KR102624426B1 - 가스 투과 측정용 표준 재료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 저장 또는 운송을 위한 용기, 배관, 또는 장비, 실링 부품 등에 사용되는 소재의 가스 투과도를 측정함에 있어서 주변 온도 등과 같은 변수의 영향 없이 투과도를 신뢰성 있게 측정하기 위한 표준 물질로 사용할 수 있는 재료에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표준용 재료는 다공성 모재에 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)를 이용하여 유전체층을 쌓아 기공 직경을 좁혀서 제조한 재료로서, 상기 재료는 특수 장비 없이 간단하게 제작이 가능하여 제작시 사용되는 고가의 장비나 추가 준비물이 필요 없으며, 또한, 박막의 두께 조절이 정밀하여 컨덕턴스의 정밀한 조절이 가능한 장점을 가지고 있다.
Description
본 발명은 가스의 투과도 측정용 표준 물질로 사용하기 위한 재료에 관한 것이다.
환경 오염과 에너지 고갈로 인해 수소 에너지의 사용이 이슈가 되며 전세계적으로 수소 인프라를 구축하기 위해 노력하고 있다. 이를 위해 고압의 수소를 안전하게 보관할 수 있는 저장 용기가 필요하다. 수소 저장 용기의 소재로서 금속 소재는 강도 측면에서는 장점이 있지만 수소 전기차 등에 사용하기에는 무게가 무겁다는 단점 등이 있다. 이에 따라 FKM, NBR, EPDM 과 같은 고분자 소재나 플라스틱 소재 등이 사용되는 방안이 연구 중이나, 이는 수소 투과율이 높아서 충전된 수소가 새는 문제점이 있다. 이러한 경우 안전성에 우려가 생기고 연료의 손실에 따른 경제성 문제도 있으므로, 수소 저장 용기의 소재 개발을 위해서는 수소 대면 비금속 소재에 대한 신뢰성 있는 투과 특성 평가가 매우 중요하다. 다만, 비금속 소재에 대한 수소 투과 특성 평가를 위한 표준물질이 존재하지 않아 신뢰성 있는 투과도 측정값을 얻는데 어려움을 겪고 있다.
수소 투과 측정용 표준 물질의 제조를 위한 기존 기술로서 첫번째로, 레이저 드릴링을 사용하여 10μm 이하의 미세 구멍을 뚫어 컨덕턴스(Conductance)를 조절하는 방법이 제시되었다. 제작이 간단하고 구멍의 직경을 조절하기 쉬어 컨덕턴스의 조절이 용이하나 레이저 드릴링의 기술적 한계로 직경과 깊이의 종횡비가 1:10으로 제한되어 100μm 이상의 두꺼운 시편으로는 제작이 불가능하다. 이 방법을 적용하기 위해 시편이 얇아지면 보관이 어려워지고 측정 중 부서질 염려가 있다.
두번째로는 다공성 소재 위에 마스크나 나노와이어 등을 사용하여 원하는 부분을 제외한 나머지를 코팅하는 방법이 제시되었다. 이 방법 역시 제작이 간단하고 원하는 크기의 마스크를 제작하여 개방 면적을 조절할 수 있기 때문에 컨덕턴스의 조절이 가능하다. 그러나 이 방법을 사용하기 위해서는 마스크, 나노 와이어 등의 추가 준비물이 필요하고 마스크의 그림자 효과로 인해 컨덕턴스의 정밀한 조절은 불가능하다.
세번째로는 리소그래피를 이용하여 나노채널을 제작하는 방법이 제시되었다. 이 방법은 리소그래피를 이용하여 패터닝을 통해 성벽구조를 제작한다. 제작된 성벽구조 위에 또다른 웨이퍼나 소재를 올려 일종의 긴 사각 도관을 만드는 방식이다. 이러한 방법은 리소그래피의 정밀함으로 인해 채널의 형상 또한 정밀해서 컨덕턴스의 정밀한 조절과 제한이 용이하다. 그러나 리소그래피라는 고가의 특수 장비가 필요하며 추가적으로 제작하는 단계가 있어 제작 또한 복잡하다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 특수 장비 없이 간단하게 제작이 가능하며 정밀한 컨덕턴스 조절과 제한이 용이한 가스 투과 측정용 표준 재료를 제공하는 것이다.
