이 형성되어 정보를 표시할 수 있는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 자기 가변 물질 포함부에 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등의 정보 표시부가 형성 되어 정보를 표시 할 수 있는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 패턴 형상 부분이 자화된 자화부에서 인가된 자기장에 의해, 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과된 광을 수광하고, 이를 기입력된 패턴 또는 파장 값과 비교하여 진위 여부를 판단할 수 있는 위조 및 변조 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 상기 자기 가변물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 및 상기 자기 가변 물질 포함부와 상기 자기장 발생부 사이에 개재되어 상기 자기 가변물질 포함부와 상기 자기장 발생부의 간격을 조절하는 스페이서를 포함하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
상기 스페이서는, 에어(air)층, 박막층, 필름층, 시트층, 접착증, 정보표시층, 상변화 물질(phase change materials)층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 스페이서의 두께를 조절하여, 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있다.
상기 스페이서의 자화율을 조절하여, 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있다.
상기 스페이서는 광흡수층을 포함하며, 상기 광흡수층은 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있다.
상기 스페이서는 투명 또는 반투명의 광투과층을 포함하며, 상기 광투과층은 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있다.
상기 광투과층의 적어도 일면에 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등이 형성될 수 있다.
상기 자기 가변 물질 포함부 또는 상기 자기장 발생부는 굴곡지게 형성되고, 상기 자기 가변 물질 포함부 또는 상기 자기장 발생부에 외력을 가하여 변형시킴에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에 인가되는 자기장이 변화할 수 있다.
상기 자기 가변 물질 포함부는 상기 자기 가변 물질을 탄성 기판에 코팅하여 형성할 수 있다.
상기 스페이서는 탄성 재질로 구성되고, 상기 스페이서가 외력에 의해 변형됨에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에 인가되는 자기장이 변화할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 배치되며, 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 및 상기 자기 가변 물질 포함부의 타측에 배치되며, 상기 자기장 발생부에서 인가되는 자기장에 따라 적어도 일부가 자기 유도(magnetic indcuction)되는 자기 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
상기 자기 유도부는 자기 유도 되는 영역인 자기 유도 패턴이 형성될 수 있다.
상기 자기 유도 패턴에 대향하는 상기 자기 가변 물질 포함부의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화될 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 상기 자기 가변 물질 포함부와 적어도 일부가 대향되는 제1 자기 유도부, 상기 제1 자기 유도부에 일체로 연장되는 제2 자기 유도부, 및 상기 제2 자기 유도부에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
상기 자기장 발생부에서 인가되는 자기장에 따라 제2 자기 유도부가 자기 유도됨과 동시에, 상기 제2 자기 유도부와 일체로 연장되는 상기 제1 자기 유도부가 자기 유도되며, 상기 제1 자기 유도부에 대향하는 상기 자기 가변 물질 포함부의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화될 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 및 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부를 포함하며, 상기 자기장 발생부는, 적어도 하나의 영구자석 또는 가변자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
상기 자기장 발생부는 상기 자기 가변 물질 포함부에 대해서 회전되거나, 위치가 변화됨으로써, 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있다.
상기 자기 가변 물질 포함부와 상기 자기장 발생부 사이에 적어도 하나의 층을 가지는 자화부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 및 상기 자기 가변 물질 포함부가 임의의 상대물에 부착되도록 상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 형성된 접착부를 포함하며, 상기 접착부의 적어도 일부 부분의 접착력은 상기 일부 부분을 제외한 나머지 부분의 접착력보다 강한 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
외력을 가하여 상기 자기 가변 물질 포함부를 상기 접착부로부터 분리시킬 경우, 상기 일부 부분에 접착된 상기 자기 가변 물질 포함부의 부분은 접착된 상태를 유지하고, 상기 일부 부분을 제외한 나머지 부분에 접착된 상기 자기 가변 물질 포함부의 부분만이 분리될 수 있다.
상기 일부 부분은 패턴화 될 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 및 상기 자기 가변 물질 포함부가 임의의 상대물에 부착되도록 상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 형성된 접착부를 포함하며, 상기 자기 가변 물질 포함부에 절취 패턴이 형성되어, 외력을 가하여 상기 자기 가변 물질 포함부를 상기 임의의 상대물로부터 분리시킬 경우, 상기 절취 패턴에 해당되는 자기 가변 물질 포함부의 부분만이 분리되는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 상기 자기 가변 물질 포함부 상에 배치되며, 상기 자기 가변 물질 포함부와 접하는 면에 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등이 형성된 정보 박막층, 및 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부를 포함하며, 상기 자기 가변 물질 포함부는 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등의 정보 표시부가 형성된 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
상기 정보 표시부는, 펀칭(punching), 레이저 조사, UV 조사 등의 방법으로 상기 자기 가변 물질 포함부를 선택적으로 제거하여 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 상기의 목적은, 소정의 패턴을 가지며, 상기 패턴 부분이 자화된 자화부, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 및 상기 자화부에서 인가된 자기장에 의해 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과된 광을 수광하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치에 의해 달성된다.
상기 수광부는 기입력된 패턴 또는 파장 값과, 상기 자화부의 상기 패턴에 의해 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과된 광의 파장을 비교하여 진위 여부를 판단할 수 있다.
상기 자기 가변 물질은 상기 자기장이 인가됨에 따라 기설정된 파장의 광을 반사시키거나 기설정된 투과도로 광을 투과시키도록 설정될 수 있다.
상기 자기 가변 물질 포함부, 상기 자기장 발생부 중 적어도 하나는, 태그, 카드, 필름 및 스티커 중 적어도 하나의 형태로 이루어질 수 있다.
상기 자기 가변 물질에는, 인가되는 자기장의 변화에 따라 서로 간의 간격 또는 위치가 변화되는 자성 입자가 분산된 용액이 포함될 수 있다.
상기 자기 가변 물질에는, 형광 물질, 인광 물질, 양자점(Quantum Dot) 물질, 시온(Temperature Indicating) 물질 및 시변각 안료(OVP, Optically Variable Pigment) 물질 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
상기 자기 가변 물질은 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 자기 가변물질 포함부와 자기장 발생부의 간격을 조절함에 따라, 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 자기 유도 패턴 부분이 자기 유도(magnetic indcuction)되고, 자기 유도 패턴에 대향하는 자기 가변 물질 포함부의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화될 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 자기 가변 물질 포함부와 다른 축 상에서 자기장을 인가할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 자기장 발생부를 가변 물질 포함부에 대해서 회전시키거나, 위치를 변화시킴으로써, 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 외력을 가하여 자기 가변 물질 포함부를 접착부로부터 분리시킬 때, 자기 가변 물질 포함부의 일부 부분만을 분리시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 외력을 가하여 자기 가변 물질 포함부를 접착부로부터 분리시킬 때, 절취 패턴에 해당되는 자기 가변 물질 포함부의 부분만을 분리시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 자기 가변 물질 포함부 상의 정보 박막층을 통해 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등의 정보를 표시할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 자기 가변 물질 포함부에 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등의 정보를 표시할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 패턴 형상 부분이 자화된 자화부에서 인가된 자기장에 따라 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과된 광을 기입력된 패턴 또는 파장 값과 비교하여, 진위 여부를 판단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 자기 가변 물질 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 자기 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 18은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 자기 가변 물질을 형성하는 컬러 나노 복합체를 나타낸 개념도이다.
도 20은 표면 수식에 의하여 제조된 나노 복합체를 나타내는 개념도이다.
도 21은 응집에 의해 제조된 나노 복합체를 나타내는 개념도이다.
도 22는 마이크로 입자의 제조 공정을 나타낸 공정도이다.
도 23은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 입도 분포 그래프이다.
도 24는 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 에멀전 상태에 있어서의 광학현미경 사진이다.
도 25는 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 수상에서의 광학현미경 사진이다.
도 26은 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 건조 분말에 대한 광학현미경 사진이다.
도 27은 마이크로 입자에 자기장을 인가했을 때 색상 발현을 나타내는 사진이다.
도 28은 분말 상태의 마이크로 입자의 자기장 세기에 따른 반사율 변화를 나타낸 스펙트럼이다.
도 29는 실시예의 마이크로 입자(a)와 비교예의 마이크로 입자(b)의 고온 보관 후의 광학현미경 사진이다.
도 30은 실시예의 마이크로 입자에 대한 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR) 측정 결과를 나타낸 스펙트럼이다.
도 31은 실시예의 컬러 나노 복합체가 젤리형 볼 형태의 구체를 이루어 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 과정을 나타낸 개념도이다.
도 32는 실시예의 컬러 나노 복합체 입자의 콜로이드를 함유한 밀리미터 크기의 구체의 현미경 사진이다.
도 33은 실시예의 구체에 자기장을 인가하기 전(a) 및 인가한 후(b)의 색가변을 나타낸 사진이다.
