폐실리콘 슬러지의 재활용(再活用) 기술(技術)에 관한 특허동향(特許動向) 분석(分析)

길대섭,장희동,강경석,한혜정,Kil, Dae-Sup,Jang, Hee-Dong,Kang, Kyung-Seok,Han, Hye-Jung 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.4

Silicon wafer is used in making semiconductor device of various forms in the semiconductor industry. Silicon wafer is produced by cutting silicon ingot and sludge containing silicon results from cutting process. The amount of silicon sludge is increasing owing to the usage of semiconductor device in many industry sectors. These days the recycling technologies of the waste silicon sludge has been widely studied from view point of economy and efficiency. In this study, patents on the recycling technologies of the waste silicon sludge were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA, European Union, Japan, and Korea up to september, 2007. Patents were collected using key-words and filtered by filtering criteria. The trend of the patents was analyzed by the years, countries, companies, and technologies. 반도체 산업에서는 다양한 형태의 반도체 소자를 제조하기 위하여 실리콘 웨이퍼가 사용되고 있다. 실리콘 웨이퍼는 실리콘 잉곳의 절단으로부터 만들어지며 이 공정에서 실리콘 슬러지가 발생한다. 반도체 소자의 사용처가 점점 증가함에 따라 실리콘 슬러지의 발생량 또한 증가하고 있는 실정이다. 최근 경제적 측면과 효율성 측면에서 폐실리콘 슬러지의 재활용 기술이 폭넓게 연구되고 있다. 본 연구에서는 폐실리콘 슬러지의 재활용에 관한 특허 기술을 분석하였다. 분석범위는 2007년 9월까지 미국, 유럽연합, 일본과 한국에서 출원 및 공개된 특허로 제한하였다. 특허들은 전체적으로 검색어를 사용하여 수집되었고, 기준 기술 이외의 것을 여과하였다. 특허기술의 경향은 년도와 국가별, 기업 및 관련기술 분야별로 분석되었다.

에어로졸 자기조립에 의한 실리카 나노분말의 표면개질

길대섭,장희동,장한권,조국,김선경,오경준,최진훈,Kil, Dae-Sup,Jang, Hee-Dong,Chang, Han-Kwon,Cho, Kuk,Kim, Sun-Kyung,Oh, Kyoung-Joon,Choi, Jin-Hoon 한국재료학회 2010 한국재료학회지 Vol.20 No.2

Surface modification of silica nanoparticles was investigated using an aerosol self assembly. Stearic acid was used as surface treating agent. A two-fluid jet nozzle was employed to generate an aerosol of the colloidal suspension, which contained 20 nm of silica nanoparticles, surface modifier, and ethyl alcohol. Powder properties such as morphology, specific surface area and pore size distribution were analyzed by SEM, BET and BJH methods, respectively. Surface properties of the silica power were analyzed by FT-IR. The OH bond of the $SiO_2$ surface was converted to a C-H bond. It was revealed that the hydrophilic surface changed to a hydrophobic one due to the aerosol self assembly. Morphology of the surface treated powder was nanostructured with lots of pores having an average diameter of around $2\;{\mu}m$. Depending on the stearic acid concentration (0.25 to 1.0 wt%), the pore size distribution of the particles and the degree of hydrophobicity ranged from 1.5 nm to 180 nm and 29.6% to 50.2%, respectively.

Laser Ablation법에 의한 ZrVFe 합금 나노분말 제조

길대섭,서용재,장희동,이재천,송창빈,김원백,Kil Daesup,Suh Yongjae,Jang Heedong,Lee Jaechen,Song Changbin,Kim Wonbaek 한국재료학회 2005 한국재료학회지 Vol.15 No.4

Nano-sized ZrVFe alloy powders were prepared by the ablation of powder compact in alcobol using a Nd-YAG pulsed Laser. The $Zr_{57}V_{35.}8Fe_{7.2}$ alloy commercially designated as ST707 has long been known as the ideal solution for various vacuum applications. The target for the ablation was sintered pellets of $Zr_{57}V_{35.}8Fe_{7.2}$ alloy powder. The alloy was prepared by arc melting and Hydride-DeHydride method. The ablated powders were mostly circular having fairly large size distribution smaller than 200 nm in all cases. The X-ray diffraction study revealed that the ablated alloy retained the crystal structure of the target alloy. Nevertheless, Fe and V contents in the ablated powder were lower than those in the target alloy. This was believed to result from the high vapour pressures of Fe and V compared to that of Zr. The size of the powders ablated at high energy fluence tends to decrease due at least partly to the breakdown of previously made ones.

