초록

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기존의 입자계수기(Particle Counter)는 0.3um의 최소 인식 크기와 샘플링 유량이 2.83 lpm을 갖는다. 본 논문에서는 0.1um의 최소 인식 크기와 샘플링 유량이 28.3lpm과 50lpm을 갖는 입자 계수기를 개발하였다. 이와 함께 온도, 습도, 정전기를 실시간으로 측정하여, 이를 무선 인터페이스를 통해서 모니터링 프로그램과 연동, DB화하여 크린룸 현장의 환경을 실시간으로 유지 관리하도록 하였다.

기존의 입자계수기(Particle Counter)는 0.3um의 최소 인식 크기와 샘플링 유량이 2.83 lpm을 갖는다. 본 논문에서는 0.1um의 최소 인식 크기와 샘플링 유량이 28.3lpm과 50lpm을 갖는 입자 계수기를 개발하였다. 이와 함께 온도, 습도, 정전기를 실시간으로 측정하여, 이를 무선 인터페이스를 통해서 모니터링 프로그램과 연동, DB화하여 크린룸 현장의 환경을 실시간으로 유지 관리하도록 하였다.

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• 연구 방법
• 연구 결과

제안 방법

• 파티클 온도 습도 센서와 임베디드 S/W간의 통신을 무선통신을 이용하기 때문에 System의 설치가 쉽다. 또한 온도와 습도를 함께 측정, 전송하여 생산 현장의 온, 습도까지도 함께 모니터링하며 관리하였다.
• 또한, 파티클 발생, 온도와 습도를 실시간 모니터링 하며 생산 현장의 오염원을 발견하여 조치할 수 있어 제품의 불량률을 줄일 수 있다. 본 논문의 활용방안으로는 FMS를 크린룸과 같은 생산 공정의 곳곳에 설치해 각각의 요소로부터 수집된 데이터(파티클, 온도, 습도)를 분석하여 파티클 발생 및 온습도 변화의 원인을 파악하고 제거하여 생산성 향상에 기여하며, 크린룸에 설치된 FFU(Fan Filter Unit) 하단에 설치하여 정화된 공기 중에 포함된 파티클의 입자의 수를 파악하여 공기의 현재 오염상태를 측정하고 그 측정치를 FFU 제어장치로 제공하여 공기관련 기계의 운전상태를 조절하여 보다 청정상태를 유지할 수 있도록 공기를 공급하게 되며 FFU의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 제진 제전 장비인 클리닝 머신에 장착하여 작업 중 설비 주위에서 생겨 날 수 있는 파티클 발생에 대한 감시 역할을 하여 기준 수치이상의 파티클이 발생 할 경우, 청정 공기를 공급 하거나 작업을 멈춰 불량에 의한 손실을 막을 수 있다.
• 빔 제거부 흡수 유리를 사용하여 고율양에도 변함없이 동작할 수 있는 챔버와 유입된 입자가 효율적으로 카운트 할 수 있도록 설계하였다.
• 산란된 빛이 미러를 제외한 챔버의 다른 부분에서 반사를 최소화하기 위해 벽면 내부는 샌딩처리를 하여 면을 거칠게 하였고, 아노다이징과 무광 흑착색을 하여 빛을 분산시킴으로써 난반사를 최소화 하였다.
• 그림 1과 같이 발광부에서 발생한 레이저 광원을 렌즈를 통해 모아 쏘면, 입력 노즐을 통해 유입된 입자에 충돌하면 산란 과정을 거쳐 미러에 비치고, 반사된다. 이 반사된 빛을 수광부인 포토다이오드에서 집광시켜 광에너지가 전기에너지로 전환된 뒤 이를 신호처리 한다. 이렇게 바뀐 신호는 원하는 신호로 전환된다.
• 이렇게 바뀐 신호는 원하는 신호로 전환된다. 이때 입자의 크기와 개수 정보를 구분한 뒤 이를 LCD로 표현하고, 통신 인터페이스를 통해서 모니터링 한다.
• 측정효율을 높이기 위해 발생된 레이져 원을 광 제거부에서 소멸시키고, 입자 측정 공간(챔버)내에서의 난반사는 측정 오차와 정확도를 떨어뜨리므로, 빔 제거부에 특정 파장에 반응하는 흡수 유리를 장착하여 발생된 빛의 100%를 흡수하도록 하였다.

이론/모형

• 입자계수기(Particle Counter)는 광학방식을 기반으로 입자의 산란(Scattering) 원리를 이용한다. 이 계수기는 광원부, 수광부, 입자 측정 공간(챔버), 입자 출입구, 발생된 입자 제거부로 구성되어 진다.

성능/효과

• 본 논문의 결과물은 국내 시장을 절대적으로 점유하고 있는 외산 파티클 카운터를 대체하여 외화의 유출을 막을 수 있고, 국내 크린룸 등의 환경기술의 해외진출 기반을 다질 수 있다. 또한, 파티클 발생, 온도와 습도를 실시간 모니터링 하며 생산 현장의 오염원을 발견하여 조치할 수 있어 제품의 불량률을 줄일 수 있다. 본 논문의 활용방안으로는 FMS를 크린룸과 같은 생산 공정의 곳곳에 설치해 각각의 요소로부터 수집된 데이터(파티클, 온도, 습도)를 분석하여 파티클 발생 및 온습도 변화의 원인을 파악하고 제거하여 생산성 향상에 기여하며, 크린룸에 설치된 FFU(Fan Filter Unit) 하단에 설치하여 정화된 공기 중에 포함된 파티클의 입자의 수를 파악하여 공기의 현재 오염상태를 측정하고 그 측정치를 FFU 제어장치로 제공하여 공기관련 기계의 운전상태를 조절하여 보다 청정상태를 유지할 수 있도록 공기를 공급하게 되며 FFU의 수명을 연장할 수 있다.
• 본 논문의 결과물은 국내 시장을 절대적으로 점유하고 있는 외산 파티클 카운터를 대체하여 외화의 유출을 막을 수 있고, 국내 크린룸 등의 환경기술의 해외진출 기반을 다질 수 있다. 또한, 파티클 발생, 온도와 습도를 실시간 모니터링 하며 생산 현장의 오염원을 발견하여 조치할 수 있어 제품의 불량률을 줄일 수 있다.

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이 논문을 인용한 문헌

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