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CMP 공정용 연마슬러리 분산안정성 확보를 위한 공정변수 도출 연구
정희숙(Heesuk Jung) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정온 연마 대상 물질의 표면 에 화학적 변화를 주어 기계적 연마를 용이하게 함으로써 웨이퍼 상의 다양한 박막을 연마하여 웨이퍼 표면을 평탄화 하거나 제거하는 공정이다. 반도체 매모리에 대한 요구가 높아짐에 따라 CMP공정에서 사용하는 슬러리의 중요성이 부각되고 있다. 반도체 제조 공정의 결함 발생을 줄이고 생산 수율 향상을 위해 CMP 솔러리 재료의 조성 개발, 옹집 체 제어, 동적 안정성 확보 기 술 동에 대한 중요성이 중대 되고 있다. 1차 연마 후 2차 연마를 통해 최종 제품을 완성하게 됨에도 불구하고 기 존의 연구개발온 2차 연마 슬러리 중심의 기술개발을 수행하고 있다. 따라서 1차 연마슬러리를 최적화하여 고가의 2차 연마슬러리의 비중을 최소화하여 가격 경쟁력을 확보하기 위한 공정을 개발이 필요하다. 이를 위해 CMP 공정 시 웨이퍼 표면에 발생하는 스크래치를 최소화하기 위해서는 슬러리내의 분산이 찰 이 루어져야하며 용집된 연마입 자들이 없어야 한다. 본 연구에서는 슬러리 내 연마입자들의 용집현상을 막기 위해서 연마 슬러리에 첨가제를 넣어 입자의 분산안정성을 향상시키기 위한 공정변수를 도출하였다.
정희숙(Heesuk Jung),윤성필(Sungpill Yun) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
전자산업공정에서 사용하는 공정가스로는 과불화합물(PFCs)을 포함한 Si(OG2H5)4 (TE O S: tetraethyl orthosilicate), SiF4, NH3, N20 , HF, BF3, HCI 등 다양한 조성 의 유해 가스들이 혼합되어 있다. 특히, 아산화질소(N₂O 는 반도체 공정에서 실리콘다이옥사이드 박막을 증착하는 매우 중요한 가스이다. 실리콘 다이옥사이드(SiO까는 D RAM Flash RAM 및 LSI Logic Chip을 가리 지 않고 절 연 체 Layer로 사용되 는 중요한 Layer 이므로, 증착 가스로 사용되는 N20 의 적용 공정은 매우 많으며, 그 사용량도 증가 추세에 있다. N20가스의 사용량이 증가함에 따라 저에너지형 N₂O 분해 · 처리가 가능한 스크러버 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 스크러버에 사용되는 고내구성 저가형 폐가스 분해촉매 제조 조건을 수립하고자 온도조절식 화학 중기 증착법을 사용하여 전이금속 기반의 저가형 N₂O 분해촉매를 제조하였다. 비교적 저가인 알루미나 볼을 촉매지지체로 사용하였으며 온도조절식 화학 중기 종착법을 이용하여 철계 산화물입자를 담지하였다. 알루미나 플레이트를 이용한 산화철 촉매의 증착 실험을 통해 알루미나 플레이트 표면에 기화물 증착 거동을 확인하였다. 또한 기화를 통해 알루미나 기판에 증착된 물질의 상과 열처리 온도에 따른 상변화 거동을 확인하고 열처리 조건을 확립하였다.
정희숙(Heesuk Jung) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
화석원료 대체재로 신재생에너지원으로써 바이오가스를 이용하여 보일러에 의한 열(온수 혹은 중기) 공급, 가스엔진, 마이 크로 가스터빈, 연료전지 등에 의한 열병합 발전, 천연가스 자동차 연료(수소차) 둥으로 다양한 활용처가 증가되고 있는 상황이다. 이러한 바이오가스를 에너지원으로 사용하기 위해서는 정제공정이 필수적이다. 특히 최근 바이오가스를 친환경 수소로 전환하여 수소차와 연료전지에 활용코자 사업이 활발하게 추진되고 있으며, 수소생산공정을 위해서는 바이오가스의 정제순도와 정제설비의 경제성이 더욱 중요하게 대두되고 있다. 현재 탈황설비는 하부 중앙에서 유입되어 탱크내 충진된 하이브리드 홉착제를 통과하여 상부 중앙으로 유출되는 구조이다. 그러나 현재 사용되고 있는 하이브리드 흡착제는 생물학적 및 화학적 반에 의해 흡착반응이 이루어지는데, 생물학적 요인에 의해 일정 온도(35°C 내외)를 유지해주어야 한다. 그러나 장치가 실외에 설치되는 특성 때문에 많은 에너지를 사용하여 과잉보온을 하며 과잉설계 되어 있다. 경제성 확보를 위해 운전조건을 충족하는 설계 최적화가 필요한 상황으로 본 연구에서는 실험계획법을 이용하여 탈황설비 해석기반 열구조 최적화 연구를 수행하였다.
