• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.542-549
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• 2023

대안 모델링에 대한 관심이 커진 이후 데이터 기반의 기계학습을 이용하여 비선형 화학 공정을 모사하고자 하는 연구가 지속되고 있다. 그러나 기계 학습 모델의 black box 성질로 인하여 모델의 해석 가능성에 한계는 산업 적용에 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 모델의 정확도가 보장된 상태에서 해석력을 부여하는 개념인 설명 가능한 인공지능(explainable artificial intelligence, XAI)을 이용하여 화학 공정 분석을 시도하고자 한다. 기존의 화학 공정 민감도 분석이 변수의 민감도 지수를 계산하고 순위를 매기는 데에 그쳤다면, XAI를 이용하여 전역적, 국소적 민감도 분석뿐만 아니라 변수들 간의 상호작용에 대하여 분석하여 데이터로부터 물리적 통찰을 얻어내는 방법론을 제안한다. 사례 연구의 대상공정인 암모니아 합성 공정에 대하여 첫번째 반응기로 향하는 흐름에 대한 예열기(preheater)의 온도, 세 반응기로 향하는 cold-shot의 분배 비율을 공정 변수로 설정하였다. Matlab과 Aspen plus를 연동하여 공정 변수를 바꿔가면서 암모니아의 생산량과 세 반응기의 최고 온도에 대한 데이터를 얻었으며, tree 기반의 모델들을 훈련시켰다. 그리고 성능이 좋은 모델에 대하여 XAI 기법 중 하나인 SHAP 기법을 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 전역적 민감도 분석 결과, 예열기의 온도가 가장 큰 영향을 미쳤으며 국소적 민감도 분석 결과에서 생산성 향상 및 과열 방지를 위한 공정 변수들의 범위를 규정할 수 있었다. 이처럼 화학 공정의 대안 모델을 구축하고 설명 가능한 인공지능을 이용해 민감도 분석을 진행하는 방법론을 통해 공정 최적화에 대한 정량적, 정성적 피드백을 제안하는 데 도움을 줄 것이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.136-136
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• 2017

화학제염 기술은 산화제, 환원제, 금속이온, 무기산등이 혼합되어 있는 화학용액을 사용하여 원전기기 계통 내부에 생성된 고방사능 준위의 산화막과 오염물질을 제거하는 기술이다. 원전의 해체 및 유지보수에 있어 방사능 피복저감을 위한 필수적인 기술이다. 현재 원전 해체 산업은 잠재성이 높은 고부가가치 창출 산업으로 주목을 받고 있다. 원전 보유국의 경우, 기존 상용 제염기술과는 차별성 있는 제염기술을 확보하고자 노력하고 있다. 기존의 공정과 비교하여 공정비용 및 시간을 감소시킬 수 있어야 할 뿐만 아니라, 화학용액에 의한 원전 계통 금속 부품의 부식 및 손상을 최소화해야 한다. 금속 부품이 화학약품에 의한 부식손상을 받는다면 금속 부품의 수명 및 재활용 가치가 감소하기 때문에, 화학제염 기술 적용에 있어 용액에 대한 재료의 건전성 평가가 사전에 필히 이루어져야 한다. 본 연구에서는 원전 냉각재 펌프용 재료로 주로 사용되는 Stainless 304강을 시험편으로 선정하여, 화학제염 시험공정 3가지에 대한 부식손상 특성을 규명하였다. 산화공정은 과망간산($HMnO_4$) 용액을 공통으로 사용하였으며, 산화공정 종료 후 환원공정은 각 시험공정에 따라 시험공정 1은 옥살산($H_2C_2O_4$) 2000ppm, 시험공정 2는 옥살산($H_2C_2O_4$)1500ppm + 시트르산($H_8C_6O_7$)500ppm, 그리고 시험공정 3은 옥살산($H_2C_2O_4$) 3000ppm 용액을 각각 투입하여 수행하였다. 산화, 환원공정을 1Cycle로 하여, 각 시험공정 별로 총 5Cycle을 실시하였다. 각 시험공정 Cycle종료 후 시험편을 취외하여 무게감량측정, SEM(Scanning electron microscope) 분석, 3D현미경분석 그리고 타펠분극 실험을 실시하였다. 각 분석결과를 토대로 하여, Stainless 304강에 대한 화학제염 시 모델별 시험공정에 따른 부식특성을 규명하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.208-208
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• 2011

