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- 지도교수 : 문승재 (검색결과 97 건)
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컴퓨터 비전 및 머신러닝을 이용한 웨이퍼 노치 감지 시스템
반도체 제조 공정 중 이온주입 공정에서 웨이퍼가 일정하게 정렬된 상태로 공정이 진행되는지 확인할 수 있는 웨이퍼 노치 감지 시스템을 제안하였다. 이온주입 공정 시 주입되는 이온이 일정한 깊이로 도달하지 않고 깊숙이 도달하여 원하는 정션깊이를 얻지 못하는 채널링 현상이 발생하는데 이를 예방하기 위해 웨이퍼를 일정 각도 기울여 공정을 진행한다. 카메라를 이용하여 이온빔을 기준으로 웨이퍼 이미지에서 노치의 위치를 좌표로 인식하고, 이를 각도로 검출할 수 있도록 하여 웨이퍼의 정렬을 확인하였다. 시스템을 구현 및 시험하는 데 있어서 테스트 환경은 빛의 밝기, 카메라와 웨이퍼 사이의 거리 등 실제 공정이 진행되는 환경과 동일한 조건으로 구성하였다. 머신러닝에 필요한 데이터는 밝기, 이미지 크기 및 방향 등을 다르게 하여 구성하였으며, 노치의 위치를 좌표로 지정하는 라벨링 작업을 수행하였다. 구성한 학습용 데이터를 우분투 (Ubuntu)와 OpenCV, Yolo (You only look once)v4가 설치되어 있는 컴퓨터를 이용해 머신러닝을 진행하였다. 검출을 수행하기 위한 하드웨어인 Jetson xavier NX에 카메라 모듈을 연결하여 사용하였고, 웨이퍼 노치를 학습한 데이터셋을 적용하여 노치의 각도 검출을 수행하였다. 검출이 완료되면 검출 결과를 시간별로 저장해 데이터로 관리할 수 있도록 한다. 실제 이온 주입 장치에서 테스트를 수행한 결과 본 시스템은 노치를 감지하는데 2초 이내의 반응속도와 평균 95% 정도의 인식 정확도를 얻었다. 주요어 : 채널링 현상, 웨이퍼 노치, 머신러닝, 컴퓨터비전, Yolo, 실시간 검출 In this study, we proposed a wafer notch detection system that can check whether the wafer orientation is constant in order to prevent channeling effect that occurs in the ion implantation process during the semiconductor manufacturing process. To check the orientation of the wafer, the camera can recognize the angle of the wafer notch in real time, and based on the detected position of the notch, it is possible to check whether the orientation of the wafer is constant. For testing the system, the test environment was configured under conditions similar to the environment in which the actual process was conducted, such as the brightness of light and the distance between the camera and the wafer. In addition, the Jetson Board used for the experiment used Jetson Xavier NX. The notch image required for learning consists of data with different brightness, image size, and direction, and the coordinates of the notch are designated in each image file using YOLO_MARK. Based on the configured image data, image learning was performed using YOLOv4, and machine learning was performed with a PC running Ubuntu as the OS. In addition, the camera module is connected to Jetson Xavier with OpenCV and YOLO (You Only Look Once) set and used as a device, and the dataset that learned the notch image of the wafer is applied to Jetson Xavier to detect the notch. Based on the wafer notch, the system is installed to detect an angle in the range of about 10 degrees from the vicinity of 112 degrees, the angle at which the actual process is performed. In an experiment applied to actual equipment, this system showed a response speed of less than 2 seconds to detect a notch, and an average recognition accuracy of about 95%.
