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임종구(Lim, Jong-Koo),박종철(Park, Jong-Cheol),강무성(Kang, Moo-Seong),권기욱(Kwon, Ki-Wook),신현길(Shin, Hyun-Khil) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
AIP(Air Independent Propulsion)시스템에 적용되는 연료전지 스택의 경우 연료의 이용율을 극대화시키는 것이 매우 중요하다. 일반적인 연료전지 스택은 물배출과 성능의 안정화를 위해 이론적 요구량보다 양론적으로 많은 양을 공급하여, 반응에 사용되지 않고 배출되는 연료 가스가 많아 이용율이 낮다. 여러 단으로 구성되어 전 단에서 사용하고 남은 연료 가스를 다음 단에 재공급하여 사용하는 케스케이드 구조의 연료전지 스택을 적용하게 되면 연료이용율을 90% 이상으로 높일 수 있다. 그러나 연료전지 스택에서 반응에 의해 발생한 물과 응축된 가습수가 재공급되면 연료전지 스택의 성능과 내구성에 악영향을 주는 플러딩현상이 발생하게 된다. 반면 반응수와 응축수를 제거할 때 스택에 재공급되는 연료 가스의 가습수가 같이 제거되면 낮은 가습도로 스택에 공급되는 문제점도 있다. 따라서 연료 가스의 가습도를 잘 유지하면서 액화된 물만 원활하게 제거할 수 있는 기액분리기의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics)해석을 활용하여 다양한 디자인의 기액분리기를 설계하고 실험을 통해 각 디자인의 장단점을 분석하였다. 결과를 바탕으로 최적의 기액분리기를 개발하고 제작 및 평가를 통해 성능을 검증하였다.
갈바니 치환 증착 방법을 이용한 확산방지막 위에서의 구리 시드층 형성
김재정,강무성 한국화학공학회 2001 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.39 No.6
본 논문에서는 갈바니 치환(galvanie displacement) 방법을 이용하여 MOCVD TiN(100Å)/Ti(150Å)/Si 웨이퍼 위에 전기증착용 구리 시드층(seed layer)을 형성하였다. 티타늄(Ti) 산화막을 제거하는 과정, 팔라듐(Pd) 표면 활성화 과정을 거쳐, NH_4F, H_2SO_4, CuSO_4·5H_2O를 조성으로 하는 용액 내에서 중착을 시도하였다. 용액의 최적조성을 결정하기 위해 NH_4F의 양은 0.45M로 일정하게 유지하고, H_sSO_4의 농도는 0.05M에서 0.5M까지, CuSO_4·5H_2O의 농도는 0.01M에서 0.05M까지 변화시켰으며, 면저항의 감소와 박막의 균일성을 고려하여 최적 조성을 결정하였다. 팔라늄 표면 활성화(Pd surface activation) 과정은 작은 크기의 결정을 형성하는 데 결정적이었으며, 비저항 4.55μΩ·㎝의 표면이 균일한 박막을 얻기 위해 필수적이었다. 본 실험에서는 갈바니 치환 증착 방법을 이용하여 우수한 특성을 갖는 구리 시드층(seed layer)을 형성하는 방법을 제시하였다. Cu seed layer for Cu electroplating was formed on TiN(100Å)/Ti(150Å)/Si wafer using galvanic displacement deposition. After titanium(Ti) oxide cleaning step and palldium(Pd) surface activation step, the wafer was dipped in solution that contained NH_4F_H_2SO_4 and CuSO_4·5H_2O. In order to find optimized solution condition, H_2SO_4 concentration was changed from 0.05 M to 0.5 M and CuSO_4·5H_2O concentration from 0.01 M to 0.05 M while NH_4F concentration was fixed as 0.45M. Optimized condition was determined considering sheet resistance decrease and film uniformity. Pd surface activation step was essential to a thin film uniformity with small grains having resistivity of 4.55μΩ·㎝. In this experiment, the possibility of high quality Cu seed layer deposition using galvanic displacement method was clearly suggested.