미세먼지의 발생원은 무기 입자, 유기 입자, 생물 입자로 나뉩니다. 인체에 미치는 영향으로는 호흡기 및 폐 질환, 알레르기, 바이러스 감염 등이 있으며, 실리콘 칩에 먼지 입자가 부착되면 집적 회로의 변형이나 단락을 일으켜 칩의 작동 불능 상태를 초래할 수 있습니다. 따라서 미세 오염원 제어는 클린룸 관리의 중요한 부분이 되었습니다.
클린룸 환경 제어의 중요성은 생산 공정의 환경 조건이 특정 청정 기준을 충족하도록 보장하는 데 있으며, 이는 많은 산업 분야에서 매우 중요합니다. 다음은 클린룸 환경 제어의 중요성과 구체적인 역할입니다.
1. 제품 품질을 보장합니다
1.1 오염 방지: 반도체, 제약, 의료기기 등의 산업에서는 미세 입자 오염 물질이 제품 결함이나 고장의 원인이 될 수 있습니다. 클린룸 내 공기 질과 입자 농도를 제어함으로써 이러한 오염 물질이 제품에 영향을 미치는 것을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
초기 하드웨어 장비 투자 외에도 클린룸 청결 유지 및 관리를 위해서는 우수한 소프트웨어 관리 시스템이 필수적입니다. 위 그림의 데이터 결과를 보면 작업자가 클린룸 청결에 가장 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있습니다. 작업자가 클린룸에 들어가면 먼지가 급격히 증가하고, 사람들이 오가는 경우 청결도는 즉시 악화됩니다. 즉, 청결도 악화의 주요 원인은 인적 요인임을 알 수 있습니다.
1.2 일관성: 클린룸 환경은 생산 공정의 일관성과 반복성을 유지하는 데 도움이 되므로 안정적인 제품 품질을 보장합니다.
유리 기판의 경우, 먼지 입자가 달라붙으면 유리 기판에 흠집이 생기고 단락, 기포 등이 발생하여 공정 품질이 저하되고 결국 불량품으로 이어집니다. 따라서 오염원 제어는 클린룸 관리에서 중요한 부분이 되었습니다.
외부 먼지 유입 및 방지
클린룸은 적절한 양압(>0.5mmHg)을 유지해야 하며, 사전 시공 단계에서 공기 누출이 없도록 철저히 시공해야 합니다. 또한, 인원, 장비, 원자재, 공구, 소모품 등을 클린룸에 반입하기 전에는 반드시 세척 및 소독을 실시하여 먼지 발생을 방지해야 합니다. 아울러, 청소 도구는 적절한 위치에 보관하고 정기적으로 교체하거나 세척해야 합니다.
클린룸에서의 분진 발생 및 방지
칸막이판 및 바닥재와 같은 클린룸 자재의 적절한 선정, 공정 장비 관리(예: 정기적인 유지 보수 및 청소), 생산 인력의 작업 위치 내 이동 및 과도한 신체 움직임 금지, 특정 작업대에는 접착 매트 부착 등의 예방 조치 시행.
2. 생산 효율 향상
2.1 불량률 감소: 생산 공정에서 불순물과 오염 물질을 줄임으로써 불량률을 낮추고 수율을 높여 생산 효율을 향상시킬 수 있습니다.
예를 들어 웨이퍼 생산에는 600단계가 있습니다. 각 공정의 수율이 99%라면 600번의 공정을 모두 수행했을 때의 전체 수율은 얼마일까요? 정답: 0.99^600 = 0.24%.
공정을 경제적으로 실현 가능하게 하려면 각 단계의 수율이 얼마나 높아야 할까요?
•0.999^600 = 54.8%
•0.9999^600=94.2%
최종 공정 수율이 90% 이상이 되려면 각 공정 수율이 99.99% 이상에 도달해야 하며, 미세 입자 오염은 공정 수율에 직접적인 영향을 미칩니다.
2.2 공정 가속화: 깨끗한 환경에서 작업하면 불필요한 청소 및 재작업 시간을 줄여 생산 공정을 더욱 효율적으로 만들 수 있습니다.
3. 직원의 건강과 안전을 보장하십시오.
3.1 산업 보건: 유해 물질을 배출할 수 있는 일부 생산 공정의 경우, 클린룸은 유해 물질이 외부 환경으로 확산되는 것을 방지하고 작업자의 건강을 보호할 수 있습니다. 인류의 발전과 함께 기술, 장비, 지식은 향상되었지만 대기 질은 오히려 악화되었습니다. 사람은 평생 동안 약 27만 m³의 공기를 흡입하며, 시간의 70~90%를 실내에서 보냅니다. 미세 입자는 인체에 흡입되어 호흡기에 침착됩니다. 5~30μm 크기의 입자는 비인두에, 1~5μm 크기의 입자는 기관과 기관지에, 그리고 1μm 미만의 입자는 폐포벽에 침착됩니다.
