KR101593800B1 - 개선된 불소가스 생성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개선된 불소가스 생성장치를 제공한다. 상기 불소가스 생성장치는 불화수소를 함유한 전해액을 수용하는 전해조, 상기 전해액 내에 침지된 한 쌍의 캐소드들, 상기 각 캐소드는 섬 형태를 가지며 정렬 배치된 복수 개의 가스홀들을 구비하고, 상기 캐소드들 사이에 배치되고 상기 전해액 내에 침지된 애노드, 및 상기 각 캐소드가 상기 애노드를 바라보는 면에 대해 반대면에 배치된 냉각코일들을 포함 한다. 이에 따라, 불소생성 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

개선된 불소가스 생성장치{Advanced fluorine gas generator}

본 발명은 가스 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불소가스 생성장치에 관한 것이다.

불소가스(F₂)는 각종 불화물의 합성 원료로 사용됨과 동시에, 최근에는 반도체나 액정 등의 제조 공정에서 클리닝 가스나 에칭 가스로서 사용되고 있다.

불소가스를 제조하기 위해 일반적으로 전기분해법을 주로 사용하고 있다. 전기분해법은 불화수소를 포함하는 전해액을 전기 분해함으로써 불소가스를 생성한다. 전해조의 애노드 측에서는 산화반응이 일어남에 따라 불소가스가 생성되고 캐소드 측에서 환원반응이 일어남에 따라 수소가스가 생성된다.

하지만, 전기분해법을 사용하여 불소가스를 생성할 시, 애노드에서 생성된 불소가스와 캐소드에서 생성된 수소가스는 표면장력의 정도에 따라 애노드와 캐소드의 전극 표면을 이탈한다. 이 후, 상기 가스들은 전해액 표면으로 상승하게 되고, 두 가스가 만나 미세한 폭발적인 반응을 일으키며 다시 불화수소로 결합된다. 이에 따라, 불소가스 제조 효율이 낮아지고 스커트의 부식 및 배관이 폐색되는 등 장치의 불안정성을 야기한다.

한국 등록특허 101378473는 미스트에 의한 배관 폐색을 방지하기위해 열 교환 기구를 포함하는 가스 출구 부근에서 온도 조절을 통해 불화수소 가스를 다시 액화시켜 재사용한다. 하지만 상기 특허문헌의 경우, 별도의 열 교환 기구를 포함시켜야 하기 때문에 제작비용이 많이 들고, 생성가스에 수반하는 미스트에 의한 배관 폐색에는 일부 효과가 있으나 불소가스 생성효율에는 여전히 제한적인 단점이 있다.

또한, 최적의 전기분해 상태를 유지하기 위하여 전해액의 농도 및 불순물을 관리해야 한다. 전해액 채취를 위해서는 전해조의 샘플구를 개방한 뒤, 전해액을 채취해야 한다. 하지만, 개방시 공기와 발생된 수소의 혼합으로 폭발이 발생하므로, 전해액을 채취하기 위해서는 불소가스 생성 장치의 전기분해를 중단해야한다. 이에 따라, 공정이 복잡하고 불소 가스 생산 효율이 저하된다.

이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 불소가스 생산효율을 향상시키고 안정성이 향상된 불소가스 생성장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 안정적으로 전해액을 채취할 수 있는 불소가스 생성장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

본 발명은 불소가스 생성장치를 제공한다. 상기 불소가스 생성장치는 불화수소를 함유한 전해액을 수용하는 전해조, 상기 전해액 내에 침지된 한 쌍의 캐소드들, 상기 각 캐소드는 섬 형태를 가지며 정렬 배치된 복수개의 가스홀들을 구비하고, 상기 캐소드들 사이에 배치되고 상기 전해액 내에 침지된 애노드 및 상기 각 캐소드가 상기 애노드를 바라보는 면에 대해 반대면에 배치된 냉각코일들을 포함한다.

상기 애노드는 상기 전해액의 표면 상부로 연장되고, 상기 캐소드들 사이에서 상기 표면 상부로 연장된 애노드 및 상기 전해액 내에 침지된 애노드의 상부 일부를 둘러싸고, 불소가스 포집부를 정의하는 분리격벽을 더 포함할 수 있고, 상기 캐소드들과 상기 애노드는 불소가스 생성 모듈을 형성하고, 상기 전해조 내에 불소가스 생성 모듈은 복수개 배치되되, 상기 냉각코일 중 일부는 상기 불소가스 생성 모듈들 사이에 배치될 수 있다. 상기 냉각코일 중 일부는 상기 전해조의 외부에 배치될 수 있고, 상기 전해조의 외부에 배치되는 냉각코일은 하프파이프 형태일 수 있다.

