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물리학 > 기타 물리학
<기술개요 및 특징>자기펄스 압축 성형에 의한 분말 성형 방법 및 장치에 관한것으로, 그 목적은 나노(마이크로) 금속 혹은 세라믹 분말의 성형시 국부적인 성형을 억제하고 분말 전체에 일정한 힘이 작용하며, 동시에 분말간의 결합을 위해 운동에너지를 효과적으로 투입할 수 있는 동적성형 방법으로 자기 펄스 성형법을 제공하여 나노분말을 1회의 성형만으로도 95%이상의 진밀도 성형체를 제조하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.전도성이 있는 코일에 전류가 흘려 비오사바르(Biosavart) 법칙에 의해 일정 크기의 자기장이 발생하는 단계와; 시간에 따라 변화하는 자기장 속에 전도체를 위치시켜 패러데이(Faraday) 법칙에 의해 기전력(Electromotive force)을 형성시키는 단계와; 저항이 있는 전도체에 발생된 기전력(electromotive force)에 의해 옴(Ohm )법칙에 의하여 전류가 흐르게 하는 단계와; 초기에 발생한 자기장과 새롭게 형성된 전류 사이에 로렌츠(Lorentz)힘이 작용되도록 하여 이로부터 발생된 힘이 한쪽 방향으로 작용하면서 이 힘에 의해 압축력이 발생하여 분말의 성형이 이루어진 자기펄스압축성형 단계로 이루어지되, 상기 자기펄스압축성형단계는, 성형 몰드 안에 성형하고자 하는 분말을 일정량 장입하는 단계와; 분말이 장입되어 있는 성형 몰드를 자기펄스 압축 장치의 성형부인 진공챔버 내부에 위치시키는 단계와; 성형에 적합한 온도를 맞출 수 있도록 성형몰드의 온도를 대상 재료의 녹는점의 1/2 보다 낮은 온도에서 성형하도록 조절하는 단계와; 주어진 성형 온도조건이 된 것을 확인한 후 자기 펄스 에너지 공급부에 전기에너지를 공급하는 단계와; 원하는 압력을 얻을 수 있는 에너지가 충전된 것을 확인한 후 순간적으로 에너지를 방전하여 자기 펄스 압축력을 발생시키는 단계와; 압축 과정이 끝나면 성형 몰드를 자기 압축 성형부에서 분리한 후 분말 성형체를 성형 몰드로부터 분리하는 단계로 이루어지고, 상기 성형압축시 최소 압축력이 1GPa 이상의 압력을 유지하고, 압축력 인가시간이 300μsec 이하인 것을 특징으로 하는 자기펄스 압축 성형에 의한 분말 성형 방법종래의 정적 성형방법으로는 분말이 보다 미세화 되어 나노 크기가 되면 표면적이 급격하게 증가하고 이에 따라 분말간의 마찰력 및 접착력이 급격하게 증가하여 고밀도의 성형이 불가능하다는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점이 발생하는 이유는 국부적으로 분말간의 접촉이 일어나서 접촉이 일어난 부분에 압축력이 집중되어 전체적으로 고르게 압축하는 것이 불가능하기 때문이다.따라서 상기와 같은 방법으로 불균일하게 압축된 성형체는 적용시 밀도의 불균일한 분포로 인해 쉽게 파괴가 되므로 효과적인 이용이 불가능하다는 문제점이 있다.나노 금속 혹은 세라믹 분말의 성형시 국부적인 성형을 억제하고 분말 전체에 일정한 힘이 작용하며, 동시에 분말간의 결합을 위해 운동에너지를 효과적으로 투입할 수 있는 동적성형 방법으로 자기 펄스 성형법을 제공하여 나노분말을 1회의 성형만으로도 95%이상의 진밀도 성형체를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다.또한, 본 발명의 다른 목적은 매우 짧은 시간동안 매우 큰 힘을 분말에 가함으로써 에너지 효율 측면에서도 매우 효과적인 성형체를 제조하는 방법 및 장치를 제공한다.또한, 본 발명의 다른 나노 분말을 효과적으로 압축할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 원리에 의해 기존의 마이크로 분말 또한 효과적으로 압축할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2008-12-17
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<기술개요 및 특징>노내 노심 용융물같은 검사체의 내면 초고온 온도(약 2800℃ ∼ 3000℃) 범위의 측정이 가능한 초고온 온도 측정용 초음파 온도측정장치초고온 온도(2800℃ ∼ 3000℃) 측정용 초음파 온도 측정장치에 있어서,상기 초음파 온도측정장치는 외경이 서로 다른 층구조를 구비하고, 각 층에는 동일한 크기의 너치가 다수개 형성되어 있으며, 너치에 링 형상의 스탠드오프가 결합된 텅스텐합금으로 이루어진 로드 및, 상기 로드를 덮고 있는 덮개로 구성된 센싱소자와, 상기 센싱소자의 로드가 전자용접에 의해 용융결합되고 센싱소자의 반향된 반향파를 전기신호로 변환시키는 전자 신호처리단과, 상기 전자 신호처리단과 케이블에 의해 연결되고 입력된 전기신호를 통해 온도를 측정하여 디스플레이하는 온도측정단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고온 온도 측정용 초음파 온도측정장치.열전대 방법의 고온 온도 측정 방법의 한계를 극복한 새로운 초음파를 이용한 온도 측정 시스템을 개발하여 검사체의 내면 초고온 온도(약 2800℃∼3000℃) 범위의 측정이 가능할 뿐만 아니라 한 개의 온도 센서 로드(Rod)에 다수의 센싱 너치(Notch)를 가공하여 반향파들의 지연 시간을 이용하여 열 속 및 프로필(Profile) 측정이 가능한 초고온 온도 측정용 초음파 온도측정장치를 제공하기 위함.본 기술은 각종 로드, 로드를 덮는 덮개로 된 센싱소자, 전자 신호처리단, 온도 측정단 등으로 구성되는 온도측정장치를 제시함.
