• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.179-179
• /
• 2012

국내에는 나노 분말 제조를 위한 RF 열플라즈마 시스템 제조 기술이 확보되어 있지 않고, 또한 나노 파우더 제조를 위한 공정 기술 역시 외국 업체에 전적으로 의존하고 있다. 본 연구에서는 나노 분말 제조를 위한 RF 열 플라즈마 토치 시스템 개발과 고품질의 나노 파우더 합성 공정 기술을 확립하여 필요 기관에 제공하는데 있다. 80 kW RF Plasma torch system의 설계 및 제작을 위해 플라즈마 Simulator인 CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마 토치 및 반응로 내의 온도 분포, 유체 유동, 열전달 등의 해석을 통해 플라즈마 토치 및 반응로의 반경 및 길이, 구조의 설계 값을 도출하여 반응로를 설계하여 RF 파워, RF 플라즈마 토치(Torch), 반응기(Reactor), 사이클론(Cyclone), 포집부(Collector), 열교환기 및 진공배기 시스템으로 구성하였다. Si 나노 소재의 경우, 이차전지 음극재에 적용이 가능한 대표적인 소재로서 높음 비용량과 충/방전시 부피팽창을 감소시킬 수 있어 이차전지의 고용량 구현을 위해서는 가장 중요한 소재중 하나로 많은 관심 재료로 평가 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 상용화된 Si 원료 powder를 사용하여 고상 분체 공급 장치를 통하여 고온의 플라즈마를 통과시켜 기상화 및 결정화과정을 통해 Si 나노분말을 제조하였다. 공정 변수로서 공정압력 및 플라즈마 power, Gas의 변화량에 따른 나노 분말의 제조 특성에 대한 실험을 진행한 후 제조된 나노 분말을 비표면적측정(BET) 및 SEM 측정 결과 분석을 통하여 시스템 특성을 파악하였으며 제조된 Si 나노 파우더는 이차전지 음극재로서 770 mAh/g의 용량과 93%@50 cycle 수준의 유지율을 나타내었다.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.29 no.1
• /
• pp.10-17
• /
• 2018

POU (point of use) scrubbers were applied for the treatment of waste gases including PFCs (perfluorocompounds) exhausted from the CVD (chemical vapor deposition), etching, and cleaning processes of semiconductor and display manufacturing plant. The GWP (global warming potential) and atmosphere lifetime of PFCs are known to be a few thousands higher than that of $CO_2$, and extremely high temperature more than 3,000 K is required to thermally decompose PFCs. Therefore, POU gas scrubbers based on the thermal plasma technology were developed for the effective control of PFCs and industrial application of the technology. The thermal plasma technology encompasses the generation of powerful plasma via the optimization of the plasma torch, a highly stable power supply, and the matching technique between two components. In addition, the effective mixture of the high temperature plasma and waste gases was also necessary for the highly efficient abatement of PFCs. The purpose of this paper was to provide not only a useful technical information of the post-treatment process for the waste gas scrubbing but also a short perspective on R&D of POU plasma gas scrubbers.

• Journal of Welding and Joining
• /
• v.5 no.1
• /
• pp.23-33
• /
• 1987

Plasma arc cutting is a fusion cutting process in which a gas constricted arc is employed to produce high temperature, high velocity jet at the workpiece. Even though the plasma arc cutting has been wid¬ely used in the industry, very little work has been done on the analysis of the process. In this paper, the kerf width was numerically analyzed by soving the temperature distribution in base metal under consideration of the latent heat effect. In modelling the heat flow problem, the heat intensity of the plasma arc was assumed to have a Gaussion distribution in the transverse direction and expone¬ntially decreasing in the thickness direction. The thermal efficiency and the heat input ratio of the top surface were experimentally deterimned for various thickness and cutting conditions, and used in numerical calculation of the kerf width. The experimental results were in eonsiderabely good agreement with the theoretically predicted kerf width.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.190-190
• /
• 2012

