• 제목/요약/키워드: SF6 가스

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불화가스 분리를 위한 중공사막 모듈의 다단 기체분리공정 연구 (Study on the Multi-stage Hollow Fiber Membrane Modules for SF6 Gas Separation)

  • 정수정;임주환;고형철;하성용
    • 멤브레인
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    • 제26권2호
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    • pp.159-165
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    • 2016
  • 다단기체분리 공정을 수행하기 위해 폴리이미드 중공사막 모듈을 제조하여 혼합기체 $N_2$ : $SF_6$ = 50 : 50에 대한 기체분리특성을 확인하였다. 제조된 중공사막 모듈은 0.5 MPa에서 stage cut을 조절하여 투과 유량, 농도 등의 성능을 측정하였다. 중공사막 모듈은 1단 분리 테스트에서 $N_2/SF_6$ 선택도가 높을수록 동일한 stage cut에서 높은 $SF_6$ 회수율을 얻을 수 있었다. 1단 시험결과에 따라 $SF_6$ 회수율과 농축농도를 동시에 높이기 위해 2단 기체 분리 테스트 진행함으로써 $SF_6$ 회수율 95% 이상, $SF_6$ 회수농도 98% 이상을 농축할 수 있었다.

플라즈마 이온 식각 공정을 이용한 피라미드 구조의 결정질 실리콘 태양전지 텍스쳐링

  • 조준환;공대영;서창택;윤성호;조찬섭;김봉환;이종현
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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    • pp.373-375
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    • 2011
  • 최근 태양전지 연구에서 저가격화를 실현하는 방법 중 하나로 폐 실리콘 웨이퍼를 재생하는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존 웨이퍼 재생공정은 높은 재처리 비용과 복잡한 공정등의 많은 단점을 가지고 있다. 결정형 태양전지에서 저가격화 및 고효율은 태양전지를 제작하는데 있어 필수 요소 이다. 그 중 결정질 태양전지 고효율을 위한 여러 연구 방법 중 표면 텍스쳐링(texturing)에 관한 연구가 활발하다. 텍스쳐링은 표면반사에 의한 광 손실을 최소화 하여 효율을 증가시키기 위한 방법으로 습식 식각과 건식 식각을 사용하여 태양전지 표면 위에 요철 및 피라미드구조를 형성하여 반사율을 최소화 시킨다. 건식식각은 습식식각과 다른 환경적 오염이 적은 것과 소량의 가스만으로 표면 텍스쳐링이 가능하여 많은 연구가 진행중이다. 건식 식각 중 하나인 RIE(reactive ion etching)는 고주파를 이용하여 플라즈마의 이온과 silicon을 반응 시킨다. 실험은 RIE를 이용하여 SF6/02가스를 혼합하여 비등방성 에칭 및 피라미드 구조를 구현하였다. RIE 공정 중 SF6/02가스는 높은 식각 율을 갖으며 self-masking mechanism을 통해 표면이 검게 변화되고 반사율이 감소하게 된다. 이 과정을 통해 블랙 실리콘을 형성하게 된다. 블랙 실리콘은 반사율 10% 이하로 self-masking mechanism으로 바늘모양의 구조를 형성되는 게 특징이며 표면이 검은색으로 반사율이 낮아 효율증가로 예상되지만 실제 바늘 모양의 블랙 실리콘은 태양전지 제작에 있어 후속 공정 인 전극 형성 시 Ag Paste의 사이즈와 표면 구조를 감안할 때 태양 전지 제작 시 Series resistance를 증가로 효율 저하를 가져온다. 본 연구는 SF6/02가스를 혼합하여 기존 RIE로 형성된 바늘모양의 구조의 블랙 실리콘이 아닌 RIE 내부에 metal-mesh를 장착하여 단결정(100)실리콘 웨이퍼 표면을 텍스쳐링 하였고 SF6/02 가스 1:1 비율로 공정을 진행 하였다. metal-mesh 홀의 크기는 100um로 RIE 내부에 장착하여 공정 시간 및 Pressure를 변경하여 실험을 진행하였다. 공정 시간이 변경됨에 따라 단결정(100) 실리콘 웨이퍼 표면에 피라미드 구조의 균일한 1um 크기의 블랙 실리콘을 구현하였다. 바늘모양의 블랙 실리콘을 피라미드 구조로 구현함으로써 바늘 모양의 단점을 보완하여 태양전지 전기적 특성을 분석하여 태양전지 제작시 변환 효율을 증가시킬 것으로 예상된다.

