안녕하세요
알에스코리아 입니다.
오늘은 반도체 세정 공정에서 많이 사용되는 불화수소(HF)에 대해 알아보겠습니다.
불화수소 구글 검색결과
■ 정의와 특성
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영문표기명
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Hydrogen fluoride
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국문표기명
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불화수소, 플루오린화수소
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화학식
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HF
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UN번호
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1052, 1790
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기존화학물질
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KE-20198
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CAS 번호
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7664-39-3
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불화수소는 수소(H)와 플루오린(F)이 만나 탄생한 화합물로 '플루오린화수소' 라고 부르기도 합니다. 화학식은 HF, CAS번호는 7664-39-3 입니다.
무색의 투명한 기체 혹은 액체(19℃)로 발연성과 자극성이 매우 강한 물질입니다. 불연성이라 불에 타거나 폭발하지는 않지만, 반응성이 커 금속 분말 따위를 끼얹으면 폭발합니다.
산업현장에서는 불화수소의 특징인 높은 반응성을 활용하여 촉매제나 탈수제로 사용되며, 반도체 제조 과정 중 습식세정이나 산화물을 제거하는데에 많이 사용되고 있습니다.
불산은 인체에 유해하기 때문에 사용시 특히 주의해야 하는데요. 약산으로 분류되지만 엄청난 반응성으로 유명한 물질입니다. 우리가 흔히 알고있는 3대 강산으로 유명한 염산, 질산, 황산 보다 훨씬 더 위험한데요.
피부에 접촉시 화상을 일으키며 신경계 손상으로 처음에는 고통이 없을 수 있습니다. 수소결합을 통해 흡수되어 혈관을 통해 온몸을 돌아다니며 심하면 심장마비를 일으킵니다. 이러한 위험성 때문에 고등학교 및 대학 연구실의 실험용도로 구매요청이 왔을때 팔지 않는 경우가 허다하다고 합니다.
■ 불화수소(HF) 정보
NCIS[화학물질정보시스템]
검색 한번으로 화학물질에 대한 자료를 확인하고
영구적으로 다운받아 보관할 수 있는 사이트 입니다.
불화수소의 카스번호인 7664-39-3 을 검색창에 입력 하였습니다.
검색된 내용을 토대로 간략하게 정리하자면
불화수소는 기존화학물질로서 고유번호 KE-20198 입니다.
불화수소, 플루오르화 수소라고 불리우는 이 물질의 화학식은 HF 인데요.
이를 1%이상 함유한 혼합물은 유독물질, 사고대비물질로 분류됩니다.
무색의 액체, 무색의 기체로 존재하는 불화수소는 강하고 자극적인 냄새를 풍기며 물에 매우 잘 녹습니다.
피부에 접촉, 호흡기로 흡입시 인체에 치명적이며 화상과 손상을 일으킵니다. 이러한 유독성 물질인 불화수소는 산업현장에서 냉매(프레온가스)의 제조, 살균제, 불화물의 원료, 금속 세정제, 발효 억제제, 소독제 등으로 많이 사용되고 있습니다.
● CAS번호 확인
포털사이트 검색시 카스번호가 상위에 노출되지 않을 경우 해당 사이트를 활용하면 편리합니다.
화학물질에 대한 카스번호는 하기 URL인 한국산업안전보건공단 사이트 내에서 조회할 수 있습니다.
검색한 화학물질에 대한 CAS번호, 공단 MSDS, 법규정보, 유해/위험성 정보 까지 모두 확인 가능합니다.
■ 불화수소 용도
불화수소의 물질적 특징인 높은 반응성을 활용하여 반도체 제조과정 중 식각공정[회로 패턴 외에 불필요한 부분을 제거], 세정 공정[불순물을 제거하기 위한 세정제로 사용] 등에서 많이 사용되고 있으며 촉매제나 탈수제로도 사용됩니다.
반도체는 아주 작은 크기의 불순물로도 회로가 손상되고 성능이 저하되는 등 치명적인 문제가 발생합니다. 그렇기 때문에 잔여물을 씻어내기 위한 공정은 필수입니다. 여기서 세정액 역할을 하는것이 불화수소 입니다. 나노공정은 갈수록 증가하고 있고 반도체 공정의 특성상 불량률을 최소화 하기 위해 초순도의 불화수소가 요구되며, 수입에만 의존하던 불화수소가 최근에는 국산화 진행되고 있다고 합니다.