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- 한국원자력연구원
- 등록일
- 2008-12-17
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세포 또는 생체 조직의 라만 신호 영상화 방법과 라만 신호 이미지와 광학 이미지를 함께 얻기 위한 장치를 제공한다. 본 발명은 (a) 제 1광원에 의해 가시광선 영역 파장의 빛을 발생시켜 제공하는 단계; (b) 상기 빛을 세포 또는 생체 조직 샘플의 한 개의 포인트에 입사시키는 단계; (c) 상기 샘플로부터 산란된 빛에서 광원 파장의 빛을 필터링하는 단계; (d) 상기 필터링된 빛을 분광기로 보내고 상기 분광기를 통과한 빛을 제 1 전하결합소자(charge-coupled device:CCD)로 보내 라만 신호를 검출하는 단계; (e) 포인트를 변환시켜 라만 신호를 검출하는 단계; 및 (f) 각 포인트에서 얻어진 라만 신호를 집합하여 상기 세포 또는 생체 조직의 영상으로 변환시키는 단계를 포함하는 세포 또는 생체 조직의 라만 신호 영상화 방법에 관한 것이다.
- 보유기관
- 서강대학교
- 등록일
- 2008-12-29
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본 기술은 속력을 측정하는 공 및 그 방법에 관한 것으로, 이동하는 공에 포함된 센서를 이용하여 이동하는 공의 가속도를 측정하는 가속도 측정부와 측정된 가속도 측정값을 이용하여 공의 이동 여부를 체크하고, 공이 이동하는 경우 상기 가속도 측정값을 벡터로 표현하여 공의 속력을 체크하는 마이크로프로세서를 포함하는 공 및 그에 상응하는 속력 측정 방법을 제공함으로써 사용자가 공 이외의 다른 장치들을 이용하지 않고 날아가는 공의 정확한 속력을 알 수 있다.
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- 연세대학교
- 등록일
- 2008-12-29
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국어사전을 기반으로 하여 자동적인 문제 생성이 가능함에 따라 출제 문제의 다양성이 실현되고, 문제 출제에 소요되는 인력비용 및 시간을 절감할 수 있도록 한국어 어휘 학습을 위한 자동 문제 생성 방법을 제공하고자 함. 본 기술은 전문가에 의한 수동적인 출제 방식에 의존한 방식이 아닌 자동으로 문제를 생성하는 방법을 제공함. 그 방법은 문형 DB에 저장된 문제 유형의 패턴을 선택하여, 패턴에 따라 국어사전 DB에 저장된 단어정보로부터 보기 단어를 생성함. 그 다음에 질의문 DB로부터 문제 패턴에 대응되는 질의문 패턴을 도출하여 질의문을 생성함. 그리고 국어사전 DB에 저장된 단어 정보를 이용하여 질의문에 해당되는 정답문항 및 오답문항을 포함한 보기문항을 생성하고, 각 보기 문항을 구별하는 식별 기호를 할당함. 이러한 절차로 국어 어휘 학습을 위한 자동적인 문제 생성이 가능함에 따라 출제 문제의 다양성이 실현되고, 소요되는 인력, 비용 및 시간을 절감할 수 있음. <기술의 특징>- 국어사전 DB를 기반으로 하여 자동적인 문제 생성이 가능함에 따라 기존의 문제 은행식 출제 방식에 비하여 반복되는 문제 출제의 빈도가 낮아짐.- 출제 문제의 다양성이 실현되어 학습 능률의 상승 및 학습 평가의 신뢰성을 향상시킬 수 있음.- 문제 출제 인력, 출제 비용, 출제 시간을 절감할 수 있음.
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- (재)울산테크노파크
- 등록일
- 2008-12-30
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기존의 음성인식 시스템에 변경을 가하지 않으면서도 음성인식에서 핵심어 검출 성능을 향상시킬 수 있도록, 비핵심어 모델링부를 결정 트리 기반의 상태 군집화 방법을 적용하여 상태를 묶는 방법으로 교체한 화자독립 가변어휘 핵심어 검출 시스템과 그 방법을 제안함. 충분한 훈련 데이터를 이용하여 각 음소에 대하여 3 상태를 갖는 HMM 모델을 구성하고, 음소에 대한 음향학적 분류를 정의한 후, 각 음소에 대한 모델이 구성되면 이를 상태별로 모음. 첫 번째 상태에 대해 평가함수가 최대가 되게 하는 문맥 질의를 선택하여 두 개의 부분집합으로 나누는 과정을 반복하여 상태가 묶이면, 훈련 데이터를 이용하여 믹스처의 개수를 순차적으로 증가시키면서 재훈련 하여 비핵심어 모델을 구성함. 이를 통해 각 상태에 따라 다른 음소들로 결합하게 됨.<기술의 특징>- 기존의 핵심어 인식 시스템의 구조를 그대로 유지하면서 인식 네트워크 구성 시 비핵심어 모델을 재구성하여 핵심어 검출 시스템의 성능을 향상시킬 수 있으므로, 음성인식 서비스의 질을 향상시킬 수 있음.- 연속적인 음성 중에서 상대적으로 중요성이 높은 특정 단어를 인식함으로써, 비핵심어를 효율적으로 모델링하여, 인식 오류 결과를 감소시킬 수 있음.- 핵심어 검출 기반 음성인식 시스템을 사용하는 모든 분야의 HCI의 입력 장치로 활용될 수 있음.