본 발명에서는 다공성 모재에 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)를 이용하여 유전체층을 쌓아 기공 직경을 좁혀서 재료를 제조하고 이러한 재료를 표준 물질로 사용하면 기존의 전술한 종래 물질들의 단점을 보완할 수 있다는 점을 도출하여 완성되었다.
이에, 본 발명의 일 양태에 따르면, 복수의 기공을 포함하는 다공질 모재 및 상기 다공질 모재에 적어도 1회 이상의 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD)으로 증착된 유전체 층을 포함하는, 가스의 투과도 측정을 위한 표준 물질용 재료가 제공된다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 복수의 기공을 포함하는 다공질 모재에 원자층 증착법으로 유전체층을 증착하여 표준 재료를 제조하는 단계; 및 상기 표준 재료의 컨덕턴스(conductance)를 구하는 단계를 포함하는, 가스의 투과도 측정을 위한 표준용 부재(standard element)의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 일 양태에 따르면, 상기 기재된 재료를 표준 물질로 사용한 것을 특징으로 하는, 가스의 투과도 측정 장치가 제공된다.
본 발명에 따라 다공성 모재에 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)를 이용하여 유전체층을 쌓아 기공 직경을 좁혀서 재료를 제조하는 방법은, 특수 장비 없이 간단하게 제작이 가능하여 제작 시 사용되는 고가의 장비나 추가 준비물이 필요 없으며, 또한, 박막의 두께 조절이 정밀하여 컨덕턴스의 정밀한 조절이 가능한 장점을 가지고 있다. 상기 제조한 재료를 가스, 예를 들어 헬륨 가스, 산소 가스, 질소 가스, 또는 수소 가스의 투과도 측정 시 표준 물질로 사용함으로써 가스의 투과도를 주변 압력이나 온도 등과 같은 다양한 변수와 관계없이 신뢰성 있게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표준 재료의 제조 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 표준 재료의 컨덕턴스를 측정하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에서 제조한 재료를 투과도 증착 시스템에 장착하여 Al2O3 증착 두께에 따른 시간당 압력 변화율을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 상기 도 3에서 얻은 시간당 압력 변화율에 기초하여 계산한 컨덕턴스 값을 Al2O3 증착 두께에 따라 나타낸 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 투과도 측정 시스템에서 다양한 가스의 주입 압력을 변화시켜 측정한 본 발명에 따른 재료의 컨덕턴스 값을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 재료를 통해 흐르는 가스 내 각 분자의 질량과 컨덕턴스의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 표준 재료의 컨덕턴스를 측정하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예에서 제조한 재료를 투과도 증착 시스템에 장착하여 Al2O3 증착 두께에 따른 시간당 압력 변화율을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 상기 도 3에서 얻은 시간당 압력 변화율에 기초하여 계산한 컨덕턴스 값을 Al2O3 증착 두께에 따라 나타낸 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 투과도 측정 시스템에서 다양한 가스의 주입 압력을 변화시켜 측정한 본 발명에 따른 재료의 컨덕턴스 값을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 재료를 통해 흐르는 가스 내 각 분자의 질량과 컨덕턴스의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다, "함유”한다, “가지다”라고 할 때, 이는 특별히 달리 정의되지 않는 한, 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
층, 막 등의 어떤 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 또는 “바로 상에” 있어서 어떤 부분과 다른 부분이 서로 접해 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 존재하는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에” 또는 “바로 상에” 있다고 할 때는 중간에 다른 부분이 없는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 재료는 가스, 예를 들어 수소 가스, 헬륨 가스, 산소 가스, 질소 가스, 아르곤 가스, 또는 이들의 혼합 가스 등의 각종 가스의 투과도를 측정하기 위한 표준 물질로서 사용되는 재료이다. 여기서 상기 "수소 가스", "헬륨 가스", "산소 가스", "질소 가스", 및 "아르곤 가스"는 각각, 수소, 헬륨, 산소, 질소, 또는 아르곤을 주성분으로 하는 가스를 의미한다. 즉, 수소 가스는 수소를 주성분으로 하되 미량의 다른 가스상 성분이 포함되어 있어도 된다.