도 34는 평균 입도 15㎛ 크기의 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체의 현미경 사진이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
[자기 가변 물질의 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질에 포함되는 입자는 자기장에 의하여 자기력을 받아 회전 또는 이동할 수 있도록 자성을 가질 수 있는데, 예를 들면, 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co) 등의 자성 물질이 입자에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 자기장이 인가됨에 따라 자성을 갖게 되는, 즉, 자화되는 되는 물질을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부에서 자기장이 인가되지 않는 경우에 자성을 지닌 입자끼리 뭉치는 현상을 방지하기 위하여 외부 자기장을 인가하면 자화(magnetization)가 일어나지만 외부 자기장이 인가되지 않는 경우에는 잔류 자화(remnant magnetization)가 일어나지 않는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자가 용매에 잘 분산되고 응집되지 않도록 하기 위해서 입자 표면을 동일한 부호의 전하로 코팅할 수 있고, 입자가 용매 내에서 침전되지 않도록 하기 위해서 입자 표면을 해당 입자와 비중이 다른 물질로 코팅하거나 용매에 해당 입자와 비중이 다른 물질을 혼합할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 특정 파장의 광을 반사시킬 수 있도록, 즉, 특정 컬러를 갖도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 입자는 산화수 조절 또는 무기 안료, 안료 등의 코팅을 통하여 특정 컬러를 갖게 될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 입자에 코팅되는 무기 안료로는 발색단을 포함하는 Zn, Pb, Ti, Cd, Fe, As, Co, Mg, Al 등이 산화물, 유화물, 유산염의 형태로 사용될 수 있고, 본 발명에 따른 입자에 코팅되는 염료로는 형광 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 매염 염료, 황화 염료, 배트 염료, 분산 염료, 반응성 염료 등이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질에 포함되는 입자는 형광 물질, 인광 물질, 양자점(Quantum Dot) 물질, 시온(Temperature Indicating) 물질, 시변각 안료(OVP, Optically Variable Pigment) 물질 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자가 용매 내에서 높은 분산성과 안정성을 갖도록 하기 위하여 실리카, 고분자, 고분자 단량체 등을 입자의 표면에 코팅시킬 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 입자의 직경은 수십 나노미터 내지 수십 마이크로미터일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명에 따른 자기 가변 물질에 포함되는 용매의 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매는 입자가 균일하게 분산될 수 있도록 입자의 비중과 비슷한 비중을 갖는 물질로 구성될 수 있고, 용매 내에서의 입자가 안정적으로 분산되는 데에 적합한 물질로 구성될 수 있는데, 예를 들면, 저유전율을 갖는 할로겐 카본 오일, 디메틸 실리콘 오일 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매는 특정 파장의 광을 반사시킬 수 있도록, 즉, 특정 컬러를 갖도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 용매는 무기 안료, 염료를 갖는 물질을 포함하거나 광결정에 의한 구조색을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성 입자를 지용성 용매에 균일하게 분산시킴으로써 캡슐화 과정에서 입자끼리 서로 뭉치거나 캡슐 내벽에 들러 붙는 것을 방지할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 입자 및 용매의 구성이 상기 열거한 것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 적절히 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
다음으로, 본 발명에 따른 자기 가변 물질에 포함되는 입자 및 용매가 캡슐화 또는 구획화되는 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 용매 내에서 분산된 상태로 광투과성 물질로 이루어진 복수의 캡슐로 캡슐화될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자 및 용매를 캡슐화함으로써 서로 다른 캡슐 간의 혼입 등의 직접적인 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 자기 가변 물질에 포함되는 입자를 각 캡슐마다 독립적으로 제어할 수 있으며, 그 결과 보다 다양한 패턴의 광 투과 조절이 가능해지고, 광 투과도 제어 특성이 보다 우수해지도록 할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐을 구성하는 물질에는 젤라틴, 아카시아, 멜라민, 우레아, 프로틴, 폴리사카라이드 등이 사용될 수 있고, 캡슐을 고정시키기 위한 물질(즉, 바인더)이 사용될 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 캡슐의 구성이 반드시 상기 열거한 예에 한정되는 것은 아니며, 광투과성이고 물리적으로 강하고 딱딱하지 않고 탄성을 가지고 다공성이지 않고 외부의 열과 압력에 강한 재료라면 어느 물질이든지 본 발명에 따른 캡슐의 재료로서 사용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자는 용매 내에서 분산된 상태로 구획화될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 격벽에 의하여 나누어진 서로 다른 셀 사이에 혼입 등의 직접적인 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 후술할 자기 가변 물질 포함부에 포함되는 입자를 각 캡슐마다 독립적으로 제어할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질(10)로부터 반사되는 광을 파장을 조절하는 원리를 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성을 갖고 표면에 전하를 갖는 복수의 입자(11)에 자기장이 인가되는 경우, 각 입자(11)가 갖는 자성으로 인하여 입자(11)에는 소정의 방향의 자기적 인력이 작용하게 되고 이에 따라 한 쪽으로 치우쳐진 입자(11) 사이의 거리가 좁아지게 됨과 동시에, 입자(11) 사이에는 쿨롱의 법칙에 의한 전기적 척력이 작용하거나(입자가 동일한 표면 전하를 갖는 경우) 입체장애효과에 의한 물리적 척력이 작용하게 된다(입자의 표면에 부착된 검출 기능기로 인하여 입자의 유체역학적 크기가 큰 경우). 따라서, 자기장으로 인한 인력과 전하로 인한 입자 사이의 척력의 상대적인 세기에 따라 입자(11)들의 간격이 결정될 수 있으며, 이에 따라 소정의 간격을 두고 배열된 입자(11)들은 광결정의 기능을 할 수 있게 된다. 즉, Bragg 법칙에 의하면 입자(11)들로부터 반사되는 광의 파장은 입자(11)들의 간격에 의해 결정되기 때문에, 입자(11)들의 간격을 제어함에 따라 입자(11)들로부터 반사되는 광의 파장이 조절될 수 있는 것이다.
여기서, 반사되는 광의 파장의 패턴은 자기장의 세기 및 방향, 입자의 크기 및 질량, 입자 및 용매의 굴절률, 입자의 자화값, 입자의 전하량, 용매 내의 분산된 입자의 농도 등의 요인에 의하여 다양하게 나타날 수 있다.
도 1을 참조하면, 자기장이 인가되지 않는 경우에 캡슐(13) 내의 입자(11)는 불규칙하게 배열되어 있을 수 있으며, 이러한 경우에는 입자(11)로부터 별다른 색이 표출되지 않게 된다. 다음으로, 소정의 자기장이 인가되면, 자기장으로 인한 인력과 전하로 인한 입자(11) 사이의 척력이 평형을 이루면서 입자(11)는 소정의 간격을 두고 규칙적으로 배열될 수 있으며, 이에 따라 간격이 제어된 복수의 입자(11)로부터 특정 파장의 광을 반사될 수 있게 된다. 또한, 입자(11)에 인가되는 자기장의 세기가 커지면 자기장으로 인한 인력도 커지기 때문에 입자(11)의 간격이 더 좁아지게 되고, 이에 따라 입자(11)로부터 반사되는 광의 파장은 더 짧아지게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자(11)에 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써 입자(11)로부터 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있게 된다. 자기장의 세기가 더 커짐에 따라 입자로부터 반사되는 광의 파장이 가시광선 대역을 넘어 자외선 대역에 해당하게 되면 입자가 가시광선을 반사하지 않고 투과시키게 되므로 이러한 경우에는 광 투과도가 증가할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 입자(11)와 용매(12)로 구성되는 자기 가변 물질은 광 투과성 물질로 구성되는 캡슐(13)에 의하여 캡슐화될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 세기의 자기장이 인가될 때 나타나는 자기 가변 물질의 컬러 변화를 촬영한 결과를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라 입자로부터 반사되는 광은 적색에서 초록색, 그리고 보라색까지 가시광선 파장대의 모든 영역에서 조절될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기장의 세기에 따라 자기 가변 물질로부터 반사되는 광의 파장을 측정한 그래프로서, 인가되는 자기장의 세기가 증가함에 따라 파장이 긴 붉은색 계열의 광에서 점차 파장이 짧은 푸른색 계열의 광으로 이동하게 됨을 확인할 수 있다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 구성하는 자성 입자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 4에서, 입자로서 50m ~ 300nm 사이의 초상자성체 Fe3O4 입자가 사용되었다.
도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질을 광 투과성 물질로 이루어진 캡슐로 캡슐화 한 후, 자기장을 인가하여 초록색 계열의 광이 반사되도록 한 것을 촬영한 도면이다. 도 4의 (b)를 참조하면, 캡슐 내의 입자가 자기장에 따라 특정 간격을 두고 규칙적으로 배열되고 이에 따라 특정 파장 범위인 초록색 계열의 광이 주로 반사되고 있음을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 상부에 나비 모양의 패턴을 형성하고, 자기 가변 물질의 하부에 서로 다른 세기의 자기장을 발생시키는 자극을 줄무늬 모양으로 교대로 형성시킨 자석을 위치시킨 후, 자석을 회전시킴에 따라 자기 가변 물질의 색상 및 패턴이 변화되는 것을 관찰한 사진을 나타내는 도면이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질은 자기 영동 특성을 갖는 입자를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질에 자기장이 인가되면, 자성을 갖는 입자가 자기장의 방향과 같은 방향 혹은 반대 방향으로 이동할 수 있고 이에 따라 입자가 갖는 고유의 색 또는 용매가 갖는 고유의 색이 표시될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질은 자기장이 인가됨에 따라 광 투과도가 변화될 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질의 광 투과도가 변화되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 가변 물질 포함부는 자성을 갖는 복수의 입자(11), 용매(12) 및 캡슐(13)을 포함할 수 있고, 캡슐(13) 내에는 자성을 갖는 복수의 입자(11)가 용매(12)에 분산된 채로 포함될 수 있다.
먼저, 도 6의 (a)를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부에 자기장이 인가되지 않는 경우에, 자성을 갖는 복수의 입자(11)는 캡슐(13) 내에서 불규칙하게 분산되어 있을 수 있으며, 이러한 경우 자기 가변 물질에 대하여 입사되는 광의 투과도는 특별히 제어되지 않는 상태가 된다. 즉, 자기 가변 물질에 입사되는 광은 불규칙하게 분산되어 있는 복수의 입자(11)에 의하여 산란 또는 반사되게 되며, 이에 따라 광 투과도가 상대적으로 낮아지게 된다.
다음으로 도 6의 (b)를 참조하면, 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되는 경우에, 캡슐(13) 내의 자성을 갖는 복수의 입자(11)는 자기장의 방향과 평행한 방향으로 정렬될 수 있으며, 이에 따라 자기 가변 물질 포함부에 입사되는 광의 투과도가 제어될 수 있게 된다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되는 경우에, 원래부터 자성을 가지고 있거나 자기장에 의하여 자화되는 복수의 입자(11)의 S극으로부터 N극으로의 방향이 자기장의 방향과 같아지도록 복수의 입자(11) 각각이 회전하거나 이동할 수 있다. 이렇게 회전하거나 이동된 각각의 입자(11)의 N극 및 S극은 주변의 입자(11)의 S극 및 N극과 각각 가까워지기 때문에 복수의 입자들(11) 사이에 자기적 인력 혹은 척력이 발생하게 되며, 이에 따라 복수의 입자(11)가 자기장의 방향과 평행한 방향으로 규칙적으로 정렬될 수 있다.
즉, 복수의 입자(11)가 상하 방향으로 인가되는 자기장의 방향과 평행한 방향으로 규칙적으로 정렬될 수 있으며, 이러한 경우 자기 가변 물질에 대하여 입사되는 광이 복수의 입자(11)에 의하여 산란 또는 반사되는 정도가 낮아지게 되며, 이에 따라 광 투과도가 상대적으로 높아지게 된다.
[위조 및 변조 방지 장치의 구성]
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위조 및 변조 방지 장치는 자기 가변 물질 포함부(100)[도 7 내지 도 18 참조], 자기장 발생부(200)[도 7 내지 도 10 참조]를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질 포함부(100)는 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질은 특정 세기와 방향의 자기장이 인가될 때 특정 파장의 광의 반사시키거나 특정 광 투과도를 나타내도록 구성(또는 설정)될 수 있으며, 후술할 바와 같이 이러한 자기 가변 물질은 일반 사용자가 육안으로 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인함에 있어서 시각적인 지표로서 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 가변 물질 포함부(100)는 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉되는 경우에 파괴되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 위조 및 변조 방지 대상물이 개봉된 이후에는 자기 가변 물질에 대하여 자기장이 인가되어도 자기 가변 물질의 반사광 또는 투과광이 변화되지 못하게 되고, 이에 따라 자기 가변 물질이 기설정된 파장의 광을 반사시키거나 기설정된 광의 투과도를 나타내지 못하게 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장 발생부(200)는 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기장 발생부(200)는 자기 가변 물질이 기설정된 색이나 기설정된 광 투과도를 소정의 패턴에 따라 나타내도록 하기 위하여, 기설정된 패턴을 따라 형성될 수 있다. 예를 들면, 자기장 발생부는 위조 및 변조 방지 대상물의 위조 및 변조 여부를 판별하는 데에 있어서 기준이 되는 로고, 문자, 바코드, 도형 등의 형상에 따라 소정의 세기와 방향의 자기장을 발생시키도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여, 자기장이 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 상태(즉, 자기장의 세기, 방향 또는 패턴)를 변화시킴으로써 자기 가변 물질의 표시 상태를 변화시키는 기능을 수행하는 가동부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 가동부에 가해지는 외부 자극은 위조 및 변조 방지 대상물의 진위 여부를 확인하고자 하는 사용자, 위조 및 변조 방지 대상물을 개봉하고자 하는 사용자, 위조 및 변조 방지 대상물을 사용하고자 하는 사용자 등에 의하여 유발될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 또는 휘어짐으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)를 자기장 발생부(200)에 의하여 발생되는 자기장이 인가되는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 휘어지거나 또는 파괴됨으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에 포함되는 자기 가변 물질을 자기장 발생부(200)에 의하여 발생되는 자기장이 인가되는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가동부는, 외부 자극이 가해지는 것에 대응하여 이동하거나 회전하거나 또는 휘어짐으로써, 자기장 발생부(200)를 자기 가변 물질에 대하여 자기장을 인가할 수 있는 영역으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 다양한 실시예에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 7 내지 도 18은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 이하의 실시예들에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 태그, 카드, 필름 및 스티커와 같은 형태로 제조되는 것을 상정하여 설명하지만, 반드시 이 형태로 제한되지 않음을 밝혀둔다.
