클린룸의 탄생
모든 기술의 출현과 발전은 생산의 필요성에서 비롯됩니다. 클린룸 기술도 예외는 아닙니다. 제2차 세계 대전 당시 미국에서 항공기 항법용으로 생산된 공기 베어링 자이로스코프는 품질 불안정으로 인해 10개당 평균 120번이나 재작업을 해야 했습니다. 1950년대 초 한반도 전쟁 당시 미국에서는 16만 대의 전자 통신 장비 중 100만 개 이상의 전자 부품을 교체해야 했습니다. 레이더는 84%, 잠수함 소나는 48%의 고장률을 보였습니다. 이는 전자 장비와 부품의 신뢰성이 낮고 품질이 불안정했기 때문입니다. 군과 제조업체는 원인을 조사한 결과, 여러 측면을 종합적으로 고려했을 때 비위생적인 생산 환경이 주요 원인이라는 결론을 내렸습니다. 막대한 비용을 들여 엄격한 조치를 취했지만, 생산 공장 폐쇄로 인한 개선 효과는 미미했습니다. 이것이 바로 클린룸 기술의 탄생 배경입니다!
클린룸 개발
1단계: 1950년대 초까지 미국 원자력위원회가 인체에 유해한 방사성 분진을 포집하는 문제를 해결하기 위해 1951년에 성공적으로 개발한 HEPA(고효율 미립자 공기 필터)가 생산 작업장의 공기 공급 시스템에 적용되었습니다. 공기 여과 기술은 현대적 의미를 지닌 클린룸의 탄생을 진정으로 이끌었습니다.
두 번째 단계: 1961년, 미국 샌디아 국립 연구소의 선임 연구원인 윌리스 휘트필드는 당시 층류라고 불렸고 현재는 단방향 흐름이라고 불리는 개념을 제안했습니다. (단방향 흐름) 청정 공기 흐름 조직 계획이 수립되어 실제 프로젝트에 적용되었습니다. 그 이후로 클린룸은 전례 없는 수준의 청정도를 달성했습니다.
세 번째 단계: 같은 해에 미 공군은 세계 최초의 클린룸 표준인 TO-00-25-203 공군 지침 "클린룸 및 클린 벤치의 설계 및 운영 특성에 관한 표준"을 제정하고 발표했습니다. 이를 바탕으로 클린룸을 3단계로 구분한 미국 연방 표준 FED-STD-209가 1963년 12월에 발표되었습니다. 이로써 완벽한 클린룸 기술의 원형이 완성되었습니다.
위의 세 가지 핵심 발전은 현대 클린룸 개발 역사에서 세 가지 중요한 이정표로 자주 언급됩니다.
1960년대 중반, 미국에서는 다양한 산업 분야에 클린룸이 등장하기 시작했습니다. 군수 산업뿐 아니라 전자, 광학, 마이크로 베어링, 마이크로 모터, 감광 필름, 초순수 화학 시약 등 여러 산업 분야에서 활용이 확대되면서 당시 과학 기술 및 산업 발전에 크게 기여했습니다. 이에 국내외 클린룸 사례를 자세히 살펴보겠습니다.
개발 비교
해외 사례: 1950년대 초, 인체에 유해한 방사성 분진 포집 문제를 해결하기 위해 미국 원자력위원회는 고효율 미립자 공기 필터(HEPA)를 도입하여 청정 기술 개발 역사에 첫 이정표를 세웠습니다. 1960년대에는 미국의 전자 정밀 기계 공장 등에서 클린룸이 널리 사용되기 시작했습니다. 동시에 산업용 클린룸 기술을 생물 산업 분야의 클린룸으로 이식하는 작업이 진행되어 1961년에는 층류(단방향 흐름) 클린룸이 탄생했습니다. 세계 최초의 클린룸 표준인 미 공군 기술 교리 203이 제정되기도 했습니다. 1970년대 초에는 클린룸 구축의 초점이 의료, 제약, 식품, 생화학 산업으로 옮겨가기 시작했습니다. 미국뿐만 아니라 일본, 독일, 영국, 프랑스, 스위스, 구소련, 네덜란드 등 산업적으로 선진화된 국가들도 청정 기술을 매우 중요하게 여기고 적극적으로 개발해 왔다. 1980년대 이후 미국과 일본은 0.1μm의 여과 목표와 99.99%의 집진 효율을 가진 새로운 울트라 HEPA 필터를 개발하는 데 성공했다. 그 결과, 0.1μm 레벨 10 및 0.1μm 레벨 1 등급의 울트라 HEPA 클린룸이 구축되었고, 이는 청정 기술 발전에 새로운 시대를 열었다.
중국: 1960년대 초부터 1970년대 후반까지 10년은 중국 클린룸 기술의 시작과 기반을 다진 시기였습니다. 해외보다 약 10년 정도 뒤처진 시기였죠. 경제는 취약했고 강대국의 외교적 지원도 부족했던 매우 특수하고 어려운 시기였습니다. 이러한 어려운 환경 속에서 정밀 기계, 항공 계측기, 전자 산업의 수요를 중심으로 중국의 클린룸 기술 종사자들은 창업 여정을 시작했습니다. 1970년대 후반부터 1980년대 후반까지 중국 클린룸 기술은 눈부신 발전기를 맞았습니다. 이 시기에 중국 클린룸 기술 발전 과정에서 수많은 획기적이고 중요한 성과들이 탄생했으며, 1980년대에는 기술 수준이 해외 수준에 도달했습니다. 1990년대 초부터 현재까지 중국 경제는 안정적이고 빠른 성장을 유지했고, 국제 투자가 지속적으로 유입되면서 여러 다국적 기업들이 중국에 수많은 마이크로 전자 공장을 건설했습니다. 따라서 국내 기술진과 연구진은 해외 고수준 클린룸의 설계 개념을 직접 접하고, 세계 최고 수준의 장비와 기기, 관리 및 유지보수 등에 대해 이해할 수 있는 더 많은 기회를 갖게 됩니다.
과학 기술의 발전과 더불어 중국의 클린룸 기업들도 빠르게 성장하고 있습니다. 사람들의 생활 수준이 지속적으로 향상됨에 따라 생활 환경과 삶의 질에 대한 요구도 높아지고 있습니다. 클린룸 엔지니어링 기술은 점차 가정용 공기 정화에도 적용되고 있습니다. 현재 중국의 클린룸 프로젝트는 전자, 가전, 의약품, 식품, 과학 연구 등 다양한 산업 분야뿐만 아니라 가정, 공공 오락 시설, 교육 기관 등에도 활용되고 있습니다. 과학 기술의 지속적인 발전으로 클린룸 엔지니어링 기술은 점차 수많은 가정에 보급되고 있으며, 국내 클린룸 장비 산업의 규모 또한 날로 커지고 있습니다. 사람들은 점차 클린룸 기술의 효과를 누리기 시작했습니다.
게시 시간: 2023년 9월 20일