최근 유연기판 기술을 기반으로 대면적 roll to roll 공정기술 개발이 활발히 연구됨에 따라 이에 적용 가능한 대면적 플라즈마 소스의 중요성이 대두되고 있다. 대면적 플라즈마 처리 공정에 적용 가능한 소스 중 closed drift 타입의 선형 이온 소스는 제작 및 대면적화가 용이함에 따라 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 선형 이온 소스를 다양한 표면처리 공정에 효과적으로 적용하기 위해서는 방전 특성에 대한 이해를 바탕으로 각 공정에 맞는 이온빔 전류 밀도, 방전 전압 등의 방전 인자 조절이 필수적이다. 본 연구에서는 표면 개질, 식각 및 박막 증착 등의 다양한 분야에 활용 가능한 선형 이온 소스를 개발하였으며, 선형 이온 소스를 통한 표면 식각 공정을 집중적으로 연구하였다. 전극 및 자기장 구조에 따른 선형 이온 소스 내 플라즈마 방전거동 분석을 위해 object oriented particle in cell(OOPIC) 전산모사를 수행하였으며, 이를 통해 식각 또는 증착 공정에 적합한 이온 소스의 구조 및 공정 조건을 예측하였다. 또한 OOPIC 전산모사를 통해 예측된 이온빔 인출 경향을 Faraday cup을 이용한 이온빔 전류 밀도 측정을 통해 확인하였다. 실리콘 기판 식각 공정의 경우, 이온 전류밀도 및 에너지에 따른 식각 거동 분석, 이온빔 입사각 변화에 따른 식각 특성 분석을 통해 최적 식각 공정 조건을 도출하였다. 특히, 이온빔 입사각 변화에 따른 식각률 변화는 일반적으로 알려진 입사각에 따른 스퍼터링율과 유사한 경향을 보였다. 이온빔 에너지 3 kV, Ar 압력 1.3 mTorr 조건에서 기판 정지 상태시 약 8.5 nm/s의 식각 속도를 얻었다.

• 한국미생물생명공학회소식지:생물산업
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• 제13권3호
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• pp.39-42
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• 2000

1. Interleukin-2(IL-2)를 연간 1.227㎏을 생산하는 공장의 공정 설계를 IBM PC를 사용한 Super-pro designer를 이용해서 공정 모사를 해보았다. 각 단위공정의 계산자를 정하기 위한 계산을 가정과 5L fermenter 배양의 결과를 이용하여 up-stream을 설계하고, downstream 에서는 28%의 분리정제 수율을 가정하고 전체 공정을 설계하였다. 2. 경제성 분석에 의하면 IL-2의 dose당 $20로 할 때, 투자 상환율(return on investment)이 일년에 40.63%이었으며, 투자금액의 상환에 걸리는 시간은 약 2.46년이 걸리는 것으로 나왔다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.164-165
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• 2007

파워 IC 공정은 CMOS 공정과 달리 내압별로 다양한 소자가 제공되며 BJT와 DMOS 구조를 포함할 경우 매스크가 20장이 넘는 매우 복잡한 공정이다. 본 논문에서는 국내의 파운드리 기업인 동부하이텍과 매그나칩사에서 제공하는 파워 IC 공정 및 제공되는 소자의 특성을 비교 분석하였다.

• 산업공학
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• 제10권1호
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• pp.23-35
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• 1997

혼류생산을 위한 반도체 웨이퍼 제조라인 중 엣칭공정의 생산운영대안의 평가를 위한 시뮬레이션 기반의 분석시스템의 개발사례를 소개한다. 엣칭공정의 공정특성 및 작업흐름을 소개하고 생산운영을 위한 의사결정 문제를 설명한다. 생산운영대안의 평가 및 비교를 위해서는 시뮬레이션 모델을 활용한다. 웨이퍼의 회로계층의 수만큼 일련의 제조공정을 반복하는 반복방문 방식의 작업흐름 특성 때문에 생기는 타 공정성과 연관성을 반영하되 엣칭공정의 작업흐름에 초점을 맞추기 위해 엣칭공정 이외의 타공정을 단순화시키는 모델링기법을 사용하였다. 엣칭베이내의 복잡한 작업흐름 및 장비운영제약 조건등을 모델링하기 위해 활용한 객체지향방식의 모델링기법의 적용사례를 소개한다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제25권6호
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• pp.48-53
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• 2002

품질보증 부분에서 대부분 통계적 수법들은 기지분포를 가정하여 데이터를 분석하고 있다. 예를 들면 공정능력에서는 정규분포를 가정하고 있고, 신뢰성 분석에서는 지수분포, 대수정규분포 또는 와이블분포 등을 가정하고 있다. 만약 이러한 것들이 가정하는 확률분포와 크게 편의될 때 도출된 결론은 그 유효성을 상실하게 된다. 따라서 공정이 정규분포를 하지 않는다면 정규분포에 기초한 공정능력지수의 사용은 부정확한 공정의 정보를 제시하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 그 사례로 소표본일 경우 정규성의 유무를 Lilliefors 검정통계량으로 검정하였다. 그리고 최우추정량(MLE), 수정적률추정량(MME), 및 적률추정량(ME)을 사용하여 모수추정을 하여 그 각각의 경우에 공정능력지수로 평가하였다. 공정능력지수의 평가는 공정이 지수분포를 하는 경우에 적합한 공정능력지수($C_{pe}$)를 제안하고, 이것의 대안으로써 Pearson 시스템, Johnson 시스템 및 Burr 시스템과도 비교평가 하였다.