먼저, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기장 발생부(200) 및 자기 가변 물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200) 사이에 개재되어 자기 가변물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)의 간격(d)을 조절하는 스페이서(300: 310, 320, 330)를 포함할 수 있다.
스페이서(300)는 자기 가변물질 포함부(100)와 자기장 발생부(200)의 간격(d)을 조절할 수 있는 구성이라면 제한이 없다. 이에 따라, 스페이서(300)는 에어(air)층, 박막층, 필름층, 시트층, 접착층, 패턴과 같은 정보가 표시되는 정보표시층, 열, 습도 pH, 전기, 빛과 같은 인자에 의해 상(phase)[또는, 부피]이 변화하는 상변화 물질(phase change materials)층 등을 포함할 수 있고, 이들을 복수의 층으로 적층하여 구성할 수도 있다. 도 7의 (a)는 에어층(310)을, 도 7의 (b)는 시트층(320)을, 도 7의 (c)는 3개의 층(330: 331, 332, 333)을 스페이서(300)로 구성한 실시예를 나타낸다.
스페이서(300)는 한 층의 두께(d)를 조절하거나, 복수의 층을 적층함에 따라 복수의 층 전체의 두께(d)를 조절함에 따라, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L)을 변화시킬 수 있다. 그리하여, 위조 및 변조 방지 장치의 컬러, 시인성 등을 제어할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 스페이서(300)의 두께(d)를 얇게 구성하면, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 강한 자기장을 인가하므로, 입자(11)간의 간격이 작아져서, 적색에 가까운 파장이 반사되고, 반대로 스페이서(300)의 두께(d)를 두껍게 구성하면, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 약한 자기장을 인가하므로, 입자(11)간의 간격이 커져서, 청색에 가까운 파장이 반사될 수 있다.
한편, 스페이서(300)의 투자율을 조절함에 따라, 자기장 발생부(200)에서 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L)을 변화시킬 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치의 두께는 1㎛ 에서 수cm 일 수 있다. 그리고, 스페이서(300)가 두께에서 차지하는 비율은 5% 에서 90% 일 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 스페이서(300)가 광흡수층(400)을 포함할 수 있다. 도 8에는 광흡수층(400)이 스페이서(300)와 별도의 구성인 것으로 도시되어 있으나, 광흡수층(400)의 두께를 조절하여 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절할 수 있으므로, 광흡수층(400)도 스페이서(300)에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
광흡수층(400)은 블랙, 레드, 블루 등의 소정의 색을 가지는 필름층일 수 있다. 소정의 색을 가지는 필름층을 광흡수층(400)으로 사용한 경우, 자기 가변 물질 포함부(100)를 투과하고 광흡수층(400)에서 반사되는 광과, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광(L')이 서로 중첩되거나, 간섭되어 컬러, 시인성 등을 변화시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 광흡수층(400)에서 특정 파장대를 흡수하므로, 광흡수층(400)에서 반사되는 광과 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광(L')이 서로 중첩되거나 간섭되어 선명한 컬러를 구현하지 못하는 문제점을 해결할 수 있는 이점도 있다. 예를 들어, 블랙 필름을 광흡수층(400)으로 사용하면, 광흡수층(400)에서 넓은 파장대의 광을 흡수하므로, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되는 광과의 중첩, 간섭 문제를 대폭 줄여, 결과적으로 시인성을 월등히 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 스페이서(300)가 투명 또는 반투명의 광투과층(500)을 포함할 수 있다.
도 9에는 광투과층(500)이 스페이서(300)와 별도의 구성인 것으로 도시되어 있으나, 광투과층(500)의 두께를 조절하여 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절할 수 있으므로, 광투과층(500)도 스페이서(300)에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
광투과층(500)은, 적어도 일면에 패턴(510), 이미지, 문자, 도형, 바코드 등이 형성될 수 있다. 패턴(510) 등이 형성된 부분에서 반사하는 광(L')과 패턴(510) 등이 형성되지 않은 부분과 반사하는 파장대의 광(L)이 상이하므로, 결과적으로 자기 가변 물질 포함부(100)를 통해, 소정의 컬러 외에 패턴(510) 등의 형태도 확인할 수 있는 효과가 있다.
다음으로 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기장 발생부(200), 또는 스페이서(300)에 외력(F)을 가하여 변형시킴에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장의 세기를 변화시켜, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시킬 수 있다.
도 10의 (a)를 참조하면, 자기 가변 물질을 탄성 기판에 코팅하여 자기 가변 물질 포함부(100a)를 형성할 수 있다. 외력(F)을 가하지 않은 상태에서는 자기 가변 물질 포함부(100a)가 기설정된 파장의 광(L)을 반사하지만, 외력(F)을 가하면, 자기 가변 물질 포함부(100a)가 휘어짐(100a')에 따라 스페이서(300)를 압박하므로, 두께가 변화(d1-> d2)된 부분에서 자기 가변 물질 포함부에 인가되는 자기장의 세기에 변화가 생겨 반사하는 광(L')의 파장이 변화할 수 있다. 자기 가변 물질 포함부(100a)가 탄성 기판을 포함하므로, 외력(F)이 가해지는 상태를 해제하면, 원상태로 복귀하여 기설정된 파장의 광(L)을 반사할 수 있다.
또한, 스페이서(300)가 탄성 재질로 구성되어, 외력(F)을 ...... 가할 때 스페이서(300)가 변형되어, 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장의 세기를 변화시킴으로써 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시키고, 외력(F)을 가하지 않을때 스페이서(300)가 원상태로 복귀하여 기설정된 파장의 광(L)을 반사할 수 있다.
또한, 자기 가변 물질 포함부(100) 또는 자기장 발생부(200)가 굴곡지게 형성되어, 굴곡진 부분에 외력(F)을 가함에 따라 자기 가변 물질 포함부(100)에 인가되는 자기장의 세기를 변화시킴으로써, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시킬 수 있다.
다음으로, 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100)의 일측에 자기장 발생부(700)가 배치되고, 자기 가변 물질 포함부(100)의 타측에 자기장 발생부(700)에서 인가되는 자기장에 따라 적어도 일부(610)가 자기 유도(magnetic indcuction)되는 자기 유도부(600)를 포함할 수 있다.
자기 유도부(600)는 자기 유도되는 영역인 자기 유도 패턴(610)이 형성될 수 있는데, 자기 유도 패턴(610)은 철가루 등의 자화물질이 코팅되어 형성될 수 있다.
자기장 발생부(700)가 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부에 근접하면, 자기장 발생부(700)에서 자기 가변 물질 포함부(100)에 자기장을 인가할 뿐만 아니라, 자기 유도부(600)에도 자기장을 인가하며, 특히, 자기 유도 패턴(610)에 자기 유도가 발생하여 자기력의 세기가 증폭될 수 있다. 그리하여, 증폭된 자기장이 인가된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(110), 즉, 자기 유도 패턴(610)에 대향하는 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(110)에서 반사하는 광의 파장이 변화(L -> L')할 수 있다. 예를 들어, 자기 유도 패턴(610)이 이미지나 문자 형태로 형성되면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 상면을 통해 자기 유도 패턴(610)와 동일하게 이미지나 문자 형태를 확인할 수 있는 것이다.
이처럼, 본 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 위조 및 변조 방지 대상물에 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 유도부(600)가 일체로 부착된 경우에도, 자기장 발생부(700)를 자기 가변 물질 포함부(100)의 상부에서 접근하여 패턴을 곧바로 확인할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 12을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기 가변 물질 포함부(100)와 적어도 일부가 대향되는 제1 자기 유도부(810), 제1 자기 유도부(810)에 일체로 연장되는 제2 자기 유도부(820), 및 제2 자기 유도부(820)에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(700)를 포함할 수 있다.
도 12의 (a)를 참조하면, 제1 자기 유도부(810)와 제2 자기 유도부(820)는 일체이며, 자기 가변 물질 포함부(100)는 제1 자기 유도부(810)와 수직 상에서 중첩되는 부분을 가지며, 제2 자기 유도부(820)와는 수직 상에서 중첩되는 부분을 가지지 않는다. 제1 자기 유도부(810)와 제2 자기 유도부(820)는 일체로서, 물리적으로 분리되어 있지 않으므로 당연히 동일한 재질인 것이 바람직하다.
도 12의 (b)를 참조하면, 자기장 발생부(700)가 자기 가변 물질 포함부(100) 및 제1 자기 유도부(810)에 자기장을 인가함이 없이, 제2 자기 유도부(820)에만 자기장을 인가하면, 제2 자기 유도부(820)가 자기 유도됨과 동시에, 제2 자기 유도부(820)와 일체로 연장되는 제1 자기 유도부(810)가 자기 유도될 수 있다. 자기 유도된 제1 자기 유도부(810)에서는 자기 가변 물질 포함부(100)에 자기장을 인가할 수 있으므로, 이에 따라 제1 자기 유도부(810)에 대향하는 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100)에 직접적으로 자기장 발생부(700)를 근접시키지 않아도, 자기 가변 물질 포함부(100)와 다른 축 상에서, 제1 자기 유도부(810) 및 제2 자기 유도부(820)를 통해 간접적으로 자기장을 인가하여 진위 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 적어도 하나의 영구자석 또는 가변자석으로 구성된 자기장 발생부(700: 710, 720)를 포함할 수 있다.
도 13의 (a) 및 도 13의 (b)를 참조하면, 자기장 발생부(700)를 회전수단(미도시) 또는 이동수단(미도시)을 이용하여 회전시키거나, 위치를 변화시킴에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 변화(L -> L')시킬 수 있다.
도 13의 (c) 및 도 13의 (d)를 참조하면, 자기장 발생부(700)를 복수(710, 720) 배치할 수 있다. 도 13의 (c)를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 양단에 각각 같은 극성의 자기장을 인가하도록 자기장 발생부(710, 720)를 배치할 경우, 자화부(800)의 양단이 자화되어 자기 가변 물질 포함부(100)의 중심부에서 반사되는 광(L)과 양단에서 반사되는 광(L')의 파장이 다르게 될 수 있다. 도 13의 (d)를 참조하면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 양단에 각각 반대 극성의 자기장을 인가하도록 자기장 발생부(710, 720)를 배치할 경우, 자화부(800)의 전체가 자화되어 자기 가변 물질 포함부(100)의 중심부와 양단에서 반사되는 광(L")의 파장이 동일하게 될 수 있다.
이 외에도, 자기장 발생부(700)는 영구자석과 가변자석을 조합하거나, 복수의 층으로 구성할 수도 있다. 이에 따라, 자기장 발생부(700)에서 인가하는 자기장의 극성, 세기, 증폭, 간섭 등을 조절하여 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광을 조절할 수 있다. 또한, 자화부(800)도 복수의 층으로 구성하여 자기장 발생부(700)에서 인가하는 자기장의 극성, 세기, 증폭, 간섭 등을 조절할 수도 있다.
다음으로, 도 14의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 가변 물질 포함부가 임의의 상대물(미도시)[또는, 상품]에 부착되도록 상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 형성된 접착부(900)를 포함하며, 접착부(900)의 일부 부분(910)의 접착력은 나머지 부분(920)의 접착력과 상이할 수 있다.
