반도체 소자의 미세화와 더불어 세정공정의 중요성이 차지하는 비중이 점점 커지고, 이에 따라 세정 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 기존 세정 기술은 화학약품 위주의 습식 세정 방식으로 패턴 손상 및 대구경화에 따른 어려움이 있다. 따라서 건식세정 방식이 활발하게 도입되고 있으며 대표적인 것이 에어로졸 세정이다. 에어로졸 세정은 기체상의 작동기체를 이용하여 에어로졸을 형성하고 표면 오염물질과 직접 물리적 충돌을 함으로써 세정한다. 하지만 이 또한 생성되는 에어로졸 내 발생 입자로 인해 패턴 손상이 발생하며 이러한 문제점을 극복하기 위하여 대두되는 것이 가스클러스터 세정이다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기까지 성장하게 된다. 에어로졸 세정과 다르게 클러스터가 성장할 환경과 시간을 형성하지 않음으로써 작은 클러스터를 형성하게 되며 이로 인해 패턴 손상 없이 오염입자를 제거하게 된다. 이러한 가스 클러스터 세정을 최적화하기 위해서는 설계 단계부터 노즐 내부 유동의 수치해석에 기반한 입자 크기 분포를 계산하여 반영하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상용 수치해석 프로그램을 이용하여 세정 환경을 조성하는 조건에서의 노즐 내부 유동을 해석하고, 이를 통해 얻어진 수치를 이용하여 aerosol general dynamic equation (GDE)를 계산하여 발생하는 클러스터의 크기 분포를 예측하였다. GDE 계산 시 입자의 크기 분포를 나타내기 위해서는 여러 가지 방법이 존재하나 본 연구에서는 각 입자 크기 노드별 개수 농도를 계산하였다. 노즐 출구에서의 가스 클러스터 크기를 예측하기 위하여 먼저, 노즐 내부 유속 및 온도 분포 변화를 해석하였다. 이를 통하여 온도가 급격하게 낮아져 생성된 클러스터의 효과적 가속 및 에너지 전달이 가능함을 확인할수 있었다. 이에 기반하여 GDE를 이용한 입자 크기를 예측한 결과 수 나노 크기의 초기 클러스터가 형성되어 온도가 낮아짐에 따라 성장하는 것을 확인할 수 있었으며, 최빈값의 분포가 실험적 측정값과 일치하는 경향을 가지는 것을 볼 수 있었다. 이는 향후 확장된 영역에서의 유동 해석과 증발 등 세부 요소를 고려한 계산을 통해 가스 클러스터 세정 공정의 최적화된 설계에 도움이 될 것이다.
대기 중에는 오염원으로부터 직접 배출된 1차 에어로졸과 광화학 반응 등에 의해 가스가 입자로 변환되어 생긴 2차 에어로졸이 존재한다. 2차 에어로졸의 생성과정을 규명하기 위하여 스모그 챔버 연구가 많이 수행되고 있다. 본 연구팀에서도 대기를 실내 스모그 챔버에 도입하여 광화학 반응에 의한 2차 에어로졸의 생성 및 성장과정을 규명하는 실험을 수행하고 있다 (박주연 등, 2002). (중략)
에어로졸은 인위적으로 발생하거나 자연적으로 발생하는 먼지(토양 발생인 먼지, 생물학적 비해염입자, 유기입자 둥)로 나뉘어지는 데 자연적으로 발생하는 먼지의 대표적인 사례로 황사를 들 수 있다. 이는 시정악화나 해수성분의 변화, 강수의 pH 변화 등 여러 가지 방면에서 영향을 주고 있는 것으로 나타나고 있다(Parungo et al., 1995). 동북아시아 지역의 지역적인 특수성으로 인해 미네랄 에어로졸 표면에서의 화학반응 활성화가 황산염이나 질산염의 생성을 유발한다는 여러 가지 보고가 있다. (중략)
대기 중에 분포되어 있는 다양한 크기와 종류의 에어로졸은 산업의 발전과 급속한 인구의 증가로 인해 가중되고 있으며, 특히 이로 인해 도심지역의 시정감쇄에 큰 영향을 미치고 있다. 특히 도시지역의 대기 중 미세 입자(PM2.5)의 시정감쇄에 대한 영향은 거대입자에 비하여 지배적인 것으로 나타난다. 그 과정에서 대기중 입자의 광학적인 성질 뿐 만 아니라 기상적인 변동 특히 온도와 습도에 의한 시정의 변화는 큰 영향을 받고 있다. (중략)
황산(sulfuric acid)에 대한 직업적 노출기준은 흉곽성 입자로 측정하여 TLV-TWA $0.2mg/m^3$으로 권고하였다. 이 기준은 기존의 호흡기 질환이 있는 개인의 폐 기능 감소 가능성을 최소화 하기 위한 것이다. 또한 이 노출기준은 황상 에어로졸에 노출된 후 동물과 사람 모두에서 발생하는 것으로 입증된 점액 섬모 간극의 변화를 최소화하는 수준이다. 강한 무기산 미스트에 함유된 형태로 작업장에서 황산에 노출되면 후두암과 관련이 있어 A2의 발암성 추정물질로 설정하였다. 납 축전지 공장 연구에 따르면 황산 에어로졸의 입자 크기는 일반적으로 $10{\mu}m$미만이었다. 따라서 흉곽성 입자 측정의 기준은 황산 에어로졸 노출로 후두암과 기도 관련 영향(즉, 기관지 정화작용 및 폐 기능 변화)에 대해 보홀할 수 있다. "피부(Skin)"와 감작제(SEN)" 경고주석을 지정하거나 TLV-STEL을 권고하기 위한 유용한 자료는 없다.