- 보유기관
- (재)울산테크노파크
- 등록일
- 2008-12-30
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해당 기술은 도광판 제조용 금형 제조방법에 관한 것으로, 도광판의 상부 표면에 미세 프리즘 요철을 형성하여 휘도를 상향시켜며, 도광판의 하부 표면에 산란 및 확산의 기능을 가지는 홀로그램 패턴을 형성하여 균일 면광원화함으로써 보다 높은 휘도를 얻기 위한 프리즘과 홀로그램 패턴을 갖는 일체형 도광판 제조용 금형 제조방법에 관한 것이다. 이렇게, 도광판을 제조할 경우 도광판의 측면에서 투과되는 광 휘도를 크게 향상시키며, 도광판 상면의 출광원도 균일하게 상향 일직선으로 방출하며 고휘도의 효과가 있다.
- 보유기관
- 고려대학교
- 등록일
- 2009-01-22
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해당 기술에따른 LED의 제조방법은 (a) 말단에 히드록시기를 포함하는 폴리스티렌-폴리메틸메타크릴레이트의 랜덤공중합체를 이용하여 석영기판의 상부면에 표면개질층을 적층하고 뉴트럴 브러쉬(neutral brush)를 형성하는 단계; (b) 상기 뉴트럴 브러쉬의 상부면에 폴리스티렌-폴리메틸메타크릴레이트의 블록공중합체막을 적층하고, 어닐링함으로써 상 분리하는 단계; (c) 상기 상 분리된 블록공중합체막 중 폴리메틸메타크릴레이트 영역을 제거함으로써 나노패턴으로 이루어진 나노템플레이트를 형성하는 단계; (d) LED의 발광면과 상기 나노템플레이트가 형성된 석영기판의 하부를 부착하는 단계; (e) 상기 나노템플레이트를 이용하여 상기 석영기판을 식각하는 단계; 및 (f) 상기 석영기판을 이용하여 상기 LED의 발광면을 식각하는 단계를 포함하며, 해당 기술에 따르면, 제조시간을 절감하면서도 LED의 발광면에 수직방향으로 복수개의 나노크기 홈을 규칙적으로 형성시킬 수 있어서 광추출 효율이 우수하고 LED에는 열에 의한 악영향을 미치지 않기 때문에 장수명을 갖는 LED를 제조할 수 있다.
- 보유기관
- 고려대학교
- 등록일
- 2009-01-22
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일반기술
물리학 > 기타 물리학
해당 기술은 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 나노분말을 이용한 연자석에 관한 것이다. 상세하게는 연자성 전이금속 나노입자로 코어가 형성되고, 세라믹 절연층으로 상기 코어가 코팅된 것을 특징으로 하는 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말과 상기 코어/쉘 구조의 연자성 나노분말을 가압성형하여 제조된 연자성 전이금속 나노입자가 세라믹 절연층으로 분리된 나노구조를 갖는 연자석을 특징으로 한다. 해당 기술에 따른 연자석은 세라믹으로 나노구조의 절연층을 형성하고 있어서 저항을 증가시킴으로서 저온 소성이 가능한 초고주파용 연자성체를 제조할 수 있는 장점이 있다.
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- (재)충남테크노파크
- 등록일
- 2009-01-28
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해당 기술은 페라이트가 코팅된 연자성체 나노 분말 및 그 제조방법과, 이를 이용한 연자석 코어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철계와 같은 연자성체의 나노 크기 입자의 표면에 페라이트를 코팅하여 고주파 영역에서도 높은 투자율을 갖는 고주파용 연자성체를 제조하는 것에 대한 것이다. 해당 기술은 10 내지 100NM 크기의 연자성체 분말의 표면에 1 내지 5NM 두께의 페라이트를 코팅하여 이루어진 연자성체 나노 분말과, 이를 제조하는 방법, 그리고 상기 연자성체 나노 분말을 이용하여 제조된 연자석 코어를 제공한다.
- 보유기관
- (재)충남테크노파크
- 등록일
- 2009-01-28
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해당 기술은 수분에 민감하게 반응하는 금속염화물, 금속불화물 등 흡습성 고체 전구체를 공기와 차단된 상태에서 기화시켜 금속, 세라믹 나노분말을 제조하는 기상반응기에 공급을 목적으로 하고 있다.