본 발명에 따른 상기 재료는 복수의 기공을 포함하는 다공질 모재에 원자층 증착법으로 유전체 층을 증착함으로써 제조될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 양태에 따르면 복수의 기공을 포함하는 다공질 모재 및 상기 다공질 모재에 적어도 1회 이상의 원자층 증착법(ALD)으로 증착된 유전체 층을 포함하는 재료가 제공된다.
상기 다공질 모재는 본 발명의 일 구현예에 따르면 복수의 기공을 포함하고, 상기 기공이 상기 모재를 관통하는 형태를 갖는 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 다공질 모재는 두께가 50 내지 500 ㎛, 예를 들어서 80 내지 200 ㎛인 것일 수 있다. 상기 두께는 너무 얇을 경우 취급이 어렵기 때문에 통상적으로는 100 ㎛ 이상의 두께로 사용한다. 상기 두께는 목적하는 컨덕턴스에 따라 적절히 조절될 수 있다. 또한, 상기 기공은 ALD 증착전 최초 기공 지름이 5 내지 50 nm인 것일 수 있다. 상기 기공은 50 nm 이상이어도 되나, 50 nm 이상으로 할 경우 ALD 공정 시간이 매우 길어져 생산성이 낮아진다. 상기 기공의 최초 지름은 원자층 증착법에 의해 기공 내의 측벽과 모재 표면에 유전체 층이 증착함에 따라 감소할 수 있으며, 이에, 원자층 증착 완료후 재료의 기공 지름은 상기 유전체 층의 증착에 의해 최초 기공 지름에 비해 감소된 것일 수 있다. 다만, 가스 투과를 위해 상기 기공이 완전히 막힌 구조는 아닐 수 있다. 상기 기공의 지름은 목적하는 컨덕턴스에 따라 적절히 조절될 수 있다. 상기 기공의 지름은 후술하는 원자층 증착의 횟수에 의해 정밀하게 조절될 수 있다.
상기 다공질 모재는 양극 산화 알루미늄(Anodic Aluminum Oxide, AAO)일 수 있다. 양극 산화 알루미늄은 규칙적으로 배열되어 있는 다수의 미세한 기공들이 표면에 형성되어 있는 알루미늄 산화물이다. 상기 AAO는 통상적으로 알루미늄을 산성 용액 내에서 양극 산화시킴으로써 제조된다. 양극 산화 기술(anodization)은 금속의 표면 처리 기술 중 하나로서, 양극 산화시의 조건 (양극 산화 전압, 산성 용액의 종류와 농도, 온도 등)을 변화시킴으로써 AAO 내의 기공 크기, 간격, 깊이 등이 조절될 수 있다.
상기 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition)은 원자 단위 정도의 두께의 박막층을 한층 형성하는 표면처리 공법으로서, 1회에 1개층만 형성되므로 증착 횟수를 여러 번 반복하여 층의 두께를 관리 및 조절할 수 있는 공법이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면 유전 물질을 원자층 증착에 의해 다공질 모재 상에 증착시킬 수 있고, 상기 원자층 증착에 의해 유전 물질이 모재의 기공 내의 측벽과 모재 표면에 증착하여 유전체층을 형성할 수 있다. 이러한 증착에 의해 모재의 기공 지름은 감소할 수 있으며 모재 표면 상의 유전체층의 두께는 두꺼워질 수 있다. 이에, 본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 원자층 증착법은 2회 이상 수행될 수 있으며, 상기 원자층 증착 횟수에 따라 상기 기공의 지름이 감소할 수 있다.
