• 한국주조공학회지
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• 제42권1호
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• pp.3-11
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• 2022

본 연구에서는 전산모사를 활용하여 오스테나이트계 내열강인 HR3C 합금의 수축 결함 파라미터를 확보하고, 건전부 85% 이상의 잉곳 몰드 설계 및 제작을 진행하였다. 잉곳 몰드 설계 단계에서 전산모사를 활용하여 최적의 잉곳 몰드를 설계 및 제작하였으며, 제작한 잉곳 몰드를 통해 시험조업을 수행하였다. 시험조업 후, 절단 및 비파괴 검사를 통해 결함 양상을 분석하여 수축 결함 파라미터와 잉곳 몰드 설계를 검증하였다. 검증 결과를 기반으로 HR3C 합금의 수축 결함 파라미터 (Niyama 인자, 급탕효율인자, 열간 균열 인자 등)를 확보하였으며, 확보한 파라미터를 통해 건전부 85% 이상의 잉곳 몰드 설계 방안을 확보하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권5호
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• pp.190-195
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• 2014

방향성 응고법으로 잉곳을 성장시킬 때 발생하는 온도 구배에 의해 잉곳 내에 결함이 생성되고 잔류 응력이 남게 된다. 이 결함과 잔류 응력은 잉곳의 성장 조건에 따라 달라지며, 웨이퍼의 특성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 성장 속도의 변화에 상관 없이 대부분의 잉곳에서는 하부 영역에 비해 상부 영역에서 결정립과 쌍정경계의 크기가 작았으며, 결정립계뿐만 아니라 결정립 내에도 전위 밀도가 높았다. 이것은 상부 영역에서 성장 중에 받는 열 응력이 하부 영역보다 크다는 것을 암시한다. 두 잉곳 간의 차이를 보았을 때에는 성장 속도가 느린 잉곳에서 전위 밀도가 감소하였으며, 웨이퍼의 평탄도, 뒤틀림, 휨, 절단자국이 낮게 측정되었다. 따라서 다결정 성장 공정에서는 냉각 속도가 결함이나 잔류 응력의 발생에 미치는 영향이 크며, 그로 인하여 웨이퍼의 특성이 달라지는 것을 알 수 있었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제8권1호
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• pp.85-89
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• 2010

사용후핵연료 파이로프로세싱 공정 생성물인 우라늄 전착물을 잉곳 형태로 주조하는 공정이 있다. 이 논문에서는 실험실 규모의 우라늄 전착물 잉곳 주조 장치에 대한 설계 개념을 소개하고, 이에 따라 제작된 장치의 성능 시험 결과 및 우라늄을 사용한 잉곳 주조 시험 결과를 소개한다. 이 장치는 도가니를 경동시켜 우라늄 용탕을 주형에 주입하여 우라늄 잉곳을 제조하며, 우라늄 전착물을 연속으로 주입할 수 있는 컵 형태의 원료 장입장치를 장착하였다. 이러한 장치를 사용하면 우라늄 전착물의 잉곳 생산성을 높일 수 있다. 실험 결과 우라늄 원료를 장입하여 주조한 결과 수축공이 적은 양호한 주물을 제조하는데 성공하였으며, 이러한 실험실 규모의 장치를 개발한 경험을 활용하여 공학규모의 장치를 설계하는데 활용하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제13권4호
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• pp.182-186
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• 2003

태양전지의 제조가격의 저가화를 위한 노력이 다각적으로 진행되고 있다. 이중에 하나가 규소 잉곳의 대형화이다. 가로 세로 69cm무게 240kg의 초대형 규소 잉곳을 자동화된 결정성장로를 이용하여 제조하였다. 이 방법은 규소 용체의 열을 하부 흑연 기판을 아래로 이동하면서 축출함으로써 방향성 응고를 유도하고 있다. 이 방법으로 제조된 규소 잉곳을 평가하여 본 결과 전기적, 구조적으로 매우 균일하고 태양전지의 제조에 적합한 것으로 판명되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권5호
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• pp.57-61
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• 2022

항공기 및 우주 구조물에 갈륨비소 기판은 다양하게 적용된다. 본 연구에서 온도 제어기술을 활용하여 수치해석을 통해 4인치 이상의 대구경 갈륨비소 잉곳의 성장에 관한 기술을 제시하였다. 본 연구를 통해 온도 시뮬레이션 기술을 기반으로 다양한 온도 변화와 주위 환경의 변화에 따른 제작 기술을 확보하였다. 잉곳 기술 개발을 통하여 편차가 작은 특성 결과를 도출하여 향후 적용 가능성을 최대화 하였다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2011년도 추계학술논문요약집
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• pp.179-180
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• 2011

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.9-15
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• 2008

