• 한국환경과학회지
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• 제22권1호
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• pp.83-89
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• 2013

Silicon carbide with aluminium oxide was used to remove the sulphur hexafluoride ($SF_6$) gas using microwave irradiation. The destruction and removal efficiencies (DREs) of $SF_6$ were studies as a function of various decomposition temperatures and microwave powers. The decomposition of $SF_6$ gas was analyzed using GC-TCD. XRD (X-ray powder diffraction) and XRF (X-ray Fluorescence Spectrometer) were used to characterize the properties of aluminum oxide. DREs of $SF_6$ were increased as the microwave powers were increased. Additive aluminium oxide on SiC increased the removal efficiencies and decreased the decomposition temperature. The XRD results show that the ${\gamma}-Al_2O_3$ was transformed to ${\alpha}-Al_2O_3$ during $SF_6$ decomposition by microwave irradiation. It was found that the best material to control $SF_6$ was SiC with $Al_2O_3$ 30 wt% in consideration of microwave energy consumption and $SF_6$ decomposition rate.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제8권2호
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• pp.111-118
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• 2022

SF₆ is used as an insulating gas because of its excellent electrical insulation properties, non-toxicity, and non-inflammability. On the other hand, the global warming potential of SF₆ is 23,900 times higher than that of CO₂. The Korea electric power cooperation (KEPCO) is responsible for 80% of the domestic SF₆ usage, and approximately 6,000 tons are currently charged in electrical and power facilities. KEPCO will gradually replace the insulating gas with SF₆-free gas from 2023. SF₆ decomposition facilities are required because more than 60 tons of SF₆ will need to be disposed of annually from existing equipment. This study developed a novel decomposition and pollution control system that can process 60 tons of SF₆ per year. This facility can decompose more than 97.7% of SF₆, with the emissions of hazardous and toxic materials below the legal limit.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권1호
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• pp.295-301
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• 2017

$SF_6$ decomposition products can be used to detect partial discharge (PD), but the metal materials in a PD area can significantly affect $SF_6$ decomposition characteristics. Disregarding the effect of metal materials on such characteristics inevitably result in certain errors when using them to diagnose the internal insulation faults of gas-insulated switchgears. This paper investigates the influence regularity on the main stable decomposition components of $SF_6$ (namely $SO_2F_2$ and $SOF_2$) of the commonly metal materials uesd in GIS, such as aluminum (Al), copper (Cu) and stainless steel (SS). Firstly, an experimental platform is constructed to simulate $SF_6$ decomposition under a PD area, and the influence regularities of Al, Cu and SS on the concentration, formation rate and saturation time of $SO_2F_2$ and $SOF_2$ are obtained. Secondly, the influence mechanism of Al, Cu and SS are preliminary explored combined with the chemical activity of the metal materials.

• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.240-246
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• 2013

$SF_6$는 지구온난화지수가 가장 높은 중요한 온실가스이다. 본 연구에서는 마이크로파 조사에 따른 산화알루미늄이 혼합된 실리콘카바이드의 SF6 제거실험을 실시하였다. DRE (Decomposition and Removal Efficiencies)실험은 3,000 ppm의 $SF_6$를 사용하여 GC-TCD를 통하여 분석하였다. 산화알루미늄의 함량이 10~30 wt%까지 $SF_6$의 제거효율은 증가하였으나 산화알루미늄의 함량이 40~50 wt%에서 제거효율이 감소하였다. 특히 $900^{\circ}C$ 이상 에서 SiC-$Al_2O_3$ (20 wt%)와 SiC-$Al_2O_3$ (30 wt%)는 99.99%의 $SF_6$ 제거효율을 보여주었으며 SiC-$Al_2O_3$ (30 wt%)가 $700^{\circ}C$에서 96.72%의 제거효율을 보여주었다. 마이크로파 조사량과 산화알루미늄의 함량을 고려시 SiC-$Al_2O_3$ (30 wt%)가 $SF_6$ 제거에 가장 적절하였다. 본 연구의 결과로 마이크로파에 의한 $SF_6$ 제거시 SiC에 $Al_2O_3$의 함량 조절이 중요할 것으로 사료되어진다.