상기 유전체 층은 본 발명의 일 구현예에 따르면 알루미늄 산화물(Al2O3), 이산화규소 (SiO2), 탄탈륨 산화물(Ta2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 이트륨 산화물(Y2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 하프늄 산화물(HfO2), 란탄 산화물(La2O3), 란탄 알루미늄 산화물(LaAlxOy), 란탄 하프늄 산화물(LaHfxOy), 및 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlxOy)에서 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유전체 층은 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유전체 층은 3 내지 30 nm의 두께로 증착될 수 있으며, 상기 두께에 따라 재료의 컨덕턴스가 변화하므로 원자층 증착 횟수에 의해 상기 유전체 층의 두께를 조절함으로써 목적하는 컨덕턴스를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 상기 재료는 가스, 예를 들어, 수소 가스, 헬륨 가스, 산소 가스, 질소 가스, 아르곤 가스, 또는 이들의 혼합 가스 등의 각종 다양한 가스, 특히 수소 가스의 투과도 측정에서 표준 물질(standard leak element)로 사용될 수 있다. 특히 차압 방식에 기반한 가스 투과도 측정에 사용될 수 있다. 상기 차압 방식이란 시료의 한 쪽에 가스를 도입하고, 반대측을 진공으로 유지할 때, 투과된 가스에 의한 진공측의 압력 증가량를 컨덕턴스가 알려진 오리피스(관통홀) 양단의 차압을 압력 센서로 측정하여 가스 투과도를 결정하는 방법이다.
수소와 같은 각종 가스의 저장 또는 운송을 위한 용기, 배관, 또는 장비, 실링 부품 등에 사용되는 소재의 가스 투과도를 측정함에 있어서 주변 온도 등과 같은 변수의 영향 없이 투과도를 신뢰성 있게 측정하기 위해서는 측정대상 소재에 대한 표준 물질로 사용할 수 있는 재료가 필요하다. 본 발명의 재료는 이러한 표준 물질로서 사용될 수 있으며, 특히, 본 발명의 일 구현예에 따르면 수소 저장 또는 운송을 위한 용기, 배관, 또는 장비에 사용되는 비금속성 재료의 수소 투과도 측정 시 유용하게 사용될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 구현예에 따르면 가스 저장 또는 운송을 위한 용기, 배관, 또는 장비에 사용되는 비금속성 재료의 가스 투과도 측정을 위한 가스 투과 측정 장치, 예를 들어 수소 저장 또는 운송 용기. 배관, 또는 장비에 사용되는 비금속성 재료의 수소 투과도 측정을 위한 가스 투과 측정 장치에서 본 발명의 재료를 표준 물질로서 사용한 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 재료를 가스 투과도 측정에 표준 물질로 사용하기 위해서는 본 발명의 일 구현예에 따르면 전술한 바와 같이 재료의 컨덕턴스를 알고 있어야 한다. 이에, 본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 복수의 기공을 포함하는 다공질 모재에 원자층 증착법으로 유전체층을 증착하여 표준 재료를 제조하는 단계; 및 상기 표준 재료의 컨덕턴스(conductance)를 구하는 단계를 포함하는, 가스의 투과도 측정을 위한 표준용 부재(standard element)의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 컨덕턴스를 구하는 단계는 컨덕턴스 측정용 시스템에서 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 상기 표준 재료를 위치시키는 단계; 상기 시스템 전체를 진공 상태로 하는 단계; 상기 상부 챔버에 가스를 소정의 유량으로 주입하는 단계; 상기 표준 재료를 통해 하부 챔버로 흐르는 가스의 시간당 압력 변화율을 측정하는 단계; 및 하기 수학식 1로부터 컨덕턴스를 계산하는 단계를 포함할 수 있다:
[수학식 1]
상기 수학식 1 에서, C 는 컨덕턴스 (m3/s)이고, V는 챔버 부피 (m3) 이고, 는 압력차이고, dP/dt 는 시간당 압력 변화율이다.