상기 가스홀들의 배열은 복수개의 행들을 가지며, 각 행은 또한 복수개의 가스홀들을 구비할 수 있고, 상기 가스홀들은 원형, 다각형 또는 정다각형의 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 가스홀들은 원형이고, 상기 복수개의 가스홀들 중 서로 인접하는 3개의 가스홀 중심을 연결하여 형성될 수 있는 가상의 삼각형 내각들이 30°내지 90°일 수 있고, 더욱 구체적으로는 60°일 수 있다. 상기 가스홀들은 원형이고, 상기 복수개의 가스홀 중 서로 인접하는 2개의 가스홀 중심간의 거리는 30mm 내지 50mm 일 수 있고, 상기 가스홀의 직경은 20mm 내지 40mm일 수 있다. 또한, 상기 가스홀들은 상기 제2 전극 단면의 상측으로부터 1/5 내지 4/5 영역까지 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1 전극은 탄소를 포함할 수 있고, 상기 전해조의 좌측 또는 우측 말단 상부에 배치되고, 불활성 기체 공급부를 포함하는 잔존가스 배출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명을 따르면 불소가스 생성장치는 안정적으로 불소생성 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 안정적으로 전해액을 채취할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불소가스 생성장치를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔존가스 배출부를 더 포함하는 불소가스 생성장치를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제조예 1(a), 비교예 1(b), 및 비교예 2(c)의 불소가스 생성 모듈 및 제2 전극의 단면을 대략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 6은 실험예 1의 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 한정되지 아니하고, 다른 균등물 또는 대체물을 포함할 수 있다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타내며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불소가스 생성장치를 개략적으로 도시한 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 불소가스 생성장치는 불화수소를 함유한 전해액을 수용하는 전해조(10), 상기 전해액 내에 침지된 한 쌍의 캐소드들(22a, 22b), 상기 캐소드들(22a, 22b) 사이에 배치되고 상기 전해액 내에 침지된 애노드(21), 및 상기 각 캐소드(22a, 22b)가 상기 애노드(21)를 바라보는 면에 대해 반대면에 배치된 냉각코일들(31, 32)을 포함한다.

상기 캐소드들(22a, 22b)과 상기 애노드(21)는 불소가스 생성 모듈(M1. M2)을 형성하고, 상기 전해조 내에 불소가스 생성 모듈(M1. M2)은 복수개 배치될 수 있다.

먼저, 상기 전해조(10)는 불화수소를 포함하는 전해액이 채워진 전기분해를 위한 용기이다. 상기 전해조는 니켈, 모넬, 순철 또는 스테인레스강 등의 금속 또는 합금일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 불화수소를 함유한 전해액은 KFㆍxHF 또는 CsFㆍxHF(x>1) 혼합용융염으로 이루어진 전해액일 수 있다. 상기 불화수소를 포함하는 전해액은 전기분해되어 불소가스와 수소가스를 발생시킨다.

상기 애노드(21)는 판상형인 것이 바람직하며, 상기 캐소드들(22a, 22b)과 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 상기 애노드(21)는 종래에 개시된 애노드 전극 재료를 모두 사용할 수 있으나, 탄소전극을 사용하는 것이 바람직하다. 탄소전극의 경우 탄소전극과 불소가스와의 표면장력이 크기 때문에 전극으로부터 발생된 불소가스가 전극으로부터 무질서하게 이탈되기 어려워진다. 이에 따라, 불소가스 및 수소가스의 재결합을 막을 수 있다. 또한, 상기 탄소전극은 압출 성형된 탄소전극일 수 있다.

상기 애노드(21)에서 하기와 같은 산화 반응을 통해 불소가스가 발생한다.

[반응식 1]

2F^- → F₂↑ + 2e^-

상기 한 쌍의 캐소드들(22a, 22b)은 판상형인 것이 바람직하다. 또한, 상기 캐소드들(22a, 22b)은 니켈을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

상기 캐소드들(22a, 22b)에서 하기와 같은 환원 반응을 통해 수소가스가 발생한다. 상기 수소가스의 경우, 기체 중 가장 가볍기 때문에 밀도가 낮아 발생과 동시에 무질서하게 전해액 표면으로 상승한다.

