[논문]바 형태 정전기제거장치의 정전기제거성능 향상을 위한 연구 (2)

이동훈; 최동수; 김상민; 박진철

doi:10.14346/jkosos.2014.29.6.040

바 형태 정전기제거장치의 정전기제거성능 향상을 위한 연구 (2)
A Study on Improvement of the Performance of Pulsed AC Ion Bar (2) 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.29 no.6, 2014년, pp.40 - 45

이동훈 (부경대학교 안전공학과) , 최동수 (부경대학교 대학원 안전공학과) , 김상민 (부경대학교 대학원 안전공학과) , 박진철 ((주)선재하이테크 기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

In display such as LCD, LED, and AMOLED or semiconductor related industries are required to have static ionizer in order to produce reliable goods. The most general type of ionization is called, "corona discharge" that has a slight chances to generate unequal and unstable amount of each +/- ion to the target object. Then, the ionization performance will drastically decrease and end up with quality deterioration problem. continually "A study on the improvement of the performance of pulsed AC ion bar(1)", we have studied consecutive study to improve the current issue via appling "partition wall" at air nozzle surrounding. The results were that the charge decay time and the ion balance was maintained the satisfied range that was within 5 second and ${\pm}50$ V for a 180 days period of time. In additions, the contamination status on the electrode surface was investigated for a 180 days. The little particles was deposited on the electrode surface.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

2014년 6월 발표 된 “바 형태 정전기제거장치의 정전기제거성능 향상을 위한 연구(1)7)”에 이어 본 연구에서는 동일한 압력 또는 동일한 유량소모에서 토출되는 공기에너지를 향상시키는 소켓구조를 설계하였다.
이상의 2가지의 힘에 의하여 방전전극 방향으로 기류가 발생하여 주변의 먼지를 흡입하는 효과에 의해 방전전극 표면에 미세먼지가 부착된다. 본 연구에서는 공기노즐 출구에서의 압력강하로 인한 기류유입을 막아주는 격벽을 설치하여 미세먼지의 흐름을 차단함으로서 방전전극 표면오염을 저감시킬 수 있다고 생각한다.
이온바의 공기노즐에는 코로나방전을 일으키는 방전전극과 방전전극의 주변에 노즐을 설치하여 방전전극에서 생성된 이온(+,-)을 피대전체까지 전달하도록 되어 있다. 본 연구에서는 동일한 유량을 소모하는 경우 공기노즐의 구조에 따른 정전기제거성능 변화를 실험하였다. 이러한 이온바는 사용시간이 경과됨에 따라 방전전극의 표면에는 쿨롱력과 기류 변화에 의하여 주변의 미세먼지가 부착되어 코로나방전강도(전계강도)를 약화시켜 +,- 이온의 생성능력이 저하하여 정전기제거능력이 감소하는 단점이 있다.
”에 이어 본 연구에서는 동일한 압력 또는 동일한 유량소모에서 토출되는 공기에너지를 향상시키는 소켓구조를 설계하였다. 즉, 주변의 미립자가 방전전극에 적게 부착되도록 하여 코로나방전강도를 일정하게 하여 장기간 이온밸런스를 유지하여 정전기제거성능을 향상시키는데 목적이 있다.

제안 방법

1) 코로나 방전을 사용하는 정전기 제거장치에서 소켓 형상 변화에 따른 성능을 확인하였다.
본 실험은 약 6개월 동안 실시되었으며, 일주일에 평균 3회, 수직방향으로 설치거리(300, 600 mm)에서 정전기제거성능을 나타내는 전하완화시간과 이온밸런스를 측정하였다.
본 실험은 환경변화에 따라 민감한 영향을 받기 때문에 항온･항습실(온도 20 ℃ ± 2 ℃, 상대습도 40 % ± 2 %)에서 모든 실험 및 측정을 하였으며, 재현성을 확인하기 위해 평균 3회 이상 측정하였다.

대상 데이터

5는 본 연구를 위한 실험장치 구성도 이다. 사용된 정전기제거장치(SIB3RD, Sunje Hi-tek, Korea)의 인가 고전압은 직류와 교류의 특성을 모두 갖고 있는 펄스교류(Pulse AC 10.5 kV_p-p, 30 Hz)이고, 유입되는 공기는 청정공기(Clean dry air)를 사용하였다.
피대전물체로는 모의대전체 (Charged Plate Monitor, Trek, Model 156A1, USA)를 사용하였으며, 이때 대전전위는 최대 ±1 kV로 설정하였다.