실내 공기 순환량이 부족한 공간에 장시간 머무르면 두통, 가슴 답답함, 피로감 등의 증상을 동반하는 '실내 증후군'이 발생하기 쉽고, 호흡기 및 신경계 질환에도 취약해집니다. 우리나라 국가표준 GB/T18883-2002에서는 실내 공기 순환량을 1인당 시간당 30m³ 이상으로 규정하고 있습니다.
클린룸의 신선 공기량은 다음 두 항목 중 최대값을 가져야 합니다.
a. 실내 배기량을 보상하고 실내 양압을 유지하는 데 필요한 공기량의 합.
b. 클린룸 직원이 필요로 하는 신선한 공기를 확보하십시오. 클린룸 설계 규격에 따르면, 1인당 시간당 신선한 공기량은 40m³ 이상이어야 합니다.
3.2 안전한 생산: 습도 및 온도와 같은 환경 변수를 제어함으로써 정전기 방전과 같은 안전 위험을 방지하여 생산 안전을 확보할 수 있습니다.
4. 규제 및 표준 요건을 충족합니다.
4.1 산업 표준: 많은 산업 분야에서는 엄격한 청결 기준(예: ISO 14644)을 준수해야 하며, 생산은 특정 등급의 클린룸에서 이루어져야 합니다. 이러한 표준을 준수하는 것은 규제 요건일 뿐만 아니라 기업 경쟁력의 지표이기도 합니다.
청정 작업대, 청정 창고, 층류 이송 창, 팬 필터 유닛(FFU), 청정 옷장, 층류 후드, 계량 후드, 청정 스크린, 자가 세척기, 에어 샤워 시리즈 제품의 경우, 기존 제품의 청정도 시험 방법을 표준화하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 필요가 있습니다.
4.2 인증 및 심사: 제3자 인증기관의 심사를 통과하고 관련 인증(예: GMP, ISO 9001 등)을 획득하여 고객 신뢰를 높이고 시장 진출을 확대합니다.
5. 기술 혁신을 촉진합니다.
5.1 연구 개발 지원: 클린룸은 첨단 제품 개발을 위한 이상적인 실험 환경을 제공하며 신제품 개발을 가속화하는 데 도움이 됩니다.
5.2 공정 최적화: 엄격하게 통제된 환경에서는 공정 변화가 제품 성능에 미치는 영향을 관찰하고 분석하기가 더 쉬워지므로 공정 개선을 촉진할 수 있습니다.
6. 브랜드 이미지 강화
6.1 품질 보증: 높은 수준의 청결한 생산 시설을 갖추는 것은 브랜드 이미지를 향상시키고 제품 품질에 대한 고객의 신뢰를 높일 수 있습니다.
6.2 시장 경쟁력: 청정 환경에서 생산될 수 있는 제품은 종종 높은 품질과 신뢰성의 상징으로 여겨지며, 이는 기업이 치열한 시장 경쟁에서 두각을 나타내는 데 도움이 됩니다.
7. 수리 및 유지 보수 비용 절감
7.1 장비 수명 연장: 청정 환경에서 작동하는 생산 장비 및 도구는 부식 및 마모에 대한 저항력이 높아져 수명이 연장되고 유지 보수 빈도와 비용이 절감됩니다.
7.2 에너지 소비 감소: 클린룸의 설계 및 관리를 최적화하여 에너지 효율을 향상시키고 에너지 소비 및 운영 비용을 절감합니다.
클린룸 운영 관리의 네 가지 원칙:
1. 다음 물품은 반입하지 마십시오:
헤파 필터의 프레임은 누출될 수 없습니다.
설계된 압력은 실내에서 유지되어야 합니다.
작업자는 에어샤워 후 옷을 갈아입고 클린룸에 들어가야 합니다.
사용되는 모든 자재, 장비 및 도구는 반입 전에 세척해야 합니다.
2. 생성하지 마십시오:
작업자는 먼지가 묻지 않는 옷을 착용해야 합니다.
불필요한 행동을 줄이세요.
먼지가 쉽게 발생하는 재료는 사용하지 마십시오.
불필요한 물품은 반입할 수 없습니다.
3. 축적하지 마십시오:
청소하기 어렵거나 청소가 힘든 구석이나 기계 주변부가 없어야 합니다.
실내에 노출된 공기 덕트, 수도관 등을 최소화하도록 노력하십시오.
청소는 표준적인 방법과 지정된 시간에 따라 수행되어야 합니다.
4. 즉시 제거하십시오:
환기 횟수를 늘리세요.
분진 발생 부위 근처의 배기구.
제품에 먼지가 달라붙는 것을 방지하기 위해 공기 흐름 형태를 개선하십시오.
요컨대, 클린룸 환경 제어는 제품 품질 보장, 생산 효율 향상, 직원 건강 및 안전 보호, 규제 요건 충족, 기술 혁신 촉진, 브랜드 이미지 제고에 매우 중요합니다. 기업은 클린룸을 구축하고 유지 관리할 때 이러한 요소들을 충분히 고려하여 생산 및 연구 개발 요구 사항을 충족할 수 있도록 해야 합니다.
게시 시간: 2024년 11월 12일