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천연가스 화력발전소의 탈질설비 입구 질소산화물 농도와 영향인자와의 상관관계 분석
본 연구에서는 천연가스 화력발전소의 탈질설비 입구 질소산화물 농도 분석값을 대상으로 하였다. 탈질설비 입구 질소산화물 농도 분석 장치 문제발생 및 유지 보수시 탈질설비 수동운전으로 전환되어 적절한 질소산화물 배출농도 유지가 어렵다. 따라서 분석장치 이상시 또는 유지보수시 분석값을 계산값으로 대체하기 위해 질소산화물 배출기준농도인 150 ppm을 기준으로 이를 초과하는 출력 110 MW이상 출력 증가에서 감소구간을 연구범위로 하였고 배기가스 중의 질소산화물농도와 관련된 인자와의 상관관계 분석을 통해 질소산화물 농도와 영향인자와의 상관관계식을 도출하였다. 분석 구간내에서 질소산화물 농도 분석 장치의 분석값과 계산값을 비교하여 질소산화물농도와 영향인자와의 상관성을 검증하였고 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 질소산화물의 발생과 관련된 인자들 중 주증기 유량에 의한 계산값은 전구간에서 환경분야 시험 및 검사등에 관한 법률 제7조 및 국립환경과학원 고시 제7조의 규정에 의한 분석장치 오차범위 법적기준 20% 이하를 충분히 만족하였다. 또한 배기가스온도에 의한 질소산화물 농도 계산값은 정격출력에서 질소산화물 농도 분석 장치 분석값과의 오차는 평균 1%이내로 분석 장치 이상 발생 및 유지 보수시 상관관계식에 의한 계산값으로 분석장치의 분석값을 대체할 수 있음을 확인 하였다.
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350 MW급 중유화력발전소 연소조건 조정에 의한 질소산화물 발생 저감
2006년 경 발전회사들은 국내 대기환경 규제치 강화에 따라 탈질설비를 도입하기 시작하였다. 하지만, 탈질 반응기인 촉매 사용수명인 4년에 도달하기 이전에 촉매활성도 저하에 따른 암모니아 주입량 과다 현상과 이에 따른 공기 예열기의 막힘으로 발전운전의 효율 저하 사례가 빈번히 발생하고 있다. 특히, 우리나라 전력거래 중간부하를 담당하는 중유발전소들은 매일 기동·정지를 반복하는 운전 특성으로 촉매 반응 활성도가 저하되는 온도인 298℃이하에 자주 노출된다. 이로 인해 촉매 사용수명 소진 현상은 2∼3년 차 시점부터 발생하며 비정상적인 암모니아 과다 주입과 그로 인한 발전운전 제한 상황이 발생되고 있다. 따라서 질소산화물 발생량에 영향을 주는 연소조건들을 분석하여 근본적으로 탈질촉매 입구 측으로 유입되는 배출가스 중 질소산화물 발생량을 저감하여 촉매 부하를 줄일 수 있는 방안이 필요하다. 기존의 논문들은 질소산화물 발생량을 줄이기 위한 개별 연소기술 적용에 관한 운전방안에 대해 다뤘으나, 효율제한 요소를 고려한 질소산화물 저감 적용 기술은 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 질소 산화물 발생량과 관계되는 인자를 분석하고, 이러한 인자들의 상관 연소조건 조정으로 질소산화물 발생량에 어떠한 변화가 있는지를 분석하였으며, 향후 탈질촉매 활성도 저하 시 촉매 입구 질소산화물을 저감하여 운전할 수 있는 대응방안을 제시하였다. 본 연구에서 조정한 연소 조건과 그 결과들은 아래와 같다. 첫째, 배기가스 유량의 불균형 상태에서 연소공기 공급장치의 개도를 조정한 경우로 전체 연소공기 유량은 동일한 상태에서 유량 배분을 조정하는 시험이다. 둘째, 과잉공기률을 감소 조정시킨 경우로 저 과잉공기 연소조건을 유도한 시험이다. 셋째, 재열증기 출구온도 설정값을 조정시킨 경우로 배기가스 재순환량을 증가시켜 보일러 노내 온도 저하를 유도한 시험이다. 이러한 3가지 연소 조건의 조정을 연속적·단계적으로 시행하여 질소산화물 발생량의 변화를 분석하였다. 그 결과 연소조건 3가지를 연속적·단계적 조정하였을 때 모두 질소산화물 발생량을 저감 할 수 있는 조건들을 도출하였다. 따라서, 탈질촉매 사용수명 소진 시점에 비 정상적인 암모니아 주입량 과다 및 발전운전 신뢰도 저하를 막기 위한 탈질설비의 질소산화물 감소하는 방안으로 위 3가지 연소조건 조정을 검토․적용함으로써 발전소 탈질설비 운전을최적화하고 발전소 효율 향상을 위해 본 연구를 수행되었다.
