• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.80-81
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• 2012

Recently, one of the critical issues in the etching processes of the nanoscale devices is to achieve ultra-high aspect ratio contact (UHARC) profile without anomalous behaviors such as sidewall bowing, and twisting profile. To achieve this goal, the fluorocarbon plasmas with major advantage of the sidewall passivation have been used commonly with numerous additives to obtain the ideal etch profiles. However, they still suffer from formidable challenges such as tight limits of sidewall bowing and controlling the randomly distorted features in nanoscale etching profile. Furthermore, the absence of the available plasma simulation tools has made it difficult to develop revolutionary technologies to overcome these process limitations, including novel plasma chemistries, and plasma sources. As an effort to address these issues, we performed a fluorocarbon surface kinetic modeling based on the experimental plasma diagnostic data for silicon dioxide etching process under inductively coupled C4F6/Ar/O2 plasmas. For this work, the SiO2 etch rates were investigated with bulk plasma diagnostics tools such as Langmuir probe, cutoff probe and Quadruple Mass Spectrometer (QMS). The surface chemistries of the etched samples were measured by X-ray Photoelectron Spectrometer. To measure plasma parameters, the self-cleaned RF Langmuir probe was used for polymer deposition environment on the probe tip and double-checked by the cutoff probe which was known to be a precise plasma diagnostic tool for the electron density measurement. In addition, neutral and ion fluxes from bulk plasma were monitored with appearance methods using QMS signal. Based on these experimental data, we proposed a phenomenological, and realistic two-layer surface reaction model of SiO2 etch process under the overlying polymer passivation layer, considering material balance of deposition and etching through steady-state fluorocarbon layer. The predicted surface reaction modeling results showed good agreement with the experimental data. With the above studies of plasma surface reaction, we have developed a 3D topography simulator using the multi-layer level set algorithm and new memory saving technique, which is suitable in 3D UHARC etch simulation. Ballistic transports of neutral and ion species inside feature profile was considered by deterministic and Monte Carlo methods, respectively. In case of ultra-high aspect ratio contact hole etching, it is already well-known that the huge computational burden is required for realistic consideration of these ballistic transports. To address this issue, the related computational codes were efficiently parallelized for GPU (Graphic Processing Unit) computing, so that the total computation time could be improved more than few hundred times compared to the serial version. Finally, the 3D topography simulator was integrated with ballistic transport module and etch reaction model. Realistic etch-profile simulations with consideration of the sidewall polymer passivation layer were demonstrated.

• 한국해양학회지:바다
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• 제10권4호
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• pp.204-212
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• 2005

전통적으로 육지로부터 해양으로의 물질 수송은 눈에 보이는 강을 통해서 이루어 진다고 생각했었다. 하지만, 해저 열수 및 대기를 통한 물질 유입도 상당한 부분을 차지한다는 것이 지난 수십 년 동안 밝혀졌다. 최근에는 해저를 통한 지하수 유출이 물질 수송에 있어 강물 못지 않는 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀지고 있다. 특히, 한반도 주변에서의 연구 결과, 해저 지하수 유출이 다른 지역에 비해 더 중요한 해양학적 역할을 한다는 것이 밝혀졌으며, 그 몇 가지 예는 다음과 같다. 남해의 여러 내만 해역에서는 연안의 오염된 지하수가 유출되면서, 과잉의 영양염류가 공급되어 적조 등의 생태계 변화에 큰 영향을 미친다. 암석의 공극률이 큰 제주도에서는 해저 지하수의 흐름이 전세계적으로 아주 높은 범주에 속해, 지하수의 오염이 적어도 연안 생태계 및 부영양화에 결정적 역할을 한다. 황해에서는 전 해양으로 유출되는 지하수 및 지하수에 의한 영양염류 유출량이 황해로 흐르는 양자강 등의 큰 강 못지않게 중요한 역할을 한다. 동해는 해양 퇴적물의 투수성이 높고 단층대가 발달해 있어, 여름철 지하수 유출량이 일반 대륙연안에 비해 아주 크다. 한편, 하구둑이 건설되어 있는 낙동강 하구역에서 댐 안쪽 담수와 바깥쪽 해수 사이의 수위차에 의해, 강물의 방류량이 적고 댐의 수위가 높은 경우 해저 지하수의 유출이 훨씬 더 높게 나타났다. 여태까지 밝혀진 자료를 토대로 볼 때, 해저 지하수 유출은 한반도 주변에서 육상 오염물질을 해양으로 수송하는 가장 중요한 통로 중의 하나이며, 갯벌 생태계, 적조, 산호 생태계, 및 연안 오염에 결정적으로 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서, 해저 지하수 유출을 고려한 연안 오염 부하량 측정, 샨사댐의 영향 예측, 적조 및 부영양화 원인 규명 등의 연안 환경 정책 수립이 시급하다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제7권2호
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• pp.60-67
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• 2002