침전법에 의한 국내산 자철광으로부터 철 회수

길대섭,정강섭,장희동,서용재 한국자원공학회 2007 한국자원공학회지 Vol.44 No.5

Iron was recovered from domestic low grade magnetite ore by selective-precipitation process using hydrochloric and sulfuric acids as a leaching agent. Micropowders mainly containing magnetite, forsterite and diopside were obtained by physical separation processes such as crushing, grinding and screening. These powders were dissolved in 0.5 M ~ 2 M HCl or H2SO4 solution and then neutralized to precipitate iron hydroxide with NH4OH and NaOH. As the concentration of hydrochloric acid increased up to 2.0 M, Fe content in the precipitate increased to 93%. While iron ions precipitated together with Si ones, magnesium ions did not co-precipitate. And the total amount of Al, Ca and Mn in the precipitate was estimated to be below 1%. 국내산 저품위 자철광 원광으로부터 염산과 황산을 침출 용매로 사용한 선택 침전법으로 철을 회수하였다. 자철광 원광을 파쇄, 분쇄 및 체가름으로 이루어진 물리적 처리 방법으로 마그네타이트, 포스테라이트, 디옵사이트를 주성분으로 한 미분체를 얻었다. 이 분말을 0.5 M ~ 2.0 M의 염산과 황산 용액에 용해한 후 암모니아수와 수산화나트륨으로 중화하여 수산화철을 침전시켰다. 염산의 농도가 2.0 M로 증가함에 따라 침전물에 함유된 Fe의 함량이 93%까지 증가하였다. 이때 Fe 이온이 침전될 때 Si 이온은 동시에 침전되었으나 Mg 이온은 침전되지 않고 용액 중에 잔류하였다. 침전물에 함유된 Al, Ca 및 Mn의 양의 합계는 1.0 wt% 이하인 것으로 측정되었다.

석탄회로부터 제조된 $\beta-Sialon$의 고온산화반응

길대섭,김원백,이재천,장희동,Kil Dae-Sup,Kim Won-Baek,Lee Jae-Chun,Jang Hee-Dong 한국자원리싸이클링학회 2003 資源 리싸이클링 Vol.12 No.5

국내의 화력발전소에서 발생되는 Fly ash와 활성탄을 원료로 사용하여 환원질화방법에 의해 $\beta$-Sialon 분말을 합성하였다. 분말합성은 $1,450^{\circ}C$에서 10시간 동안 질소분위기에서 합성하였으며, 또한 소결체 제조는 $1,550^{\circ}C$에서 3시간 동안 관상로에서 소결하였다. 본 실험에서 합성된 $\beta$-Sialon의 z value는 2.15이었으며 XRD 분석결과 $\beta$-Sialon 이외에 소량의 $SiO_2$와 $_FeSi{x}$ 가 일부 확인되었다. $\beta$-Sialon 소결체는 20시간 동안의 고온산화 결과 1,31$0^{\circ}C$까지는 열적으로 매우 안정하나 $1,360^{\circ}C$ 부근에서는 급격한 무게의 증가를 나타냈다. $1,360^{\circ}C$에서 10시간 고온산화 후 산화층은 mullite로 상전이가 일어났다. $\beta$-Sialon is synthesized by carbo-thermal reduction and nitriding (CTRN) method, using the Fly ash from power plant. $\beta$-Siaion is synthesized at $1,450^{\circ}C$ for 10 hours, and sintered at $1,550 ^{\circ}C$ for 3 hours in nitrogen atmosphere. The XRD analytical results show that the sintered $\beta$-Sialon contains $SiO_2$ and $FeSi_{x}$ of inter-metallic compound. The sintered $\beta$-Sialon is stable against the oxidation at the temperature of 1,31$0^{\circ}C$ for 20 hours. The weight of the sample increases rapidly by oxidation reaction at $1,360^{\circ}C$. The oxide scale is consisted with mullite phase when it is oxidized at the temperature of $1,360 ^{\circ}C$ for 10 hours.