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기상/액상 계면에서의 SF6 하이드레이트 필름 성장거동 연구 (Characteristics of sulfur hexafluoride hydrate film growth at the vapor/liquid interface)

  • 김수민;이현주;이보람;이윤석;이은경;이주동;김양도
    • 한국결정성장학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.85-92
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    • 2010
  • $SF_6$ 가스는 아크방지능력과 절연 특성이 탁월하기 때문에 단열, 세척, 차폐등과 같은 여러 공업적인 영역에서 널리 사용되고 있다. 그러나 $SF_6$의 지구온난화지수는 $CO_2$의 23,900배에 달하며 3,200년 이상 공기중에 잔존한다. 이러한 이유로 하이드레이트 형성 원리를 이용하여 복합 가스에서 $SF_6$를 분리해 내는 방법이 기술적, 경제적인 면에 영향을 끼칠 것이다. 본 연구에서 $SF_6$ 하이드레이트 결정의 형성과 성장에 대한 이해를 위하여 형태학적 분석을 수행하였다. $SF_6$ 하이드레이트 필름은 용액과 기상의 계면에서 먼저 생성되었고, 이후에 수지상 가지의 형태로 성장하는 것이 관찰 되었다. 수지상 성장 결정은 기상의 방향으로 성장하였는데 이것은 객체 분자의 농도 차이에 근거한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 기/액 계면에서의 핵생성, 유동, 성장과 같은 $SF_6$ 하이드레이트 결정의 형태학적 특성에 대하여 기술하였다.

고분자 분리막 재질 변화에 따른 $O_2$, $CF_4$, $SF_6$ 투과도 및 투과선택도 특성 변화에 대한 연구 (Permeation and Permselectivity variation of $O_2$, $CF_4$ and $SF_6$ through Polymeric Hollow Fiber Membranes)

  • 이현정;이민우;이현경;이상협
    • 멤브레인
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    • 제20권3호
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    • pp.249-258
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    • 2010
  • IPCC (Intergonvernmental Pane1 of Climate Change)에서 $CO_2$의 23,900배에 해당하는 지구온난화지수를 가진 $SF_6$ (Sulphur hexafluoride) 가스와 중전기 산업에서 아크 발생에 의해 생긴 $SF_6$의 주요 분해 부산물 중 하나이며 $CO_2$의 6,300배에 해당하는 지구온난화지수를 가진 $CF_4$ (Tetrafluoromethane) 가스의 배출에 대한 규제가 적극 검토되고 있다. 본 연구는 $O_2$, $CF_4$에 대한 $SF_6$의 분리 회수의 기초 연구로써, 상용화된 PSF (polysulfone), PC (tetra-bromo polycarbonate)와 PI (polyimide) 고분자 분리막을 사용하여 $O_2$, $CF_4$$SF_6$ 가스의 압력과 온도 변화에 따른 투과도 및 투과선택도 연구를 수행하였다. 압력 변화에 따른 $O_2$의 투과도는 PSF 중공사 분리막에서 압력 1.1 MPa일 때, 37.5 GPU로 가장 높게 나타났고, $SF_6$$CF_4$의 경우 압력 1.1 MPa에서 PC 중공사 분리막이 각각 2.7 GPU와 2.5 GPU로 가장 높은 투과플럭스를 나타냈다. 온도 변화에 따른 $O_2$의 투과플럭스는 막의 온도가 $45^{\circ}C$일 때 PSF 중공사 분리막이 41.2 GPU로 가장 높게 나타났고, $SF_6$$CF_4$는 막의 온도가 $25^{\circ}C$일 때, PC 중공사 분리막이 각각 2.4 GPU와 2.3 GPU로 가장 높은 투과플럭스를 나타냈다. 압력과 온도 변화에 따른 $O_2/SF_6$$CF_4/SF_6$의 투과선택도 결과, 높은 단일 기체 투과플럭스를 보인 PSF와 PC 중공사 분리막이 가장 낮은 투과선택도를 나타내고, 가장 낮은 투과플럭스를 보인 PI 중공사 분리막이 가장 높은 투과선택도를 나타냄을 확인할 수 있다.

