• 한국진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.69-77
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• 2005

중성입자빔 가열장치의 이온원과 빔라인 부품들을 개발하고 시험하기 위해 제작한 부피 $60m^3$의 시험설비에는 특성 비교를 위해 몇 가지 다른 방식으로 제작된 대용량 크라이오 흡착펌프를 장착하여 사용하고 있다. 크라이오 펌프의 활성탄 패널을 냉각시키면서 수소를 적절한 간격으로 도입하여 수소 분압을 측정하고 그 시간적인 변화를 통해 온도에 따른 수소흡착과 방출특성을 분석해 보았으며 관련 파라미터 사이의 상호 영향에 대해 알아보기 위해 시뮬레이션을 수행했다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.84-84
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• 2012

소자가 고집적화 됨에 따라, 비저항이 낮고 electro migration (EM), Stress Migration (SM) 특성이 우수한 구리(Cu)를 배선재료로서 사용하고 있다. 그러나, 구리는 Si과 $SiO_2$의 내부로 확산이 빠르게 일어나, Si 소자 내부에 deep donor level을 형성하고, 누설 전류를 증가시키는 등 소자의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 가지고 있다. 그러나, electroplating 을 이용하여 증착한 Cu 박막은 일반적으로 확산 방지막으로 쓰이는 TiN, TaN, 등의 물질과의 접착 (adhesion) 특성이 나쁘다. 따라서, Cu CMP 에서 증착된 Cu 박막의 벗겨지거나(peeling), EM or SM 저항성 저하 등의 배선에서의 reliability 문제를 야기하게된다. 따라서 Cu 와 접착 특성이 좋은 새로운 확산방지막 또는 adhesion layer의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이러한 Cu 배선에서의 접착성 문제를 해결하고자 Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)을 이용하여 제조한 코발트(Co) 박막을 $Cu/TaN_x$ 사이의 접착력 개선을 위한 adhesion layer로 적용하려는 시도를 하였다. Co는 비저항이 낮고, Cu 와 adhesion이 좋으며, Cu direct electroplating 이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 수소 분위기에서 $C_{12}H_{10}O_6(Co)_2$ (dicobalt hexacarbonyl tert-butylacetylene, CCTBA) 전구체에 의한 MOCVD Co 박막의 경우 탄소, 산소와 같은 불순물이 다량 함유되어 있어, 비저항, surface roughness 가 높아지게 된다. 따라서 구리 전착 초기에 구리의 핵 생성(nucleation)을 저해하고 핵 생성 후에도 응집(agglomeration)이 발생하여 연속적이고 얇은 구리막 형성을 방해한다. 이를 해결하기 위해, MOCVD Co 박막 증착 시 수소 반응 가스에 암모니아를 추가로 주입하여, 수소/암모니아의 분압을 1:1, 1:6, 1:10으로 변화시켜 $Co/TaN_x$ 박막의 특성을 비교 분석하였다. 각각의 수소/암모니아 분압에 따른 $Co/TaN_x$ 박막을 TEM (Transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), AES (Auger electron spectroscopy)를 통해 물성 및 조성을 분석하였고, AFM (Atomic force microscopy)를 이용하여, surface roughness를 측정하였다. 실험 결과, $Co/TaN_x$ 박막은 수소/암모니아 분압 1:6에서 90 ${\mu}{\Omega}-cm$의 낮은 비저항과 0.97 nm 의 낮은 surface roughness 를 가졌다. 뿐만 아니라, MOCVD 에 의해 증착된 Co 박막이4-6 % concentration 의 탄소 및 산소 함량을 가지는 것으로 나타났고, 24nm 크기의 trench 기판 위에 약 6nm의 $Co/TaN_x$ 박막이 매우 균일하게 형성된 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들은, 향후 $Co/TaN_x$ 박막이 Cu direct electroplating 공정이 가능한 diffusion barrier로서 성공적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

• 공업화학
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• 제8권5호
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• pp.844-852
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• 1997

균일계 티타늄 촉매를 이용한 결정성 폴리에틸렌 왁스의 중합에서 중합온도, 중합 시간, 공촉매, 수소분압, 공단량체 등의 중합인자가 촉매성능과 폴리에틸렌 왁스의 물성(분자량, 분자량 분포, 밀도, 결정화도 등)에 미치는 영향을 조사하였다. $(C_2H_5)_3Al$, $(i-C_4H_9)_3Al$, $(C_2H_5)_2AlCl$, $(C_2H_5)_3Al_2Cl_3$을 사용하여 공촉매의 영향을 조사한 결과 $(C_2H_5)_3Al/(C_2H_5)_3Al_2Cl_3$의 혼합 공촉매계가 가장 효과적이었다. 중합시간, 중합온도, 수소분압은 촉매의 활성과 생성 폴리에틸렌 왁스의 물성에 영향을 주고, 이러한 중합인자의 조합에 의해 다양한 물성을 갖는 결정성 폴리에틸렌 왁스를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 부텐-1과의 공중합에 의해 0.91 g/cc까지의 저밀도형 왁스를 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.180-182
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• 2007