[반응식 2]

2H⁺ + 2e^- → H₂↑

상기 각 캐소드는 섬 형태를 갖고 정렬 배치된 복수개의 가스홀들을 구비한다. 상기 가스홀들에 대한 추가적인 원리 및 상세한 설명은 후술되는 전해액 대류에 대한 설명과 함께 상세히 설명하기로 한다.

상기 애노드(21)는 상기 전해액의 표면 상부로 연장되고, 상기 캐소드들(22a, 22b) 사이에서, 상기 표면 상부로 연장된 애노드(21) 및 상기 전해액 내에 침지된 애노드(21)의 상부 일부를 둘러싸고, 불소가스 포집부(41)를 정의하는 분리격벽(43)을 더 포함할 수 있다. 상기 분리격벽(43)은 니켈 또는 모넬을 재료로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 냉각코일들(31, 32)은 상기 전해액의 자연대류를 일으키는 역할을 하며, 상기 캐소드들(22a, 22b)과 평행하게 정렬되어 배치되는 것이 바람직하다. 상기 냉각코일들(31, 32) 중 일부는 상기 불소가스 생성 모듈들(M1. M2) 사이에 배치될 수 있다.

상기 냉각코일들(31, 32) 중 일부는 상기 전해조의 외부에 배치될 수 있다. 상기 전해조의 외부에 배치되는 냉각코일(32)은 하프파이프의 형태로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 하프파이프 형태는 파이프의 단면이 반원 형태인 파이프를 의미한다. 하프파이프 형태의 냉각코일의 경우 전해조 외측면에 부착이 용이하다. 또한, 보편적인 파이프 형태의 냉각코일과 비교하여 부피가 작기 때문에 불소가스 생성장치의 총 부피를 줄일 수 있고, 전열면적을 높일 수 있다.

상기 냉각코일들(31, 32)이 배치됨에 따라 상기 애노드(21)를 바라보는 면에 대해 반대면(S), 즉 제1 영역(S)의 전해액은 상대적으로 온도가 낮아지고, 이에 따라 비중이 높아져 하강유체흐름이 형성된다. 이에, 상기 캐소드(22a, 22b)에서 발생한 수소가스는 하강하는 유체흐름으로 인해 전해액 표면으로 상승하는 것이 방지된다. 이로 인해, 상기 캐소드(22a, 22b)로부터 이탈하여 상승한 수소가스가 불소가스와 재결합하는 현상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 반대로 상기 애노드(21)를 바라보는 면(S'), 즉 제2 영역(S')의 전해액은 상대적으로 온도가 높아 상승하는 유체흐름을 형성하게 된다. 이에 따라, 상기 애노드(21)에서 발생한 불소가스는 상승하는 유체흐름을 타고 불소가스 포집부(41)로 이동하게 되어 불소가스 생성 효율을 향상시킨다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극의 측면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 캐소드들은 섬 형태를 갖고 정렬 배치된 복수개의 가스홀들(1)을 포함한다. 상기 가스홀들(1)은 상기 제2 영역(S')에서 수소가 상기 제1 영역(S)으로 이동할 수 있는 이동경로 역할을 한다. 보다 구체적으로, 상기 가스홀들(1)의 배열은 복수개의 행들(R1, R2, R3, R4, R5)을 가지며, 각 행은 또한 복수개의 가스홀들(1)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 가스홀들(1)은 원형, 다각형 또는 정다각형의 형태를 가질 수 있다.

또한, 상기 복수개의 가스홀들(1) 중 서로 인접하는 3개의 가스홀(1) 중심(A₁, A₂, A₃)을 연결하여 형성될 수 있는 가상의 삼각형 내각들(a₁, a₂, a₃)이 30°내지 90°가 되도록 배열될 수 있다. 상기 범위 안에서 가스홀들(1)이 배열될 경우, 단위 면적 당 가스홀들(1)이 조밀하게 배열될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 영역(S')에서 발생하고 무질서하게 이동하는 수소가스는 상승하는 유체를 따라 상승하거나 좌우로 표류하는 과정에서 상기 가스홀들(1)을 만날 확률이 증대될 수 있다. 따라서, 상기 수소가스는 상기 가스홀들(1)을 통해 상기 제1 영역(S)으로 이동 후 하강될 수 있다. 그러므로 상기 수소가스가 전해액의 표면 또는 상기 불소 포집부(41) 내로 흘러들어갈 확률이 감소될 수 있다. 이에 따라, 불소가스와 수소가스의 재결합을 막아 불소가스 생성 효율을 향상시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 가상의 삼각형 내각들(a₁, a₂, a₃)은 60°인 것이 가장 바람직하다. 상기 내각들이 60°일 경우, 가장 조밀하게 정렬된 가스홀들(1)이 배열된다. 이에, 불소가스와 수소가스의 재결합을 막아 불소가스 생성 효율을 극대화할 수 있다.