• 한국대기환경학회지
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• 제33권4호
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• pp.370-376
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• 2017

This study was performed to investigate whether the decomposition process of $SF_6$ using an electron beam is economically reasonable when applied to the actual field. To do this, electron beam experiment and economic analysis were conducted. The experiment conditions are initial concentration of 1% of $SF_6$, 1 mA of input energy and 15 mA of flow rate with $H_2$ as an additive which were obtained from our previous research. As a result, removal efficiency of $SF_6$ was 90% for 8 hours continuously. In addition, economic analysis shows positive results in terms of using $SF_6$ decomposition process using electron beam. According to the analysis, the revenue is approximately 1.66 billion won in the first year and 3 billion won in the second year.

• 한국대기환경학회지
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• 제33권4호
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• pp.326-332
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• 2017

$SF_6$ (sulfur hexafluoride) gas has an extremely high global warming potential (GWP). Therefore, there has been an effort to reduce of $SF_6$ its emission into atmosphere. In this study, $SF_6$ was injected into the plasma reactor directly, decomposed particulate matter of $SF_6$ was analyzed. Destruction and removal efficiency (DRE) of $SF_6$ were tested with varying degrees of plasma power and initial concentrations of $SF_6$ (1,000 ppm). This study is conducted with plasma power which are 4.4 kW, 5.5 kW, 6.0 kW, 6.6 kW, 7.6 kW, 8.1 kW and 9.1 kW. It was confirmed through experiment that the decomposition efficiency of $SF_6$ is 100% at 7.6 kW of the plasma power. In addition, the particulate matter is formed as minute particles of which size is $1{\mu}m$ and the main component of particulate matter is identified as $AlF_3$.

• 청정기술
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• 제15권4호
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• pp.273-279
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• 2009

온실효과를 발생시킬 수 있는 $SF_6$는 고체 산 촉매상에서 물과 산소에 의해 가수분해 및 산화반응에서 황 및 불소화합물로 분해될 수 있다. 본 연구에서는 $SF_6$ 제거를 위한 고체 산 촉매로 ${\gamma}-Al_2O_3$가 사용되었으며, 반응온도와 공간속도에 따른 촉매활성이 조사되었다. 가수분해에 의한 촉매환성은 $20,000\;ml/g_{-cat}{\cdot}h$의 공간속도와 973 K이상의 반응온도 조건에서 $SF_6$ 전화율이 거의 100% 달하는 최대 값에 도달하였다. 공간속도가 $45,000\;ml/g_{-cat}{\cdot}h$이하에서 $SF_6$ 전화율은 최대값이 유지되었다. 한편, 동일한 반응조건에서 산화반응에 의한 $SF_6$ 전화율은 약 20%정도였다. ${\gamma}-Al_2O_3$는 가수분해과정 에서 ${\alpha}-Al_2O_3$, 산화반응과정에서 $AlF_3$로 각각 변화됨을 SEM과 XRD분석에 의해 확인되었다. 산화반응 후 $AlF_3$는 $20\;{\mu}m$이상 성장되었고, 이들의 촉매활성은 낮은 표면적 때문에 매우 낮아졌다. 그러므로 $SF_6$의 분해를 위한 촉매반응은 산화반응보다는 가수분해가 유리하다고 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권8호
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• pp.1019-1027
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• 2013

Sulfur hexa-fluoride has been used as a etching gas in semiconductor industry. From the globally environmental issues, it is urgent to control the emissions of this significant greenhouse gas. The main objective of this experimental investigation was to find the effective catalyst for $SF_6$ decomposition. The precursor catalyst of hexa-aluminate was prepared to investigate the catalytic activity and stability. The precursor catalyst of hexa-aluminate was modified with Ni to enhance the catalytic activities and stability. The catalytic activity for $SF_6$ decomposition increased by the addition of Ni and maximized at 6wt% addition of Ni. The addition of 6wt% Ni in precursor catalyst of hexa-aluminate improved the resistant to the HF and reduced the crystallization and phase transition of catalyst.

