클린룸의 탄생
모든 기술의 출현과 발전은 생산의 필요성에 기인합니다. 클린룸 기술도 예외는 아닙니다. 제2차 세계 대전 중 미국에서 항공기 항법용으로 생산된 공기 베어링 자이로스코프는 품질 불안정으로 인해 자이로스코프 10개당 평균 120회의 재작업을 해야 했습니다. 1950년대 초 한국전쟁 당시 미국 내 16만 대의 전자 통신 장비 중 100만 개 이상의 전자 부품이 교체되었습니다. 레이더 고장은 84%, 잠수함 소나 고장은 48%였습니다. 그 이유는 전자 장치와 부품의 신뢰성이 낮고 품질이 불안정하기 때문입니다. 군과 제조업체는 원인을 조사한 결과, 여러 측면에서 불결한 생산 환경과 관련이 있다는 결론을 내렸습니다. 생산 작업장을 폐쇄하기 위해 비용을 아끼지 않고 여러 가지 엄격한 조치를 취했지만 결과는 미미했습니다. 이것이 바로 클린룸의 탄생이었습니다!
클린룸 개발
1단계: 1950년대 초까지, 인체에 유해한 방사성 분진 포집 문제를 해결하기 위해 1951년 미국 원자력 위원회가 성공적으로 개발한 HEPA(고효율 미립자 공기 필터)가 생산 작업장의 공급 시스템에 적용되었습니다. 공기 여과는 현대적 의미를 지닌 클린룸의 탄생을 가져왔습니다.
두 번째 단계: 1961년 미국 샌디아 국립 연구소의 선임 연구원인 윌리스 휘트필드는 당시 층류(laminar flow)라고 불렸던 것을 제안했고, 현재는 단방향 흐름(unidirectional flow)이라고 부릅니다. (단방향 흐름) 청정 공기 흐름 구성 계획을 수립하여 실제 프로젝트에 적용했습니다. 그 이후로 클린룸은 전례 없는 수준의 청정도를 달성했습니다.
세 번째 단계: 같은 해, 미 공군은 세계 최초의 클린룸 표준 TO-00-25--203 공군 지침 "클린룸 및 클린벤치의 설계 및 운영 특성에 관한 표준"을 제정하고 발표했습니다. 이를 바탕으로 1963년 12월, 클린룸을 세 단계로 구분한 미국 연방 표준 FED-STD-209가 발표되었습니다. 이로써 완벽한 클린룸 기술의 원형이 형성되었습니다.
위의 세 가지 주요 발전은 현대 클린룸 개발 역사에서 세 가지 이정표로 자주 칭송받습니다.
1960년대 중반, 미국 내 다양한 산업 분야에 클린룸이 도입되기 시작했습니다. 군수 산업뿐만 아니라 전자, 광학, 마이크로 베어링, 마이크로 모터, 감광 필름, 초고순도 화학 시약 등 다양한 산업 분야에서 클린룸이 활용되면서 당시 과학, 기술, 산업 발전에 큰 역할을 했습니다. 이에 클린룸의 국내외 현황을 자세히 소개합니다.
개발 비교
해외: 1950년대 초, 인체에 유해한 방사성 분진의 포집 문제를 해결하기 위해 미국 원자력 위원회는 1950년에 고효율 입자 공기 필터(HEPA)를 도입했는데, 이는 청정 기술 발전사에서 첫 번째 이정표가 되었습니다. 1960년대에는 미국 내 전자 정밀 기계 및 기타 공장에 클린룸이 급증했습니다. 동시에 산업용 클린룸 기술을 생물학적 클린룸으로 이식하는 과정이 시작되었습니다. 1961년에는 층류(단방향 흐름) 클린룸이 탄생했습니다. 세계 최초의 클린룸 표준인 미국 공군 기술 교리 203이 제정되었습니다. 1970년대 초에는 클린룸 건설의 초점이 의료, 제약, 식품 및 생화학 산업으로 옮겨가기 시작했습니다. 미국 외에도 일본, 독일, 영국, 프랑스, 스위스, 구소련, 네덜란드 등 선진국들도 청정 기술을 중시하고 적극적으로 발전시키고 있습니다. 1980년대 이후 미국과 일본은 0.1μm 여과 목표와 99.99% 포집 효율을 갖춘 새로운 초고성능 헤파 필터 개발에 성공했습니다. 마침내 0.1μm 레벨 10과 0.1μm 레벨 1의 초고성능 헤파 클린룸이 건설되면서 청정 기술 발전은 새로운 시대로 접어들었습니다.
중국: 1960년대 초부터 1970년대 후반까지, 이 10년은 중국 클린룸 기술의 시작이자 토대였습니다. 해외보다 약 10년 늦은 시기였습니다. 당시는 경제가 취약하고 강대국 외교가 부재했던 매우 특수하고 어려운 시기였습니다. 이러한 어려운 환경 속에서 정밀 기계, 항공 계측기, 전자 산업의 수요를 중심으로 중국의 클린룸 기술 종사자들은 스스로의 창업 여정을 시작했습니다. 1970년대 후반부터 1980년대 후반까지 중국의 클린룸 기술은 눈부신 발전 단계를 거쳤습니다. 중국 클린룸 기술 발전 과정에서 수많은 획기적이고 중요한 성과는 거의 모두 이 시기에 탄생했습니다. 지표는 이미 1980년대에 외국의 기술 수준에 도달했습니다. 1990년대 초부터 현재까지 중국 경제는 안정적이고 빠른 성장을 유지해 왔으며, 국제 투자가 지속적으로 유입되었고, 여러 다국적 기업들이 중국에 수많은 마이크로전자 공장을 연이어 건설했습니다. 따라서 국내 기술과 연구자들은 해외 고급 클린룸의 설계 개념을 직접 접하고, 세계의 선진 장비 및 장치, 관리 및 유지보수 등을 이해할 수 있는 기회가 더 많습니다.
과학기술의 발전과 함께 중국의 클린룸 기업들도 빠르게 발전하고 있습니다. 사람들의 생활 수준은 지속적으로 향상되고 있으며, 생활 환경과 삶의 질에 대한 요구도 점점 높아지고 있습니다. 클린룸 엔지니어링 기술은 점차 가정용 공기 정화에 적용되고 있습니다. 현재 중국의 클린룸 프로젝트는 전자, 가전, 의학, 식품, 과학 연구 등 다양한 산업에 적합할 뿐만 아니라 가정, 공공 오락 시설, 교육 기관 등에서도 활용될 가능성이 높습니다. 과학기술의 지속적인 발전과 함께 클린룸 엔지니어링 기업들은 점차 수천 가구로 확대되고 있으며, 국내 클린룸 장비 산업의 규모 또한 날로 커지고 있습니다. 사람들은 클린룸 엔지니어링의 효과를 서서히 누리기 시작했습니다.
게시 시간: 2023년 9월 20일