일부 부분(910)은 패턴화되어 이미지, 문자, 도형, 바코드 등의 형태를 가질 수 있다. 일부 부분(910)의 접착력이 나머지 부분(920)의 접착력보다 강할 경우, 일부 부분(910)과 자기 가변 물질 포함부(100)가 강하게 접착되어 있기 때문에, 자기 가변 물질 포함부(100)를 임의의 상대물(미도시)로부터 분리하는 과정에서 일부만이 분리되고 나머지는 분리되지 않을 수 있다.
도 14의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리시킬 경우, 일부 부분(910)에 접착된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(120)은 접착된 상태를 유지하고, 일부 부분(910)을 제외한 나머지 부분(920)에 접착된 자기 가변 물질 포함부(100)의 부분(100b)만이 분리될 수 있다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물로부터 한번 떼어내면, 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부(100b)가 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리한 경우에도, 접착력이 강한 접착부(900)의 패턴화된 일부 부분(910) 상에는 여전히 자기 가변 물질 포함부(120)가 붙어 있기 때문에, 임의의 상대물이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 15의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자기 가변 물질 포함부가 임의의 상대물(미도시)[또는, 상품]에 부착되도록 상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 형성된 접착부(900)를 포함하며, 자기 가변 물질 포함부(100)에 절취 패턴(P)이 형성될 수 있다.
접착부(900)의 전 부분에서 접착력이 동일할 수 있고, 절취 패턴(P)은 이미지, 문자, 도형 등의 형태를 가질 수 있다.
도 15의 (b)를 참조하면, 외력(F)을 가하여 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리시킬 경우, 절취 패턴(P)에 해당되는 부분(130)만이 분리되고, 나머지 부분(140)은 접착된 상태를 유지할 수 있다. 반대로, 절취 패턴(P) 해당되는 부분(130)은 접착된 상태를 유지하고, 나머지 부분(140)이 분리될 수도 있을 것이다.
예를 들어, 절취 패턴(P)이 "정품"이라는 문자 형태인 경우, 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리시켰을 때, 절취 패턴(P)에 해당되는 부분(130)은 분리되고, 나머지 부분(140)이 "정품"이라는 문자 형태를 가지며 임의의 상대물(미도시)에 접착된 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)를 상대물로부터 한번 떼어내면, 자기 가변 물질 포함부(100)가 파손되기 때문에, 위조 및 변조 방지 장치를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 자기 가변 물질 포함부(100)를 분리한 경우에도, 일부 부분(140)은 여전히 임의의 상대물에 붙어 있기 때문에, 임의의 상대물이 정품이라는 정보를 계속 남길 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 자기 가변 물질 포함부(100), 자기장 발생부(200) 및 자기 가변 물질 포함부 상에 배치되며, 자기 가변 물질 포함부(100)와 접하는 면에 이미지(1010), 패턴, 문자, 도형, 바코드 등이 형성된 정보 박막층(1000)을 포함할 수 있다.
정보 박막층(1000)은 광을 투과할 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 정보 박막층(1000)은 자기 가변 물질 포함부(100)와 접하는 면에 이미지(1010) 등이 형성되어 있으므로, 외부에서 바로 이미지(1010) 등을 확인할 수 있고, 외부에서 이미지(1010)를 임의로 위조하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 정보 박막층(1000)을 떼어내어 이미지(1010)를 위조하는 것을 더욱 효과적으로 방지하기 위해, 정보 박막층(1000)과 자기 가변 물질 포함부(100) 사이에 개재되는 접착부(미도시)의 접착력을 상이하게 하거나, 자기 가변 물질 포함부(100)에 절취 패턴(미도시)을 형성[도 14 내지 도 15 참조]할 수도 있다.
다음으로, 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등의 정보 표시부(150)가 형성된 자기 가변 물질 포함부(100)를 포함할 수 있다. 정보 표시부(150)는 펀칭(punching), 레이저 조사, UV 조사 등의 방법으로 자기 가변 물질 포함부(100)의 일부를 선택적으로 제거하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 자기 가변 물질 포함부(100)에는 정보 표시부(150)가 형성되어 있기 때문에, 다른 종류의 상품에 자기 가변 물질 포함부(100)를 재사용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 소정의 패턴(1110)을 가지며 패턴(1110) 부분이 자화된 자화부(1100), 자기 가변 물질 포함부(100) 및 자화부(1100)에서 인가된 자기장에 의해 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과된 광을 수광하는 수광부(1200)를 포함할 수 있다.
자화부(1100)의 패턴(1110)은 철가루 등의 자화물질을 코팅하여 형성할 수 있다. 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L, L')의 패턴 또는 파장 값은, 자화부(1100)의 패턴(1110) 형상에 대응할 수 있다.
수광부(1200)는 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과된 광(L, L')을 수광할 수 있도록 포토 다이오드 등으로 구성될 수 있다.
수광부(1200)는 미리 입력된 광의 패턴 또는 파장 값을, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 수광한 광(L, L')과 비교하여 진위 여부를 판단할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 위조 및 변조 방지 장치는, 정품에 해당하는 광의 패턴 또는 파장 값을 입력받아, 자기 가변 물질 포함부(100))에서 수광한 광(L, L')과 비교하므로, 보다 정밀하게 진위 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다. 특히, 자기 가변 물질 포함부(100)에서 반사되거나 투과되는 광(L, L')의 패턴 또는 파장 값이 육안으로 식별이 불가능하도록 패턴(1110)을 형성하면, 위조를 더욱 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 위조 및 변조 방지 장치는 홀로그램, RFID(Radio Frequency IDentification) 및 생체 정보 인식 중 적어도 하나를 이용하는 추가적인 위조 및 변조 방지 수단을 더 포함할 수 있으며, 이로써 대상물에 대한 위조 및 변조 방지의 효과를 더 높일 수 있게 된다.
[자기 가변 물질의 또 다른 구성]
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 자기 가변 물질은 자성 물질 입자 등과 다른 형태의 컬러 나노 복합체일 수 있다.
상기 컬러 나노 복합체는 전기장 또는 자기장의 인가에 의하여 색 가변되며, CIE 표색계의 색좌표에 따른 전기장 또는 자기장의 인가 전후의 색차(ΔE*ab)가 2.2 이상이며, 입도분포곡선의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 30nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 상기 색차(ΔE*ab)는 전기장 또는 자기장의 인가 전후에 본 발명이 컬러 나노 복합체의 재배열 또는 전하 상태의 변화를 통해 색상(반사광 또는 투과광에 의해 유발되는 색상)의 변화 정도를 나타내는 지표로서 2.2 이상, 바람직하게는 3.0 이상, 더욱 바람직하게는 3.2 이상의 색차를 나타냄으로써 색상의 변화를 시각적으로 명확히 확인할 수 있는 정도의 색 변화를 나타내는 것을 의미한다.
또한, 본 실시예에서 상기 입도분포곡선의 반치폭은 입자의 균일성을 나타내는 지표로서, 입도분석에 의해 측정되는 단일 피크의 D50을 중심으로 피크의 반치폭이 30nm 이하, 바람직하게는 20nm 이하, 더욱 바람직하게는 10nm 이하가 되도록 균일한 입도 분포를 가진 컬러 나노 복합체를 제조함으로써, 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 용이하게 재배열되며, 입사광의 회절이나 산란을 통해 균일한 색상을 구현할 수 있게 된다.
본 실시예에서 컬러 나노 복합체가 색상을 구현하는 원리는 나노 복합체 내에 포함된 착색제 입자로 인한 입자의 고유색을 통해 구현될 수 있으며, 이와 동시에, 전기장 또는 자기장의 외부로부터의 인가에 의해 상기 나노 복합체가 재배열되거나 전하 상태가 변함으로써 특정 파장의 광을 투과 또는 반사시켜 색상을 구현할 수도 있다.
따라서 상기 컬러 나노 복합체는 입자의 재배열 또는 전하 상태의 변화를 통한 색상 구현을 위해 매우 균일한 입자 크기를 가지며 매질 내의 이동성이 높아 재배열이 용이한 특성을 가져야 한다.
상기 컬러 나노 복합체는 매체에 분산되어 존재할 수 있으며, 전하를 갖는 입자의 형태로 분산되어 존재할 수도 있다. 또한, 상기 컬러 나노 복합체는 코어-셀 구조나 멀티 코어-셀 구조로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 컬러 나노 복합체는 입자 크기가 50 내지 1000nm, 바람직하게는 100 내지 500nm, 더욱 바람직하게는 100 내지 300nm의 범위에서 균일한 크기를 나타낸다. 또한, 착색제를 포함하는 경우 입자 크기보다는 입자의 균일성이 더 중요한 요인이 될 수 있으므로, 상기 입자 크기의 범위를 벗어날 수도 있다.
상기 컬러 나노 복합체는 나노 입자를 포함하여 구성되는데, 상기 나노 입자는 전도성 입자, 금속 입자, 유기금속 입자, 금속산화물 입자, 자성 입자, 소수성 유기고분자 입자일 수 있고, 외부 에너지의 인가에 의해 입자의 배열, 간격에 규칙성이 부여되는 광결정 특성을 나타내는 입자일 수 있다. 예를 들면, 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 납(Pb), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 아연(Zn), 지르코늄(Zr) 중 어느 하나 또는 그 이상의 금속 또는 이들의 질화물 또는 산화물로 이루어질 수 있다.
또한, 유기물질 나노 입자로서 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 고분자 물질로도 이루어질 수 있으며, 탄화수소기를 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 카르복실기, 에스테르기, 아실기 중 어느 하나 또는 그 이상을 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 할로겐 원소를 포함하는 착화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 아민, 티올, 포스핀을 포함하는 배위화합물에 의하여 표면이 수식된 입자, 표면에 라디칼을 형성하여 전하를 갖는 입자를 들 수 있다.
또한, 상기 나노 입자는 전기 분극 특성을 부여한 입자일 수 있다. 즉, 매개체와의 분극을 위하여 외부 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 이온 또는 원자의 분극이 추가 유발되어 분극량이 크게 증가하고, 외부 자기장 또는 전기장이 인가되지 않는 경우에도 잔류 분극량이 존재하며 자기장 또는 전기장 인가 방향에 따라 이력(hysteresis)이 남는 강유전성(ferroelectric) 물질을 포함할 수 있고, 외부 자기장 또는 전기장이 인가됨에 따라 이온 또는 원자 분극이 추가 유발되어 분극량이 크게 증가하지만, 외부 자기장 또는 전기장이 인가되지 않는 경우에는 잔류 분극량과 이력(hysteresis)이 남지 않는 상유전성 물질, 초상유전성(superparaelectric) 물질을 포함할 수 있다.
이러한 물질로는 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 즉, ABO3 구조를 갖는 물질로서 PbZrO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3, SrTiO3, BaTiO3, (Ba, Sr)TiO3, CaTiO3, LiNbO3 등의 물질을 그 예로 들 수 있다.
또한, 상기 나노 입자는 단일 또는 이종의 금속이 함유된 입자, 산화물 입자 또는 광결정성 입자로도 이루어질 수 있다.
금속의 경우, 금속 나이트레이트계 화합물, 금속 설페이트계 화합물, 금속 플루오르아세토아세테이트계 화합물, 금속 할라이드계 화합물, 금속 퍼클로로레이트계 화합물, 금속 설파메이트계 화합물, 금속 스티어레이트계 화합물 및 유기 금속 계열 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 자성 선구물질과 알킬트리메틸암모늄할라이드계 양이온 리간드, 알킬산, 트리알킬포스핀, 트리알킬포스핀옥사이드, 알킬아민, 알킬티올 등의 중성 리간드, 소듐알킬설페이트, 소듐알킬카복실레이트, 소듐알킬포스페이트, 소듐아세테이트 등의 음이온 리간드로 이루어진 군에서 선택되는 리간드를 용매에 첨가하여 녹임으로써 비정질 금속 겔을 제조하고, 이를 가열하여 결정성 입자로 상전이시킴으로써 제조할 수 있다.