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석탄화력발전소 이산화탄소 배출량 산정을 위한 연료분석법과 연속측정법의 특성 연구
본 연구에서는 500 MW급 석탄화력발전소를 대상으로 동일기간에 연료분석법 및 연속측정법을 사용하여 이산화탄소 배출량을 산정하고 각 방법의 특성을 알아보았다. 연료분석법은 산정방법 중 배출량이 가장 낮게 산정되는 것을 확인하였다. 이는 순발열량이 낮게 분석되기 때문으로 저열량탄을 사용하는 경우 연료분석법을 활용하는 것이 유리하다. 또한 입하탄 보다 소비탄을 시료로 사용하였을 때 배출량이 낮게 산정되는 특성을 보였다. 하지만 차이는 2% 미만으로 미미하여, 시료 분석 인력 및 장비가 한정된 현 여건에서는 입하탄을 연료분석 시료로 사용하여도 적정하다고 판단된다. 연속측정법은 연료분석법 대비 배출량이 다소 높게 산정되지만 국내외 통용되는 계수를 사용한 배출량보다는 낮게 산정된다. 또한 안정적인 이산화탄소 농도에 비해 유량은 편차가 큰 특성이 있다. 따라서 석탄 탄종 변화로 연료분석법에 의한 산정량이 증가할 경우, 유량 측정방법을 보완하여 사용한다면 배출량 산정 시 유리할 것이다. This study calculates carbon dioxide emissions by using the fuel analysis and the continuous measurement over the same period from 500 MW-class coal-fired power plants and evaluates the characteristics of each method. The emissions using fuel analysis was the lowest calculation of the emissions calculation methods. This is because a low net calorific value analysis. When using the low calorific coals is beneficial to utilize the fuel analysis. Also it showed the characteristics of the lower calculation emissions when used the as fired coals than the as received coals. However, the difference is negligible to less than 2%. Sample analysis personnel and equipment is limited in the present circumstances, it is also deemed appropriate by using the as received coals with sample coals to be fuel analyzed. Continuous measurement is calculated somewhat higher emissions than the fuel analysis, and calculated a lower emissions than calculation method using domestic emission factors. In addition, compared to stable concentration of carbon dioxide, flow rate has the characteristic deviation is larger. Thus, if you increase the amount of calculation by the fuel method as coals change, to compensate for the flow rate measurement method is beneficial to use the continuous measurement.
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특허무효사례를 통해 고찰한 기계공학분야의 수치한정 발명의 특허화 전략 연구
장형용 한양대학교 공학대학원 2012 국내석사
본 연구에서는, 기계공학 분야의 수치한정 발명에 대한 특허 무효 사례를 통해 수치한정 발명을 특허화하기 위하여 연구 단계에서부터 고려되어야 할 사항을 검토하고 이에 대한 검토 모델링을 제시한다. 기계공학분야의 수치한정발명은 수치범위를 전후로 급격한 변화가 인정되기 어려운 특성이 있음에도 불구하고 법원 및 특허청은 일률적으로 수치한정 범위 전후에서 임계적 의의가 인정되는지 여부에 따라 특허성을 검토함으로써 등록이 거절되는 문제점이 있다. 따라서, 발명 분야별 형평성에 따라 기계공학분야의 특성을 고려한 판단기준에 의해 특허성을 판단하는 것이 타당하다. 그리고, 기존의 법원 및 특허청의 판단기준을 고려하여 기계공학분야의 수치한정발명이 등록되기 위한 검토조건을 살펴보고, 그에 따라 특허 검토 모델링을 구상한다. 특허 검토 모델링에 의해 기존의 판례 사안을 검토하여 주요 쟁점에 대한 검토가 가능한지에 대해 살펴본다.