- 보유기관
- (재)충남테크노파크
- 등록일
- 2009-01-28
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IC칩(11)을 회로기판(15)에 접합시키는 플립칩 본딩방법과 그 장치에 관한 것으로서, 특히 교류자기장을 유도가열체(12)에 인가하고 유도가열체(12)에서 발생하는 열로 IC칩(11)을 선택적으로 가열하여 이 열이 IC칩(11)의 솔더범프(14)로 전도되고 솔더범프(14)가 리플로우 되어 회로기판(15)의 금속패드(16)에 융착됨으로써 회로기판(15)에는 손상을 주지 않으면서 IC칩(11)을 회로기판(15)에 접합시키는 플립칩 본딩이 가능하게 된다. 또한 해당 기술에서는 회로기판(15)과 IC칩(11)의 열팽창계수 차이에 의해 발생하는 열변형률을 감소시킬 수 있어 플립칩 본딩된 솔더범프(14) 부위의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
- 보유기관
- 경기기술이전센터
- 등록일
- 2009-02-06
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X-선 피폭의 위험 없이 X-선 복합굴절렌즈를 안정적으로 정확히 정렬시킬 수 있는 X-선 복합굴절렌즈의 정렬 시스템 및 이를 이용한 X-선 복합굴절렌즈의 정렬 방법에 관한 것으로서, 해당 기술에 따른 X-선 복합굴절렌즈 시스템의 정렬 방법은 n 개의 단일 굴절렌즈로 구성되는 X-선 복합굴절렌즈 시스템을 정렬함에 있어서 제 1 단일 굴절렌즈로부터 제 n 단일 굴절렌즈까지 순차적으로 정렬하며, 세부적으로 제 1 단일 굴절렌즈로 구성되는 X-선 복합굴절렌즈 시스템의 정렬 후 1개씩 단일 굴절렌즈가 부가된 X-선 복합굴절렌즈 시스템에 대해 정렬하는 방식으로 진행하며, 각각의 X-선 복합굴절렌즈 시스템에 대한 정렬 방법은, 상기 레이저 발생기로부터 발생된 레이저 빔이 상기 빔 분리기를 통해 제 1 빔과 제 2 빔으로 분리되어 제 1 빔은 상기 반사경으로 입사되고, 상기 제 2 빔은 특정 X-선 복합굴절렌즈 시스템에 입사되는 단계와, 상기 제 1 빔과 제 2 빔을 상기 반사경 및 특정 X-선 복합굴절렌즈 시스템에 의해 재차 반사되어 상기 빔 분리기를 거쳐 상기 상 검출기에 입사되는 단계와, 상기 상 검출기가 상기 제 1 빔과 제 2 빔에 의해 발생되는 신규 간섭 무늬를 검출하는 단계와, 상기 신규 간섭 무늬와 이전의 X-선 복합굴절렌즈 시스템에 대한 기준 간섭 무늬를 비교하여 상기 특정 X-선 복합굴절렌즈 시스템의 오정렬 여부를 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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- 경기기술이전센터
- 등록일
- 2009-02-06
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일반기술
물리학 > 기타 물리학
본 연구소 논문집에는 돌연 변이 구조 연구를 위한 심포지엄 논문, 금속과 비금속 재료가포함된 합성 물질의 비율과 물리-메커니즘의 특징 구조 연구 논문들이 들어 있다.
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- (재)송도테크노파크
- 등록일
- 2009-02-20
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일반기술
물리학 > 기타 물리학
연구(물리학, 생물학, 전기화학, 의학 등)대상 물체의 전기 등가 회로의 파라미터에서 기인한 비전기량(nonelectrical quantities)과 C, L, R G, tg , Q, :Z: 등과 같은 임피던스 파라미터의 자동 측정용으로 PC 기반 임피던스 계량기/분석기가 개발되었다. 본 장비는측정 데이터 습득과 프로세싱의 독창적인 방식을 주로 이용한다. 따라서 운용 조건의 응용이 가능하다. 이러한 가상 장비는 현재의 정밀 임피던스 계량기와 유사하지만 훨씬 뛰어난측정 정보 처리, 저장, 프리젠테이션 기능이 있는 도량형 특징도 가지고 있다.