이때 이종의 선구물질을 함유함으로써 최종적으로 얻어지는 입자의 자기적 특성이 증강되거나, 초상자성, 상자성, 강자성, 반강자성, 페리자성, 반자성 등의 다양한 자성 물질을 얻을 수 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체는 매체에 분산된 상태로 있다가 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열될 수 있다. 이러한 매체로는 극성 또는 비극성 매체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 프로필렌카보네이트, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 클로로포름, 할로카본오일, 퍼클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 아이소파라핀 오일의 일종인 isopar-G, isopar-M, isopar-H 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체는 자체의 고유색을 가질 수 있고, 입자의 재배열에 의해 색상을 나타낼 수도 있으나, 이와 더불어 매체에 소정의 색을 부여함으로써 다양한 색상을 구현할 수도 있다. 이 경우, 상기 매체는 염료 또는 안료를 포함할 수 있다.
상기 염료는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 카르보늄 염료, 인디고 염료, 황화염료, 프탈로시아닌 염료 등을 사용할 수 있고, 상기 안료는 산화티탄(Titanium dioxide), 산화아연(Zinc oxide), 리토폰(Lithopon), 황화아연(Zinc sulfonate), 카본블랙(Carbon black), 흑연(Graphite), 황연(Chrome yellow), 징크 크로메이트(Zinc chromate), 철적(Redoxide of iron), 연단(Red lead), 카드뮴적(Cardmium red), 모르브덴적(Molybdate chrome orange), 감청(Milori blue, pressian blue, iron blue), 코발트 블루(Cobalt blue), 크롬녹(chrome green), 수산화크롬(Viridian), 아연녹(Zinc green), 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder), 형광안료, 펄안료 등의 무기안료, 또는 불용성 아조계, 용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 이소인돌리논계, 건염염료계, 필로콜린계, 플루오르빈계, 퀴노프탈론계, 메탈 콤플렉스 등의 유기안료를 사용할 수 있다
본 발명의 컬러 나노 복합체를 제조하는 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 에멀전의 형성에 따른 다양한 나노 복합체 제조 방법으로 아래 표 1과 같은 다양한 방법을 들 수 있다.
에멀전 종류 상 특징



W/O
내부수상
 콜로이드 입자
콜로이드 입자 + 경화제
콜로이드 입자 + 염료
콜로이드 입자 + 기능성 물질
외부유상 유화제
에너지 열, UV, 냉각




O/W

내부유상
 콜로이드 입자
콜로이드 입자 + 착색제
콜로이드 입자 + 경화제
콜로이드 입자 + 저비점 용매
콜로이드 입자 + 기능성 물질
외부수상 유화제
크기제어 초음파, 나노노즐, 스프레이
에너지 열, UV, 냉각
즉, 표 1과 같이 내부수상/외부유상(W/O) 또는 내부유상/외부수상(O/W)에 따라 내부 상에 포함되는 물질의 조합, 크기제어 방법, 에너지의 종류, 크기에 따라 다양한 형태의 나노 복합체를 제조할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 다양한 나노 복합체의 예시로 도 19에서는 다양한 실시형태에 따른 컬러 나노 복합체를 나타내었다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 나노 복합체는 콜로이드 입자와 염료 또는 안료가 혼합되어 형성할 수 있고(도 19a), 발현물질을 추가적으로 포함하여 나노 복합체를 형성할 수도 있으며(도 19b), 경화물질을 추가적으로 포함하여 나노 복합체를 형성할 수도 있고(도 19c), 경화물질과 발현물질을 추가적으로 포함하여 나노 복합체를 형성할 수도 있다(도 19d).
본 발명에서 상기와 같은 나노 복합체를 제조하는 구체적인 방법에 대하여 몇 가지 예시를 통해 설명하면 다음과 같다.
한 가지 실시예에서 상기 나노 복합체는 착색제 입자와 나노 입자를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물에 소수성 물질을 혼합하여 미니에멀전을 형성하는 단계; 상기 미니에멀전과 단량체를 중합하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
이 경우, 미니에멀전을 형성하기 위하여, 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제 또는 비이온 계면활성제를 포함하여 구성됨으로써 콜로이드 입자의 분산도를 유지할 수 있다. 또한, 상기 에멀전은 계면 화학적 성질을 이용한 화학적 방법 또는 초음파 분산, 회전식 교반, 콜로이드 밀, 호모게나이저 등의 물리적 방법에 의해서 제조될 수도 있다.
이때, 상기 중합하는 단계는 미니에멀전의 액적을 매질에 투입함으로써 수행할 수 있으며, 상기 소수성 물질과 상기 착색제 입자의 현탁액을 제조한 후, 개시제를 부가함으로써 수행할 수도 있다.
또한, 본 발명의 미니에멀전에 적용되는 상기 단량체는 스티렌(styrene), 피리딘(pyridine), 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 피롤리돈(pyrrolidone), 아크릴산(acrylate), 우레탄(urethane), 티오펜(thiophene), 카바졸(carbazole), 플루오렌(fluorene), 비닐알코올(vinylalcohol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 에톡시아크릴레이트(ethoxy acrylate) 중 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다.
또 다른 실시예에서는 상기 나노 복합체는 나노 입자의 표면을 반응성기를 포함하는 물질로 표면 수식(修飾)된 나노 입자를 제조하는 단계; 상기 표면 수식된 나노 입자 및 착색제 입자를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계; 상기 표면 수식된 나노 입자 및 착색제 입자의 흡착 반응을 일으키는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 표면 수식은 나노 입자의 표면을 수산화기(-OH), 아민기(-NH) 등의 반응성기로 만드는 것으로, 예를 들어, 반응성기인 수산화기를 포함하는 실리카를 나노 입자에 코팅하여 표면 수식을 일으킬 수 있다. 또한, 아미노실란의 코팅을 통해 아민기(-NH)로 수식할 수도 있다.
표면기의 종류는 흡착할 착색제의 종류에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 카본 나노 입자를 착색제로 사용할 경우, 표면을 수산화기로 치환하여 흡착시키게 되며, 메틸렌 블루와 같은 염료 입자를 착색제로 사용할 경우, 표면을 아민기로 치환할 수 있다.
카본 나노 입자를 흡착할 경우, 흡착 반응 효율을 높이기 위하여 카본 나노 입자 대신 에틸렌 디아민이 그래프트된 산화그래핀을 사용하거나, 수산화기로 수식된 카본 나노 입자를 사용할 수도 있다.
또한, 이와 같이 착색제의 표면 수식을 통해 흡착반응을 일으킬 수 있다.
또 다른 실시예에서는 상기 컬러 나노 복합체는 착색제 입자의 표면을 수식(修飾)하는 단계; 상기 착색제 입자 및 나노 입자를 혼합하여 분산액을 제조하는 단계; 상기 착색제 입자 및 나노 입자의 흡착 반응을 일으키는 단계;를 포함하여 제조된다.
예를 들어, 5%의 산화그래핀을 에탄올과 혼합한 후 2시간 동안 초음파 분산기로 분산시키고, 이 분산액을 반응기에 담고 교반하면서 암모니아를 사용하여 pH 11로 조정한다. 이후 아미노실란을 투입하여 산화그래핀의 표면을 아민기로 전환시킨다. 이를 세척한 후 실리카로 코팅된 산화철 나노입자 클러스터 콜리이드 수용액과 혼합하고 80℃로 승온하고 12시간 교반하여 흡착 반응을 일으키면 -45mV 내지 -50mV의 제타전위값이 (+)값을 가지거나 (-) 전하를 가져도 매우 낮은 값을 보여 흡착이 양호하게 이루어지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 150nm급의 나노 복합체를 제조할 때, 10~30nm급 카본블랙 입자를 산처리하여 표면을 수산화기로 수식한 후 아민기로 수식된 산화철 나노입자 클러스터 콜로이드와 반응시킬 수도 있다.
또 다른 예로, 실리카로 코팅되어 수산화기로 표면 수식된 산화철 나노 입자 클러스터와 아민기로 수식된 메틸렌 블루를 이용하여 나노 복합체를 제조할 수 있다.
즉, 분산된 산화철 나노 입자 클러스터 콜로이드를 암모니아를 사용하여 pH 11로 조정하고, 1% 메틸렌 블루를 용해시킨 에탄올 용액과 혼합하여 12시간 교반함으로써 나노 복합체를 제조하게 되는데, 제타 전위 값이 -7 내지 +10mV로 측정되었다. 이것은 실리카로 코팅된 일반적인 산화철 나노 입자 클러스터의 제타 전위 값인 -48 내지 -35mV과 비교하면 반응이 견고하게 일어나는 것을 확인할 수 있다.
또한, 이 경우 입자의 표면 색상이 갈색에서 짙은 군청색 내지 검은색으로 변화하여 고유색을 가진 나노 복합체를 제조할 수 있음을 확인하였다.
또 다른 실시예에서, 상기 컬러 나노 복합체는 나노 입자 클러스터 및 착색제 입자를 혼합하는 단계; 상기 나노 입자 클러스터 및 상기 착색제 입자의 응집 반응을 일으키는 단계;를 포함하여 제조된다.
이 경우, 두 종류의 입자가 혼합되어 나노 복합체를 형성하므로, 입자간 혼합 및 분산이 매우 중요한 요인이 된다. 따라서, 상기 나노 입자 클러스터 및 상기 착색제 입자는 입도분포곡선에 따른 중앙입경의 차이(ΔD50) 및 평균입경의 차이(ΔDm)가 5nm 이하의 범위를 만족해야 한다.
입도분포곡선이 D50을 중심으로 대칭인 경우에는 D50과 Dm의 차이가 없으나, 입도분포곡선이 비대칭인 경우, D50과 Dm의 차이가 발생하며, 이러한 차이가 클 수록 입자 크기 분포의 균일성이 떨어지는 것을 의미한다.
즉, ΔD50은 두 종류의 입자간 크기를 나타내는 지표로 5nm 이하인 경우 두 종류의 입자가 실질적으로 동일한 크기로 균일하게 혼합되어 나노 복합체를 형성할 수 있게 된다. 또한, ΔDm은 두 종류의 입자의 입자 균일성과 입자간 크기 차이를 나타내는 지표로 ΔD50과 ΔDm의 5nm 이하인 값을 동시에 만족함으로써, 입자의 크기가 균일하고, 입자간 크기 차이가 실질적으로 동일한 특성을 나타내는 지표로 사용되게 된다.
예를 들어, 20 내지 50nm급 카본 블랙의 표면을 산화시켜 수산화기로 표면 수식하여 에틸렌글리콜 용매에 용이하게 분산될 수 있도록 처리한 후 산화철 나노 입자 클러스터와 혼합하여 나노 복합체를 제조한 경우, 카본 블랙의 농도가 증가할 수록 표면 색상이 블랙으로 변하여 두 종류의 입자를 혼합하는 비율에 따른 색상 조절이 가능함을 확인하였다.
본 발명에서 표면 수식에 의한 제조방법과 응집에 의한 제조방법의 차이는 표면 수식에 의하여 제조된 나노 복합체(도 20)와 응집에 의해 제조된 나노 복합체(도 21)를 형성하게 된다.
도 20을 참조하면, 표면 수식에 의한 제조방법의 경우, 나노 입자의 표면에 반응기를 부여할 수 있는 물질(예를 들어, 실리카)을 코팅함으로써 표면에 (-) 전하를 부여하고(2), (+) 전하를 가진 메틸렌 블루의 아민기(1)와 반응시킴으로써 나노 입자의 표면에 염료 입자가 물리흡착 또는 화학흡착되어 나노 복합체를 형성(3)하게 된다.
