• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
• /
• v.23 no.10
• /
• pp.121-127
• /
• 2009

This paper reviews a basic data of the surface discharge characteristics for tefton resin in not only pure $N_2$, $N_2:O_2$(80[%]:20[%], I-Air) and $N_2:O_2$(60[%]:40[%]) mixture gas as environment-friendly insulation Gas also $SF_6$. Used electrodes are Knife to Knife. With the changing distance of electrodes and pressure, we can find it, surface discharge voltages and surface dielectric strengths, respectively. Surface discharge Voltages of I-Air are more higher than the other $N_2/O_2$ mixture gases. Moreover, we can obtain that the surface dielectric strengths of $SF_6$ are two times about I-Air, approximately.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2011.07a
• /
• pp.1597-1598
• /
• 2011

현재 $SF_6$ 가스를 사용하는 각국 정부 및 환경단체, 전기, 화학 그리고 타 산업분야에서 $SF_6$ 가스의 환경영향에 관심을 표명하고 있으며, 그 중에서도 전력산업분야는 $SF_6$의 가스 대체 물질을 찾는데 많은 연구를 하고 있다. 이에 건조공기, $N_2$ 가스 및 혼합가스($N_2:O_2$)에 대하여 많은 연구로 $SF_6$를 사용하는 전력설비를 친환경절연재인 건조공기로 대체하여 배전급에 운용되고 있다. 따라서 본 논문에서는 현재 배전급에 친환경절연재로 사용되고 있는 Dry-Air에 대하여$SF_6$와의 연면 방전 특성 비교하여 고체절연물의 절연성 평가를 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
• /
• 2009.10a
• /
• pp.297-300
• /
• 2009

본 연구는 Knife형 전극을 사용하여 $SF_6$와 $N_2/O_2$의 혼합체적률이 각각 100:0, 80:20, 60:40인 혼합가스에서의 캡 변화에 따른 연면방전 특성을 연구할 목적으로 교류고전압 인가 시 압력 (P), 전극간거리 (d) 및 사용된 가스의 변화에 따른 절연파괴특성을 연구 하였다. 본 연구를 통해 챔버 내의 P와 d가 증가할수록 연면절연파괴전압은 상승하다가 일정한 압력 이상에서는 포화하는 경향을 보였고, $N_2:O_2$의 혼합체적률이 100:0인 경우는 $SF_6$의 37%, 80:20은 47%, 60:40은 46%로 나타났다. $N_2:O_2$ 혼합가스 중에서 체적혼합비율이 80:20인 경우가 연면절연내력이 가장 좋게 나타났다.

• Membrane Journal
• /
• v.21 no.1
• /
• pp.22-29
• /
• 2011

During the maintenance, repair and replacement process of circuit breaker, $SF_6$ reacted with input air in arc discharge, which led to the production of by-product gases (eg, $N_2$, $O_2$, $CF_4$, $SO_2$, $H_2O$, HF, $SOF_2$, $CuF_2$, $WO_3$). Among these various by-product gases, $N_2$, $O_2$, $CF_4$ is major component. Therefore, the effective separation process is necessary to recycle the $SF_6$ gas from the mixture gas containing $N_2$, $O_2$, $CF_4$. In this study, the membrane separation process was applied to recycle the $SF_6$ gas from the mixture gas containing $N_2$, $O_2$, $CF_4$. The concentration of $SF_6$ gas in gas produced from the electric power industry is over than 90 vol%. Therefore, we made the simulated gas containing $N_2$, $O_2$, $CF_4$, $SF_6$ which the concentration of $SF_6$ gas is minimum 90 vol%. From the results of membrane separation process of $SF_6$ gas from $N_2$, $O_2$, $CF_4$ $SF_6$ mixture gases, PSF membrane shown the highest recovery efficiency 92.7%, in $25^{\circ}C$ and 150 cc/min of retentate flow rate. On the other hand, PC membrane shown the highest recovery efficiency 74.8%, in $45^{\circ}C$ and 150 cc/min of retentate flow rate. Also, the highest rejection rate of $N_2$, $O_2$, $CF_4$ is 80, 74 and 58.9% seperately in the same operation condition of highest recovery efficiency. From the results, we supposed the membrane separation process as the effective $SF_6$ separation and recycle process from the mixture gas containing $N_2$, $O_2$, $CF_4$, $SF_6$.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2007.11a
• /
• pp.180-181
• /
• 2007

