SF6은 전기절연성이 우수하여 가스 절연 개폐 장치, 반도체 산업의 클리닝 가스 및 에칭 가스, 마그네슘 산업의 커버 가스로서 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 SF6 가스는 적외선 영역의 빛을 잘 흡수하여 지구 지표로부터 방출되는 복사에너지의 외계로의 배출을 방해함으로써 지구 온난화를 유발하는 물질로 알려져 있으며, 지구온난화 계수가 CO2에 비해 23,900배가 크기 때문에 단위 질량당, 지구온난화에 미치는 영향은 매우 크고, 또한 대기 수명이 약 3,200년에 달하여, ...
SF6은 전기절연성이 우수하여 가스 절연 개폐 장치, 반도체 산업의 클리닝 가스 및 에칭 가스, 마그네슘 산업의 커버 가스로서 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 SF6 가스는 적외선 영역의 빛을 잘 흡수하여 지구 지표로부터 방출되는 복사에너지의 외계로의 배출을 방해함으로써 지구 온난화를 유발하는 물질로 알려져 있으며, 지구온난화 계수가 CO2에 비해 23,900배가 크기 때문에 단위 질량당, 지구온난화에 미치는 영향은 매우 크고, 또한 대기 수명이 약 3,200년에 달하여, 교토 의정서에서 지구온난화 방지를 위한 6대 규제 물질에 포함되어 있다. OECD 국가 중 하나인 우리나라도 2012년 까지는, 국내 에서도 SF6가스를 회수, 정제 및 재이용, 고도 무해화 처리 기술을 개발하여 실용화 시킬 필요성 및 더 나아가 의무가 발생될 것이다. 이에 본 연구에서는 SF6 분해 처리 기술개발의 기초 연구로서, SF6의 열 분해 반응을 통한 반응 차수, 율속단계 및 활성화 에너지 등의 기초적인 kinetic 특성에 대하여 조사하였다. 또한 변압장치 등의 절연가스로 사용되는 SF6가스의 재이용을 위한 연구로서, 변압기 내의 SF6 가스의 순간방전 등에 의해 발생되는 HF, H2O의 불순물을 흡착, 제거를 목적으로 다양한 흡착제 및 그 흡착제의 공정 배열 순서의 변화에 따른 불순물 제거 특성을 확인하고, 이 결과를 바탕으로 SF6 회수/정제장치를 제작하여 그 성능 평가를 하는 것을 목적으로 하였다. 관형반응기를 이용한 1400 K부근에서의 SF6열분해 실험을 실시한 결과, SF6 분해 반응속도는 분위기 가스인 He, Ar 모두에서, SF6 농도에 대해서 일차 반응임을 확인하였다. 활성화 에너지는, 분위기 가스로서 He을 사용하였을 경우 354kJ·mol-1, Ar의 경우 371kJ·mol-1이었으며, SF6 분해 반응은 기상반응이 율속단계였다. 흡착제의 공정 배열 순서의 변화에 따른 SF6 가스의 순간방전 등에 의해 발생되는 HF, H2O의 불순물 제거 실험으로부터, NaF는 100% 제거가 불가능하였으며, Ca(OH)2를 사용하였을 경우, 100% 제거되는 결과를 나타내, HF 제거에 더 뛰어난 성능을 보였다. 제올라이트 흡착제에 의한 H2O 제거의 경우, H2O 흡착 공정을 먼저 수행할 경우 HF에 의한 제올라이트의 오염 또는 구조적 파괴에 의해 H2O 제거 효율이 감소하는 결과를 보여, H2O 흡착 공정 이전에 HF 흡착 공정이 선행되어 HF를 제거해 주는 것이 필요함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 바탕으로 제작된 회수 장치에 대한 성능실험 결과, SF6 가스의 회수가능량은 약 14 kg/hr이었고, 약 98 wt.%의 SF6 가스 회수율의 결과를 보였다. 회수된 SF6 가스의 순도는 98 mol%이상으로 HF 농도는 10 vol.ppm 이하를 나타내, 불순물이나 유해가스가 거의 제거되었음을 보여주었다. 수분농도는 보유 측정기기의 측정한계인 50 vol. ppm 이하를 나타내 수분 또한 거의 제거되었음을 나타냈다.
