[논문]반도체 산업 공정가스의 혼화성에 따른 반응성 고찰

이근원

doi:10.7842/kigas.2016.20.4.15

초록
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반도체 산업에서 많은 종류의 화학물질 사용으로 인한 독성물질 누출과 화학물질간의 혼화에 따른 화재 폭발 등에 의한 화학사고의 위험성이 증가하고 있다. 화학물질의 혼화에 따른 반응성을 평가하는데 실험적 방법이 가장 신뢰성 있지만, 모든 화학물질을 실험을 통하여 평가하는 것은 시간적, 비용적인 제한이 있다. 본 연구에서는 반도체 산업에서 주로 사용되는 공정가스의 위험성 추정하기 위해 미국 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)과 EPA에서 개발한 CRW(Chemical Reactivity Worksheet) 3.0 프로그램을 사용하여 공정가스의 반응성을 고찰하였다. 이들 연구 결과는 반도체산업의 공정가스의 혼화성에 따른 반응성 정보와 저장캐비닛의 가스 실린더 보관에 관한 KOSHA 기술지침 작성에 필요한 기초자료를 제시하고자 하였다.

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In the semiconductor industry, the risk of chemical accidents due to miscibility between the many types of chemicals and leakage of toxic chemicals has increased. In order to evaluate the reactivity with miscibility of chemicals, experimental method is the most reliable, but there is a time and cost...

In the semiconductor industry, the risk of chemical accidents due to miscibility between the many types of chemicals and leakage of toxic chemicals has increased. In order to evaluate the reactivity with miscibility of chemicals, experimental method is the most reliable, but there is a time and cost limitations to be evaluated through experiment all the chemicals. In the study, the reactivity of process gases in the semiconductor industry was considered by the CRW (Chemical Reactivity Worksheets) 3.0 program developed by US NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) and EPA. The reactivity informations with the miscibility of process gases for semiconductor industry provided, and also a KOSHA guide for the storage/separation of gas cylinders in dispensing cabinets in the semiconductor industry was proposed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 화학물질의 혼화성(Miscibility)에 따른 반응위험성 추정하기 위해 미국 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)과 EPA에서 개발한 CRW(Chemical Reactivity Worksheet) 3.0 프로그램을 사용하여 반도체 산업에서 사용되는 공정가스의 반응성을 고찰하였다. 또한, 반도체 공정의 공정가스 혼화에 따른 반응성 정보와 안전보건 기술지침(안)을 제시하여 사고예방에 기여하고자 한다.

제안 방법

반도체 산업에서 사용되고 있는 공정가스의 혼화에 따른 반응성을 평가하기 위해 CRW 3.0 프로그램을 활용하여 호환성 차트를 작성하였다. Fig.
본 연구는 CRW(Chemical Reactivity Worksheet) 3.0 프로그램을 사용하여 반도체산업의 화학물질 누출에 따른 공정용 가스의 혼화성에 따른 반응위험성을 추정하였다. 국내 반도체 산업에서 많이 사용되고 있는 암모니아 등 공정용 가스 39종을 선정하여 반응 위험성을 추정하여 Table 5와 같은 혼화성 차트를 제시하였다.

대상 데이터

반도체 산업에서 사용되고 있는 화학물질을 대상으로 반응 위험성을 추정하고자 연구대상 물질로 반도체장비재료협회 (SEMI, Semiconductor Equipment and Material Institute)의 규격 S4-0340에서 제시한 반도체 공정용 가스 52종을 검토하였다[10]. 그러나, 국내 반도체 제조 사업장의 현장 방문조사를 통해 반도체 산업에서 많이 사용되고 있는 공정용 가스 39종을 연구대상 물질로 선정하였다. 이들 공정용 가스는 우리나라 반도체 제조공정에 사용되고 있는 화학물질로 확인되었으며, 연구대상 화학물질 목록을 Table 1에 나타내었다.

성능/효과

0 프로그램을 사용하여 반도체산업의 화학물질 누출에 따른 공정용 가스의 혼화성에 따른 반응위험성을 추정하였다. 국내 반도체 산업에서 많이 사용되고 있는 암모니아 등 공정용 가스 39종을 선정하여 반응 위험성을 추정하여 Table 5와 같은 혼화성 차트를 제시하였다. Table 5에서 “N"으로 표시된 것은 두 물질이 혼화할 수 없는 경우로서 반응 위험성이 있는 물질이다.
Table 5에서 “N"으로 표시된 것은 두 물질이 혼화할 수 없는 경우로서 반응 위험성이 있는 물질이다. 또한, 반도체 산업의 공정용 가스에 대한 화학물질 혼화에 따른 반응위험성 분류 정보와 저장 캐비닛의 가스 실린더 보관에 관한 KOSHA GUIDE 작성에 필요한 기초자료를 제시하였다. 본 연구에서는 반도체 공정용 가스의 혼화에 따른 반응 위험성을 제시하였지만, 향후 반도체 공정별 및 연구용 화학물질에 대한 반응위험성을 추정하여 화학물질 취급·사용 근로자나 연구자에게 위험성 정보를 제시하는 연구가 필요하다.

