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클린룸 시설은 반도체, 제약, 생명공학 등 환경 오염에 민감한 분야의 개발 및 제조에 중요한 역할을 합니다. 공기 중 미세먼지 농도를 극도로 낮게 유지하도록 설계된 클린룸은 세제곱미터당 미세먼지 수에 따라 9가지 등급으로 분류할 수 있습니다.
ISO 9 분류를 예로 들어 보겠습니다. 1세제곱미터당 약 3,500만 개의 입자(0.5μm 이상)가 있는 반면, ISO 1 분류에서는 1세제곱미터당 12개의 입자(3μm 이하)만 허용합니다.
특정 클린룸 인증을 획득하는 데에는 여러 변수가 있지만, 입자 계수기는 클린룸 운영에서 오염원의 모니터링, 분류 및 진단에 사용되는 필수 도구입니다. 입자 계수기는 모든 클린룸에서 원하는 청정도 수준을 측정하고 유지하는 데 사용되는 표준 도구가 되어야 합니다.
입자 계수기 공기, 물, 화학물질 등 특정 청정 환경에서 미립자 오염을 모니터링하고 진단하는 데 사용됩니다. 입자 계수기는 청정 제조 운영을 지원하는 다양한 분야에서 사용되며, 전자 부품 및 조립, 제약 및 의료 기기, 석유 및 가스와 같은 산업 기술 분야를 포함합니다.
ISO 14644-1 클린룸 표준
| 최대 입자/ft³ | ||||||
| 수업 | >0.1㎛ | >0.2um | >0.3㎛ | >0.5um | >5um | ISO 동등 |
| 1 | 35 | 7 | 3 | 1 | ISO3 | |
| 10 | 350 | 75 | 30 | 10 | ISO4 | |
| 100 | 100 | ISO5 | ||||
| 1000 | 1000 | 7 | ISO6 | |||
| 10.000 | 10.000 | 70 | ISO7 | |||
| 100,00 | 100.000 | 700 | ISO8 | |||
에어로졸 입자 계수기에는 광학식과 응축식의 두 가지 유형이 있습니다.
광학 입자 계수기는 공기와 액체 속 입자를 모니터링할 수 있습니다. 고에너지 광원을 사용하여 광원이 차단되었을 때 입자를 측정하고 계수합니다. 이 특정 모니터링 장치는 광산란 원리를 이용하여 공기 중 입자를 측정합니다. 광학 입자 계수기는 또한 빛 차단, 빛 산란, 그리고 직접 이미징 방법을 사용하여 입자를 감지하고 측정할 수 있습니다.
응축 입자 계수기는 이소프로필 알코올이나 부탄올을 사용하여 유입되는 입자의 크기를 최대 200%까지 증가시켜 온도 변화에 따라 포화도를 조절하여 더 쉽게 감지할 수 있도록 합니다. 이 모니터를 사용하면 광학 입자 계수기로는 감지할 수 없는 2nm 크기의 입자까지 감지할 수 있습니다. 휴대용으로 제공되는 이 모델은 유량이 낮아 소량의 공기량을 즉석 테스트하고 인증할 수 있으므로 클린룸에 이상적입니다. 대용량 공기량을 24시간 모니터링하려면 클린룸에 대형 휴대용 응축 입자 계수기를 설치할 수 있습니다.
입자 계수기는 제조 과정에서 오염 제어가 필요한 분야에 사용됩니다. 이러한 산업의 예로는 반도체 제조, 전자 부품 제조 및 조립, 광학 및 광자 제조 및 조립, 항공우주, 제약 및 생명공학 제조, 의료기기 제조, 화장품 제조, 식음료 제조 등이 있습니다. 또한 석유 및 가스, 유압 유체, 자동차 조립 및 도장과 같은 산업 분야에도 사용됩니다.
에어로졸 입자 계수기의 주요 용도는 클린룸 또는 청정 격리 시설의 오염 수준을 측정하는 것입니다. 클린룸과 청정 격리 시설은 여과를 통해 미세먼지가 없는 공기를 낮은 수준으로 유지하며, 허용되는 입자 수에 따라 분류됩니다. 클린룸 또는 청정 공기 시설의 주요 표준은 ISO 14644-1이며, FED-STD-209E와 같은 다른 지역 표준도 존재할 수 있습니다.
전자 제품 제조 및 조립은 엄격한 환경 관리가 필요하며, 특히 반응성 조건에서 공정이 수행될 경우 더욱 그렇습니다. 부품이 입자와 미량 원소로 오염되면 생산성이 저하됩니다. 입자 계수기는 이러한 관리가 효과적이며 제조 환경이 필요한 품질을 달성하도록 최적화되어 있음을 보여줍니다.
적용 분야와 관심 입자의 크기에 따라 다양한 측정 장비가 필요합니다.
제조 환경에 결함을 유발하는 오염 물질이 없는지 확인하기 위해 대기 입자 모니터링이 필수적입니다. 이 모니터링은 전체 클린룸 구역(무도장, 베이, 활주로) 또는 특정 지역 제어 환경(도구 및 소규모 환경)에 대해 수행됩니다.