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- (재)송도테크노파크
- 등록일
- 2009-02-20
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일반기술
물리학 > 기타 물리학
□ 기술개요□ 목적 원료야적 파일로부터 원료를 불출하는 장치인 원료 불출기의 조업시에, 불출되는 원료의 불출량을 정확하게 구할 수 있도록 하는 원료 불출기의 불출량 측정방법을 제공함을 그 목적으로 한다. □ 구성 원료 불출시 원료 불출량을 측정하는 방법에 있어서, 부앙부 하단 좌우측에 설치되어 불출부 좌측과 우측에서의 원료파일까지의 거리(dlx)(drx)를 각각 측정하는 왼쪽 및 오른쪽 거리 측정센서와, 불출부 상단 좌우측에 설치되어 원료파일(30)의 불출 전후 높이를 각각 측정하는 왼쪽 및 오른쪽 높이 측정센서와, 각 측정센서의 측정값을 전송받아 연산하는 제어부로 구성된 제어시스템을 이용하되, 왼쪽 및 오른쪽 거리 측정센서의 측정값(dlx)(drx)의 차이로써 원료파일의 불출 깊이(d)를 구하는 단계; 왼쪽 및 오른쪽 높이 측정센서의 측정값의 차이로써 원료파일의 불출 높이(h)를 구하는 단계; 왼쪽 및 오른쪽 거리 측정센서의 측정값(dlx)(drx)을 이용하여 상기 선회부의 불출 시작각과 끝각을 인지하고, 그 차이값의 절대값인 선회각(θ)을 구하는 단계; 원료파일의 불출 깊이(d)와 불출 높이(h), 상기 선회각(θ)을 이용하여 한번 선회시 불출되는 원료의 체적(V)을 구하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 또한 해당 기술은, 상기와 같이 구해진 불출 원료의 체적(V)에 기 측정된 원료의 밀도(D)를 곱하여, 불출된 원료의 무게(M)를 계산하는 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. □ 종래기술 해당 기술은 원료 불출기의 불출량 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철광석, 소결광, 석회석 등의 원료야적 파일(pile)로부터 원료를 불출하는 장치인 원료 불출기의 조업시에, 불출되는 원료의 불출량을 정확하게 구할 수 있도록 하는 불출량 측정방법에 관한 것이다. 철광석, 소결광, 석회석 등의 원료를 다량으로 사용하는 제철소와 같은 조업 현장에서는, 원료 야적 파일에서 원하는 조업장으로 야적된 원료를 이송시키기 위하여 원료 불출기(Reclaimer/Stacker)가 사용되고 있다. 원료 불출기에서 행해지는 각종 제어는 X축 방향의 주행거리 제어, Z축 방향의 선회 제어, 유압 실린더(17)에 의한 부앙각도 조절 제어, 원료를 적치 혹은 불출할 때의 이송을 위한 컨베이어 벨트 제어 버킷의 회전 제어 등으로 나뉘는데, 이러한 제어를 위한 제어 신호는 원료 불출기측 제어용 PLC(도면 미도시)와 연결된 중앙운전실측 제어용 PLC(도면 미도시)에서 종합적으로 처리된다. 원료 불출시 운전자는 먼저 원료 불출기를 원료파일이 위치한 곳으로 주행을 해서 이동을 한 뒤, 선회 조작을 하여 불출부를 원료파일이 위치한 방향으로 위치시킨 다음, 불출부가 원료파일에 닿도록 불출단의 높이를 미세 조정하여 불출점에 착지시킨다. 그 다음 불출부의 버킷을 회전시키고 선회 회전축(Z)을 중심으로 좌 혹은 우로 선회한 후 약간의 주행을 하면서 원료를 불출하게 된다. 종래에는 원료 불출기가 불출하는 원료의 양을 측정하기 위해서 부앙부 하단에 무게 측정용 로드 셀을 설치하고, 컨베이어 벨트에 의해 이송되는 원료의 무게를 적분함으로써 불출량을 계산하였다. 그런데, 이러한 방식은 컨베이어 벨트가 공 벨트일 때 로드 셀의 영점을 맞추어야 하는 번거로움도 있고, 로드 셀에서 측정되는 아날로그 값이 정밀하지 않으며, 적분값도 상당한 오차를 가지고 있어 신뢰할 만한 불출량값을 얻을 수 없다는 문제점이 있었다. 또한 원료별 수분 함량이 많은 편차를 보이기 때문에 불출된 부피(체적)를 정확하게 계산할 수 없다는 문제점이 있었다. □ 효과 원료야적 파일로부터 원료를 불출하는 장치인 원료 불출기의 조업시에, 불출되는 원료의 불출량 및 체적을 정확하게 계산하여 적정량의 불출이 이뤄지도록 함으로써, 불출량의 과다 또는 과소에 의해 발생하는 각종 기구적 결함의 발생 또는 조업의 비효율성을 방지하는 효과를 제공한다. □ 기술의 특징해당 기술은 불출되는 원료의 불출량을 정확하게 계산하여 적정량의 불출이 이뤄지도록 함으로써, 불출량의 과다 또는 과소에 의해 발생하는 각종 기구적 결함의 발생 또는 조업의 비효율성을 방지하는 효과를 제공한다. *** 대표도면 및 도면의 설명/ 기술의 상세한 내용은 하단의 <기술관련자료> 참조
- 보유기관
- 포항산업과학연구원
- 등록일
- 2009-04-28