전북대학교 고온 플라즈마 응용 연구 센터는 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업의 일환으로 소재공정용 다목적 100 kW 플라즈마 발생장치를 구축하고 있다. 100kW급 ICP (RF)형 플라즈마 발생장치는 RF 전력 인출이 이중으로 되어있어 한쪽에서는 수~수십 um 크기의 금속, 세라믹 등 고융점 원료분말을 순간적으로 용해, 기화 및 분해시키고 이들 기화 또는 분해된 증기를 급랭시키는 과정에서 초미분(<1 um)을 합성하는 플라즈마 합성법 연구가 가능하도록 RF 플라즈마 분말 합성 시스템이 연결되어 있고 다른 한쪽으로는 진공 챔버 내에서 고온 고속의 RF 플라즈마 불꽃을 형성 한 후 RF 플라즈마의 축 방향으로 반응성 가스 및 코팅 대상 물질을 주입하여 코팅 할 수 있는 열플라즈마 용사코팅 시스템이 연결되어 있는 다목적 연구 장치이다. 본 장치는 100 kW급 RF 전원 공급기와 유도결합형 플라즈마 토치, 플라즈마 분말 합성 부, 플라즈마 코팅 및 반응성 증착부, 가스 공급부, 냉각수 공급부, 전기 계장/제어부로 구성되어 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.209.1-209.1
• /
• 2016

우리에게 잘 알려져 있지 않은 강장동물 히드라는 뛰어난 세포 분열 능력을 가지고 있다. 출아(무성생식)를 하면서도 환경에 따라 유성생식을 하기도 하는 몇 안 되는 생물 중 하나인 히드라는 재생능력이 강하여 몸의 200분의 1만 잘려도 재생을 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이러한 히드라의 재생능력을 높은 에너지인 플라즈마에 노출시켜 보았다. 플라즈마는 열, 빛, 화학 활성종, 이온, 전자를 발생하며 이 중 열 및 화학적 자극을 중심으로 관찰하였다. 생물이 수용할 수 있는 열에너지를 넘게 받는다면 그 성질이 변하는 점을 이용해 액체 방전소스를 이용하여 플라즈마의 열적인 효과를 주었고, DBD소스로는 약 염기를 띠는 라디칼(활성종)용액을 배양액으로 만들어 히드라에게 배양시켜 히드라의 생장능력 변화를 알아보았다. 생장능력의 변화는 히드라의 개체 수를 통해 관찰하였다. 플라즈마를 발생시키는 소스는 다양하며 그 중 이번 실험에서는 액체 방전 소스와 DBD를 이용하였다. 액체방전 소스는 누전을 막기 위해 세라믹 관에 금속선을 넣어 고전압을 인가하여 방전하였고, DBD(Dielectric Barrier Discharge의 약어)는 유전체 장벽을 이용하여 기체를 방전시키는 방식이다. DBD는 주로 살균 용도로 연구 중이며, DBD는 주변 기체들을 반응시켜 라디칼을 상당히 만들어 낼 수가 있다. 한편, 생물학에서 주목 받고 있는 히드라는 200분의 1만 잘려도 재생이 되는 재생능력을 갖고 있다. 히드라의 이러한 생장 및 재생속도는 생체모방 기술로도 주목을 받고 있다. 이번 실험은 최근 연구되고 있는 플라즈마의 효과를 히드라에 적용한 것으로 플라즈마의 간접적인 영향이 히드라에 어떠한 영향을 줄 것인지 알아보았다. 간접적인 영향으로는 크게 열적인 요인과 화학적인 요인으로 나누어 관찰하였다. 실험을 통해 히드라의 변화를 알아보고 그 결과가 실용가능한지를 알아보고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.07c
• /
• pp.1820-1822
• /
• 2002

본 논문에서는 반도체 제조공정에서 발생하는 $CF_4$의 분해와 제거를 위하여 3상 교류 플라즈마 토치를 제작하고, 플라즈마를 발생시켜 $CF_4$제거 가능성과 이에 따른 문제점에 대해 알아보았다. 매우 강하고 안정한 C-F 결합을 깨고 $CF_4$가스를 분해하기 위해서는 1100[$^{\circ}C$]정도의 고온이 필요한데, 본 실험의 플라즈마 플레임의 경우 $CF_4$가스를 열분해 광분해 시키기에는 충분한 온도와 에너지를 가지고 있다고 사료된다. 하지만 고온의 플라즈마와 토치 내부의 복잡한 유동과 고온의 플라즈마에 의한 전극의 융삭문제는 플라즈마를 연속적으로 발생시켜 $CF_4$가스의 제거효율을 높이기 위해서는 필히 개선해야 할 문제점인 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2015.08a
• /
• pp.250.2-250.2
• /
• 2015