도 21을 참조하면, 응집에 의한 제조방법의 경우, 유상/수상의 조건에서 나노 입자(1)와 산화된 카본 블랙 입자(2)를 에틸렌글리콜 용매 중에서 분산한 후 응집시킴(3)으로써 하나의 나노 복합체가 형성되게 된다. 이 경우, 카본 블랙의 혼합량에 따라 나노 복합체의 고유색이 변하게 되므로, 용도에 따라 색상의 조정이 가능하게 된다.
본 발명에 적용되는 모든 제조방법에 있어서, 상기 착색제 입자는 염료 입자, 안료 입자, 표면 수식되거나 되지 않은 카본 나노 입자, 흑연, 표면 수식되거나 되지 않은 산화그래핀 입자 중 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다.
이때, 상기 염료 입자는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 카르보늄 염료, 인디고 염료, 황화 염료, 프탈로시아닌 염료 중 어느 하나 또는 그 이상의 염료로 이루어진 입자이며, 상기 안료 입자는 안료는 산화티타늄(titanium dioxide), 산화아연(zinc oxide), 리토폰(lithopon), 황화아연(zinc sulfonate), 황연(chrome yellow), 크롬산아연(zinc chromate), 철적(red oxide of iron), 연단(red lead), 카드뮴적(cardmium red), 모르브덴적(molybdate chrome orange), 감청(milori blue, pressian blue, iron blue), 코발트 블루(cobalt blue), 크롬녹(chrome green), 수산화크롬(viridian), 아연녹(zinc green), 은분(alluminium powder), 금분(bronze powder), 형광안료, 펄안료 중 어느 하나 또는 그 이상의 무기안료, 또는 불용성 아조계, 용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 이소인돌리논계, 건염염료계, 필로콜린계, 플루오르빈계, 퀴노프탈론계, 메탈 콤플렉스 중 어느 하나 또는 그 이상의 유기안료일 수 있다.
[자기 가변 물질의 또 다른 구성]
본 발명의 자기 가변 물질을 구성하는 또 다른 예로서 마이크로 입자를 들 수 있다.
상기 마이크로 입자는 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 함유하는 마이크로 입자로서, 상기 컬러 나노 복합체는 전술한 바와 같고, 상기 마이크로 입자는 연필경도가 4B 이하이며, 질소 가스를 사용한 비표면적 측정에 따른 공극도분포(pore size distribution)에서 5nm 이하 영역의 공극부피(pore volume)가 전체 공극 부피의 20% 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마이크로 입자는 통상의 캡슐에 비하여 벽재의 탄성이 낮고 단단한 성질을 가진다. 따라서 입자 내에 포함된 컬러 나노 복합체의 보관성이 우수하고, 캡슐과는 달리 인쇄시 입자가 파괴되지 않아 인쇄성이 용이하다. 이러한 특성을 나타내는 컬러 나노 복합체는 건조 분말 상태에서의 연필경도가 4B 이하, 바람직하게는 3B 이하의 특성을 나타낸다. 이에 비하여 통상의 마이크로 캡슐은 연필경도 9B 또는 그 이상의 값을 가져 벽재의 강도가 매우 약한 점을 고려하면, 상기 마이크로 입자는 벽재의 강도가 크게 향상되는 점을 알 수 있다.
이러한 마이크로 입자의 벽재의 강도는 벽재에 존재하는 마이크로 세공의 공극부피로부터 유추할 수 있다. 공극부피는 가스 흡착-탈착법을 이용한 BET 비표면적 측정법을 통해 측정할 수 있다. 이 경우, 질소, 아르곤, 크립톤, 산소, 헬륨, 일산화탄소 등의 가스를 흡착-탈착함으로써 표면적을 측정하게 된다.
마이크로 세공은 5nm 이하의 세공으로서 벽재를 구성하는 고분자의 밀도가 높을수록 마이크로 세공의 공극부피는 감소하게 된다. 따라서 마이크로 세공 영역의 공극 부피는 벽재의 강도와 반비례하는 경향이 있으며, 본 발명에서 마이크로 캡슐의 충분한 강도를 얻기 위해서는 5nm 이하 영역의 공극 부피가 전체 공극 부피의 20% 이하인 조건을 만족해야 한다. 5nm 이하 영역의 공극부피가 전체 공극 부피의 20%를 초과할 경우, 벽재가 고분자의 집합체(agglomerate)로 형성된 구조로 관찰되며, 이는 마이크로 세공 영역의 부피가 감소하는 경향과 연관된다.
본 발명에서 컬러 나노 복합체가 마이크로 입자 내에서 색상을 구현하는 원리는 나노 복합체 내에 포함된 착색제 입자로 인한 입자의 고유색을 통해 구현될 수 있으며, 이와 동시에, 전기장 또는 자기장의 외부로부터의 인가에 의해 상기 나노 복합체가 재배열되어 특정 파장의 광을 반사시켜 색상을 구현할 수도 있다.
따라서 본 발명에서 상기 컬러 나노 복합체는 입자의 재배열이나 마이크로 입자의 재배열을 통해 색상을 구현할 수 있다. 입자의 재배열을 통한 색상구현을 위해 매우 균일한 입자 크기를 가지며 매질 내의 이동성이 높아 재배열이 용이한 특성을 가져야 한다.
이러한 재배열을 위하여 본 발명의 컬러 나노 복합체는 매체에 분산되어 존재할 수 있으며, 전하를 갖는 입자의 형태로 분산되어 존재할 수도 있다.
또한, 상기 컬러 나노 복합체는 코어-셀 구조나 멀티 코어-셀 구조로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 컬러 나노 복합체는 입자 크기가 50 내지 1000nm, 바람직하게는 50 내지 500nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 300nm의 범위에서 균일한 크기를 나타낸다. 또한, 착색제를 포함하는 경우 입자 크기보다는 입자의 균일성이 더 중요한 요인이 될 수 있으므로, 상기 입자 크기의 범위를 벗어날 수도 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체는 분산매에 분산되어 마이크로 입자 내의 심(core)으로 존재하며, 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열될 수 있다.
이러한 분산매로는 극성 또는 비극성 분산매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 프로필렌카보네이트, 톨루엔, 벤젠, 클로로포름, 헥산, 시클로헥산, 도데칸, 퍼클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 아이소파라핀 오일의 일종인 isopar-G, isopar-M, isopar-H 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 입자는, 도 22에 도시된 바와 같이, 에멀전을 형성하여 코어-셀 구조화하는 반응 과정을 통해 제조할 수 있다.
우선, 컬러 나노 복합체를 분산매에 분산시켜 심 물질을 제조한다(S110). 이때, 상기 컬러 나노 복합체는 분산매에 대하여 0.1 내지 25 중량%의 비율로 분산될 수 있으나, 필요에 따라 더 많은 양을 분산시킬 수도 있다. 상기 심물질의 분산액은 초음파 분산기 또는 호모게나이저를 이용하여 분산을 수행한다.
다음으로, 마이크로 입자의 벽재를 형성할 고분자를 혼합하여 산도조절에 의하여 프리폴리머를 제조한다(S120). 이 공정은 컬러 나노 복합체의 분산액을 제조하는 공정과 동시에 수행할 수 있다.
상기 벽재를 형성하기 위한 고분자는 탄성이 낮고 단단한 성질을 나타낼 수 있는 고분자 전구체를 사용할 수 있는데, 우레아-포름알데하이드, 멜라민-포름알데하이드, 메틸비닐에테르 코말레산 무수물과 같은 공중합체나 젤라틴, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 셀룰로오스성 유도체, 아카시아, 카라기난, 카르복시메틸렐룰로스, 가수분해된 스티렌 무수물 공중합체, 아가, 알기네이트, 카제인, 알부민, 셀룰로오스 프탈레이트 등의 고분자를 사용할 수 있다. 이러한 고분자의 친수성과 소수성을 조절함으로써 나노 복합체를 둘러싸며 벽재를 형성할 수 있다. 또한, 상기 프리폴리머는 나노 복합체와 마찬가지로 분산매에 분산되어 분산액으로 제조될 수 있다.
상기 S110 단계에서 제조된 나노 복합체의 분산액과 상기 S120 단계에서 제조된 벽재 물질의 프리폴리머 분산액을 혼합하고 교반하여 에멀전을 형성하는 단계를 수행할 수 있다(S130). 이러한 에멀전을 형성하기 위한 조건으로 나노 복합체와 프리폴리머의 비율을 최적화할 필요가 있으며, 두 분산액을 부피 비율로 1:5 내지 1:12이 되도록 혼합할 수 있다. 또한, 분산성 향상을 위하여 안정제를 첨가할 수도 있다. 상기 에멀전 내에서 컬러 나노 복합체는 분산상이 되고 벽재 물질은 연속상이 될 수 있다.
상기 S130 단계에서 에멀전의 안정성을 높이기 위해 첨가제를 첨가할 수 있다. 이러한 첨가제로는 수상에서 용해 후 점도가 높은 습윤성이 우수한 유기 고분자일 수 있으며, 구체적으로는, 젤라틴, 폴리비닐알코올, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 전분, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 알기네이트 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 S130 단계에서 형성된 에멀전의 pH와 온도를 조절하여 연속상인 벽재 물질 분산액이 분산상인 자성 변색 잉크 주위에 침착되어 캡슐의 벽이 형성되도록 함으로써 심 물질 분산액을 캡슐화할 수 있다(S140). 즉, 인 시튜 중합방법에 의하여 캡슐화를 수행하는데, 이 경우, 캡슐 벽재를 더 치밀하게 구성하여 탄성을 감소시킴으로써 벽재의 경도를 높이기 위해 첨가제를 첨가하는 과정을 포함할 수 있다.
첨가되는 첨가제의 종류는 수상에서 용해가 잘 되는 이온성 또는 극성 물질일 수 있다. 예를 들어, 경화 촉매제인 염화암모늄, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 카테콜 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명의 컬러 나노 복합체를 함유하는 마이크로 입자는 상기와 같이 인 시튜 중합법으로 제조할 수 있으나, 코아세르베이션 방법(coacervation approach) E또는 계면 중합법(interfacial polymerization)으로 제조할 수도 있다.
코아세르베이션 방법의 경우, 내부상 및 외부상의 유상/수상 에멀전을 이용하게 된다. 컬러 나노 복합체 콜로이드는 수성 외부상으로부터 밖으로 코아세르베이션(괴상화)되며, 온도, pH, 상대 농도 등을 제어함으로써 내부상의 유상 액적에 벽재를 형성하여 입자화된다. 코아세르베이션의 경우, 벽재 재료로서, 우레아-포름알데하이드, 멜라민-포름알데하이드, 젤라틴, 또는 아라빅 고무 등을 사용할 수 있다.
계면 중합법의 경우, 내부상의 친유성 단량체의 존재에 따라 수성 외부상에 있어서의 에멀전으로 존재하게 된다. 상기 내부상 액정 중의 단량체는 수성 외부상에 도입된 단량체와 반응하고, 내부상의 액적과 주위의 수성 외부상과의 계면에서 중합반응이 일어나며, 상기 액적 주위에서 입자의 벽이 형성된다. 형성된 벽은 비교적 얇고 침투성이 있으나, 다른 제조방법과 달리 가열이 필요하지 않으므로, 다양한 유전성 액체를 적용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 마이크로 입자는 10 내지 100㎛, 바람직하게는 10 내지 50㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 40㎛의 균일한 구형으로 이루어져 있다. 이러한 캡슐 형태 및 크기의 균일성은 전기장 또는 자기장에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체의 거시적 균일성을 확보하는 원인이 되며, 이에 따라 색상의 변화 및 구현되는 색상의 선명도가 더욱 향상되게 된다. 마이크로 입자의 형태와 크기의 균일성이 확보되지 못하면, 상기 마이크로 입자 내에 분산된 컬러 나노 복합체가 균일하게 재배열된다고 하더라도 거시적으로는 불규칙성이 증가되어 색상의 변화 및 구현이 불충분하게 된다.