데이터처리

격벽을 설치 않은 공기노즐의 경우 방전전극으로부터의 전기력선은 방사상으로 분포되지만, 격벽이 설치된 공기노즐의 경우에는 격벽사이로 대부분의 전기력선이 분포될 것이라고 예상한다. 공기노즐의 최적화 설계를 위한 유체해석 프로그램(CFD-ACE, ESI-Group, 2009년, USA)와 전계해석 프로그램(Maxwell, ANSYS. 2012년, USA)을 통하여 검증하였다.

성능/효과

2) 설치거리에 따른 전하완화시간은 격벽을 설치한 경우에는 180일이 경과되어도 거의 일정한 값을 유지하는 반면에 격벽을 설치하지 않은 경우는 90일 정도 경과할 시점부터 증가하기 시작하여 50 s에서 100 s 이상을 초과했다.
3) 설치거리에 따른 이온밸런스는 50 일이 경과하는 시점부터 ± 50 V를 초과하기 시작하여 250 V 이상으로 증하였다.
4) 코로나방전의 전계강도의 정도를 가늠할 수 있는 경년변화에 따른 방전전극의 오염상태에서도 격벽의 효과가 뚜렷하게 나타났다. 격벽을 설치한 경우에는 180일이 경과하여도 미세먼지의 부착정도가 거의 일정하나, 격벽을 설치하지 않은 경우에는 20일 정도 경과 후부터 미세먼지의 부착정도가 증가하기 시작함을 알 수 있다.
그러나 방전전극의 오염으로 성능이 저하하여 정기적으로 방전전극의 세정하여야만 성능을 유지할 수 있다. 본 연구에서는 공기노즐 주변에 격벽을 설치하여 방전전극 오염을 개선함으로서 정전기제거장치의 성능유지기간이 향상됨을 확인하였다. 이에 대한 결과를 요약하면 다음과 같다.
설치거리 600 mm에서는 격벽을 설치하지 않은 경우는 대략 52일이 경과한 후에는 ± 50 V를 초과한 후 급격히 증가하여 250 V 이상으로 증가하였으나, 격벽을 설치한 경우에는 거의 ± 50 V 이내에서 유지됨을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	FPD 및 반도체 공정에서 정전기 방전 현상은 어떠한 문제를 일으키는가	FPD(Flat Panel Display) 및 반도체 공정에서 정전기 방전 현상은 회로소자 및 액정패널의 파괴를 야기하여 생산수율에 막대한 영향을 미치고 있다. 또한 정전기로 인한 미세 먼지의 흡착으로 품질저하의 문제를 야기한다1-2).
	주로 사용되는 정전기제거장치는 무엇이 있는가	현재 주로 사용되고 있는 정전기제거장치로는 코로나 방전을 이용한 이온바(Ion bar) 및 이온브로워(Ion blower)가 있다3) . 이는 코로나방전에 의해 이온을 발생시키고 압축 공기 또는 팬을 사용하여 이온화된 공기를 강제 대류시키는 방식이다.
	코로나 방전을 이용한 정전기제거장치의 문제점은 무엇인가	이는 코로나방전에 의해 이온을 발생시키고 압축 공기 또는 팬을 사용하여 이온화된 공기를 강제 대류시키는 방식이다. 이러한 과정에서 코로나방전에 의한 스패트링(spattering) 현상으로 방전전극의 끝부분에는 직경 약 0.01 ㎛이하의 미립자가 수만개/m³ 발생하여 부착되었다가 일부는 압축공기 또는 팬에 의한 강제 대류에 의해 떨어져 나가서 피대전체 표면에 부착되어 품질저하의 문제를 야기한다4). 또한 방전전극에 부착된 미세미립자에 의해 코로나 방전이 약화되어 초기에 비해 생성 + 이온과 - 이온의 수가 변하여 이온밸런스가 틀어지게 된다. 이를 해결 하기 위하여 주기적으로 이온밸런스를 조정해 주어야 하는 불편함이 있다5) .

참고문헌 (7)

K. Murray and V. Gross, "Ozone and Small Particle Production by Steady State DC Hood Ionization", EOS/ESD Symposium Proceeding, 1989.
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상세보기
L. A. Avery, "A Review of Electrostatic Discharge Mechanisms ad On-chip Protection Techniques to Ensure Device Reliability", J. of Electrostatics, Vol. 24, Issue 2, pp.111-130, 1990.

상세보기
Y. Tabata, "Electrostatic Properties of Antistatic Cloth Woven Partly with Electrically Conductive Fibers", Industry Applications, IEEE Transactions on, Vol.24, Issue 2, pp. 245-249, 1988.

상세보기
W. D. Greason, "Electrostatic Discharge: A Charge Driven Phenomenon", In Proc, EOS/ESD Symp., Vol.EOS-13, pp. 1-9, 1991.
D. H. Lee and D. S. Choi, "A Study on Improvement of the Performance of Pulsed AC Ion Bar (1)", Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 29, No. 3, pp. 34-38, 2014.

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