현재 초고압 송변전기기에 적용되고 있는 $SF_6$가스는 절연 및 소호성능이 우수하며 회복특성이 뛰어나기 때문에 초고압 기기의 절연매체로서 널리 사용되고 있으나 가격이 비싸고 저온 및 높은 압력에서 액화되기 쉬우며 대기 중으로 방출될 경우에는 온실효과를 야기 시키는 단점을 가지고 있다. 최근 환경에 대한 관심과 규제가 높아지면서 온실가스에 대한 규제로서 교토 의정서가 정식 발효됨에 따라 $SF_6$가스는 금후 총량 제한에 의해 사용량이 규제 받을 가능성이 대단히 높다. 따라서 $SF_6$ 가스와 Air, N2, CO2, N2/O2 합성가스, He 등과 혼합된 절연매체들이 하나의 대안으로 연구되었다. 본 연구에서는 대체 절연가스로 주목받고 있는 Dry-air(공기 중에서 수분과 각종 불순물을 제거한 공기), N2/O2 합성가스, N2 가스를 4mm 간격의 준평등(구대구전극) 전계에서 0.5atm에서 9atm까지 변화시켰을 때 절연내력을 비교하였다. 또한, 보다 평등전계에 가까운 10mm의 간격에서도 0atm에서 4atm까지 동일한 전압을 인가하여 절연내력을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.395-396
• /
• 2011

본 논문에서는 30% 내외의 평균반사율을 가지는 다결정 실리콘 태양전지의 입사광 손실을 최소화하여 광전변환효율 극대화를 구현하기 위해서 SF6/O2 혼합가스를 이용한 RIE 표면 texturing 공정을 수행하였다. 현재 다결정 실리콘 태양전지는 다양한 방향의 grain을 가지기 때문에 단결정 실리콘에 적용되는 습식 식각 방식이 다결정 실리콘 표면 texturing에 적절하지 않은 것으로 알려져 있다. 이를 개선하기 위해서 이방성 식각 특성을 가지는 다양한 texturing 방법이 시도되고 있다. 대표적으로 기계적인 방식의 V-grooving, 레이저 grooving, 플라즈마 건식식각을 이용한 texturing 및 산 용액을 이용한 texturing 등의 연구가 보고되고 있다. 그 중에서 플라즈마 건식식각 방식의 하나인 RIE를 이용한 표면 texturing 공정이 간단한 공정과 산업계 응용의 용이성 때문에 활발히 연구되어 왔다. 특히 Sandia group과 일본 Kyocera사의 연구 결과에서는 그 가능성을 입증하고 있다. 본 연구에서는 공정의 단순화와 안전한 공정을 위해서 SF6/O2 혼합 가스를 이용하여 마스크 패턴 공정없이 RIE texturing 공정을 수행하였으며, RIE-textured 다결정 실리콘에 대해서 태양전지를 제작하여 표면 texturing이 광전변환효율에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 그 결과 SF6/O2 혼합 가스를 이용한 RIE texturing은 다결정 실리콘 표면에 주로 needle 구조를 형성하는 것을 확인하였다. 각 texturing 조건별 반사율의 차이는 needle 구조의 조밀도와 관련되는 것을 알 수 있었으며, 동일 공정 parameter 상에서 식각 시간 1, 2, 3, 4, 5분 기준 시간에 따른 표면 구조 분석 결과 seed 가 형성되고 그에 따라서 needle 형태로 식각되는 과정을 관찰하였다. 반사율은 분당 약 4%씩 낮아져 5분 식각 후 14.45% 까지 낮아졌으며, 표면 구조에서 폭은 약 30 nm로 모두 일정하며, 길이가 약 20, 30, 50, 80, 100 nm으로 증가되었다. 이 결과로 보아 seed로부터 needle 구조가 심화되어가는 것을 알 수 있었다. 시간에 따른 RIE texturing 후 제작된 태양전지는 효율이 1분 식각 기준 15.92%에서 약 0.35% 씩 낮아져 5분 식각 후 14.4%로 낮아졌다. Voc 는 texturing 시간에 관계없이 일정하며 Isc가 점점 감소되는 것으로 확인되었다. EQE 결과도 이와 동일하게 RIE texturing 시간이 길어질수록 전체 파장 범위에서 일정하게 낮아지는 것이 관찰되었다. Electroluminescence(EL) 이미지 결과 texturing 시간이 길어진 태양전지일수록 점점 어두운 이미지가 나타나 5분 식각의 경우 가장 어두운 결과를 나타내었다. 이런 결과는 한 가지 이유보다는 복합적인 문제로 예상되는데 궁극적으로는 RIE 공정 후 표면에 쌓인 charged particle들이 trap 준위를 형성하여 효율 및 공정상에 영향을 미친 것으로 보이며, 특히 잔류 O기가 불균일한 산화막을 형성하는 것으로 예상된다. 또한 EL 분석 결과를 볼 때 RIE texturing 공정이 길어질수록 불안정한 pn-junction을 형성하는 것을 확인하였으며, emitter 층 형성 후 PSG (phosphorous silica glass) 공정에서 needle의 상부 구조가 무너지면서 면저항이 증가된 결과로 분석된다. PSG 제거 후 측정된 면저항의 경우 3분 texturing 샘플부터 면저항이 약 4${\Omega}/sq$ 정도 증가됨을 확인하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.18 no.2
• /
• pp.85-91
• /
• 2009