다구찌법을 이용한 $SF_6$가스 안전밸브용 디스크 시일 형상의 설계 (Shape Design of Disk Seal in $SF_6$ Gas Safety Valve using Taguchi method)

  • 조승현;김청균;김영규
    • 한국윤활학회:학술대회논문집
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    • 한국윤활학회 2004년도 학술대회지
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    • pp.237-240
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    • 2004
  • Sulfur Hexafluoride, SF6 is widely used for leak detection and as a gaseous dielectric in transformers, condensers and circuit breakers. SF6 gas is also effective as a cleanser in the semiconductor industry. This paper presents a numerical study of the sealing force of disk type seal in SF6 gas safety valve. The sealing force on the disk seal is analyzed by the FEM method based on the Taguch's experimental design technique. Disk seals in SF6 gas safety valve are designed with 9 design models based on 3 different contact length, compressive ratio and gas pressure. The calculated results of Cauchy stress and strain showed that the sealing characteristics of Teflon PTFE is more effective compared to that of FKM(Viton), which is related to the stiffness of the materials. And also, the contact length of the disk seal is important design parameter for sealing the SF6 gas leakage in the safety valve.

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평등, 불평등 전계에서 AC전압의 $SF_6/CF_4$ 혼합가스 절연내력 특성 (Breakdown Characteristics of $SF_6/CF_4$ Mixtures under AC Voltages in Uniform, Nonuniform Field)

  • 성허경;황청호;김남렬;허창수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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    • pp.1334-1335
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    • 2008
  • Although many studies have been carried out about binary gas mixtures with $SF_6$, few studies were presented about breakdown characteristics of $SF_6/CF_4$ mixtures. At present study the breakdown characteristics of $SF_6/CF_4$ mixtures in uniform and nonuniform field was performed. The experiments were carried out under AC voltages. The sphere-sphere electrode whose gap distance was 1 mm was used and the point-plane electrode whose gap distance was 3 mm was used in a test chamber. $SF_6/CF_4$ mixture contained 20% $SF_6$ and 80% $CF_4$ and the experimental gas pressure ranged from 0.1 to 0.5 MPa. The results show that addition of $SF_6/CF_4$ mixtures increase AC breakdown voltages. In uniform field the breakdown voltages of gas were linearly increased according to the pressure. However in nonuniform field the breakdown voltages of gas were increased nonlinearly.

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SF6및 SF6-N2 가스 중에서 직류전동에 \ulcorner나 스페이서 연면간락에 관한 연구 (A Study on the Flashover along the Spacer Surface SF6-N2 Gas Mixtures Stressed by D.C)

  • 김정달;정재길;이동인
    • 대한전기학회논문지
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    • 제36권11호
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    • pp.796-805
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    • 1987
  • The flashover voltages have been investigated for spacer and unbridged-gap in SF6-N2 gas mixtures up to the value of 760(torr. cm), The gap was stressed by DC source The results obtained are as follows` 1) The flashover voltages for an unbridged gap and for a spacer in SF6, N2 and SF6-N2 gas mixtures follow the Paschen's curve. 2) The polarity effects was not observed in both unbridged gap and a spacer which had per ect contact with an electrode. The flashover voltages for negative polatity are lower than those for positive polarity in case of imperfect contact. 3) 3%flashover voltage is decreased by putting a spacer which had perfect contact with an electrode. The spacer which has a gap void shows the lowest flashover voltage. 4) The lowest spacer efficiency was obtained with higher gas pressure & large amount of N2 content. The flashover voltages depend on the gas pressure rather than the spacer efficienty at low value of pd. 5) The flashover voltages of gas mixtures of N2 with SF6 are relatively high, even though the amount of SF6 gas content is small.