본 발명에 의해 제조된 마이크로 입자(실시예)와 안정제를 사용하지 않고, 경화 촉매제의 양을 1/2로 줄여 제조한 마이크로 입자(비교예)의 입도 분포를 측정한 결과가 표 2에 기재되어 있다.
D[4,3](㎛) D(ν,0.1)(㎛) D(ν,0.5)(㎛) D(ν,0.9)(㎛)
실시예 23.58 12.99 23.23 35.67
비교예 113.95 23.08 104.53 216.64
표 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 마이크로 입자는 D50이 23.23㎛으로 본 발명에서 요구하는 입자의 크기를 가지나, 제조 조건을 변경하면 D50이 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다. 입도 분포의 균일성은 실시예 및 비교예에 따른 마이크로 입자의 입도 분포 그래프를 살펴보아도 알 수 있다(도 23).
또한, D[4,3]에서도 비교예는 113.95㎛로 실시예에 비하여 평균 입도 분포의 균일성이 크게 악화되는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서 마이크로 입자의 제조 조건, 물성을 대단히 엄격하게 조절함으로써 본 발명이 목적으로 하는 마이크로 입자를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
제조 조건을 일부 변경한 상기 실시예(도 24a)와 비교예(도 24b)의 마이크로 입자에 대한 에멀전 상태 및 수상에서의 상태(도 25)에 대한 광학 현미경 사진을 살펴보아도, 제조 조건을 일부 변경할 때 본 발명에서 목적하는 형태 및 입도 균일성을 담보할 수 없음을 확인할 수 있다.
본 발명의 마이크로 입자는 벽재의 탄성이 낮고 단단한 성질로 인하여 건조 후에도 입자끼리의 응집 현상이 적다. 이는 실시예(도 26a) 및 비교예(도 26b)의 상온 건조에 의해 제조된 분말 상태의 광학 현미경 사진을 살펴보아도 알 수 있다. 실시예에서는 건조 후에도 응집이 발생하지 않으며 입자의 형태 변화가 거의 관찰되지 않으나, 비교예에서는 형태 변화 및 부분적인 응집이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 비교예에 따른 입자는 종래의 캡슐과 유사한 성질을 나타내는 것으로 볼 수 있다.
도 27은 본 발명의 마이크로 입자를 슬라이드 글래스에 100㎛ 두께로 도포한 후 100 가우스의 자기장 세기를 가진 고무 자석을 상기 슬라이드 글래스 뒷면에 근접했을 때 색상이 발현되는 모습을 촬영한 사진이다. 본 발명의 마이크로 입자의 균일성은 약한 자장에도 뚜렷한 색상 변화를 유발하는 효과를 나타낸다.
도 28은 본 발명의 마이크로 입자를 분말 상태로 하여 자기장 세기에 따른 반사율을 측정한 것이다. 화살표의 방향으로 자기장 세기가 증가하면 반사 피크가 화살표 방향으로 저파장 이동하는 것을 알 수 있다. 따라서 자성 세기에 따라 색상이 변화하는 현상을 분광학적 데이터를 통해 확인할 수 있다.
본 발명의 마이크로 입자는 벽재의 탄성이 낮고 단단한 성질로 인하여 우수한 내열성을 나타낸다. 도 29을 살펴보면, 실시예와 비교예에 따른 마이크로 입자를 슬라이드 글래스 위에 골고루 뿌리고 100℃의 열풍 건조기에 24시간 동안 방치한 후, 입자의 형태 변화를 관찰한 결과이다. 상기 결과로부터 본 발명에 따른 마이크로 입자의 벽재의 견고도가 높아 열적 안정성이 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.
이러한 특성은 고온의 인쇄 조건에서도 견딜 수 있음을 의미하므로, 다양한 형태의 표시 소자나 인쇄 매체에 적용이 가능함을 의미한다.
또한, 벽재를 우레아-포름알데하이드로 형성한 마이크로 캡슐의 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR) 측정 결과를 도 30에 나타내었다. 상기 FT-IR 스펙트럼을 살펴보면, C-N 신축에 해당하는 1097㎝-1 및 N-C-N 신축에 해당하는 1041㎝-1가 관측되어 고분자에 의해 벽재가 제대로 구성되고 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예와 비교예에 따른 마이크로 입자의 연필경도를 측정한 결과 실시예에서는 3B, 비교예에서는 9B의 측정 결과를 얻어 본 발명의 마이크로 입자의 벽재의 강도가 매우 향상된 것을 확인할 수 있었다.
이러한 연필경도의 측정결과와 마이크로 세공 영역의 공극 부피 비율로부터 본 발명의 마이크로 입자의 벽재는 매우 조밀한 구조를 이루며, 강도가 매우 높은 탄성이 낮고 단단한 성질을 가지는 것으로 파악되었다.
본 발명의 컬러 나노 복합체를 포함하는 마이크로 입자는 건조 보관시 응집이 없고, 열적 안정성 및 벽재의 강도가 우수하므로 다양한 형태의 인쇄에 적용할 수 있으며, 특히 실크스크린 인쇄와 같이 내열성, 내응집성이 요구되는 잉크에 적용할 수 있으므로 응용의 폭을 넓힐 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 입자를 인쇄를 위한 잉크에 적용할 경우, 수용성 고분자, 수분산 고분자, 유용성 고분자, 열경화성 고분자, 열가소성 고분자, UV 경화 고분자, 방사선 경화 고분자 등의 바인더에 분산하여 사용할 수 있다. 이러한 바인더에 경계면 활성제 및 가교제를 부가하여 인쇄 또는 코팅 공정의 내구성을 향상시킬 수도 있다.
상기 마이크로 입자를 사용한 인쇄는 인쇄 및 코팅의 모든 형태를 포함하며, 롤 코팅, 그라비어 코팅, 침지 코팅, 스프레이 코팅, 메니스커스 코팅, 스핑 코팅, 브러시 코팅, 에어나이프 코팅과 같은 코팅이나, 실크스크린 인쇄, 정전 인쇄, 열인쇄, 잉크젯 인쇄와 같은 인쇄를 통해 수행될 수 있다.
따라서 인쇄성이 뛰어난 상기 마이크로 입자를 사용하여 자기 가변 물질 포함부를 구성하면 고품질의 제품을 제조할 수 있게 된다.
[자기 가변 물질의 또 다른 구성]
본 발명의 자기 가변 물질을 구성하는 또 다른 예로서 에멀전, 젤리형 볼 및 이를 이용한 입자를 사용할 수도 있다.
상기 에멀전은 상기 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전으로서, 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 재배열되는 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전으로서, 상기 컬러 나노 복합체는 젤리형 볼 형태의 구체를 이루며, 상기 에멀전은 상기 젤리형 볼 형태의 구체가 분산되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 컬러 나노 복합체는 상술한 바와 같은데, 용매 분자와 수소결합하는 고분자와 혼합되어 분산된다. 따라서 컬러 나노 복합체 입자의 표면을 수산화기, 아민기 등의 반응성기로 만들기 위하여 표면 수식을 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아미노실란의 코팅을 통해 아민기로 표면 수식하거나, 실리카 코팅을 통해 수산화기로 표면 수식을 할 수 있다.
통상적으로 마이크로 캡슐을 제조하기 위해서는 이러한 표면 수식한 컬러 나노 복합체를 오일에 분산시키고 물과 같은 친수성 용매에 적하(droplet)함으로써 캡슐화하게 된다.
그러나 본 실시예에서는 이러한 복잡한 제조공정을 단순화하여, 상기 표면 수식한 컬러 나노 복합체 입자를 용매와 상기 용매 분자와 수소결합하는 고분자에 분산시킴으로써 이를 오일에 적하할 때 water-in oil 구조의 역에멀전(inverse emulsion) 시스템을 형성하여 젤리형 볼 형태의 구체를 형성하게 된다.
도 31을 참조하면, 이러한 젤리형 볼 형태의 구체는 구체 내부에 컬러 나노 복합체를 포함하고 있어 전기장 또는 자기장의 인가시 종래의 마이크로 캡슐 내에 분산된 컬러 나노 복합체 입자에 비해 비약적으로 빠른 속도로 재배열이 가능하게 된다. 이는 상기 컬러 나노 복합체 입자가 고분자에 의해 고정되어 분산됨으로써 응집이 발생하지 않고, 전기장 또는 자기장 인가시 짧은 거리를 이동해도 충분히 재배열이 가능하기 때문에 일어나는 현상이다.
결국, 상기 컬러 나노 복합체와 용매 분자와 수소결합하는 고분자가 안정적으로 결합해야 분산성이 향상될 수 있는데, 이를 위해서는 상기 컬러 나노 복합체의 표면을 정전기적인 반발력이 발휘될 수 있도록 표면 처리해야 하며, 이를 위하여 표면 수식이 필요하게 되는 것이다.
상기 젤리볼 형태의 구체를 형성하기 위한 상기 용매로는 극성 또는 비극성 용매를 사용할 수 있다. 이러한 용매의 예로는, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 프로필렌카보네이트, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 클로로포름, 할로카본오일, 퍼클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 아이소파라핀 오일의 일종인 isopar-G, isopar-M, isopar H 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
비극성 용매를 사용할 경우, 역에멀전 시스템을 제조하기 위하여 수용성 매체에 적하하게 되므로, 이 경우 컬러 나노 복합체는 표면 수식이 필요없게 된다. 어떠한 경우에서든 역에멀전 시스템을 통한 젤리볼 형태의 구체를 형성할 수 있도록 상기 컬러 나노 복합체, 용매, 고분자는 적절한 형태로 변형하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 용매 분자와 수소결합하는 고분자는 용매에 분산되어 상기 컬러 나노 복합체 입자와 안정적으로 결합할 수 있는 것이면 어떠한 것이든 사용할 수 있으나, 예를 들어, 젤라틴, 폴리비날알코올, 폴리비닐아세테이트, 셀룰로오스성 유도체, 아카시아, 카라기난, 카르복시메틸셀룰로오스, 가수분해된 스티렌 무수물 공중합체, 아가로스, 알기네이트, 카제인, 알부민, 셀룰로오스 프탈레이트 등의 고분자를 사용할 수 있다. 이러한 고분자로는 수용성 고분자를 사용하는 것이 바람직하며, 생산 단가 등을 고려하여 젤라틴, 아가로스, 셀룰로오스성 유도체 등의 천연 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서 이러한 구조에서는 컬러 나노 복합체 입자가 분산된 젤리형 볼 형태의 구체는 매우 적은 양의 전기장 또는 자기장의 인가에 의해 탄성력을 보유한 고점도의 젤리형 볼의 미세한 기공에 분산되어 쉽게 등간격으로 배열되게 된다.
상기 젤리형 볼을 형성하기 위한 오일로는 광유, 파라핀 오일, 식물성 글리세라이드 오일, 동물성 글리세라이드 오일, 합성 에스테르 오일, 합성 에테르 오일, 실리콘 오일, 지방산 알코올 프로폭실레이트, 왁스, 도데칸, 등유, 솔트롤 등을 사용할 수 있다.