넓은 지역을 모니터링해야 할 경우, 매니폴드를 사용할 수 있습니다. 매니폴드는 샘플 튜브를 통해 여러 샘플링 위치를 연결하는 장치로, 중앙 스테퍼와 중앙 입자 계수기가 튜브 위치 사이를 순차적으로 이동하며 각 위치에서 측정값을 수집합니다. 좁은 공간은 단일 위치에서 샘플링을 전담하는 사용 지점 입자 센서를 사용하여 모니터링할 수 있으며, 이 센서는 중앙 진공 공급 장치 또는 내부 샘플 펌프를 사용합니다. 오염 물질 입자의 크기와 측정 빈도는 어떤 방법이 가장 적합한지 결정하는 요소입니다.
전자 제조 공정에는 두 가지 주요 액체 용도가 있는데, 제조용 화학물질과 세척 및 헹굼용 초순수가 있습니다.
화학 처리 반도체 및 기타 중요 제품(화학적 에칭, 마스크 제거, 화학 기계적 연마)의 공정 단계에서 사용됩니다. 생산부터 사용 시점까지 공정 화학물질 내 입자를 모니터링하는 것은 이러한 청정 공정을 제어하여 고품질의 결과물과 처리량을 보장하는 데 매우 중요합니다. 지속적인 온라인 입자 모니터링을 통해 공정 엔지니어와 설비 엔지니어 모두 화학물질 유통망 전체에서 화학물질 순도 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다.
초순수(UPW) / 탈이온수 중요한 세척 및 헹굼 단계에 사용되는 초순수(UPW) 공정은 일반적으로 20nm 범위로 측정되는 매우 낮은 입자 농도를 유지해야 합니다. 초순수는 또한 화학 혼합 및 분배 시스템의 화학 물질 희석 및 플러싱 단계에도 널리 사용됩니다. 최종 정수 단계 또는 웨이퍼 사용 지점에서 연속 온라인 입자 모니터링을 사용하면 공정 엔지니어가 정수 및 웨이퍼 세척 공정을 효과적으로 관리하는 데 필요한 중요한 입자 데이터를 얻을 수 있습니다.
가스 시스템 고순도 가스는 첨단 부품 제조에 필수적입니다. 집적 회로와 같은 제품은 에칭, 증착, 산화, 도핑 및 불활성 코팅 공정에 다양한 공정 가스를 필요로 합니다. 이러한 가스 흐름의 불순물은 주요 공정에 결함을 유발하고 생산성과 처리량에 영향을 미칠 수 있습니다. 폭발성 또는 유해 가스는 가압된 불활성 가스 재킷에 내장된 입자 계수기를 사용하여 가압 상태에서 검사합니다. 비반응성 가스는 클린 패스 가스 확산 장비를 사용하여 감압한 후 휴대용 입자 계수기를 사용하여 검사할 수 있습니다.
생명 과학 응용 분야에는 제약 제조, 생명 공학 제조, 혼합 시설, 의료 기기와 같은 산업이 포함됩니다. 기능의학 식품 가공 산업은 생명체의 삶을 개선하기 위한 제품을 생산하는 산업입니다. 생산 환경은 완제품의 오염 위험을 최소화하기 위해 오염 물질을 제거하거나 최소화해야 합니다. 오염은 제품 내 화학 반응이나 바람직하지 않은 제품 품질 저하로 이어질 수 있습니다.
이 산업은 모든 제품의 제형, 생산 및 출시에 대한 정부 감독을 통해 규제되며, 생산이 합의된 품질 기준에 따라 유지되도록 관리 체계가 수립되고 모니터링됩니다. 우수 의약품 제조 기준(GMP)은 미국 식품의약국(FDA), 유럽 의약품청(EMA), 세계보건기구(WHO)와 같은 기관에서 정한 국내 및 국제 기준에 따라 제품이 제조되도록 보장합니다. 다른 국가 정부 기관들도 자국의 제품 생산을 규제합니다.
의약품 제조 환경은 제품 오염 위험을 줄이기 위해 미립자 물질과 미생물 에어로졸의 총량을 적절한 수준으로 유지하도록 관리되어야 합니다. 환경 설계는 원료 정제, 제품 제형, 최종 충전 및 포장을 포함한 다양한 공정 단계에서 발생하는 오염을 고려합니다. 제조되는 제품의 종류에 따라, 관리 공간의 초기 청정도는 클린룸 분류 기준을 사용하여 결정되며, 오염 위험이 높을수록 환경은 더욱 청결해집니다. 예를 들어, 무균 충전은 ISO 5 관리 환경에서 수행되는 반면, 최종 멸균 제품은 ISO 7 구역(최종 멸균 전)에서 완료됩니다.