상기 컨덕턴스를 구하는 방법을 도 2를 참고하여 보다 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따라 제작된 재료(Leak element)를 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 위치시킨다. 진공 펌프를 이용하여 전체 시스템을 진공 상태로 만들고 상부 챔버에 가스를 주입하여 재료(leak element)를 통해 하부 챔버로 흐르는 가스의 시간당 압력 변화율을 측정한다. 아래의 수식을 이용하면 컨덕턴스를 도출할 수 있다:
①과 ②는 같은 유량 Q를 가지므로
따라서 시간당 압력 변화율인 dP/dt를 측정하면 컨덕턴스를 계산할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠다. 실시예는 발명의 설명을 위해 제시되는 것이므로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예: 본 발명에 따른 재료의 제조 및 평가
다공질 모재로서 AAO (두께 100 ㎛, 기공 크기 20 nm)를 사용하여 원자층 증착에 의해 Al2O3 층을 적층하여 본 발명의 재료를 제조하였다.
이 때 원자층 증착 횟수를 증가시키면서 5 내지 30 nm 두께의 Al2O3 층을 증착시켰으며 도 2에 나타낸 바와 같은 투과도 측정 시스템에 leak element 로서 장착하여 시간당 압력 변화율을 측정하였다. 이렇게 측정한 시간당 압력 변화율을 도 3에 나타낸다. 도 3으로부터 Al2O3 두께가 증가함에 따라 시간당 압력변화율이 감소하는 것을 알 수 있다.
또한, 위에서 측정한 시간당 압력 변화율에 기초하여 컨덕턴스를 수학식 1에 따라, 예를 들어 다음과 같이 계산하였다.
Al2O3 두께 14 nm의 경우
도 4는 상기 도 3에서 얻은 시간당 압력 변화율에 기초하여 계산한 컨덕턴스 값을 Al2O3 증착 두께에 따라 나타낸 것이다. 도 4로부터 Al2O3 두께가 증가함에 따라 컨덕턴스가 감소하는 것을 알 수 있다.
다음으로, 본 발명의 재료를 통해 흐르는 가스의 흐름이 분자류의 영역인지 확인하기 위해 가스의 주입 압력을 바꾸어가며 실험하였다. 도 5는 도 2에 도시된 투과도 측정 시스템에서 다양한 가스의 주입 압력을 변화시켜 측정한 본 발명에 따른 재료의 컨덕턴스 값을 나타내는 그래프이다. 사용한 가스는 수소, 헬륨, 질소, 아르곤이며 도 5의 그래프에서 보는 봐와 같이 102 ~ 103 kPa 사이의 압력에서 컨덕턴스가 일정한 것을 볼 수 있다. 또한 위의 식에서 컨덕턴스는 분자질량의 제곱근의 역수에 비례한다. 도 6은 본 발명의 재료를 통해 흐르는 가스 내 각 분자의 질량과 컨덕턴스의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6은 분자질량과 컨덕턴스의 관계를 통해, 본 발명에 따라 제조된 재료를 통해 흐르는 기체 흐름은 분자류 흐름 영역이라는 것을 보여준다. 도 5와 6으로부터, 본 발명의 재료를 통해 흐르는 수소, 헬륨, 질소, 아르곤은 102 ~ 103 kPa 사이의 압력에서 분자류 흐름 영역인 것을 알 수 있다.