SF6은 전기절연성이 우수하여 가스 절연 개폐 장치, 반도체 산업의 클리닝 가스 및 에칭 가스, 마그네슘 산업의 커버 가스로서 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 SF6 가스는 적외선 영역의 빛을 잘 흡수하여 지구 지표로부터 방출되는 복사에너지의 외계로의 배출을 방해함으로써 지구 온난화를 유발하는 물질로 알려져 있으며, 지구온난화 계수가 CO2에 비해 23,900배가 크기 때문에 단위 질량당, 지구온난화에 미치는 영향은 매우 크고, 또한 대기 수명이 약 3,200년에 달하여, 교토 의정서에서 지구온난화 방지를 위한 6대 규제 물질에 포함되어 있다. OECD 국가 중 하나인 우리나라도 2012년 까지는, 국내 에서도 SF6가스를 회수, 정제 및 재이용, 고도 무해화 처리 기술을 개발하여 실용화 시킬 필요성 및 더 나아가 의무가 발생될 것이다. 이에 본 연구에서는 SF6 분해 처리 기술개발의 기초 연구로서, SF6의 열 분해 반응을 통한 반응 차수, 율속단계 및 활성화 에너지 등의 기초적인 kinetic 특성에 대하여 조사하였다. 또한 변압장치 등의 절연가스로 사용되는 SF6가스의 재이용을 위한 연구로서, 변압기 내의 SF6 가스의 순간방전 등에 의해 발생되는 HF, H2O의 불순물을 흡착, 제거를 목적으로 다양한 흡착제 및 그 흡착제의 공정 배열 순서의 변화에 따른 불순물 제거 특성을 확인하고, 이 결과를 바탕으로 SF6 회수/정제장치를 제작하여 그 성능 평가를 하는 것을 목적으로 하였다. 관형반응기를 이용한 1400 K부근에서의 SF6열분해 실험을 실시한 결과, SF6 분해 반응속도는 분위기 가스인 He, Ar 모두에서, SF6 농도에 대해서 일차 반응임을 확인하였다. 활성화 에너지는, 분위기 가스로서 He을 사용하였을 경우 354kJ·mol-1, Ar의 경우 371kJ·mol-1이었으며, SF6 분해 반응은 기상반응이 율속단계였다. 흡착제의 공정 배열 순서의 변화에 따른 SF6 가스의 순간방전 등에 의해 발생되는 HF, H2O의 불순물 제거 실험으로부터, NaF는 100% 제거가 불가능하였으며, Ca(OH)2를 사용하였을 경우, 100% 제거되는 결과를 나타내, HF 제거에 더 뛰어난 성능을 보였다. 제올라이트 흡착제에 의한 H2O 제거의 경우, H2O 흡착 공정을 먼저 수행할 경우 HF에 의한 제올라이트의 오염 또는 구조적 파괴에 의해 H2O 제거 효율이 감소하는 결과를 보여, H2O 흡착 공정 이전에 HF 흡착 공정이 선행되어 HF를 제거해 주는 것이 필요함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 바탕으로 제작된 회수 장치에 대한 성능실험 결과, SF6 가스의 회수가능량은 약 14 kg/hr이었고, 약 98 wt.%의 SF6 가스 회수율의 결과를 보였다. 회수된 SF6 가스의 순도는 98 mol%이상으로 HF 농도는 10 vol.ppm 이하를 나타내, 불순물이나 유해가스가 거의 제거되었음을 보여주었다. 수분농도는 보유 측정기기의 측정한계인 50 vol. ppm 이하를 나타내 수분 또한 거의 제거되었음을 나타냈다.
SF6 gas has high electric insulation property and is widely utilized in gas insulated switchgears, purge gas and in the semiconductor industry and etching gas. Although SF6 gas has all of these excellent characteristics, it is known as one of typical substances inducing global warming, which prevent...
SF6 gas has high electric insulation property and is widely utilized in gas insulated switchgears, purge gas and in the semiconductor industry and etching gas. Although SF6 gas has all of these excellent characteristics, it is known as one of typical substances inducing global warming, which prevents discharging of infrared rays from the surface of the earth to outer space by absorbing infrared light. Moreover life time of SF6 gas is very long. Therefore it is almost not decomposed in nature differently from CO2. Even though emission of SF6 is less than CO2, its impact on global warming is very high since its impact on global warming is 23,900 times stronger than CO2. Accordingly, SF6 is included among six regulated substances for the prevention of global warming in Kyoto Protocol. Korea as one of OECD Countries is required to develop and utilize tre atment technology for recovery, purification and re-use SF6 and making SF6 harmless by 2012 and further obligations for it would be occur. In this study, we investigated for basic kinetic characteristics such as reaction orders, rate-limiting steps and activation energy from pyrolysis of SF6 as a basic research on technology development for decomposing process of SF6. We also suggest purification technology to generate high purity SF6 by identifying removal characteristic of impurities by adsorbent species and adsorbent arrangement order for adsorption removal of HF and H2O generated from instantaneous discharge of SF6.
SF6 gas has high electric insulation property and is widely utilized in gas insulated switchgears, purge gas and in the semiconductor industry and etching gas. Although SF6 gas has all of these excellent characteristics, it is known as one of typical substances inducing global warming, which prevents discharging of infrared rays from the surface of the earth to outer space by absorbing infrared light. Moreover life time of SF6 gas is very long. Therefore it is almost not decomposed in nature differently from CO2. Even though emission of SF6 is less than CO2, its impact on global warming is very high since its impact on global warming is 23,900 times stronger than CO2. Accordingly, SF6 is included among six regulated substances for the prevention of global warming in Kyoto Protocol. Korea as one of OECD Countries is required to develop and utilize tre atment technology for recovery, purification and re-use SF6 and making SF6 harmless by 2012 and further obligations for it would be occur. In this study, we investigated for basic kinetic characteristics such as reaction orders, rate-limiting steps and activation energy from pyrolysis of SF6 as a basic research on technology development for decomposing process of SF6. We also suggest purification technology to generate high purity SF6 by identifying removal characteristic of impurities by adsorbent species and adsorbent arrangement order for adsorption removal of HF and H2O generated from instantaneous discharge of SF6.
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