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아크 플라즈마를 이용한 과불화합물 처리공정에서 반응가스에 의한 효과 (Effect of Reaction Gases on PFCs Treatment Using Arc Plasma Process)

  • 박현우;최수석;박동화
    • 청정기술
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    • 제19권2호
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    • pp.113-120
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    • 2013
  • 화학적으로 안정한 과불화합물을 처리하기 위해서는 많은 양의 에너지를 필요로 한다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 저전력 아크 플라즈마 시스템을 개발하였다. 분해대상은 $CF_4$, $SF_6$, $NF_3$가 플라즈마 토치로 직접 주입되었으며, 아크 플라즈마 토치의 열효율을 측정하여 실출력을 계산하였다. 실출력과 폐기체 유량 변화 그리고 추가적인 반응가스에 의한 분해효율을 확인하였다. 또한 열역학적 평형조성 분석을 수행하여 실험 결과와 비교하였다. 토치의 열효율은 60~66%의 결과를 보였으며 폐가스 유량이 증가함에 따라 분해효율이 감소하였고 입력전력이 늘어남에 따라 분해효율이 상승되었다. 추가적인 반응 가스가 없이 $CF_4$, $SF_6$, $NF_3$의 분해효율은 입력전력이 3 kW, 폐가스 유량이 70 L/min인 조건에서 각각 4, 15, 90%를 보였다. 반응가스로 산소와 수소를 이용하여 분해효율을 급격하게 증가시킬 수 있었으며, 실험 결과 산소보다 수소를 사용하였을 경우가 분해효율 상승효과와 부산물 제어에 효과적인 것을 알 수 있었다. 수소의 경우, 발생되는 부산물은 불화수소산이었으며 이는 일반적인 습식 스크러버를 이용하여 처리가 용이한 물질이다. 수소를 이용한 화학반응에서 입력전력이 3 kW, 폐가스유량이 100 L/min인 조건에서 $CF_4$가 25%, $SF_6$가 39%, $NF_3$가 99%의 분해효율을 각각 나타냈다.

온도변화에 따른 SF6/N2 혼합가스의 임펄스 절연파괴특성 (Impulse breakdown Characteristics in SF6/N2, Gas Mixtures with a Temperature Variation)

  • 이봉;이복희
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제22권12호
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    • pp.79-86
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    • 2008
  • 본 논문은 온도변화에 따른 $SF_6/N_2$ 혼합가스 중에서 높은 불평등전계의 임펄스절연파괴특성에 대한 실험적인 결과를 기술하였다. 온도범위는 $-25{\sim}25[^{\circ}C]$로 정하여 실험을 수행하였다. 임펄스 전구방전진전은 방전전류와 방전 광신호의 측정에 의해 분석되었다. 결과로써, 절연파괴전압은 정극성보다 부각성에서 온도변화에 대한 의존성이 강하게 나타났다. 온도가 상승함에 따라 부극성에서의 리더진전 스텝핑시간이 정극성보다 더 길게 나타났다. 본 연구 결과는 뇌서지에 대하여 우수한 성능을 가지는 가스절연선로의 설계에 유용한 정보가 될 것이다.

$SF_6$ 가스중 부분방전시 전계 특징 (The Electric Fields Characteristics of Partial Discharges in $SF_6$)

  • 김해준;박경태;박광서;이현동;김충년;이광식
    • 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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    • 한국조명전기설비학회 2001년도 학술대회논문집
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    • pp.145-149
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    • 2001
  • The most of faults in gas insulation of power facilities are caused by partial discharge. Therefore we simulated partial discharge and measured the radiated electromagnetic wave emitted from partial discharge in SF$_{6}$ gas by biconical antenna. This paper describes time delay and electric fields pulse characteristics of radiated electromagnetic waves with distance(1[m], 3[m], 5[m]) between antenna and discharge source.e.

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