초록 ▼

상압/고유속 End-of-Pipe형 마이크로웨이브 상압플라즈마 폐가스 정화시스템 개발의 목적 및 필요성은 기후변화에 심각한 영향을 끼치는 대표적인 온난화 가스로서 반도체 산업에서 연 44.8 MMTCE (Metric Million Ton Carbon Equivalent)이상 배출되고 있는 PFC (Perfluorocarbon Compound) Gas를 비롯한 FC류 가스들에 대하여 고밀도 마이크로웨이브 상압플라즈마를 이용하여 효과적으로 분해가 가능한 플라즈마 스크러버를 개발함으로써 아직 시장에 뚜렷한 선두주자가 없는 당기술 분야에서

상압/고유속 End-of-Pipe형 마이크로웨이브 상압플라즈마 폐가스 정화시스템 개발의 목적 및 필요성은 기후변화에 심각한 영향을 끼치는 대표적인 온난화 가스로서 반도체 산업에서 연 44.8 MMTCE (Metric Million Ton Carbon Equivalent)이상 배출되고 있는 PFC (Perfluorocarbon Compound) Gas를 비롯한 FC류 가스들에 대하여 고밀도 마이크로웨이브 상압플라즈마를 이용하여 효과적으로 분해가 가능한 플라즈마 스크러버를 개발함으로써 아직 시장에 뚜렷한 선두주자가 없는 당기술 분야에서 독보적인 우위를 점하고 획기적인 처리방안을 제시하고자 함이다.
1차년도 에는 공진기형 및 비 공진기형 마이크로웨이브 상압플라즈마 2 kW E/S 시스템을 구축하여 PFC/HFC 분해공정 예비 실험을 하였으며 2차년도 에는 2kW 플라즈마 Scrubbing P/T 시스템 설계를 구축하여 분해효율 평가/진단 기술을 확보하였다. 특히 3차년도 에는 6 kW 상용화 Scrubbing 시스템 구축함으로써 Field Test 공정 스펙을 달성함과 동시에 마이크로웨이브 시스템 국산화를 가능케 하였다.

Abstract ▼

Development of gas decomposition system with atmospheric-pressure microwave plasma for decomposing PFCs and HFCs which bring global warming, is accomplished in this research. PFC and HFC gases more than 44.8 MMTCE(Metric Million Ton Carbon Equivalent) are discharged from semiconductor industry for a

Development of gas decomposition system with atmospheric-pressure microwave plasma for decomposing PFCs and HFCs which bring global warming, is accomplished in this research. PFC and HFC gases more than 44.8 MMTCE(Metric Million Ton Carbon Equivalent) are discharged from semiconductor industry for a year. These gases is easily, efficiently, effectively decomposed by using high density microwave atmospheric-pressure plasma scrubber.
In the first year, we performed feasibility study of decomposing PFC and HFC gases by the use of 2kW resonant and non-resonant microwave atmospheric-pressure plasma E/S system. In the second year, we designed 3kW plasma scrubbing P/T system. In the third year, we developed 6 kW plasma scrubber, and achieved adequate working conditions for commercial applications. Therefore, domestic production of microwave system is realized.

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 요약문 ...2
• SUMMARY ...3
• CONTENTS ...4
• 목차 ...6
• 제1장 서론 ...8
• 제1절 연구개발의 목적 ...8
• 제2절 연구개발의 중요성 ...9
• 제3절 연구개발의 범위 ...14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...15
• 제1절 국외 기술개발 현황 ...15
• 1. 저압 ICP 플라즈마를 이용한 PFC 분해 ...16
• 2. 저압 Microwave Tubular 반응기를 이용한 PFC 분해 ...28
• 제2절 국내 기술개발 현황 ...33
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...42
• 제1절 대기압 마이크로웨이브 플라즈마 이론과 발생 ...42
• 1. Atmospheric Electrodless Microwave Plasma Torch의 장점들 ...46
• 2. 마이크로웨이브 플라즈마 토치의 구성 ...47
• 제2절 1 kW급 PFC Scrubbing 기초실험 ...59
• 1. FTIR을 이용한 CF4 분해 기초실험 ...60
• 2. QMS를 이용한 CF4 분해 기초실험 ...62
• 제3절 3 kW급 PFC Abatement 공진기 설계 ...64
• 1. 공진기 설계변수 ...66
• 2. Cavity tuning 및 방전안정화 ...85
• 3. FTIR/QMS를 활용한 정량분석 기술확보 및 분해공정 실험 ...87
• 4. 시제품에 대한 분해효율 정량평가 결과 ...96
• 5. 대면적 방전안정화를 위한 gas 유동해석 ...102
• 가. 도파관형(직경 30mm)에 대한 유동해석 결과 ...102
• 나. 공진형에서의 유동해석 ...105
• 제4절 Scale-up 설계 ...114
• 1. 30mm의 도파관 및 T-wave guide 도파관 전자기장 해석 ...115
• 2. Main flow line에 N2처리용량을 증가시킨 경우 ...123
• 3. 30 mm 도파관 ...123
• 4. 20 mm 도파관 ...124
• 5. 30 mm 석영관이 설치된 도파관형 플라즈마 토치에서의 C2F6의 분해 실험 ...124
• 6. 30 mm 석영관이 설치된 도파관형 플라즈마 토치에서의 CF4의 분해 실험 ...126
• 7. 30 mm 석영관이 설치된 도파관형 플라즈마 토치에서의 Water vapor에 주입에 의한 CF4의 분해 실험 ...127
• 8. Scale-up 결과에 따른 6 kW 상압 마이크로웨이브 플라즈마 Scrubber ...129
• 9. 마이크로웨이브 시스템의 상용화 개발 ...133
• 가. 파워서플라이 ...133
• 나. 3-Stub Tuner 및 Scrubber ...134
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...137
• 1. 1차년도 ...138
• 2. 2차년도 ...138
• 3. 3차년도 ...139
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...142
• 제6장 참고문헌 ...146
• 제7장 부록 ...149