황해 대륙붕 해역의 전 수주(whole water column)의 질소 섭취율 중 무광대(aphotic zone)내 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취율의 기여도를 파악하기 위하여 상부의 유광대(euphotic zone)와 하부의 무광대에서 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취율의 크기를 측정하였다. 1997년 5월과 11월에 유광대와 무광대에서 일정량의 해수를 채취하여 선상에서 식물플랑크톤의 질산염과 암모늄 섭취율 측정을 $^{15}N$으로 표지하여 추적하였다. 전 유광대내의 질산염 및 암모늄 섭취율은 각각 1.8${\sim}$15.3 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$과 5.0${\sim}$132.2 mg N $m^{-2}$ $d^{-1}$의 범위이며, 대체로 암모늄 섭취율이 질산염 섭취율보다 우세하였다(1.9${\sim}$19.4배). 전 수주내의 질산염 및 암모늄 섭취율은 각각 2.9${\sim}$22.0 mg N$m^{-2}$ $d^{-1}$과 15.7${\sim}$175.5 mg N$m^{-2}$ $d^{-1}$의 범위를 나타냈다. 전 수주내의 총 질소 섭취율 중 무광대의 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취율이 차지하는 비율은 질산염의 경우에 13.0${\sim}$86.2%, 암모늄의 경우에는 13.8${\sim}$67.8%로서, 무광대에서 식물플랑크톤에 의한 질소 섭취가 상당함이 발견되었다. 본 연구의 결과는 무광대내에서 상당한 양으로 활발하게 질소를 섭취하는 식물플랑크톤이 물리적 작용들(예를 들면, 와류 혼합, 수온약층의 수직이동 등)에 의해 유광대로 다시 편입(entrainment)될 경우 유광대의 물질 순환에 크게 기여할 가능성이 있음을 시사한다. 그리고, 본 연구 결과는 황해에서 신생산(new production)의 크기가 질산염 섭취로만 추정될 경우 과소평가될 가능성이 있으며, 암모늄 섭취에 기초한 재생산(regenerated production)의 일부가 신생산에 포함되어야 함을 제시한다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권5호
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• pp.563-572
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• 2006

정체수역 호소 퇴적물로부터 인 용출 저감을 위한 최적의 In-situ 처리 방법을 제시하고자 실험실 규모의 batch test를 수행하였다. 실험에 사용된 퇴적물의 성상은 평균입도 $7.7{\phi}$(mud)로 매우 세립하고, 유기탄소 함량은 2.4%로 매우 높다. 인 용출 실험은 수층 미생물의 영향을 고려한 경우와 미생물의 영향을 배제한 호소수와 증류수로 구분하여 총 12개 컬럼을 비교 평가하였다. In-situ capping 소재로는 모래와 황토를 사용하였으며, in-situ chemical treatment로는 Fe-Gypsum, $SiO_2$-Gypsum의 산화제를 적용하였다. 또한 산화제와 모래층을 결합시킨 복합층에 대해서도 비교 평가하였다. 미생물의 영향을 고려한 호소수의 경우, 실험 초기에는 인의 농도가 급격히 감소하다 10일 이후부터 서서히 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 수층의 미생물에 의해 인이 섭취(uptake)되었다가 다시 용출되는데 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 30일간 퇴적물로부터 용출된 인의 flux는 control의 경우 $3.0mg/m^2{\cdot}d$로 매우 높고, 모래층(5 cm), 황토층(5 cm)으로 rapping을 한 경우 역시 충분한 압밀이 이루어지지 않아 $2.5mg/m^2{\cdot}d,\;1.8mg/m^2{\cdot}d$로 인 저감 효율이 낮았다. 화학적 소재를 적용한 Fe-gypsum와 $SiO_2$-gypsum은 $1.4mg/m^2{\cdot}d$로 control과 비교시 인 용출 저감 효율이 약 40% 이상으로 나타났다. 복합층으로 rapping을 한 경우는 $1.0mg/m^2{\cdot}d$로 60% 이상의 높은 인 저감 효율을 보였다. 즉, 오염퇴적물에 산화제로서 gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) 적용은 인의 용출을 감소시키며, 퇴적물내 황산염이 서서히 용해되어 SRB(sulfate reducing bacteria)의 활성과 유기물의 광물화를 촉진시킬 수 있다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.45-59
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• 2023

세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.