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□ 기술개요□ 목적 1) 용존산소량 센서부를 일체로 구비하여 수소이온농도와 용존산소량을 동시적으로 검출할 수 있는 측정센서 및 그 측정센서를 포함하는 측정장치를 제공하는데 있다. 2) 마이크로 수소이온농도 측정센서의 제작공정 중에 실리콘웨이퍼 베이스에 용존산소량을 검출할 수 있는 센서부를 일체로 구성하여 수소이온농도와 용존산소량을 동시에 측정할 수 있는 측정센서 및 그 측정센서를 이용하는 측정장치를 제공하는데 있다. 3) 휴대 및 보관이 용이하고 적용성이 다양한 수소이온농도 및 용존산소량 측정장치를 제공하는데 있다. □ 구성 용액의 수소이온농도 및 용존산소량을 검출하기 위한 측정센서에 있어서, 실리콘웨이퍼로 형성되고, 각각 하부가 개방된 수소이온농도 측정용 홈, 기준용 홈 및 용존산소량 센서부가 형성되는 베이스; 상기 베이스에 형성된 측정용 홈의 표면에 측정될 용액의 여기전압을 측정하기 위한 측정용 전극; 상기 베이스의 기준용 홈의 표면에 부착되는 기준전극; 상기 센서부에 부착되는 검출전극; 상기 측정용 홈의 하부구멍에 수소이온농도를 측정할 대상 수용액과 접촉하기 위해 구비되는 감응막; 상기 기준용 홈의 하부구멍에 측정대상 용액과 접촉하는 투과성 막; 상기 센서부의 하부 구멍을 폐쇄하기 위한 투과성 막; 상기 측정용 홈, 기준용 홈 및 센서부에 용액을 충전시키기 위한 공간을 확보하기 위해 각각의 홈 및 센서부의 상부주변에 부착되는 벽부재; 상기 각각의 홈 및 센서부에 충전된 용액이 누출되거나 증발되는 것을 방지하기 위한 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소이온농도 및 용존 산소량 측정센서에 의해 달성될 수 있다. 또한, 상술된 목적들은 수소이온농도 및 용존산소량 측정센서; 상기 측정센서의 기준전극 및 수소이온농도 측정용 전극에 의해 측정된 수소이온농도를 증폭시키기 위한 증폭기; 상기 증폭기에서 증폭된 수소이온농도 값을 수집하여 증폭시키기 위한 수집증폭기; 상기 측정센서의 기준전극 과 센서부의 검출전극에 연결되어 그로부터 수신되는 출력 값들간의 변화량을 검출하기 위한 I/V변환기; 상기 I/V변환기에 연결되며 그로부터 변환되어 출력되는 전류 값을 수집하여 증폭시키기 위한 수집 증폭기; 상기 수소이온농도 측정에 연관된 증폭기와 용존산소량의 검출에 연관된 각각의 수집증폭기에 연결되어 이를 수신하기 위한 MUX(멀티플렉스: multiplex); 상기 MUX로부터 출력되는 출력 아날로그 신호 값을 디지털 출력 신호 값으로 변환시키기 위한 아날로그/디지털 변환기(A/D converter); 아날로그/디지털 변환기로부터 변환되어 출력되는 출력 신호를 연산처리하기 위한 중앙처리장치; 및 상기 중앙처리장치로부터 처리되어 출력되는 출력 값을 가시적으로 제공하기 위한 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소이온농도 및 용존산소량 측정장치에 의해 달성된다. □ 종래기술 일반적으로, 다양한 용액의 상태를 측정하기 위해서는 용액에 포함된 수소 이온 농도를 검출하는 방식이 주로 사용되고 있으며 수질의 환경을 측정하기 위해서는 주로 용존산소량을 검출하는 방식을 취하고 있다. 이와 같은 방식으로 측정되는 값들은 용액의 특성 이외에도 수질환경의 양대 지표로 사용되고 있어, 측정의 빈도수가 많고 이와 관련된 장치의 활용도가 높다. 한편, 수소이온농도와 용존산소량을 측정하기 위한 기술의 방법에는 유리전극을 이용하여 용액중의 수소이온농도를 측정하는 수소이온농도 측정장치와 백금(Pt)전극을 이용하여 용존산소량을 용존산소량 측정장치를 사용하고 있다. 즉, 수소이온농도를 측정하는 경우, 용액이 충전되는 2개의 장치는 기본적으로 수소이온농도를 측정하고자 하는 대상용액을 담기 위한 2개의 용기와, 각각의 용기에 배치되는 전극과, 각각의 용기의 용액을 연결하기 위한 염다리와, 각각의 전극을 연결하여 여기되는 전압차를 나타내기 위한 전압계로 구성되는 수소이온농도 측정장치를 이용하고 있다. 용존산소량을 측정하는 경우에는 대부분의 부품이 유사하고 단지 측정전극을 백금으로 대체하고 전류계를 사용하는 용존산소량 측정장치를 이용하고 있다. 그러나, 기술의 이 같은 수소이온농도 측정장치 및 용존산소량 측정장치는 여러 가지 문제점이 있는 것으로 나타났다. 1) 각각의 장치의 사이즈가 크므로 각각 휴대 및 보관이 용이하지 않은 문제점이 있다. 2) 하나의 대상용액에 대해 수소이온농도와 용존산소량을 측정하는 경우에도 각각의 장치를 별도로 사용해야 함은 물론 각각의 측정장치의 보정을 각각 실시하여야 하는 사용이 복잡하고 번거로운 문제점이 있다. 3) 해당 용액의 수소이온농도와 용존산소량을 동시에 측정할 수 없으므로 측정시간이 과도하게 소모하여 그 효율성이 저하되며, 4)특히 주로 외부에서 이동하면서 다양하게 측정을 실행하는 수질환경분야의 대한 적용성을 저하시키는 문제점이 있다. □ 효과 본 측정장치에 의하면, 이를 구성하는 초소형의 측정센서가 웨이퍼형 베이스에 수소이온농도 및 용존산소량을 동시에 측정할 수 있도록 구성됨으로써, 취급 및 사용이 간편하고 소형화 할 수 있어 제품성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 마이크로 수소이온농도 측정센서를 제조하기 위한 반도체 제조공정 중 용존산소량을 측정하기 위한 센서부를 동시에 형성할 수 있으므로 제조가 간단하고 용이하며, 추가적인 제작설비 및 공정이 필요 없이 온도센서를 동시에 제작 할 수 있어 경제성 및 작업성이 향상되는 장점이 있다. 