PEMFC의 상용화 진입에 있어서 걸림돌 중의 하나가 열화(degradation)에 의한 성능감소이다. PEMFC 고분자 막의 열화가 PEMFC 성능 감소에 많은 영향을 미친다. 고분자 막의 성능 감소 원인은 여러가지가 있지만 무가습/OCV조건에서 성능 감소가 잘 된다. 그 이유에 대해서는 OCV/무가습 조건에서 과산화수소나 라디칼이 많이 형성될 수 있다는 것과, OCV조건에서 사용되지 못하는 수소와 산소의 gas-crossover 가 많기 때문이라는 것 그리고 무가습 조건에서 수소와 산소의 분압이 높아 gas-crossover 가 유리하고 악의 건조에 따른 물리적인 영향 등등이 거론되고 있다. 본 연구에서는 같은 조건에서 Cell 운전온도가 막열화에 미치는 영향을 실험하였다. OCV 여려 조건 에서 단위전지 실험을 한 후 I-V, 수소 투과도, 임피던스, FER(fluoride emission rate)등을 측정해 그 결과를 검토 분석하였다. OCV/Anode 무가습 조건이 알려진 대로 막열화 가속조건 이었음을 확인하였고, 실험 결과 Cell 운전온도가 $10^{\circ}C$증가 할 때마다 FER(fluroide emission rate)이 즉 막 열화속도가 약 2배정도 증가함을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권4호
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• pp.362-367
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• 2006

도시 하수처리장에서 수집되는 폐활성 슬러지는 유기성 물질을 다량 함유하고 있는 바이오매스이다. 하지만, 대부분의 연구 결과 폐활성 슬러지를 이용한 생물학적 수소생산율은 매우 낮다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 폐활성 슬러지를 산, 알카리 처리, 기계적 처리, 열처리, 오존 처리, 초음파 처리 등의 전처리에 대한 효과를 살펴보았다. 전처리 실험결과, 폐활성 슬러지 내의 유기물질들은 가용화되었으며 $SCOD_{Cr}$값으로 약 14.6배의 증가를 보였다. 열처리된 혐기성 슬러지를 이용하여 폐활성 슬러지로부터 최적의 생물학적 수소생산을 위한 실험은 전처리 방법에 대한 효과 및 완충용액의 효과, 수소분압, 그리고 염소이온의 농도 등에 대하여 회분식 조건에서 살펴보았다. 실험결과 효과적인 전처리 방법 및 완충용액의 첨가, gas sparging 등의 방법에 의한 낮은 수소분압인 경우에 수소생산율이 0.52 mmol $H_2/g$-DS(Dried Solids)로 크게 증가함을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제20권1호
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• pp.104-108
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• 2009

본 연구에서는 이산화탄소/수소 혼합기체가 관 모양의 Pd-Ag 막을 통과할 때 관 안에서의 이산화탄소 및 수소의 몰분율, 수소 분압, 그리고, 속도 구배 등을 CFD (Computational Fluid Dynamics) 기법을 사용하여서 다양한 유입 속도에 대해서 모사하였다. 모사 결과에 의하면 유입 속도가 증가할수록 관의 길이 방향을 따라서 이산화탄소의 몰분율이 더디게 증가함을 알 수 있었다. 또한, 혼합 기체의 유입 속도와 관의 길이가 수소 회수율에 미치는 영향에 대해서 살펴보았으며 낮은 유입속도와 긴 관의 경우에 수소 회수율이 큰 것을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권5호
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• pp.598-602
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• 2010

본 논문에서는 다량의 수소를 포함한 다성분계 원료가스로부터 수소를 분리해 내는 분리막 시스템에 대하여 CFD 모델링과 모사를 수행하였다. 분리막 시스템은 환형 실린더 타입으로 원료가스의 유입을 위한 외부 lumen side와 sweeping gas가 유입되는 내부 permeation side로 구성된다. Lumen side의 운전온도와 압력은 $374^{\circ}C$, 7 기압 permeation side의 sweeping gas의 도입 온도와 압력은 $374^{\circ}C$, 3기압이며, 이러한 조건에서 운전이 가능한 Pd 분리막을 사용하였다. Sweeping gas의 흐름 방향에 따른 향류 및 병류 흐름에 대하여 각각 CFD 모사를 수행하였으며 수소 몰분율, 수소분압, 수소 플럭스 등에 대하여 결과를 비교하였다. 또한 lumen side의 원료가스 도입유속을 변화시켜 모사를 수행하고, 이에 따른 막분리 시스템의 효율을 비교하고 이에 대하여 고찰하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.241-244
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• 2000

