[알아봅시다] 파티클카운터(Particle Counter, 대기오염측정기)

공기 온도 낮춰 미세먼지 응축 처리먼지 개수 측정으로 첨단 청정공간 만들어반도체 등 클린룸 공정 도입 갈수록 확산

반도체나 의약품 등과 같은 첨단 생산공정을 갖추고 있는 분야는 작은 먼지에도 쉽게 오염돼 품질이 떨어질 수가 있습니다. 이에 따라 이런 제품들은 미세 먼지가 침투하지 못하는 깨끗한 공간에서 생산하기 위한 클린룸(clean room)이라는 청정공간을 필요로 합니다.

◇클린룸을 위한 필수장비, 파티클카운터= 먼지 한개도 허용하지 않는 청정공간을 만들기 위해 클린룸 내부환경은 각종 계측기에 의해 엄격하게 평가되고 관리됩니다. 이를 위해 대기 중의 먼지(파티클) 크기와 분포를 측정하는 기술이 함께 발달해야 하는 것이죠. 파티클카운터란 대기를 분석해 대기 중에 포함된 먼지의 크기와 개수를 측정하는 계측장비를 말합니다.

일반적인 파티클카운터에는 레이저 측정장비를 이용한 광산란식 측정법이 적용됩니다. 그 원리를 살펴보면 먼저 파티클카운터는 진공펌프 등을 이용해서 측정하고자 하는 공간의 대기를 모읍니다. 이렇게 모아진 공기는 관을 따라 이동해 먼지와 함께 파티클카운터 내부 레이저센서 앞을 지나게 된답니다. 레이저는 깨끗한 공기 중에서는 똑바로 직진을 하지만 먼지 등과 만나게 되면 입자가 산란하는 성질을 지니고 있습니다. 이런 원리로 산란 된 입자의 광량을 측정해 먼지의 크기를 알 수 있는 것이랍니다. 즉, 레이저의 산란 횟수로 먼지 개수를 알 수 있고 산란되는 광량으로 먼지의 크기를 확인하는 것입니다.

◇나노공정에는 CPC= 반도체 등의 공정이 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 수준으로 미세해지기 때문에 더 높은 수준의 청정공간이 요구되면서 더 작은 입자를 정확하게 측정할 수 있는 CPC(Condensation Particle Counter, 응축핵계수기)에 대한 요구도 커지고 있습니다.

CPC는 모아진 공기의 온도를 낮추는 방식으로 일반 파티클카운터로는 측정이 불가능한 100나노미터 이하 미세한 먼지를 응축시킵니다. 여기서 응축이란 구름이나 자동차 유리의 서리와 같이 온도 변화에 의해서 공기 속 입자가 커지는 것을 말합니다. 즉, 응축에 의해 먼지 크기를 키움으로써 먼지 개수를 정확히 측정할 수 있게 되는 원리입니다.

광산란식 파티클카운터의 경우, 계측 가능한 먼지의 크기가 0.3미크론미터(㎛, 100만분의 1m)인데 반해, CPC는 0.002㎛ 크기까지 측정이 가능합니다.

초기 반도체 클린룸의 파티클카운터는 미국과 독일, 일본 등지에서 수입했습니다. 하지만 국내 반도체ㆍLCD 기술 선진화와 함께 국산장비의 필요성이 대두됐습니다. 이와 관련 에이치시티(구 현대교정인증기술원)가 2005년 광산란식 파티클카운터를, 2006년 CPC를 연이어 개발하고 국산화에 나서고 있습니다.

최근 들어 반도체, 제약 등에 이어 무균돼지 사육 등 여러 분야에 걸쳐 클린룸 공정이 도입되고 있습니다. 특히 최근에는 대기환경에 관한 관심이 높아지면서, 극지방 및 지하철 역사 대기감시와 새집증후군, 디젤자동차 매연측정 등으로 클린룸과 파티클카운터 시장이 확대되고 있습니다.

강경래기자 butter@

< 모바일로 보는 디지털타임스 3553+NATE/magicⓝ/ez-i >

< Copyrights ⓒ 디지털타임스 & dt.co.kr, 무단 전재 및 재배포 금지 >