초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
본 연구에서는 대기오염 배출가스 유량 및 온도를 실시간으로 동시 측정함으로써 대상 가스의 상태를 보다 정량적으로 평가하여 친환경 배출시스템 개발에 적용될 수 있다. 또한 정밀 제조공정에서 제공되는 대상 가스의 주입조건을 제어하기 위해 광학-토모그래피 기법으로 실제 공간분포를 측정함으로써 반도체산업을 포함한 다양한 산업분야에 유용하게 사용 가능한 측정기술 개발을 연구의 목적으로 삼고 있다.
전체 내용
심각한 대기오염으로 인한 지구온난화 가속은 대기오염 배출기준을 강화시키고 있다.

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
본 연구에서는 대기오염 배출가스 유량 및 온도를 실시간으로 동시 측정함으로써 대상 가스의 상태를 보다 정량적으로 평가하여 친환경 배출시스템 개발에 적용될 수 있다. 또한 정밀 제조공정에서 제공되는 대상 가스의 주입조건을 제어하기 위해 광학-토모그래피 기법으로 실제 공간분포를 측정함으로써 반도체산업을 포함한 다양한 산업분야에 유용하게 사용 가능한 측정기술 개발을 연구의 목적으로 삼고 있다.
전체 내용
심각한 대기오염으로 인한 지구온난화 가속은 대기오염 배출기준을 강화시키고 있다. 환경부는 “대기환경보전법”을 2019년 1월 1일부터 시행함으로써, 산업용보일러 배출허용기준을 강화하고 대기오염 배출시설 관리대상을 확대하였다. 국제적으로 MARPOL Annex VI는 황산화물 (SOx)및 아산화질소 (NOx)를 포함한 선박 배기가스에 함유된 주요 대기오염 물질을 제한하며, 오존 파괴 물질의 고의적 배출을 금지하고 있다. 한편, 대기오염가스 배출량 산정은 사용된 연료에 대한 단위질량당으로 배출량을 산정하는 관계로 배기가스처리 성능이 좋은 기기의 경우 오염가스 배출량이 과대평가되고 있다. 다시 말하면, 기기성능에 따른 오염가스배출량 산정은 실제 측정에 의거해야 하지만 실제 측정할 수 있는 기술이 없는 관계로 일괄적 산정법을 적용하고 있는 실정에 있다.
대표적 NOx배출량 측정법은 정적유량 채취 (CVS, constant volume sampling)법인데, 이는 측정원리상 표본채취에 의존함으로 실시간 측정이 어렵고, 선박의 경우에는 다량으로 배기가스를 방출함으로 이 방식의 적용이 어렵다. 따라서 다양한 원인으로부터 발생하는 대기오염물질을 정량적으로 측정하고 관리할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
또한, 반도체 소자제조에 있어서 고순도의 가스를 공급하되 필요에 따라서 실시간으로 제어할 필요가 있다. 반도체 제조공정의 경우, 고도로 집적된 구조를 실현하기 위해 원자층 증착과 원자층 에칭 (etching)과 같이 원자규모를 제어하는 초미세 공정이 사용되고 있는데, 이러한 공정에 따라 다양한 가스를 조절하여 제공하는 것이 제품의 질을 향상시킬 수 있다. 따라서 정밀 제조공정에 사용되는 챔버 (chamber)내의 실시간의 가스농도 공간분포를 측정하는 기술이 필요하다.