Nanosize ZnO particles were prepared by oxidation of zinc vapor and the particle growth was modeled by a coagulation model by assuming that the characteristic time for reaction was much shorter than coagulation time and residence time (${\tau}_{reaction}{\ll}{\tau}_{coagulation}{\ll}{\tau}_{residence}$). Experimental measurement of zinc oxide particles diameter was consistent with the predicted result from the coagulation model. For practical purpose of predicting zinc oxide size in areosol reactor, the constant kernel solution is concluded to be sufficient, Uniqueness of nano-scale property of zinc oxide was confirmed by the higher photocatalytic activity of zinc oxide than nanosize titania particles.
People in metropolitan cities can be exposed to particulate air pollutants at public transportation systems such as bus stops. In this study, we sampled aerosol particles with an impactor at a bus stop. We analyzed the shapes of these particles with an optical microscope. It was estimated that fibers, silicons, byproducts of combustion, and pollens existed in the air environments at the bus stop with analysis of shapes of sampled particles.
최근 들어 대기오염 연구, 클린룸 및 실내환경 연구, 신물질 제조, 그리고 호흡기 관련 입자 연구 등 여러 산업 분야에서 에어로졸에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 에어로졸의 크기별 밀도분포는 산업 및 국빈 보건 분야에서 매우 중요한 환경 인자로 취급되고 있다. 외국의 경우$^{1.2}$ 레이저나 다른 광원을 이용한 에어로졸 크기 측정연구는 60년대부터 활발히 진행되어 상용화되어 있으나 국내에서는 이에 대한 연구가 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 반도체 레이저를 이용하여 0.2$\mu\textrm{m}$에서 10$\mu\textrm{m}$ 내의 입자에 대한 크기별 밀도 측정을 다루었다. (중략)
한반도 지역은 중국과 인접해 있는 관계로 매년 봄철이면 고비사막이나 중국의 황토고원에서 발생한 황사(yellow sand) 현상에 의해 많은 고통을 겪고 있다. 중국본토에서 발생된 황사에어로졸은 수 천 km를 장거리 이동하여 한국 및 일본등의 대기에어로졸의 질량 loading에 엄청난 변화를 초래할 뿐 만 아니라, 에어로졸을 구성하고 있는 화학적 조성에도 많은 변화를 가져온다. 특히, 에어로졸 중에서도 입자 크기가 2.5-10 $\mu\textrm{m}$사이에 있는 조대입자 ("coarse mode")의 광학적 및 화학적 특성에 많은 변화를 야기시키는 것으로 알려져 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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