• 공업화학
• /
• 제34권2호
• /
• pp.170-174
• /
• 2023

CO₂는 지구온난화의 원인 중 하나로 알려져 있으며 포집을 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 표면특성 변화를 통하여 활성탄소의 CO₂ 흡착 능력을 향상시키고자 사불화탄소 플라즈마 반응을 진행하였으며, 반응 시간에 따른 흡착 특성을 고찰하였다. 플라즈마 반응 이후 활성탄소의 미세기공 부피가 모두 늘어났으며, 최대 1.03 cm³/g까지 증가하였다. 또한 반응 시간의 증가에 따라 활성탄소 표면에 존재하는 불소 함량이 0.88%까지 증가하였다. 결과적으로 본 실험을 통하여 활성탄소의 기공 특성과 표면 작용기를 동시에 조절할 수 있었다. 본 연구에서 표면처리된 활성탄소의 CO₂ 흡착량은 미처리 활성탄소에 비하여 최대 7.44%까지 향상되어, 반응 시간이 60 s일 때 3.90 mmol/g으로 가장 우수한 성능을 보였다. 이는 활성탄소 표면에 도입된 불소 작용기와 식각 효과에 의하여 증가된 미세기공 부피에 의한 시너지 효과 때문으로 판단된다. 또한, CO₂ 흡착량이 3.67 mmol/g보다 낮은 구간에서는 미세기공의 부피가 CO₂ 흡착에 더 큰 영향을 미쳤으며, 그보다 높은 구간에서는 도입된 불소의 함량이 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제49권4호
• /
• pp.485-490
• /
• 2011

사불화탄소($CF_4$)는 반도체 제조공정에서 에칭과 반응기 세척에서 사용되어온 가스이다. $CF_4$는 적외선을 강하게 흡수하고 대기 중 잔류시간이 길어서 지구온난화에 영향을 미치기 때문에 고효율의 분해가 필요하다. 본 연구에서는 플라즈마와 워터젯을 결합하여 워터젯 글라이딩 아크 플라즈마 시스템을 개발하고, 이를 이용하여 $CF_4$를 고효율로 분해할 수 있도록 방전영역을 증가시키고 다량의 OH 라디칼을 생성시킬 수 있는 최적의 조업 조건을 결정하였다. 공정 실험 변수로는 워터젯 주입량, $CF_4$ 초기 농도, 전체 가스량과 주입에너지량(SEI : Specific energy input)을 선정하였다. 변수실험을 통하여 워터젯 주입량이 25.5 mL/min, $CF_4$ 초기 농도 2.2%, 전체 가스량 9.2 L/min, SEI 7.2 kJ/L일 때 $CF_4$ 분해율은 최고 97%까지 도달하였다.

• 공업화학
• /
• 제22권1호
• /
• pp.31-36
• /
• 2011

사불화탄소($CF_4$)는 반도체 제조공정에서 플라즈마 에칭과 화학기상증착(CVD)에서 사용되어온 가스이다. $CF_4$는 적외선을 강하게 흡수하고 대기 중 잔류시간이 길어서 지구온난화에 영향을 미치기 때문에 고효율의 분해가 필요하다. 본 연구에서는 플라즈마와 워터젯을 결합하여 방전영역을 증가시키고 다량의 OH 라디칼을 생성시켜 $CF_4$를 고효율로 분해할 수 있는 워터젯 글라이딩 아크 플라즈마 시스템을 개발하였다. 실험 변수로 전극 형태, 전극 각도, 가스 노즐직경, 전극 간격과 전극 길이를 취하였다. 변수실험을 통하여 Arc 형태의 전극에서 전극 각도가 $20^{\circ}$, 가스 노즐 직경이 3 mm, 전극 간격이 3 mm, 전극 길이가 120 mm일 때 $CF_4$ 분해율은 최고 93.4%까지 도달하였다.

• 공업화학
• /
• 제32권6호
• /
• pp.653-658
• /
• 2021

Polyvinylidene fluoride (PVDF)는 우수한 가공성을 가지고 있어 코팅 재료로 유망하지만 다른 불소계 고분자에 비하여 소수성이 약하여 부식 방지 등 그 응용에 제한이 있다. 본 연구에서는 PVDF의 부식방지 특성을 향상시키고자 사불화탄소(CF₄) 가스를 이용하여 플라즈마 불소화를 수행하였고, 유량에 따른 불소 함량 및 소수성 변화를 고찰하고 부식방지 특성을 확인하였다. PVDF 막 표면의 불소 함량은 사불화탄소 유량이 증가함에 따라 46.70%로 증가하였으나 그 표면자유에너지는 불소함량의 증가와 일치하지 않았다. 한편, PVDF 표면의 표면 거칠기는 불소화 유량에 따라 최대 150% 증가하다가 다시 감소하는 경향을 보였다. 이는 플라즈마 불소화는 불소화 기능기 도입 및 표면식각으로 인하여 표면자유에너지에 영향을 주는 것으로 판단된다. 또한, PVDF 코팅된 철판의 부식 정도는 미처리 철판에 비하여 표면 산소 함량이 49.2%에서 19.0% 이하로 크게 개선되었으며, 특히, 불소화 처리된 PVDF의 산소함량은 13.6%으로 불소화 처리되지 않은 PVDF보다 28.4 % 정도 낮아져 우수한 부식방지 특성을 보이는 것으로 관찰되었다.