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복합발전은 다른 에너지원 대비 친환경적, 짧은 건설기간, 낮은 건설투자비 및 높은 운영 효용성의 장점을 보유하고 있어 지속적으로 그 발전량이 증가하고 있는 추세이다. 변동비반영 전력시장에서 첨두부하를 담당하고 있는 복합발전기는 최근 전력수요 증가, 전력예비율 감소로 경제급전의 원칙상 기동정지횟수가 증가하여 설비의 열화가 가속화되고 있다. 계통운영의 안정성확보 및 발전경쟁 시장구조에서 전력생산량 증가는 발전사들의 수익 증대를 가져오지만, 가스터빈의 성능을 고려한 발전 설비의 적절한 운영방안 또한 필요한 시기이다. 특히, 가스터빈 엔진 선단에 위치해 구조적으로 여러 가지 오염원에 노출된 축류형 압축기의 성능관리는 설비를 효율적으로 관리하기 위한 필수적인 요소이다. 이에 가스터빈 성능저하의 70~80% 영향을 미치며, 가스터빈 전기출력의 60~70%를 사용하는 압축기의 오염에 대한 일반적인 대책으로 세정이 추천되지만, 그 중요성이 간과되고 있는 상황이다. 기존의 연구들은 압축기 세정 효과에 관한 것으로서 실제 가스터빈 발전기 운영에 따른 장기적인 압축기 세정 지연에 따른 출력 영향에 대한 내용은 없었다. 본 논문에서는 W501F 기종 울산복합화력발전소 가스터빈 4개호기의 압축기 세정지연이 가스터빈 출력에 미치는 영향을 운전 데이터로 분석한 결과 호기당 연간 세정횟수가 1회일 때, 4 MW/년 출력 손실이 있었다. 이를 통해 출력저하 손실과 세정 소요비용이 최소가 되는 주기가 7개월로 분석되었다. 가스터빈 계획정비 및 내시경검사주기와 세정주기를 통합 관리하면, 세정을 최소 6개월로 단축시킬 수 있다. 세정 1회당 2 MW 출력 개선이 가능하므로, 정격출력 160 MW 대비 1.25%를 향상시킬 수 있다. Combined-cycle power generation system among the fossil-fired power plants is more eco-friendly, shorter construction time, relatively lower investment costs and operational flexibility. It is being installed in increasing numbers round the world. Until recently, gas turbine power generators is starts and stops frequently even though being designed for peak load plant because decrease of reserve margin and considering the effects of economic dispatch. Benefits of electric power systems stability and revenue from electricity sales whereas gas turbine performance depends on ambient conditions is essential to be maintained with optimal operation. 70 to 80 percent performance degradation of gas turbine and 60 to 70 percent power losses are mainly affected by compressor fouling. Off-line washing is one of the best methods to recover performance recovery but it tends to be overlooked in the field. Many technical studies have been published about washing optimization or its effects in general. In this study, it is analyzed the effects of non periodic compressor off-line washing on power output with W501F 4 gas turbines at Ulsan. It is estimated that 4 MW per year of the power output losses are identified. Both power output reducing costs of gas turbine and its washing costs are minimized to 7 months as washing interval. Being integration to washing period with maintenance and borescope inspection can save the power trading cost. It is suggested that washing interval is shorten to 6 months. It can improve 2 MW per washing as 1.25% power output.
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연료 혼합에 의한 바이오매스 연소 순환유동층보일러의 염화수소 발생 저감
본 연구의 대상이 된 동해화력 30 MW 바이오매스 연소 순환유동층보일러에 사용되는 폐목재 연료에서 발생하는 HCl 발생을 저감하기 위하여 연료 분석을 업체별, 종류별, 혼합비율별로 실시하였다. 폐목재와 산림부산물 연료를비율별로 혼합하여 연료 중 염소농도를 분석하고 연소시 HCl 발생농도를 측정하고 HCl 배출 저감을 위한 약품의 사용량을 분석하였다. 국내 시장에서 유통되는 폐목재 연료 성분 염소 농도가 0.215 ~ 1.134%로서 편차가 심하고 설계농도 및 허용농도를 크게 초과하였다. 연료분석 결과 폐목재 연료의 높은 염소농도는 연료에 포함된 불순물에 기인하였고, 공급회사별로 편차가 심하여 설계농도 이하로 낮출 수 없었다. 염소농도를 제한하기 위한 현실적 대안으로, 폐목재 연료와 산림부산물 연료를 각각 50% - 50% 비율로 혼합함으로서 염소농도는 설계값을 초과하지만 최고 허용한도를 넘지 않게 연료를 조절할 수 있다. 100% 폐목재 연료만을 연소할 때 발생하는 HCl 평균 농도는 414 ppm이나 50% - 50% 혼합연료 연소시에는 286 ppm으로 감소하는 효과가 있다. 연료 중 황 성분은 0.05% 수준으로 낮고 편차가 별로 없어 SOx 발생량이 유연탄 연료와는 달리 매우 낮았다. 그래서 SOx 제거용으로 석회석 투입의 필요성은 낮지만, 609 kg/h의 석회석이 투입된 경우 29%의 HCl 발생이 저감된다. 석회석을 연소로에 투입하지 않은 경우는 220 kg/h의 중탄산나트륨이 사용되었고, 투입한 경우는 69 kg/h가 사용되었다.
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