상기 젤리형 볼 형태의 구체는 매우 유동적이므로 표면장력이 낮은 원형으로 형성될 수 있으나, 타원형으로 변형되거나 인접한 젤리형 볼 형태의 구체와 접합하여 찌그러진 구형의 형태를 취할 수도 있다(도 32). 이러한 젤리형 볼 형태의 구체는 공정 조건을 조절함으로써 다양한 크기로 제조할 수 있는데, 그 용도에 따라 1㎛에서 10㎜ 직경의 구체를 제조할 수 있다.
일 실시예에서 용매 분자와 수소결합하는 고분자로 아가로스를 선택하여 젤리형 볼 형태의 구체를 제조하였다. 이 경우, 아가로스는 70℃를 전후하여 상변화를 일으키므로, 70℃ 이상의 교반조에서 아가로스의 수용액에 실리카가 코팅된 산화철 나노 복합체와 같은 컬러 나노 복합체를 배합, 분산함으로써 콜로이드 용액을 제조할 수 있다.
이러한 콜로이드 용액을 아가로스의 상변화 온도인 70℃ 정도의 오일에 주입하고 교반함으로써 젤리형 볼 형태의 구체를 제조할 수 있다.
이러한 구체에 자기장을 인가하면 도 33에 나타난 바와 같이 색가변이 성능을 나타내게 된다. 즉, 자기장을 인가하기 전(a)에 비해 자기장을 인가한 후(b)에 있어서 갈색에서 푸른색으로 색가변되어 색 변화가 매우 큰 구체를 얻을 수 있게 된다.
또한, 균일한 크기의 젤리형 볼 형태의 구체를 제조하기 위해서는 공정 조건을 조절함으로써 간단하게 크기 및 입도 분포가 다른 구체를 얻을 수 있다.
도 34는 평균 입도가 15㎛인 젤리형 볼 형태의 구체의 현미경 사진이다. 이러한 구체는 컬러 나노 복합체 입자와 고분자 및 용매의 비율을 조절함으로써 얻어질 수 있는 것으로, 본 발명에서는 1㎛에서 10㎜의 범위에서 그 크기를 조절할 수 있다.
이러한 구체는 공기중에 방치할 경우, 용매가 증발하면서 단단해지므로 컬러 나노 복합체 입자의 재배열 성능이 급격히 저하된다. 이를 방지하기 위하여 상기 젤리형 볼 형태의 구체를 경화성 고분자로 코팅하여 외피를 형성함으로써 컬러 나노 복합체를 포함하는 구체를 제조할 수 있다.
상기 외피를 형성하는 경화성 고분자로는 열경화성 또는 자외선 경화성 고분자를 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리염화비닐 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 경화성 고분자를 상기 구체의 표면에 노즐 등을 통하여 분사한 후 경화함으로써 외피를 형성할 수 있으며, 상기 외피를 형성하면 상기 젤리형 볼 형태의 구체의 건조, 부피 감소 등이 거의 발생하지 않아 장기 보전성이 증가하며, 인쇄용 잉크로 제조할 경우에도 컬러 나노 복합체의 유출이 없는 내구성이 뛰어난 구체를 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 컬러 나노 복합체를 포함하는 에멀전은 분산성이 뛰어나 이형지 또는 광투과성 필름 등의 필름 기재에 도포한 후 냉각시켜 경화함으로써 간단히 필름으로 제조할 수 있다.
또한, 외피를 씌운 구체는 건조 보관시에도 응집이 없고, 열적 안정성 및 벽재의 강도가 우수하므로 다양한 형태의 인쇄에 적용할 수 있으며, 특히 실크스크린 인쇄와 같이 내열성, 내응집성이 요구되는 잉크에까지 적용할 수 있으므로 응용의 폭을 넓힐 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 입자를 인쇄를 위한 잉크에 적용할 경우, 수용성 고분자, 수분산 고분자, 유용성 고분자, 열경화성 고분자, 열가소성 고분자, UV 경화 고분자, 방사선 경화 고분자 등의 바인더에 분산하여 사용할 수 있다. 이러한 바인더에 경계면 활성제 및 가교제를 부가하여 인쇄 또는 코팅 공정의 내구성을 향상시킬 수도 있다.
상기 마이크로 입자를 사용한 인쇄는 인쇄 및 코팅의 모든 형태를 포함하며, 롤 코팅, 그라비어 코팅, 침지 코팅, 스프레이 코팅, 메니스커스 코팅, 스핀 코팅, 브러시 코팅, 에어나이프 코팅과 같은 코팅이나, 실크스크린 인쇄, 정전 인쇄, 열인쇄, 잉크젯 인쇄와 같은 인쇄를 통해 수행될 수 있다.
구체적인 제조방법을 몇 가지 예시하면 아래와 같다.
[제조예 1]
잔탄검을 이용하여 나노 복합체의 젤리형 볼을 제조하는 경우 아래와 같이 제조할 수 있다.
1. 잔탄검 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노 입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 잔탄검 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. 잔탄검 수용액과 산화철 나노 입자 수분산 콜로이드를 1:0.5~0.5:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 도데칸 오일에 산화철 나노 입자 잔탄검 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 3시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 볼을 분리한다.
[제조예 2]
합성 고분자인 hydrolyzed polyacrylamide (HPAA)를 이용하여 나노 복합체의 젤리형 볼을 제조하는 경우 아래와 같이 제조한다.
1. 수화 폴리아크릴 아마이드 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 폴리아크릴아마이드 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. 폴리아크릴아마이드 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 0.1:1~1:0.1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 미네랄 오일에 산화철 나노입자 폴리아크릴아마이드 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 1시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 볼을 분리한다.
[제조예 3]
합성 고분자인 Hydrolyzed Guar Gum(HGG)를 이용하여 나노 복합체의 젤리형 볼을 제조하는 경우 아래와 같다.
1. HGG 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 HGG 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. HGG 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 1:0.2~0.2:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 mineral 오일에 산화철 나노입자 HGG 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 1시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 볼을 분리한다.
[제조예 4]
1mm 이상 크기를 갖는 나노 복합체의 젤리형 볼을 제조하는 경우 아래와 같이 제조할 수 있다.
1. 아가로스 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 아가로스 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. 아가로스 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 1:0.1~0.1:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 도데칸 오일에 산화철 나노입자 아가로스 콜로이드액을 주입하고 100 내지 1,000 rpm으로 0.5 내지 3시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 볼을 분리한다.
[제조예 5]
10㎛ 이상 크기를 갖는 나노 복합체의 젤리형 볼 제조하는 경우 아래와 같이 제조할 수 있다.
1. 아가로스 0.1 내지 10 중량부를 80 내지 100℃의 증류수 5 내지 20 중량부에 0.5 내지 3시간 동안 용해시켜 50 내지 80℃ 교반조에 보관한다.
2. 실리카가 코팅된 단분산 산화철 나노입자를 10 내지 40%농도로 증류수에 분산시킨 후 60 내지 80℃로 승온하여 아가로스 수용액과 온도가 동일하게 한다.
3. 아가로스 수용액과 산화철 나노입자 수분산 콜로이드를 1:0.1~0.1:1의 중량 비율로 혼합하여 균일한 분산액을 배합한다.
4. 60 내지 80℃로 온도가 설정된 도데칸 오일에 산화철 나노입자 아가로스 콜로이드액을 주입하고 800 내지 3,000 rpm으로 0.5 내지 3시간 교반시킨다.
5. 10분후 오일을 상온으로 냉각시킨 후 구형의 갈색 볼을 분리한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 자기 가변 물질
11: 입자
12: 용매
13: 캡슐
100: 자기 가별 물질 포함부
200, 700: 자기장 발생부
300: 스페이서
400: 광흡수층
500: 광투과층
600, 800: 자기 유도부
900: 접착부
1000: 정보 박막층
1100: 자화부
1200: 수광부
F: 외력
L: 광

Claims (22)

  1. 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부,
    상기 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 및 상기 자기 가변 물질 포함부와 상기 자기장 발생부 사이에 개재되어 상기 자기 가변물질 포함부와 상기 자기장 발생부의 간격을 조절하는 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는, 에어(air)층, 박막층, 필름층, 시트층, 접착증, 정보표시층, 상변화 물질(phase change materials)층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서의 두께를 조절하여, 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시키는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서의 자화율을 조절하여, 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가되는 자기장의 세기를 조절함에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시키는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 광흡수층을 포함하며, 상기 광흡수층은 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시키는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 투명 또는 반투명의 광투과층을 포함하며, 상기 광투과층은 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시키는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광투과층의 적어도 일면에 이미지, 패턴, 문자, 도형, 바코드 등이 형성된 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자기 가변 물질 포함부 또는 상기 자기장 발생부는 굴곡지게 형성되고, 상기 자기 가변 물질 포함부 또는 상기 자기장 발생부에 외력을 가하여 변형시킴에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에 인가되는 자기장이 변화하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자기 가변 물질 포함부는 상기 자기 가변 물질을 탄성 기판에 코팅하여 형성한 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 탄성 재질로 구성되고, 상기 스페이서가 외력에 의해 변형됨에 따라, 상기 자기 가변 물질 포함부에 인가되는 자기장이 변화하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  11. 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부,
    상기 자기 가변 물질 포함부의 일측에 배치되며, 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부, 및
    상기 자기 가변 물질 포함부의 타측에 배치되며, 상기 자기장 발생부에서 인가되는 자기장에 따라 적어도 일부가 자기 유도(magnetic indcuction)되는 자기 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 자기 유도부는 자기 유도 되는 영역인 자기 유도 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 자기 유도 패턴에 대향하는 상기 자기 가변 물질 포함부의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화되는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  14. 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부,
    상기 자기 가변 물질 포함부와 적어도 일부가 대향되는 제1 자기 유도부, 상기 제1 자기 유도부에 일체로 연장되는 제2 자기 유도부, 및
    상기 제2 자기 유도부에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 자기장 발생부에서 인가되는 자기장에 따라 제2 자기 유도부가 자기 유도됨과 동시에, 상기 제2 자기 유도부와 일체로 연장되는 상기 제1 자기 유도부가 자기 유도되며, 상기 제1 자기 유도부에 대향하는 상기 자기 가변 물질 포함부의 부분에서 반사되거나 투과되는 광이 변화되는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  16. 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 및 상기 자기 가변 물질에 대하여 인가될 수 있는 자기장을 발생시키는 자기장 발생부를 포함하며,
    상기 자기장 발생부는, 적어도 하나의 영구자석 또는 가변자석을 포함하는
    것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 자기장 발생부는 상기 자기 가변 물질 포함부에 대해서 회전되거나, 위치가 변화됨으로써, 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과되는 광을 변화시키는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 자기 가변 물질 포함부와 상기 자기장 발생부 사이에 적어도 하나의 층을 가지는 자화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  19. 소정의 패턴을 가지며, 상기 패턴 부분이 자화된 자화부, 인가되는 자기장이 변화하면 반사광 또는 투과광이 변화되는 자기 가변 물질을 포함하는 자기 가변 물질 포함부, 및 상기 자화부에서 인가된 자기장에 의해 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과된 광을 수광하는 수광부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수광부는 기입력된 패턴 또는 파장 값과, 상기 자화부의 상기 패턴에 의해 상기 자기 가변 물질 포함부에서 반사되거나 투과된 광의 파장을 비교하여 진위 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 가변 물질은 상기 자기장이 인가됨에 따라 기설정된 파장의 광을 반사시키거나 기설정된 투과도로 광을 투과시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
  22. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 가변 물질 포함부, 상기 자기장 발생부 중 적어도 하나는, 태그, 카드, 필름 및 스티커 중 적어도 하나의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위조 및 변조 방지 장치.
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