모꾸메가네는 나무결 모양을 낼 수 있는 고부가가치가 가능한 장신구 소재이며 서로 다른 금속을 가공하기 위해 융점이 다른 두 가지 이상 금속을 적층하여 붙인 잉곳 제작이 필수적이다. 기존의 모꾸메가네용 잉곳은 숯을 이용한 환원성 분위기에서 경험에 근거한 육안 판별로 만들어져서 접합의 신뢰성과 후속 가공 도중 층간 분리가 일어나는 분제가 있었다. $900^{\circ}C$에서 2.5kg의 압력을 가하면서 진공 열처리로를 이용하여 90% 이상 접합율이 가능한 조건을 확인하였다. 계면에서의 계면 확산계수가 통상의 벌크 확산계수보다 100배 향상되는 것을 확인하였고 이종 접합시에 계면 확산계수를 확인하여 $700^{\circ}C$의 저온에서 10분동안 진공열처리, 90% 이상 접합율을 가진 모꾸메가네용 잉곳을 성공적으로 제조하였다. 제조된 잉곳으로 핸드폰 외장용 모꾸메가네 시작품을 성공적으로 제조할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.187.2-187.2
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• 2011

태양광산업의 value chain중 up-stream쪽인 고순도 실리콘산업은 셀, 모듈, 시스템 쪽에 비하여 영업 이익률이나 부가가치 측면에서 매우 높은 성장성을 현재 보여주고 있으며 최근 원자력산업의 안전성 문제가 대두됨으로 인하여 태양광수요가 전 세계적으로 증대되는 경향을 나타내어 태양광용 실리콘의 수요가 확대됨과 아울러 spot시장에서의 가격 또한 상승하고 있다. 이런 관점에서 잉곳 및 웨이퍼 가공 중에 발생하는 고순도 실리콘 폐기물의 재활용 이 다시 주목받고 있다. 태양전지 웨이퍼(wafer)용 소재는 6N급 이상의 결정질 실리콘 잉곳(ingot)이 주를 이루며, 고효율의 셀을 제조하기 위해서 단결정 실리콘 잉곳이 많이 사용된다. 실리콘 단결정을 육성하는 방법에는 Floating zone 법, Czochralski 법, Bridgeman 법, CVD 등 매우 다양하다. 이 중 Czochralski 법은 전체 생산량의 대부분을 차지하고 있는 방법으로, 용융액에서 결정을 인상하여 ingot을 제작하는 방법이다. 그러나 대량의 전기에너지를 소비하여 제작되는 고순도의 실리콘 단결정 잉곳은 후 가공공정에서 그 절반 이상이 분말(powder) 및 슬러지(sludge)로 폐기되므로, 자원의 재활용 및 환경오염 측면에서 주요과제가 되고 있다. Czochralski 법으로 제작된 ingot의 경우 그 표면이 매끄럽지 못하여, 웨이퍼 단위의 가공 시 형태가 진원이 될 수 있도록 표면을 미리 연마(grinding)하는데, 이때에도 미세 분말이 다량 발생하게 된다. 본 연구에서는 이러한 고순도 단결정 실리콘 ingot의 연마 가공공정에서 발생한 미세 분말을 용해하여 보았다. 진공 챔버(chamber) 내부에 유도가열 코일과 냉도가니로 구성된 장비를 통해 전자기유도가열을 이용하여 실리콘 분말 폐기물을 용해하고, 그 시편을 ICP-MS 및 비저항 측정을 통해 분말 의 특성을 조사하여 재활용 가능성을 검토해 보았다.

• 자원리싸이클링
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• 제16권4호
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• pp.33-39
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• 2007

직류 ESR(Electro Slag Remelting)장치를 이용하여 타이타늄 스크랩의 재용해 및 정련에 관한 기초연구를 수행하였다. 비소모성 양극으로는 흑연봉을, 슬래그로는 $CaF_2-TiO_2$계를 사용하였다. 재용해한 타이타늄 잉곳의 형상 및 산소 함량에 미치는 슬래그 조성의 영향을 검토하였다. $CaF_2-TiO_2$계 슬래그에서는 잉곳 내부에 슬래그의 혼입이 없는 매우 양호한 형상의 타이타늄 잉곳이 형성되었으며, 산소 함량도 타이타늄스크랩보다 낮은 값을 나타내었다. $CaF_2-TiO_2$계 슬래그에 CaO를 첨가한 경우 잉곳 내부에 슬래그가 혼입되었으며, 산소 농도도 Ti 스크랩 보다 높은 값을 나타내었다.

• 한국태양광발전학회지
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• 제1권2호
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• pp.10-14
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• 2015

실리콘 태양광 시장에서 중국은 독일을 필두로 하는 유럽연합, 미국 그리고 일본의 규모를 넘어서고 있는 근래의 최강자임을 부정할 수 있는 이는 없을 것이다. 그런 반면, 국내 태양광 가치사슬의 주요 기업들은 공룡과의 경쟁에서 큰 어려움을 겪었으나, 나름의 성과와 상승세를 나타내면서 이제 조금씩 깊은 굴곡을 벗어나려는 노력을 경주하고 있다. 본고에서는 현재 태양광 가치사슬의 현실에서 시장상황에 가장 큰 타격을 받고 있는 잉곳/웨이퍼 분야에 대하여, 관련기업들의 자립을 위한 노력과 현재, 미래 기술 동향에 대하여 소개하고자 한다.