상기 복수개의 가스홀들(1) 중 서로 인접하는 2개의 가스홀 중심간의 거리는 30mm 내지 50mm일 수 있다. 상기 범위를 만족할 때에 수소가스의 이동이 가장 원활하다. 이에, 우수한 불소가스 생성 특성을 가질 수 있다.

상기 가스홀의 직경은 20mm 내지 40mm인 것이 바람직하다. 상기 가스홀의 직경이 20mm 미만일 경우, 상기 수소가스의 이동이 원활하지 않을 수 있다. 또한, 상기 가스홀의 직경이 40mm를 상회할 경우, 하강 또는 상승하는 상기 전해질이 상기 가스홀들(1)을 통해 다량 이동됨에 따라 상기 하강 또는 상승하는 유체의 원활한 흐름을 막을 수 있다.

또한, 상기 가스홀들(1)은 상기 캐소드들 단면의 상측으로부터 1/5 내지 4/5 영역까지 배치되는 것이 바람직하다. 상기 영역에 가스홀들(1)이 형성됨에 따라 자연대류 현상을 극대화할 수 있다. 왜냐하면, 상기 일부 전해액이 가스홀들(1)을 통해 이동할 수 있는데, 상기 가스홀들(1)이 상기 캐소드들의 하측까지 배치될 경우, 하측에 배치된 가스홀들을 통해 상승하는 전해액의 일부가 하강하는 전해액 측으로 이동됨에 따라, 상기 상승하는 전해액이 상측까지 이동하지 못해 충분히 자연대류가 이루어지지 못하기 때문이다.

도 3 a)의 경우, 복수개의 가스홀들(1)중 서로 인접하는 3개의 가스홀(1)의 중심(A₁, A₂, A₃)을 형성될 수 있는 가상의 삼각형 내각들(a₁, a₂, a₃)이 (60°, 60°, 60°)인 경우의 측면도이고, 도 3 b)의 경우, 복수개의 가스홀들(1)중 서로 인접하는 3개의 가스홀(1) 중심(A₁, A₂, A₃)을 형성할 수 있는 가상의 삼각형의 내각들(a₁, a₂, a₃)이 (90°, 45°, 45°)인 경우의 측면도이다.

도 3을 참조하면, 다양한 각도의 배열로 가스홀들이 형성됨을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔존가스 배출부를 더 포함하는 불소가스 생성장치를 개략적으로 도시한 예시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 불소가스의 생성장치는 상기 전해조(10)의 좌측 또는 우측 말단 상부에 배치되어, 전해조(10) 내부에 잔존하는 불화수소 가스 또는 수소 가스를 배출하는 잔존가스 배출부(50)를 더 포함할 수 있다.

상기 잔존가스 배출부(50)는 안정적으로 잔존가스를 배출할 수 있도록 불활성 기체를 공급하는 불활성기체 공급부(51)을 포함한다. 포집되지 않은 상기 불소 가스, 수소 가스 또는 전해액으로부터 발생할 수 있는 불화수소 가스는 상기 불활성 기체에 희석되어 희석 가스로 배출시키는 역할을 한다. 상기 불활성기체 공급부(51)는 불활성기체의 공급량을 조절하기 위한 유량계 및 감압판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 잔존가스 배출부(50)는 스크러버(Scrubber, 52)를 포함한다. 상기 스크러버(52)로 불활성 기체에 희석된 잔존가스가 흡수된다.