CO로부터 수소를 생산할 수 있는 미생물인 R. palustris P4를 반응기에 적용하여 연속적으로 수소를 생산하는 연구를 진행하였다. 고농도 배양을 위해 R. palustris P4를 호기적 조건에서 영양요구성 성장을 시켰고 그 결과 13 g/L정도의 높은 균체 농도를 얻을 수 있었다. CO는 물에 잘 녹지 않는 기상의 기질이므로 반응기내에서 기체의 충분한 체류시간을 제공할 수 있는 반응기인 TBR을 수소생산 단계에 적용하였다. 기체 체류시간이 50분으로 운전되는 조건에서 CO의 분압이 0.4 atm일 때 최대 CO 소모 속도가 16 mmol/L/hr였다. 또한 광합성 미생물 R. rubrum을 적용하여 TBR에서 수소생산을 시도한 Gaddy group의 수소생산속도 3-4 mmol/L/hr에 4-5배 높은 수소생산 속도이다(3).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.83.2-83.2
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• 2010

최근, 원유 가격의 상승으로 인해 태양에너지에 대한 관심이 크게 증가되고 있다. 그러나 이러한 태양전지용 Si(SoG-Si)의 대부분을 차지하는 태양전지급 다결정 실리콘 원료를 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이에 대한 기술적 대응으로서 최근에는 고비용의 기상법을 해결하기 위하여 야금학적인 정련법을 이용한 제조기술 개발이 세계적으로 주목받고 있으며, 야금학적 정련기술은 지적재산권에 관한 기술적 배타성을 제고 할 수 있을 뿐 만 아니라 기상법의 Si 대비 낮은 품위 에도 불구하고 태양전지용 실리콘의 사용가능성을 제시함으로서 활발한 연구와 함께 실용화기술로 대두되고 있다. 그러므로 본 연구는 기존 사용 중인 고가의 기상법 폴리실리콘 제조와 달리, 생산 가격경쟁력이 있는 규석광으로부터 고순도금속 및 태양전지급 폴리실리콘 생산 연속 종전기술을 개발하고자 하였다. 금속급 Si(이하 MG-Si)으로부터 경제적인 SoG-Si을 제조하기 위한 공정 개발을 일환으로 MG-Si 중 불순물인 P 원소를 효과적으로 정련할 수 있는 슬래그 정련기술 개발과 슬래그설계 기술개발을 기본목표로 설정하여 고찰하였다. 용융 Silicon과 슬래그계면에 설정되는 산소분압제어에 따른 슬래그의 P의 이온 안정성을 변화시킴으로서, MG-Si중 P를 분리제거를 기본개념으로 설정하였다. 염기성 산화물로 산소이온이 공급됨을 이용하여 염기도에 따른 분배비를 고찰한 결과, CaO의 활동도가 증가함에 따라 슬래그 중 $O^{2-}$의 활동도와 함께 phosphide 이온의 안정성이 증가함을 확인하였다. 그리고 슬래그로부터 실리콘 중 Ca의 용해도에 따른 분배비를 확인하기 위해 실험 후 Si에서 Ca의 성분을 분석한 결과, 실리콘 중 Ca 용해도는 염기도($a_{CaO}/\sqrt{a_{SiO_2}}$)의 증가와 함께 증가하였으며, Ca의 용해도 증가는 탈린능을 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 또한 수소분압을 변화시켜 인의 증기압변화 및 기화정련 효과를 알 수 있었으며, acid leaching을 통해 잔존해있는 불순물을 추가적으로 정련될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제20권4호
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• pp.71-77
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• 2011

$MoO_3$ 분말을 723 K ~ 873 K에서 Ar+$H_2$ 혼합기체를 이용히여 수평관상로에서 $MoO_2$로 훤원하였으며, 반용속도를 배가스 중의 상대습도를 측정하여 계산하였다. 반응속도는 수소가스 분압과 반응속도에 따라 현저하게 증가하였다. 환원 반응초기에 $H_2O$의 발생속도가 급격하게 증가하였으며, 시간의 경과에 따라 배가스 중의 $H_2O$ 분압은 급격하게 감소하였다. 이 시기에 환원 반응율은 직선적으로 증가하였다. 환원반응 초기의 $MoO_3$에서 $MoO_2$로의 환원반응의 활성화 에너지는 73.56 kJ/mol로 계산되었다.