결정질 태양전지의 변환효율은 이미 이론적 한계에 가까워져, 최근 산업에서는 이 대신 제조공정 단가를 낮추려는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 태양전지 도핑공정에 대기압 DBD 플라즈마를 응용하여 저렴하게 태양전지를 제작할 수 있는 방법을 모색한다. 대기압 DBD 플라즈마를 발생시키기 위해 DC-AC 인버터 구조의 전원을 사용하여 수십 kHz의 주파수, 수 kV의 전압을 인가하여 $5cm{\times}1cm$ 직사각형 모양의 아노다이징된 알루미늄 전극을 사용하였다. 전극과 Ground 사이에 Argon 가스를 주입하여 플라즈마를 발생시켰으며, 출력전류는 수십 mA의 전류가 측정되었다. $3cm{\times}3cm$의 P-type wafer에 스핀코팅 방식으로 H3PO4를 도포한 후, Wafer 표면에 플라즈마를 조사하여 대기압 DBD 플라즈마를 이용한 태양전지 도핑 가능성을 확인하였다. 플라즈마 출력 전류와 플라즈마 조사시간을 변수로 도핑된 Wafer의 특성을 확인하였다. 도핑 프로파일은 SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry)를 통해 측정하였으며, 전기적인 특성은 4 point probe로 면저항을 측정하였다. 대기압 DBD 플라즈마를 이용해 도핑된 wafer에 전극을 형성하여, 같은 도펀트를 사용하여 Furnace로 열 확산법을 이용해 도핑 공정을 진행한 wafer와 변환효율(Conversion efficiency)을 측정하여, 대기압 플라즈마를 이용한 도핑 가능성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.23 no.6
• /
• pp.309-313
• /
• 2013

Silicon carbide (SiC) has recently drawn an enormous industrial interest because of its useful mechanical properties such as thermal resistance, abrasion resistance and thermal conductivity at high temperature. Especially, high purity SiC is applicable to the fields of power semiconductor and lighting emitting diode (LED). In this work, high purity carbon powders as raw material for high purity SiC were prepared by a RF induction thermal plasma. Dodecane ($C_{12}H_{26}$) as hydrocarbon liquid precursor has been utilized for synthesis of high purity carbon powders. It is found that the filtercollected carbon powders showed smaller particle size (10~20 nm) and low crystallinity compared to the reactor-collected carbon powders. The purities of reactor-collected and filter-collected carbon powders were 99.9997 % (5N7) and 99.9993 % (5N3), respectively. In addition, the impurities of carbon powders synthesized by RF induction thermal plasma were mainly originated from the surrounding environment.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.512-512
• /
• 2012

최근 저온 대기압 플라즈마 장치의 개발로 대기 및 수질 환경, 바이오 메디컬분야로의 응용 연구가 활발히 진행되어 공기 중 플라즈마의 살균 및 정화효과에 대한 많은 결과가 발표되어 왔다. 본 연구는 면방전 구조의 DBD플라즈마 소스를 제작하여 He과 Ar 기체를 유입하여 미생물인 E.Coli의 변화를 관찰하였다. 면방전 구조의 DBD플라즈마 소스는 1.8 mm 두께의 유리기판위에 포토리소그라피 공정으로 미소전극을 형성하여 고밀도의 방전 셀을 형성하였으며 방전시 발생하는 열 효과를 제어하기 위하여 냉각장치를 제작하여 장착했다. 또한 유리기판과 포토 리소그라피 공정은 방전영역에 제한없이 다양한 크기의 소스제작이 가능하다. 셀 피치가 $400{\mu}m$이며 $cm^2$ 당 200여개의 방전 셀로 구성되어 있어서 기존 메쉬타입의 DBD플라즈마 장치에 비해 균일하게 플라즈마를 조사할 수 있으며 플라즈마 제트 장치에 비해서는 넓은 면적을 동시에 조사할 수 있게 되었다. Ar 과 He기체를 3 L/min의 유량으로 방전공간에 유입하면서 1kV의 구동전압으로 플라즈마를 발생 하였으며, 플라즈마의 조사시간을 20 s, 40 s, 60 s 간격으로 변화를 주어 E.Coli의 변화를 관찰하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 2006.10a
• /
• pp.15-19
• /
• 2006

The meat consumption produces a lot of bone waste everyday. Dumping bone waste without treatment results into environmental hazards. Conventional treatment by pyrolysis is slow, inefficient and produces hazardous by-products. In the work, an investigation of bone waste incinerated using thermal plasma technology is presented. A high temperature arc plasma torch operated at 33 kW was employed for the experiments. Bone waste was incinerated to remove the infectious organic matter and to vitrify the inorganic matter using plasma torch. Bone waste was reduced its 2/3 weight after the treatment. The process was highly efficient, economical, convenient, and fuel free. This method could be used as an alternative method for disposal of bone waste, small infectious animals, hazardous hospital waste, etc.