충격형 분쇄기 에 의한 폐프린트배선기판(PCBs) 중 금속성분의 분쇄 특성

이재천,길대섭,남철우,최철준 한국자원리싸이클링학회 2002 資源 리싸이클링 Vol.11 No.2

충격형 분채기에 의한 폐프린트배선기판(PCBs)의 분쇄과정에서 일어나는 금속성분의 분쇄특성에 대한 연구가 수행되었다. PCBs로부터 금속성분들을 단체분리하기 위하여 -3 mm로 파쇄한 다음 충격형 분쇄기를 사용하여 분쇄하였으며 햄머의 회전속도가 금속성분의 분쇄에 미치는 영향을 관찰하였다. 동과 땜납 등과 같은 금속성분들의 입도분포 및 단체분리도를 조사하였다. 경사진동판을 사용하는 PCBs 분쇄물로부터 금속입자들의 형상분리에서 햄머의 회전속도와 입자크기가 미치는 영향을 검토하였다 61.3 m/s 햄머속도에서 동 성분은 +297$\mu$m 입자가 80% 이었지만 땜납성분은 -297$\mu$m 입자가 90%에 달했다. 형상분리법에 의한 금속입자의분리 시 햄머의 회전속도가 클수록 회수위치가 짧았으며 +297 $\mu$m 입자의 회수위치가 -297~+149$\mu$m 입자보다 짧았다. 회수위치가 짧을수록 금속입자의 구형도가 좋았으며 KI 값은 KI=1 로 증가하고, $\phi_{c}$ 값은 $\phi_{c}$ =1로 감소하였다. A study on the grinding characteristics of metal components in printed circuit boards (PCBs) scrap by a swing-hammer typeimpact mill was conducted. The PCBs scrap crushed to sizes less than 3 mm were pulverized to liberate metal components by the impact mill. The effect of rotation speed of hammer on the grinding characteristics was investigated. The particle size distribution and degree of liberation of metals such as copper and solder were measured. The effect of rotation speed and particle size on the shape sorting of metal Particles from milled PCBs was investigated using an inclined vibrating Plate. At the hammer speed of 61.3 m/s about 80% of the copper particles became larger than 297 $\mu$m while 90% of solder particles was smaller than 297 $\mu$m. In the shape sorting method, the recovery location becomes shorter as the rotation speed of hammer increases. The recovery location for particles larger than 297$\mu$m was shorter than for particles sized between 149$\mu$m and 297$\mu$m. As the recovery location becomes shorter, KI value increases towards unity while $\phi_{c}$ value decreases towards unity indicating the more roundness of metal particles.

특허(特許)와 논문(論文)으로 본 실리콘 슬러지의 재활용(再活用) 기술(技術) 동향(動向)

장희동,길대섭,장한권,조영주,조봉규,Jang, Hee-Dong,Kil, Dae-Sup,Chang, Han-Kwon,Cho, Young-Ju,Cho, Bong-Gyoo 한국자원리싸이클링학회 2012 資源 리싸이클링 Vol.21 No.4

반도체 및 태양광 산업에서는 반도체 소자 및 솔라셀을 제조하기 위하여 실리콘 웨이퍼가 사용되고 있다. 실리콘 웨이퍼는 실리콘 잉곳의 절단으로부터 만들어지며 이 공정에서 실리콘 슬러지가 발생한다. 반도체 소자의 사용처가 점점 증가함에 따라 실리콘 슬러지의 발생량 또한 증가하고 있는 실정이다. 최근 경제적인 측면과 효율성에 관한 측면에서 실리콘 슬러지의 재활용 기술이 폭넓게 연구되고 있다. 본 연구에서는 실리콘 슬러지의 재활용 기술에 대한 특허와 논문을 분석하였다. 분석범위는 1982년~2011년까지의 미국, EU, 일본, 한국의 등록/공개된 특허와 SCI 논문으로 제한하였다. 특허와 논문은 키워드를 사용하여 수집하였고, 기술의 정의에 의해 필터링하였다. 특허와 논문의 동향은 연도, 국가, 기업, 기술에 따라 분석하여 나타내었다. Silicon wafer for making semiconductor devices and solar cell is used in the semiconductor and solar industry, respectively. Silicon wafer is produced by cutting with silicon ingot and sludge contains silicon occurs from cutting process. Generation of silicon sludge is increasing on developing all industry sectors which have need of semiconductor device. These days it has been widely studied for the recycling technologies of the silicon sludge from view points of economy and efficiency. In this paper, patents and paper on the recycling technologies of the silicon sludge were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA (US), European Union (EU), Japan (JP), Korea (KR) and SCI journals from 1982 to 2011. Patents and journals were collected using key-words searching and filtered by filtering criteria. The trends of the patents and journals was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.

2001년 춘계 폐기물 관련학회 공동학술대회 논문집 제1집: 석탄회를 이용한 소성체 특성연구

이효재,길대섭,정헌생,임남웅 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2000 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2001 No.1

포스터발표 / P-37 : 벤조인 형광발색에 의한 미량 붕소 분석

김태삼,길대섭,심상권,박진태,윤윤열 한국분석과학회 1999 학술대회논문집 Vol.- No.-

석탄회를 이용한 소성체 특성연구

이효재,길대섭,정헌생,임남웅 한국폐기물자원순환학회 2001 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2001 No.1