슬러지 원심탈수기 최적 설계를 위한 구조적 안정성 및 동적거동 예측
정희숙(Heesuk Jung),송형운(Hyoungwoon Song),고동신(Dongshin Ko) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계
슬러지 원심탈수기는 투입에서 배출까지 완전 밀폐성이므로 주위환경이 청결하고 악취가 없으며, 자동화로 장시간 연속운전과 대용량 처리가 가능하다. 원심 탈수기의 작동원리는 투입구를 통해 슬러지는 외측 회전통을 약 2900rpm의 고속으로 회전시킴으로서 지구 중력의 약 1000~2500배의 원심력장을 형성시켜 액체(일반적으로 물)보다 비중이 큰 고형물을 그 크기에 거의 상관없이 급속도로 회전통 내벽에 침전시키고, 동시에 침전된 슬러지를 스크류를 이용하여 연속적으로 긁어내어 고형물 배출구 쪽으로 이송 배출하고 분리액은 고형물과 반대로 흘러 분리액 배출구로 배출되어 고액 분리를 연속적으로 하는 장치이다. 원심탈수기의 외측 회전통과 내측 스크류 컨베어는 양쪽 회전축에 베어링으로 지지되어 있어 원추형 영역에 고형물이 집적되면 배출구의 질량집중에 의한 거동이 불안정하고 소요토크가 커져 여러 가지 구조적인 문제에 노출될 수 있다. 따라서 회전력과 집중질량으로부터 발생하는 하중과 응력을 최소화하는 것이 중요한 관점이 된다. 그러므로 본 연구에서는 각 부품의 구조적인 안전성과 운전에 따른 동적 거동을 예측하여 발생하는 응력, 변형, 반력토크 특성을 고찰하였다.
정희숙(Heesuk Jung) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
지구온도 상승 억제를 위해서 온실가스 배출을 최소화하고자 하는 노력이 전세계적으로 계속되고 있으며, 이것을 탈탄소 방안이라고 하는데 탈 탄소 방안에는 크게 네가지가 있다. 그 중 탄소를 배출하지 않는 신재생 에너지 사용을 중가하는 것이다. 이러한 탈탄소 방안의 일환으로 신재생에너지인 바이오가스를 정제하여 에너지원으로 사용하고자 한댜 현재 탈황설비는 하부 중앙에서 유입되어 탱크내 충진된 하이브리드 흡착제를 통과하여 상부 중앙으로 유출되는 구조이다. 그러나 그러나 유동이 균등하게 분 배되지 않아 일부 흡착제만 반용하여 효율이 낮으며, 교체주기도 짧아지는 문제점이 발생하여 경제적 손실이 매우 큰 문제점이 있었다. 이러한 문제 때문에 유입되는 바이오가스가 홉착제 충진구역에 균등하게 분배되어 접촉효율을 중대시킬 수 있는 구조설 계가 필요하였다. 본 연구에서는 가스 유입구 설계 개선 전 후 탈황설비의 성능평가 실험을 수행하였으며 설계개선을 통한 유지관리비를 비교평가하였다.
정희숙(Heesuk Jung),송형운(Hyoungwoon Song),정석우(Seokwoo Chung),윤종혁(Jonghyuk Yoon),윤문규(Moongyu Yoon) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
2012년 이후 지역난방 에너지 사용량이 점차 감소 추세를 나타내고 있으며 지역난방 사업시장 보급률 정체와 더불어 기후변화의 영향에 따른 평균 온도 상승, 관련규제 강화 등에 따른 건물 난방부하 감소를 초래하고 국내 지역난방 시장 환경에 큰 변화에 직면하고 있다. 이러한 외부 기후변화에 대한 지역난방 사업의 대책으로 전통적인 지역난방방식에서 벗어나 기후변화 시대에 대비한 지속가능한 미래 사업모델이 요구되고 있다. 지역난방 운영의 세계적인 추세는 건물의 단열 효율을 증가시켜 열 사용량을 줄이고, 공급온도를 낮추어 열 손실을 줄이고 신재생 및 미활용 에너지를 주로 활용하는 방향으로 전환되고 있다. 이에 본 연구에서는 4세대 지역난방 시스템으로 효과적인 전환을 위해 국내의 기존 지역난방시스템과 유럽 국가들의 사례를 분석하고 4세대 지역난방 연계기술의 타당성 검토를 수행하였다.