• 공업화학
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• 제26권4호
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• pp.463-469
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• 2015

수용액상의 비스페놀 A (BPA)를 HPLC 분석기기를 이용하여 검량하였으며, 이것을 Acetonitrile 분석법과 KDP solution 분석법으로 정립하였다. 본 실험에서는 오존 단독공정과 오존/pH 10 공정, 오존/과산화수소 공정을 이용하여 BPA의 분해특성을 비교 고찰하였다. 오존 단독공정을 사용하였을 때, 10 mg/L BPA는 60 min 동안 약 70% 제거되었으며, 오존/pH 10 공정 및 오존/과산화수소 공정은 각각 40 min과 60 min만에 BPA를 완전히 제거하였다. 그러나 60 min 동안의 반응에서 TOC 및 HPLC 분석결과를 바탕으로 도출한 최종 분해효율은 오존/과산화수소 공정이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 오존/pH 10 공정은 오존 단독공정에 비해 TOC 및 반응 부산물의 농도가 오히려 높은 것으로 나타났다. 수중의 유기탄소를 $CO_2$ 및 $H_2O$로 산화시키는 효율은 오존/과산화수소 공정이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-9
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• 2007

OSP(Organic Solderability Preservatives)표면처리는 저비용, 고신뢰성, 친환경 특성으로 기존의 금속계 표면처리인 Ni/Au 표면처리를 대체할 수 있는 공정으로 관심 받고 있다. 그러나, OSP는 저분자로 구성된 유기물이므로 여러 온도공정으로 구성된 전자패키지공정에서 제품의 변색이 필연적으로 발생하여 전체 양산수율에 미치는 영향은 매우 크다. 본 연구에서 OSP 처리된 제품을 전자패키지 공정별로 발생하는 변색수준에 따라서 시편을 분류 및 채취하여 변색원인분석 및 솔더조인트 특성평가를 수행하였으며, 기존의 표면처리공정인 Ni/Au 처리된 제품과 통계 적으로 비교 분석하였다. 따라서 변색원인에 대한 분석을 통하여 OSP 처리된 전자패키지 제품에 적용 시 발생하는 공정문제점에 대한 해결책을 제시하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.135-135
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• 2017

제염기술은 원자력발전소의 순환계통장치 및 기기류의 방사성 오염물질을 제거하는 기술이다. 현재 국내 원전의 설계 수명 및 유지보수 시기가 도래함에 따라, 작업 전 작업자의 방사선 피사량을 극소화하기 위한 제염 기술이 주목을 받고 있다. 제염 방법에는 크게 기계적 제염과 화학약품을 사용하는 화학제염이 있다. 그 중 화학제염은 복잡한 구조의 제염 대상물에 대한 큰 효과 및 간단한 공정 때문에 주로 사용되고 있다. 제염 시 방사성 산화물과 오염성분을 제거하기 위해 강산 또는 강알칼리의 화학용액이 사용된다. 강한 화학약품을 사용함으로써 큰 제염효과를 얻을 수 있는 반면, 금속 재료의 부식에 대한 구동력도 커지게 된다. 금속 재료의 경우, 강한 부식성 환경에서 공식(pitting corrosion) 및 입계부식(intergranular corrosion)형태의 손상이 크게 발생하기 때문에, 제염공정 시 사용되는 화학용액에 대한 재료의 건전성 검증이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 원전기기용 재료인 니켈합금강 Inconel600의 화학제염 시 시험공정 3가지에 대한 부식손상 특성을 규명하였다. 산화공정은 $HMnO_4$ 실험용액을 공통으로 사용하였으며, 산화공정 종료 후 환원공정은 각 시험공정에 따라 환원공정 1은 2000ppm $H_2C_2O_4$, 환원공정 2는 1500ppm $H_2C_2O_4$ + 500ppm $H_8C_6O_7$, 그리고 환원공정 3은 3000ppm $H_2C_2O_4$ 실험용액을 각각 투입하여 수행하였다. 산화, 환원공정을 1Cycle로 하여 온도 $75^{\circ}C$로 유지된 용액에 각 2시간씩 침적하였다. 각 시험공정 별로 총 5Cycle을 실시하였다. 각 시험공정 Cycle종료 후 시험편을 취외하여 무게감량측정, SEM(Scanning electron microscope)분석, 3D현미경분석 그리고 타펠분극 실험을 실시하였다. 각 분석결과를 토대로 하여, 니켈합금 Inconel600에 대한 화학제염 시 시험공정에 따른 부식특성을 규명하였다.