• 청정기술
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• 제18권2호
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• pp.216-220
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• 2012

본 연구의 목적은 30 L의 촉매가 장착된 파일롯 규모의 반응 시스템에서 상업용 촉매(Co/$ZrO_2-Al_2O_3$)의 PFC 분해 성능을 검증하는 것이다. 공간 속도(GHSV) 1,800 $h^{-1}$의 조건에서 $SF_6$의 농도를 증가시키면 $T_{95}$가 증가하였는데 $SF_6$의 농도가 1,000~10,000 ppm일 때 $T_{95}$가 580~$610^{\circ}C$ 범위로 나타났으며, 열 소각을 했을 때의 $T_{95}$인 $1600^{\circ}C$보다 매우 낮은 온도임을 알 수 있다. $650^{\circ}C$의 반응 온도 하에서 72시간 동안에 99% 이상의 $SF_6$의 전환율이 유지되어 촉매의 안정성이 확보되었다. 또한 $SF_6$ 전환율을 99% 이상 유지하기 위해서는 GHSV를 $2,000h^{-1}$ 이하인 조건에서 운전해야 함을 알 수 있었다. $CF_4$의 분해 반응의 경우 $T_{95}$ 온도가 $710^{\circ}C$이었으며, $SF_6$의 $T_{95}$ 온도보다 높은 온도가 필요함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.66-72
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• 2009

가스절연개폐장치 (Gas-insulated switchgear, GIS)의 내부에는 절연에 관한 이상 여부를 감시하고 판단할 수 있는 시스템이 요구된다. 부분방전에 의해 발생되는 $SF_6$ 분해생성물에 관한 단일벽 탄소나노튜브 (Single-walled carbon nanotube, SWNT)가 지닌 우수한 검출기능 때문에 SWNT를 이용한 가스센서 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 아직까지 부분방전에 의해 발생된 분해생성물의 확산현상에 관한 해석적 연구는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 실험 데이터 및 상용 CFD (Computational Fluid Dynamics) 프로그램을 이용하여 SWNT 가스센서에 포획되는 분해생성물의 코로나 방전에 의한 발생 과정과 챔버 내부에서의 확산과정을 모델링하여 부분방전 발생 시 챔버 내부의 온도, 압력, 그리고 분해생성물의 농도 등을 수치계산하였다. 분해생성물의 시간당 질량생성율과 발생온도는 각각 $5.04{\times}10^{-10}$ [g/s]와 773 K이라 가정하였다. 농도방정식을 계산함에 있어 미지의 확산계수를 임의의 값으로 가정하여 직접 부여하는 방법을 사용하지 않고, 확산계수를 정의하는데 사용되는 Schmidt수의 값을 지정하여 확산계수가 $SF_6$ 가스의 물성치인 점성계수와 밀도의 함수로 계산되도록 하였다. 수치결과로부터 분해생성물의 농도구배가 확산을 일으키는데 주요 구동포텐셜 (Drive potential)이 됨을 확인하였다. 센서 설치위치가 부분방전 발생영역에서 멀리 떨어질수록 분해생성물 농도가 낮음을 알 수 있었고, 부분방전이 지속될수록 분해생성물의 농도가 증가함을 확인하였다. 다수의 센서를 챔버 내부에 설치하면 각 센서의 응답시간을 확인하여 PD 발생위치를 판단할 수 있을 것이고, 이를 통해 GIS 진단 및 유지보수에 관한 유용한 정보로 사용될 수 있을 것이다.