상기 불활성기체 공급부(51)를 포함하는 잔존가스 배출부(50)를 포함함에 따라, 전해조 개방시 폭발음의 발생 없이 안전하게 전해액을 채취할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<제조예 1>

내부 용적이 994L인 전해조 내에 한 면의 유효 전해 면적이 550cm²인 직사각형 애노드를 6개씩 4열로 설치했다. 상기 애노드는 탄소전극을 사용했다. 이 후, 복수개의 원형의 가스홀들 중 서로 인접하는 3개의 가스홀 중심을 연결하여 형성될 수 있는 가상의 삼각형 내각들이 60°인 복수개의 가스홀들을 포함하는 캐소드를 상기 애노드 각 열의 양면에 각 1열씩, 총 8열로 설치하였다. 상기 가스홀들은 상기 제2 전극 단면의 상측으로부터 1/2 영역까지 배치했다. 상기 캐소드는 니켈전극을 사용했다. 결과적으로 총 4개의 불소가스 생성 모듈을 이루도록 설치하였다. 상기 전해조의 내 상면에는 애노드 및 캐소드에서 발생한 불소가스 및 수소가스의 재결합을 막기 위한 분리격벽이 설치되었다. 상기 각각의 불소가스 생성 모듈들 사이에는 직경이 0.5in의 모넬 냉각코일을 수직 일렬로 설치했다. 또한, 전해조의 외측면에 하프파이프 형태의 냉각코일을 설치했다. 상기 냉각코일 및 하프파이프 냉각코일의 냉각 매체는 물을 사용하였다. 그리고, 전해조 온도를 83℃로 유지할 수 있도록 외부로 순환시켜서 가열 및 냉각을 겸하여 온도를 조절하였다. 전해조에 KFㆍ2HF에 가까운 함불산 전해액을 제조하여 충진 하였다. 이때 제조된 전해액의 액위는 캐소드의 면보다 높으며 상기 분리격벽 하단부가 전해액 속에 약 5.5cm잠기는 정도가 되도록 불소가스 생성장치를 제조했다.

<제조예 2>

상기 제조예 1에서 제조된 생성장치의 상부 말단에 잔존가스 배출부를 추가적으로 설치했다. 상기 잔존가스 배출부에 불활성 기체 공급부 및 스크러버를 설치했다.

<비교예 1>

상기 제조예 1과 비교하여 캐소드의 개방부가 가스홀이 아닌 상측에 1.5 cm의 간격으로 배치된 세 개의 루버(louver)형 수평 틈새인 것을 제외하고는 동일한 조건으로 불소가스 생성장치를 제조하여 실험을 수행했다.

<비교예 2>

상기 제조예 1과 비교하여 캐소드의 개방부가 없는 것을 제외하고는 동일한 조건으로 불소가스 생성장치를 제조하여 실험을 수행했다.

도 5는 본 발명의 제조예 1(a), 비교예 1(b), 및 비교예 2(c)의 불소가스 생성 모듈 및 제2 전극의 단면을 대략적으로 나타낸 단면도들이다.

도 5를 참조하면, 제조예 1, 비교예 1, 및 비교예 2에 해당하는 각각의 불소가스 생성 모듈 및 제2 전극의 구조를 알 수 있다.

<실험예 1 - 전류에 따른 불소가스 제조 효율 평가>

상기 제조예 1, 비교예 1, 및 비교예 1에 의해 제조된 불소가스 생성장치의 성능을 비교하기 위하여 동일한 운전조건에서 1000A 내지 5000A로 전류를 변환시켜 불소가스 제조 효율을 측정하였다. 실험 중에 주기적으로 전해액을 채취하여 HF 농도가 40%~40.8%로 유지되고 있음을 확인했다. 또한 생성된 불소가스의 제조 효율은 단위시간당 생성된 불소가스의 양을 유량계를 이용하여 측정하였다. 전해조에서 생성된 불소가스는 컴프레셔를 이용하여 가압시킨 후 유량을 확인하였다.

도 6은 실험예 1의 결과를 나타낸 그래프로, 제조예 1, 비교예 1, 및 비교예 2의 전류에 따른 불소 제조 효율을 나타낸 그래프이다.

도 6을 참조하면, 제조예 1의 경우, 공급전류 1000A 내지 5000A 전반에 걸쳐 루버형 수평 틈새형 개방부를 포함하는 비교예 1 및 개방부를 포함하지 않는 비교예 2보다 불소 제조 효율이 높은 것을 알 수 있다. 그리고, 생성되는 불소가스의 유량이 평균 3.36kg/h로 높은 생성량을 나타냄을 알 수 있다. 그리고, 4000A 이상에서는 불소 제조 효율이 뚜렷하게 감소하는 비교예 1 및 2000A 이상에서는 불소 제조 효율이 뚜렷하게 감소하는 비교예 2와는 다르게 제조예 1의 경우, 5000A의 높은 전류 공급에서도 불소 제조 효율의 감소가 크지 않음을 알 수 있다. 또한, 비교예 2의 경우, 전류범위 2000A 이상에서 작은 폭발이 자주 일어남이 조사되었다.