1단계
(해당 시 작성)
목표
본 연구에서는 대기오염 배출가스 유량 및 온도를 실시간으로 동시 측정함으로써 대상 가스의 상태를 보다 정량적으로 평가하여 친환경 배출시스템 개발에 적용될 수 있다. 또한 정밀 제조공정에서 제공되는 대상 가스의 주입조건을 제어하기 위해 광학-토모그래피 기법으로 실제 공간분포를 측정함으로써 반도체산업을 포함한 다양한 산업분야에 유용하게 사용 가능한 측정기술 개발을 연구의 목적으로 삼고 있다.
내용
심각한 대기오염으로 인한 지구온난화 가속은 대기오염 배출기준을 강화시키고 있다. 환경부는 “대기환경보전법”을 2019년 1월 1일부터 시행함으로써, 산업용보일러 배출허용기준을 강화하고 대기오염 배출시설 관리대상을 확대하였다. 국제적으로 MARPOL Annex VI는 황산화물 (SOx)및 아산화질소 (NOx)를 포함한 선박 배기가스에 함유된 주요 대기오염 물질을 제한하며, 오존 파괴 물질의 고의적 배출을 금지하고 있다. 한편, 대기오염가스 배출량 산정은 사용된 연료에 대한 단위질량당으로 배출량을 산정하는 관계로 배기가스처리 성능이 좋은 기기의 경우 오염가스 배출량이 과대평가되고 있다. 다시 말하면, 기기성능에 따른 오염가스배출량 산정은 실제 측정에 의거해야 하지만 실제 측정할 수 있는 기술이 없는 관계로 일괄적 산정법을 적용하고 있는 실정에 있다.
대표적 NOx배출량 측정법은 정적유량 채취 (CVS, constant volume sampling)법인데, 이는 측정원리상 표본채취에 의존함으로 실시간 측정이 어렵고, 선박의 경우에는 다량으로 배기가스를 방출함으로 이 방식의 적용이 어렵다. 따라서 다양한 원인으로부터 발생하는 대기오염물질을 정량적으로 측정하고 관리할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
또한, 반도체 소자제조에 있어서 고순도의 가스를 공급하되 필요에 따라서 실시간으로 제어할 필요가 있다. 반도체 제조공정의 경우, 고도로 집적된 구조를 실현하기 위해 원자층 증착과 원자층 에칭 (etching)과 같이 원자규모를 제어하는 초미세 공정이 사용되고 있는데, 이러한 공정에 따라 다양한 가스를 조절하여 제공하는 것이 제품의 질을 향상시킬 수 있다. 따라서 정밀 제조공정에 사용되는 챔버 (chamber)내의 실시간의 가스농도 공간분포를 측정하는 기술이 필요하다.

연구개발성과

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
친환경을 위해 산업 전반적으로 발생하는 배기가스의 정량적 측정이 필요하다.
또한, 정밀 제조공정에서의 공급가스 유량의 정량적 측정, 그리고 실시간으로 가스의 농도를 분석하여 제어해야 할 필요가 있다. 이를 위해서는 실시간의 측정기술이 필요한데, 본 연구에서는 광학기술 기반의 가스의 온도, 농도, 속도 정보를 계측하는 기술개발에 관한 연구를 담고 있다. 흡수분광법의 하나인 CT-TDLAS (Computed tomography-tunable diode laser absorption spectroscopy)를 이용하여 대상가스를 모니터링 하여 대기오염 예방 및 고품질 제조공정의 실현에 기여하게 될 것으로 기대된다. 또한 본 연구는 수 밀리 초(millisecond) 단위의 고속 실시간 분석이 가능하게 됨으로써, 가스공급 시스템에 대한 효율적 실시간 제어가 가능한 기술 개발로 이어질 것으로 보인다. 본 연구를 성공적으로 개발하게 된다면, 대기오염물질 감지 시스템, 정밀 가스 제어 시스템 등에 도입되어 실사용 될 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 및 결과 ... 7
• 가. 다이오드레이저 시스템 적정 파장 조사 및 선정 및 흡수 스펙트럼 이론적 검증 ... 7
• 나. H2O 온도, 농도측정용 시스템 설계 ... 7
• 다. 2차원 공간 흡수분광학 시스템 구축 ... 8
• 라. 2차원 H2O 농도 측정 장치 및 CO2 농도 계측 장치 구축 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 11
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 12
• 1) 연구성과 ... 12
• 2) 연구성과 활용계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 17