There has been a rapid progress for flexible polymer-based MEMS(Microelectromechanical Systems) technology. Polycarbonate (PC) and Poly Methyl Methacrylate (PMMA), so-called acrylic, have many advantages for optical, non-toxic and micro-device application. We studied dry etching of PC and PMMA as a function of % gas ratio in the $O_2/SF_6/CH_4$ temary plasma. A photoresist pattern was defined on the polymer samples with a mask using a conventional lithography. Plasma etching was done at 100 W RIE chuck power and 10 sccm total gas flow rate. The etch rates of PMMA were typically 2 times higher than those of PC in the whole experimental range. The result would be related to higher melting point of PC compared to that of PMMA. The highest etch rates of PMMA and PC were found in the $O_2/SF_6$ discharges among $O_2/SF_6$, $O_2/CH_4$ and $SF_6/CH_4$ and $O_2/SF_6/CH_4$ plasma composition (PC: ${\sim}350\;nm/min$ at 5 sccm $O_2/5$ sccm $SF_6$, PMMA: ${\sim}570\;nm/min$ at 2.5 sccm $O_2/7.5$ sccm $SF_6$). PC has smoother surface morphology than PMMA after etching in the $O_2/SF_6/CH_4$ discharges. The surface roughness of PC was in the range of 1.9$\sim$3.88 nm. However, that of PMMA was 17.3$\sim$26.1 nm.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.17 no.1
• /
• pp.16-22
• /
• 2008

We studied plasma etching of polycarbonate in $O_2/SF_6$, $O_2/N_2$ and $O_2/CH_4$. A capacitively coupled plasma system was employed for the research. For patterning, we used a photolithography method with UV exposure after coating a photoresist on the polycarbonate. Main variables in the experiment were the mixing ratio of $O_2$ and other gases, and RF chuck power. Especially, we used only a mechanical pump for in order to operate the system. The chamber pressure was fixed at 100 mTorr. All of surface profilometry, atomic force microscopy and scanning electron microscopy were used for characterization of the etched polycarbonate samples. According to the results, $O_2/SF_6$ plasmas gave the higher etch rate of the polycarbonate than pure $O_2$ and $SF_6$ plasmas. For example, with maintaining 100W RF chuck power and 100 mTorr chamber pressure, 20 sccm $O_2$ plasma provided about $0.4{\mu}m$/min of polycarbonate etch rate and 20 sccm $SF_6$ produced only $0.2{\mu}m$/min. However, the mixed plasma of 60 % $O_2$ and 40 % $SF_6$ gas flow rate generated about $0.56{\mu}m$ with even low -DC bias induced compared to that of $O_2$. More addition of $SF_6$ to the mixture reduced etch of polycarbonate. The surface roughness of etched polycarbonate was roughed about 3 times worse measured by atomic force microscopy. However examination with scanning electron microscopy indicated that the surface was comparable to that of photoresist. Increase of RF chuck power raised -DC bias on the chuck and etch rate of polycarbonate almost linearly. The etch selectivity of polycarbonate to photoresist was about 1:1. The meaning of these results was that the simple capacitively coupled plasma system can be used to make a microstructure on polymer with $O_2/SF_6$ plasmas. This result can be applied to plasma processing of other polymers.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
• /
• v.23 no.5
• /
• pp.96-100
• /
• 2009

With the improvement of industrial society, the high quality electrical energy, simplification of operation and maintenance, ensuring reliability and safety are being required. This paper compares breakdown characteristics in $SF_6$ gas with $N_2/O_2$ Mixture gas($N_2:O_2=100$ : 0, 79 : 21, 60 : 40, 40 : 60) as using widely in High Voltage insulation equipment with the characteristics in different media which are focused on environmentally friendly gases. As an append result of research the results are fundamental data for electric insulation design of Distribution Power Facilities which will be studied and developed in the future. And we could make an environment friendly gas insulation material with mataining dielectric strength by $N_2/O_2$ Mixture gas which generates a lower lever of the global warming effect.

• Clean Technology
• /
• v.19 no.4
• /
• pp.476-480
• /
• 2013

The growth behavior of $CH_4$ and $SF_6$ mixture gas hydrate has been investigated by a combined approach of Raman spectroscopy and molecular modeling. Raman spectroscopy results presented that when $CH_4$ is used only, $CH_4$ guest molecule is inserted first into the large cavity of the host structure built by $H_2O$ molecules and then into the small cavity to stabilize the whole gas hydrate structure. In the other hand, when $SF_6$ is mixed together, $SF_6$ is favored over (or competing with) $CH_4$ in being inserted into the large cavity and the small cavity still prefers $CH_4$ insertion. The calculations of binding energies clearly supported this. While $SF_6$ has a binding energy of -26.9 kcal/mol a little lower than -24.2 kcal/mol of $CH_4$ in the large cavity, $SF_6$ and $CH_4$ has 1.2 kcal/mol and -22.0 kcal/mol, respectively, in the small cavity. It indicates that the sizable $SF_6$ is not preferred in the small cavity but has a relative energetic advantage over $CH_4$ in the large cavity.