결론적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 불소가스 생성장치는 정렬된 구형의 가스홀들을 포함함에 따라 불소가스 제조 효율이 향상되며, 안정적으로 불소가스가 생성됨을 알 수 있다.

<실험예 2 - 전해액 채취 안정성 평가>

상기 제조예 2에서 제조된 불소가스 생성장치의 불활성 기체 공급부에 0.04kgf/cm²g로 감압된 질소를 질소 유량계를 통하여 50cc/min으로 흘려주었다. 이 후, 노즐 안에 잔존해 있는 수소 및 불화수소를 포함한 희석된 가스를 5분 동안 배출시켰다. 이 후, 전해조의 뚜껑을 열어 폭발음 발생 유무를 관찰하였다.

실험예 2의 결과, 전해조의 뚜껑을 열어도 폭발음의 발생이 없음을 확인하였다. 결론적으로, 불활성 기체 공급부를 포함하는 잔존가스 배출부를 포함함에 따라 안정적으로 전해액을 채취할 수 있음을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.

10 : 전해조 21 : 제1 전극
22a, 22b : 제2 전극 31, 32 : 냉각코일
41 : 불소가스 포집부 43 : 분리격벽
50 : 잔존가스 배출부 51 : 불활성 기체 공급부
52 : 스크러버 1 : 가스홀

Claims (14)

1. 불화수소를 함유한 전해액을 수용하는 전해조;
   상기 전해액 내에 침지된 한 쌍의 캐소드들, 상기 각 캐소드는 섬 형태를 가지며 정렬 배치된 복수 개의 가스홀들을 구비하고;
   상기 캐소드들 사이에 배치되고 상기 전해액 내에 침지된 애노드; 및
   상기 각 캐소드가 상기 애노드를 바라보는 면에 대해 반대면에 배치된 냉각코일들을 포함하며,
   상기 가스홀의 직경은 20mm 내지 40mm이고,
   상기 전해조의 좌측 또는 우측 말단 상부에 배치되고, 불활성 기체 공급부를 포함하는 잔존가스 배출부를 포함하는 불소가스 생성장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 애노드는 상기 전해액의 표면 상부로 연장되고,
   상기 캐소드들 사이에서, 상기 표면 상부로 연장된 애노드 및 상기 전해액 내에 침지된 애노드의 상부 일부를 둘러싸고, 불소가스 포집부를 정의하는 분리격벽을 더 포함하는 불소가스 생성장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 캐소드들과 상기 애노드는 불소가스 생성 모듈을 형성하고,
   상기 전해조 내에 불소가스 생성 모듈은 복수개 배치하되,
   상기 냉각코일 중 일부는 상기 불소가스 생성 모듈들 사이에 배치되는 불소가스 생성장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 냉각코일 중 일부는 상기 전해조의 외부에 배치되는 불소가스 생성장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전해조의 외부에 배치되는 냉각코일은 하프파이프 형태인 불소가스 생성장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 가스홀들의 배열은 복수개의 행들을 가지며, 각 행은 또한 복수개의 가스홀들을 구비하는 불소가스 생성장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 가스홀들은 원형, 다각형 또는 정다각형의 형태를 갖는 불소가스 생성장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 가스홀들 중 서로 인접하는 3개의 가스홀의 중심을 연결하여 형성될 수 있는 가상의 삼각형 내각들이 30°내지 90°인 불소가스 생성장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 가스홀들 중 서로 인접하는 3개의 가스홀 중심을 연결하여 형성될 수 있는 가상의 삼각형 내각들이 60°인 불소가스 생성장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 가스홀 중 서로 인접하는 2개의 가스홀 중심간의 거리는 30mm 내지 50mm인 불소가스 생성장치.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 가스홀들은 상기 캐소드 단면의 상측으로부터 1/5 내지 4/5 영역까지 배치된 것을 특징으로 하는 불소가스 생성장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 애노드는 탄소를 포함하는 불소가스 생성장치.
14. 삭제

Images