본 실시예에서는 AAO 위에 원자층 증착법을 이용하여 박막을 쌓아 기공을 좁히는 방법으로 재료를 제작하였다. 이 방법을 사용하면 제작이 간단하고 얇은 박막으로 컨덕턴스의 정밀한 조절과 제한이 용이하다. 또한 10 nm 내외의 박막을 쌓으므로 제작 시간 또한 오래 걸리지 않는다. 본 발명의 재료를 통해 흐르는 기체는 102 ~ 103 kPa 사이의 압력에서 분자류 흐름을 가지므로 장비의 교정과 흐르는 유량 역시 쉬운 계산식으로 계산이 가능하고, 여러 종류의 기체를 사용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (17)
- 내부를 관통하는 복수의 기공을 포함하는 다공질 모재 및 상기 다공질 모재에 적어도 1회 이상의 원자층 증착법(ALD)으로 상기 다공질 모재의 기공 내의 측벽에 증착된 유전체 층과 상기 다공질 모재의 내부를 관통하는 기공이 없는 표면에 증착된 유전체 층을 포함하고,
원자층 증착법의 증착 횟수에 의해 상기 다공질 모재의 기공의 지름을 조절함으로써, 목적하는 컨덕턴스(conductance)가 획득될 수 있는,
가스의 투과도 측정을 위한 표준 물질용 재료. - 제1항에 있어서, 상기 다공질 모재는 양극 산화 알루미늄(Anodic Aluminum Oxide)인 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 제1항에 있어서, 상기 다공질 모재는 두께가 50 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 제1항에 있어서, 상기 기공은 ALD 증착전 최초 기공 지름이 5 내지 50 nm인 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 제1항에 있어서, 상기 원자층 증착법은 2회 이상 수행되고, 상기 원자층 증착 횟수에 따라 상기 기공의 지름이 감소되는 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 제1항에 있어서, 상기 유전체 층은 알루미늄 산화물(Al2O3), 이산화 규소 (SiO2), 탄탈륨 산화물(Ta2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 이트륨 산화물(Y2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 하프늄 산화물(HfO2), 란탄 산화물(La2O3), 란탄 알루미늄 산화물(LaAlxOy), 란탄 하프늄 산화물(LaHfxOy), 및 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlxOy)에서 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 제6항에 있어서, 상기 유전체 층은 알루미늄 산화물(Al2O3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 유전체 층은 3 내지 30 nm의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 제9항에 있어서, 상기 기공의 지름은 상기 유전체 층의 증착에 의해 최초 기공 지름에 비해 감소된 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 차압 방식에 기반한 가스 투과도 측정에서 표준 물질(standard leak element)로 사용되는 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 제1항에 있어서, 가스 저장 또는 운송을 위한 용기, 배관, 또는 장비에 사용되는 비금속성 재료의 가스 투과도 측정시 사용되는 것을 특징으로 하는 표준 물질용 재료.
- 내부를 관통하는 복수의 기공을 포함하는 다공질 모재에 원자층 증착법으로 상기 다공질 모재의 기공 내의 측벽과 상기 다공질 모재의 내부를 관통하는 기공이 없는 표면에 유전체층을 증착하여 표준 재료를 제조하는 단계로서, 원자층 증착법의 증착 횟수에 의해 상기 다공질 모재의 기공의 지름을 조절함으로써, 목적하는 컨덕턴스(conductance)가 획득될 수 있는, 상기 표준 재료를 제조하는 단계; 및
상기 표준 재료의 컨덕턴스(conductance)를 구하는 단계를 포함하는,
가스의 투과도 측정을 위한 표준용 부재(standard element)의 제조 방법. - 제14항에 있어서, 상기 컨덕턴스를 구하는 단계는
컨덕턴스 측정용 시스템에서 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 상기 표준 재료를 위치시키는 단계;
상기 시스템 전체를 진공 상태로 하는 단계;
상기 상부 챔버에 가스를 소정의 유량으로 주입하는 단계;
상기 표준 재료를 통해 하부 챔버로 흐르는 가스의 시간당 압력 변화율을 측정하는 단계; 및
하기 수학식 1로부터 컨덕턴스를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스의 투과도 측정을 위한 표준용 부재(standard element)의 제조 방법:
[수학식 1]
상기 수학식 1 에서,
C 는 컨덕턴스 (m3/s)이고, V는 챔버 부피 (m3) 이고, 는 압력차이고, dP/dt 는 시간당 압력 변화율이다. - 제1항에 기재된 재료를 표준 물질로 사용한 것을 특징으로 하는, 가스의 투과도 측정 장치.
- 제16항에 있어서, 가스 저장 또는 운송을 위한 용기, 배관, 또는 장비에 사용되는 비금속성 재료의 가스 투과도 측정에 사용되는 것을 특징으로 하는, 가스의 투과도 측정 장치.
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