• 한국기후변화학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.63-71
• /
• 2017

It is recognized that tetrafluoromethane ($CF_4$) has a great influence on global warming. The $CF_4$ is known to have a large impact on climate change due to its large global warming index. In this study, a waterjet plasma scrubber (WPS) was designed and manufactured for the $CF_4$ decomposition. The WPS is a novel technology which is combined a gliding arc plasma and water injection at the center of the plasma discharge. This can give an innovative way for $CF_4$ decomposition by achieving larger plasma columnand generating OH radicals. A performance analysis was achieved for the design factors such as waterjet flow rate, total gas flow rate, consumption electric power, and electrode gap. The highest $CF_4$ decomposition and energy efficiencies were 64.8% and 6.43 g/kWh, respectively; Optimal operating conditions were 20 mL/min of waterjet flow rate, 200 L/min total gas flow rate, 5.3 kW consumption electric power, and 4.4 mm electrode gap. As for the 2 stage reactor of the WPS, the $CF_4$ decomposition efficiency improved as the 85.3% while the energy efficiency decreased as the 5.57 g/kWh.

• 대한환경공학회지
• /
• 제34권10호
• /
• pp.702-708
• /
• 2012

사불화탄소($CF_4$)는 반도체 제조공정에서 에칭과 화학기상증착(CVD)에서 사용되어온 가스이다. $CF_4$는 적외선을 강하게 흡수하고 대기 중 잔류시간이 길어서 지구온난화에 영향을 미치기 때문에 고효율의 분해가 필요하다. 또한 불화수소를 포함한 폐수는 지하수 오염의 원인이 된다. 과도한 불소를 포함한 물을 장기간 섭취는 치아와 뼈에 문제를 야기한다. 워터젯 플라즈마를 이용하여 $CF_4$를 분해 후 생성되는 부산물 중 HF에 의하여 폐수가 생성된다. 이 폐수를 알루미늄 전극을 사용한 전해응집을 이용하여 폐수 중 HF를 제거 할 수 있는 시스템을 개발하였다. 실험 변수로는 초기 pH 변화, 반응 시간 변화, 주입유량 변화, 전류 밀도 변화를 실험하였다. 변수 실험을 통하여 초기 pH는 3.5, 반응 시간은 10 min, 주입 유량은 10 mL/min, 전류 밀도는 $159A/m^2$일 때 HF 제거율은 최고 85%까지 도달하였다.

• 청정기술
• /
• 제20권1호
• /
• pp.22-27
• /
• 2014

$CF_4$와 $C_2F_6$의 압력이 20.7 kPa 이하일 경우, 활성탄에의 평형흡착량을 여러 온도(293.15-333.15 K)에서 실험적으로 조사하였다. 실험데이터가 가장 잘 맞을 수 있도록 1차층 흡착으로 Langmuir모델을 쓰고 그 다음 단계에는 Freundlich 물리흡착을 이용하는 이단계모델을 제안한다. 1단계에 대한 흡착엔탈피를 구하기 위해 실험데이터의 최초기울기를 이용하였고, Clausius-Clapeyron식을 사용함으로써 2단계에 대한 흡착엔탈피를 구하였다. $CF_4$의 경우 1, 2단계의 흡착엔탈피는 각각 25.9와 11.8 kJ/mol이고, $C_2F_6$의 경우는 38.7과 38.2 kJ/mol이다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제37권12호
• /
• pp.668-673
• /
• 2015

마이크로파 열분해 시스템을 이용하여 Ce 담지량이 다른 알루미나 촉매의 $CF_4$ 분해에 대한 연구를 실시하였다. 마이크로파 발열체로는 실리콘카바이드를 사용하였다. 각 촉매의 결정상은 XRD로 관찰하였으며 $CF_4$의 분해율은 GC-TCD를 사용하였다. $500^{\circ}C$ 반응온도에서 10 wt% Ce로 개질화한 알루미나가 개질화하지 않은 알루미나에 비해 $CF_4$ 분해율이 높았다. 반응속도상수 k값은 $Ce(20)/Al_2O_3=Ce(0)/Al_2O_3 순이었다. XRD 패턴은 $Ce(0)/Al_2O_3$에서는 반응 전후의 차이가 나타나지 않았으며 $Al_2O_3$의 결정구조만 관찰되었다. 반면에 Ce를 담지한 촉매에서는 산화알루미늄와 산화세륨의 혼합형으로 나타났다. 본 연구의 결과 Ce를 담지한 $Al_2O_3$촉매는 Ce를 담지하지 않은 촉매에 비해 동일한 분해율을 가지면서 반응온도를 $200^{\circ}C$ 정도를 낮출 수 있음을 보여주었다. 또한 cerium sulfate의 적정비율은 5~10 wt%임을 보여주었다.