후속연구

또한, 반도체 산업의 공정용 가스에 대한 화학물질 혼화에 따른 반응위험성 분류 정보와 저장 캐비닛의 가스 실린더 보관에 관한 KOSHA GUIDE 작성에 필요한 기초자료를 제시하였다. 본 연구에서는 반도체 공정용 가스의 혼화에 따른 반응 위험성을 제시하였지만, 향후 반도체 공정별 및 연구용 화학물질에 대한 반응위험성을 추정하여 화학물질 취급·사용 근로자나 연구자에게 위험성 정보를 제시하는 연구가 필요하다.
본 연구에서는 반도체 공정용 가스의 혼화성에 따른 반응 위험성이 예측되는 경우(N)에만 반응위험성 정보의 대표적인 예를 하나만 Table 2에 나타내었다. 이들 위험정보는 반도체 공정가스를 취급하는 근로자나 연구원들이 혼화성에 따른 반응위험성을 사전에 인지하고 활용하면 화학물질 누출에 의한 사고예방 대책 수립에 활용 될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	인화성가스는 무엇인가?	(1) “인화성가스(flammable gas)"라 함은 인화한계 농도의 최저한계가 13 % 이하 또는 최고한도와 최저한도의 차가 12% 이상인 것으로서 표준압력(101.3 kPa)하의 20℃에서 가스 상태인 물질을 말한다.
	반도체 산업에서 산업안전보건 기술지침의 목적은 무엇인가?	반도체 산업에서 산업안전보건 기술지침으로 반도체 관련 기술연구를 수행하거나 작업에 사용되는 저장캐비닛에 가스를 함께 보관하거나 분리해서 두는 가스 실린더의 보관에 필요한 사항을 제시하는 데 그 목적이 있다. 이 지침은 기체 또는 액체 화학물질이 들어있는 내용적이 1,000 L까지의 모든 형태의 실린더에 적용된다.
	CRW 프로그램은 어디에 활용되는가?	이 프로그램은 화학물질이 서로 혼합되어 일어날 수 있는 반응위험성을 예측하는 프로그램으로 비상대응이나 계획 설계자에게 유용하며, 6,000종 이상의 화학물질에 대한 반응성 정보를 가진 데이터베이스(DB)를 제공하고 있다[3]. 이 소프트웨어 툴(tool)은 화학공정안전, 저장 혼화성의 예측과 유해화학물질누출 사고의 대응에 활용된다[4]. 2012년에는 미국에서 개최된 제 8회 세계 공정안전회의(Global congress on process safety)에서 CCPS 화학반응성평가 툴로서 소개한바 있다[5].

참고문헌 (11)

Keun Won Lee, "Development of Reactivity Matrix to Determine Mixture Risk of Chemical Materials(I)", 2014-OSHRI-598, Occupational Safety and Health Research Institute, KOASH, (2014)
Keun Won Lee, "Development of Reactivity Matrix to Determine Mixture Risk of Chemical Materials(II)", 2015-OSHRI-1094, Occupational Safety and Health Research Institute, KOASH, (2015)
Dave Gorman et al., "Enhanced NOAA Chemical Reactivity Worksheet for Determining Chemical Compatibility", 9th Global Congress on Process Safety, San Antonio, Texas, (2013)
L.E., Johnson and J.A. Farr, "CRW2-A Representative Compound Approach to Functionality-Based Prediction of Reactive Chemical Hazards", Process Safety Progress, 27(3), 212-218, (2008)

상세보기
Edward Mark Davis et al., "The CCPS Chemical Reactivity Tools", 8th Global Congress on Process Safety, Houston, TX, 2-28, (2012)
Chunyang Wei at al., "Application of screening tools in the prevention of reactive chemical incidents", J. of Loss Prevention in the Process Industries, 17, 261-269, (2004)

상세보기
D.A. Crowl and T.I. Elwell, "Idenfifying Criteria to Classify Chemical Mixtures as 'Highly Hazardous'due to Chemical Reactivity", J. of Loss Prevention in the Process Industries, 17, 279-289, (2004)

상세보기
Yen-Shan Liu et al., "Screening Reactive Chemical Hazards", CEP, 41-47, May (2006)
Dave Gorman et al., "Enhanced NOAA Chemical Reactivity Worksheet for Determining checmial Compativility", Process Safety Progress, 33(1), 4-18, (2014)

상세보기
SEMI S-0304, "Safety Guideline for the Separation of Chemical Cylinders Contained in Dispensing Cabinets", SEMI, (2004)
SEMI S4-92, "Safety Guideline for the Segregation/Separation of Gas Cylinders Contained in Cabinets", SEMI, (1992)

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