더욱이, 수소이온농도의 측정뿐 아니라 용존산소량을 동시에 측정할 수 있어 적용성 및 정확성이 향상되는 이점이 있다. 이상에서 해당 기술에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다. □ 기술의 특징해당 기술은 수소이온농도 및 용존산소량을 동시에 측정할 수 있도록 구성된 측정센서와 그 센서를 포함하는 측정장치를 제공한다. 그 측정센서는 실리콘웨이퍼로 형성되고, 각각 하부가 개방된 수소이온농도 측정용 홈, 기준용 홈 및 용존산소량 센서부가 형성되는 베이스; 베이스에 형성된 측정용 홈의 표면에 측정될 용액의 여기전압을 측정하기 위한 측정용 전극; 베이스의 기준용 홈의 표면에 부착되는 기준전극; 센서부에 부착되는 검출전극; 측정용 홈의 하부구멍에 수소이온농도를 측정할 대상 수용액과 접촉하기 위해 구비되는 감응막; 기준용 홈의 하부구멍에 측정대상 용액과 접촉하는 투과성 막; 센서부의 하부 구멍을 폐쇄하기 위한 투과성 막; 측정용 홈, 기준용 홈 및 센서부에 용액을 충전시키기 위한 공간을 확보하기 위해 각각의 홈 및 센서부의 상부주변에 부착되는 벽부재; 각각의 홈 및 센서부에 충전된 용액이 누출되거나 증발되는 것을 방지하기 위한 밀봉부재 로 구성된다. 해당 기술은 또한 그 같은 측정센서를 포함하여 수소이온농도와 용존산소량을 동시에 측정할 수 있는 측정장치를 제공한다. *** 대표도면 및 도면의 설명/ 기술의 상세한 내용은 하단의 <기술관련자료> 참조
- 보유기관
- 포항산업과학연구원
- 등록일
- 2009-04-28
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□ 기술개요□ 목적 해당 기술은 유리전극의 표면을 실리콘질화물로 감싸줌으로써 시험용액의 OH 기에 의한 수화반응과 유리전극의 Na+ 이온의 소모를 최대한 억제하여 센서의 수명을 크게 연장시킬 수 있으면서 안정적인 동작을 구현할 수 있는 실리콘질화물/글래스 적층구조의 수소이온 감지막을 갖는 마이크로 pH 센서를 제공함에 그 목적이 있다. □ 구성 실리콘질화물/글래스 적층구조의 수소이온 감지막을 갖는 마이크로 pH 센서는, 실리콘기판, 실리콘기판의 상면에 형성되는 기준전극, 실리콘기판의 에칭부에 충진되는 완충용액 및 실리콘기판의 배면에 그 에칭부를 폐쇄하도록 부착되어 시험용액에 침지되는 유리전극을 구비하는 마이크로 pH 센서에 있어서, 수소이온 감지막인 유리전극의 표면을 덮도록 미세 두께의 실리콘질화물 박막층이 형성된 것을 특징으로 한다. 이에 따라 해당 기술은, 실리콘질화물에 의해 시험용액의 OH 기에 의한 수화반응과 유리전극의 Na+ 이온의 소모가 최소화되어 센서의 수명을 크게 연장시킬 수 있음은 물론 안정적인 동작을 구현할 수 있게 되므로 마이크로 pH 센서의 신뢰성 향상과 유지보수비용 절감 등에 큰 효과를 발휘하게 된다. 이러한 실리콘질화물은 시험대상 용액의 내부에서 이온의 흐름을 상당부분 억제하면서도 수소이온의 교환에는 지장을 주지 않는 특성을 지닌다. 따라서, 유리전극(14)의 표면을 감싸도록 실리콘질화물 박막층(18)이 형성된 해당 기술의 마이크로 pH 센서는 시험용액 중의 OH 기가 유리전극(14)으로 이동되는 현상이 효과적으로 차단되어 종래와 같은 OH 기에 의한 수화반응이 최소화됨은 물론, 유리전극(14)의 Na+ 이온이 시험용액으로 빠져나가는 현상도 최대한 억제되게 된다. 그러므로 해당 기술의 마이크로 pH 센서는 유리전극(14)을 포함한 센서의 소형화를 보장하면서 종래에 비해 수명이 크게 향상되고, 검출하고자 하는 수소이온의 교환은 지속적으로 발생하여 동작의 안정성을 얻을 수 있게 된다. □ 종래기술 해당 기술은 미세 전자 기계 구조(micro electro mechanical system:MEMS) 공정을 이용하여 제작되는 마이크로 pH 센서(micro pH sensor)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소이온 감응막으로 사용되는 소다-라임 글래스(soda-lime glass)의 수화반응 억제 및 Na+ 이온의 감소로 인한 감도저하가 방지되도록 소다-라임 글래스 위에 실리콘 질화물(Si₃N₄)의 박막을 화학기상증착(chemical vapor deposition:CVD)장치로 형성한 실리콘질화물/글래스 적층구조의 수소이온 감지막을 갖는 마이크로 pH 센서에 관한 것이다. 