위험 분류는 사용되는 계측기 유형에도 영향을 미칩니다. 일상적인 일반 모니터링에는 이동식 장비가 사용되며, 이 장비는 위험 평가에 따라 위치별로 이동합니다. 더욱 중요한 위험 생산의 경우, 이러한 작업은 일반 환경을 공정 환경으로부터 분리하는 기계에서 수행되며, 격리기 또는 RABS를 사용하여 주변 구역에서 인력을 제거하면 제어의 신뢰성이 향상됩니다. 이러한 기계는 환경 품질 및 오염 발생에 대한 지속적인 피드백을 실시간으로 제공하는 지점 샘플링 장비를 사용하여 지속적으로 모니터링됩니다. 오염의 주요 우려 사항은 최종 사용자에게 미치는 악영향 가능성으로, 제어를 입증하면 처리량 증가로 이어집니다. 또한 침전판 및 체적 공기 샘플러와 같은 기존 기술을 사용하여 일반 환경에서 미생물 오염 물질을 모니터링합니다.
액체 시스템은 주로 실험실에서 완제 액상 제품에 입자가 없음을 입증하는 데 사용됩니다. 존재하는 입자는 오염 물질이거나 불용성 제품의 원치 않는 응집물일 수 있습니다. 주사용 액상에는 최대 입자 농도에 대한 제한이 있으며, 미국 약전(USP), 유럽 약전(EP), 일본 약전(JP)에 포함된 표준에 이러한 제한이 정의되어 있습니다.
제조, 운송 및 코팅 공정에 사용되는 압축 공기는 모든 주변 대기 질과 동일한 GMP 기준을 충족해야 하며, 사용 시점에 테스트를 거쳐야 합니다. 입자 계수기에는 공기 흐름 내 입자의 이동 경로에 영향을 미치지 않으면서 라인 압력을 대기압으로 낮추는 가스 압력 디퓨저가 장착되어 있으며, 이후 가스는 대기압에서 테스트됩니다.
다른 산업에서도 제조 환경의 청결도나 완제품의 품질을 입증하기 위해 입자 계수기를 사용합니다. 입자 계수기를 함께 사용하면 추가적인 세척 절차가 줄어듭니다.
깨끗한 환경에서 자동차 도색을 하면 마감 결함에 대한 재작업 필요성이 줄어듭니다. 청정 구역에 위치한 파티클 카운터는 품질 엔지니어에게 지속적인 피드백을 제공하여 청정 상태가 유지되도록 보장합니다. 엄격한 공차로 제작된 엔진은 파티클 카운터에서 검증된 세척제를 사용하여 청정 구역에서 세척 및 조립됩니다.
유압 유체 및 오일은 특정 ISO 4406 표준을 충족해야 합니다. 유압 유체의 적용 분야는 항공우주 및 터빈 냉각 및 윤활부터 중장비까지 다양합니다. 미립자의 축적 및 존재는 베어링, 펌프 및 씰 고장을 유발할 수 있습니다.
물은 어디에나 존재하는 제품이며, 무한한 활용 가능성을 가지고 있습니다. 의도적인 공정과의 상호작용이나 의도치 않은 계절적 변동을 통해 오염될 수 있습니다. 입자 계수기를 이용하여 샘플링 지점에서 즉석 검사를 하거나 배수 시스템을 지속적으로 모니터링하는 등 수질을 모니터링하면, 품질 엔지니어가 용수 사용 공정의 변화에 대응할 수 있습니다.
입자 계수기는 여과 속도, 화학 물질 보충 요구 사항, 세척 간격, 침전 정보, 냉각 유량 속도 및 기타 공정 변수를 결정하는 데 사용되어 지속적인 피드백을 제공하고 공정에 대한 일관된 수질을 보장합니다.
대기 중에 존재하는 입자는 건강에 해로울 수 있으며 천식과 같은 여러 공기 매개 질병의 원인으로 알려져 있습니다. 대기 중 입자의 종류에는 부유 입자상 물질, 흡입 및 호흡 가능한 입자, 직경 10마이크로미터(μm) 이하의 조대 입자인 PM10, 직경 2.5μm 이하의 미세 입자인 PM2.5, 초미세 입자, 그리고 매연이 있습니다.
입자 계수기는 이러한 입자로 인한 대기 오염 수준을 모니터링하여 특정 오염원(예: 연소) 또는 기술(예: 발전)과 관련된 입자를 저감하는 데 사용됩니다. 전 세계에 분포된 입자 계수기에서 수집된 입자 데이터를 모델링하면 대기 질 상태 및 이동 추이에 대한 추세 정보를 얻을 수 있습니다.
선택 클린룸 입자 계수기 어려운 과정이 될 수 있지만, 이 글이 여러분의 클린룸에 적합한 입자 모니터링 장비를 구매하는 데 도움이 되는 충분한 정보를 제공하기를 바랍니다.
세미키 Semiki는 전자 및 제약 산업 분야의 클린룸에서 먼지 측정 시스템, 입자 분석을 위한 솔루션을 제공하는 시장을 선도하는 기업입니다. Semiki 제품은 유명 제조 공장의 다양한 요구 사항을 지원할 수 있습니다.
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