일반적으로 산성도 및 염기성의 정도를 측정하기 위한 pH 검출장치는 유리전극을 통하여 얻어지는 수소이온의 농도를 측정하여 결과를 얻는 방법을 사용하고 있다. 즉, 유리전극은 가장 일반적으로 사용되는 소다-라임 글래스를 사용하는데, 이 때 사용되는 글래스중의 Na+ 이온과 수소이온의 상호작용에 의하여 얇은 유리전극을 통해 수소이온에 의한 전위차가 형성되도록 함으로써 시험용액의 pH를 측정하는 것이다. 그런데, 이 과정에서 유리전극 내부에 존재하는 Na+ 이온은 점차 측정대상이 되는 시험용액으로 빠져나가게 되어 유리전극의 Na+ 이온의 농도가 감소하게 된다. 이 같은 Na+ 이온의 감소현상은 유리전극의 면적과 두께에 직접적인 영향을 받으며, 유리전극의 면적이 넓을수록 또한 두께가 두꺼울수록 이온의 감소가 느린 양상을 보이게 된다. 따라서, 안정적인 pH 센서의 수소이온 감지막으로 사용되기 위한 유리전극은 크기가 크고 두께가 두꺼워야 하나, 이 경우 유리전극의 소형화와 감도 확보에 역행하게 되므로 바람직한 해결책이 될 수 없으며 pH 센서의 안정화에 한계가 존재할 수밖에 없다. 예컨대, 일반적인 구조를 갖는 pH 센서에서의 유리전극은 0.5㎜ 미만의 매우 얇은 두께로 제작되어야 올바른 수소이온의 검출결과를 얻을 수 있는 바, 수화반응과 Na+ 이온의 감소로 인한 센서의 사용수명은 제한적일 수밖에 없어 주기적인 교환이 필요하게 된다. 한편, 근래들어 MEMS 공정의 발달에 기인하여 대부분의 pH 센서가 MEMS 공정에 의해 극소형으로 제작되고 있으며, 도 1에 MEMS 공정으로 제작된 종래 마이크로 pH 센서의 구성을 개략적으로 도시하였다. 이것은 실리콘 기판(1)상에 Ag/AgCl의 기준전극(3)이 에칭부(2)에 침입하도록 형성되어 있고, 에칭부(2)의 주위에는 아크릴(5)이 적층되어 있다. 실리콘 기판(1)의 배면에는 에칭부(2)를 폐쇄하도록 유리전극(4)이 부착되고, 에칭부(2)에는 KCl의 완충용액(6)이 충진되어 에폭시(7)로 밀폐되어 있다. 그런데, 이러한 마이크로 pH 센서의 경우, 유리전극(4)이 3㎜ ×3㎜의 면적에 두께가 0.1㎜ 미만으로 제작되어 일반적인 유리전극에 비해 크기가 작고 매우 얇기 때문에, 전술한 수화반응 및 Na+ 이온의 감소현상이 더욱 빠르고 심하게 일어난다. 통상, 수소이온 감지막용 소다-라임 글래스의 경우 SiO₂가 75％, Na₂O 성분이 21％, CaO 성분이 4％ 정도로 제작되며, 다른 유리들에 비하여 Na₂O 성분이 매우 많이 포함되는 것을 알 수 있는데, 이는 수소이온 검출을 원활하게 하기 위한 조성으로 이런 조성의 유리는 수화가 빠르고 Na+ 이온의 방출이 심한 단점을 지닌다. 그러므로 종래 마이크로 pH 센서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 시험용액중의 OH 기에 의한 수화가 매우 빠르게 일어나며, Na+ 이온의 소모도 빠르게 진행되어 센서의 수명이 상당히 짧은 문제점을 안고 있다. □ 효과 수소이온 감지막이 Si₃N₄/글래스의 적층구조로 구성되어 수화반응과 Na+ 이온의 감소 현상이 최소화되므로 마이크로 pH 센서의 동작 안정성을 구현하고, 수명향상을 도모할 수 있게 된다. 이에 따라 마이크로 pH 센서의 제작공정 및 사용분야에서 보다 안정적인 사용이 가능하며, 표준적인 CVD 공정을 이용하여 제작되므로 낮은 단가로 손쉽게 제작할 수 있어 공정의 효과 역시 클 것으로 판단된다. □ 기술의 특징 해당 기술은 실리콘질화물/글래스 적층구조의 수소이온 감지막을 갖는 마이크로 pH센서를 개시한다. 해당 기술은 실리콘기판, 실리콘기판의 상면에 형성되는 기준전극, 실리콘기판의 에칭부에 충진되는 완충용액 및 실리콘기판의 배면에 그 에칭부를 폐쇄하도록 부착되어 시험용액에 침지되는 유리전극을 구비하는 마이크로 pH 센서에 있어서, 수소이온 감지막인 유리전극의 표면을 덮도록 미세 두께의 실리콘질화물 박막층이 형성되어 구성된다. 실리콘질화물 박막층은 유리전극 위에 CVD장치에 의해 1㎛ 두께로 증착된다. 해당 기술은 실리콘질화물에 의해 시험용액의 OH 기에 의한 수화반응과 유리전극의 Na+ 이온의 소모가 최소화되어 센서의 수명을 크게 연장시킬 수 있음은 물론 안정적인 동작을 구현할 수 있게 되고, 이에 따라 센서의 제작공정 및 사용분야에서 보다 안정적인 사용이 가능하며 표준적인 CVD 공정을 이용하여 제작되므로 낮은 단가로 손쉽게 제작할 수 있어 공정의 효과도 기대할 수 있다. *** 대표도면 및 도면의 설명/ 기술의 상세한 내용은 하단의 <기술관련자료> 참조
- 보유기관
- 포항산업과학연구원
- 등록일
- 2009-04-28
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