■ 불화수소 유해요인과 취급시 주의사항
※ 불화수소 유해 · 위험요인
불화수소는 증기압이 높아 상온에서 누출되면 가스상태로 누출되는데요. 누출시 큰 피해를 초래할 수 있습니다. 피부와 접촉시 치명적인 화상을 유발하나 신경계 손상으로 고통을 못느낄 수 있습니다.
※ 취급시 주의사항
불화수소를 취급하는 현장에서는 반드시 개인보호구를 착용, 배기설비 가동 및 용기 밀폐, 금연 화기엄금해야 합니다. 특히 밀폐공간에서는 공기공급식 송기 마스크를 착용하여야 합니다.
■ 불화수소 노출기준
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불화수소[HF] 노출 기준
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TWA
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시간가중평균노출기준
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0.5ppm
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STEL
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단시간노출기준
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3ppm
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Ceiling
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최고노출기준
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2.5mg/m3
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LCLo
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최소치사농도
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50ppm/30분
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불화수소의 노출 기준 입니다.
TWA [시간가중평균노출]
1일 8시간 작업을 기준으로 측정치에 대한 평균값을 내는 값
STEL [단시간노출기준]
1회 노출 지속시간 15분 미만, 1일 4회 이하로 발생, 측정 시 60분 이상의 간격을 두고 측정
Ceiling [최고노출기준]
근로자가 1일 작업시간동안 잠시라도 노출되어서는 안되는 기준을 말하며, 노출기준 앞에 C를 붙여 사용
LCLo[최소치사농도]
Lowest published lethal Concentration의 약자로 사람 또는 동물이 사망할 수 있다고 보고되어진 최소농도(ppm)
불산은 약산으로 분류되지만 반응성이 엄청난 물질로 알려져 있습니다.
하지만 불산이 위험한 이유는 오히려 산성이 크지 않는 약산으로 분류된다는 점 입니다. 불화수소 대부분이 불소이온(F-)으로 해리되지 않아 침투하기 쉽기 때문입니다. 피부에 침투한 불산은 해리된 불소이온이 체내의 칼슘이온과 결합하여 염을 만들어 칼슘결핍이 발생하고 조직파괴가 일어나 인체에 치명적인 영향을 끼치게 됩니다.
위와 같은 이유로 불산을 취급하는 현장에서는 규제에 맞게 취급·관리해야하며, 보호구 및 송기마스크 착용을 필수로 해야합니다.
■ 불화수소 재해사례
불화수소 재해사례 입니다.
불화수소 탱크컨테이너에서 생산 설비로 이송하기 위해 밸브 연결 작업 중, 밸브 오조작으로 불화수소가 누출되어 현장 근로자 4명, 펌프수리업체 직원 1명이 사망하고 누출된 불화수소는 인근 사업장에 지역주민의 건강과 환경에 막대한 피해를 입힌 사례입니다.
● 사고 발생 원인
- 작업안전수칙 미준수
탱크컨테이너와 희석장비를 안전하게 연결하는 매뉴얼은 정해져 있으나, 그를 무시하고 불화수소와 공기배관의 맹판을 모두 개방함
- 설비결함
작업오류시 이송용 조작밸브가 쉽게 열릴 수 있는 밸브로 설치함
- 개인보호구 미착용
보호구 미착용 상태에서 입출하 작업 실시함
- 누출에 대비한 위험성, 비상조치계획, 누출차단 수단 확보 부재
사고 발생은 상기 나열된 이유가 원인이 되었던걸로 판명 되었습니다.
● 예방대책
업안전절차 및 안전교육 실시
개인보호구 착용
휴대용 가스측정기 소지
상기 재해사례와 같이 불화수소는 누출만으로도 사상자가 발생되는 정말 무서운 물질 입니다.
약산으로 분류되지만 반응성이 매우 좋은 물질로서, 3대 강산인 염산, 질산, 황산보다 훨씬 더 위험하다고 알려져 있습니다.
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불화수소[HF] 노출 기준
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TWA
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시간가중평균노출기준
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0.5ppm
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STEL
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단시간노출기준
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3ppm
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Ceiling
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최고노출기준
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2.5mg/m3
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LCLo
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최소치사농도
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50ppm/30분
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이는 불화수소의 노출 위험 기준치 TWA 0.5ppm / STEL 3ppm 의 농도를 보면 알 수 있는 사실인데요.
10,000ppm 은 1% 이죠.
시간가중평균노출기준이 0.5ppm 이므로 이를 백분율로 표기했을 때 기준치는 0.00005% 입니다.
너무 작은 단위이죠.
불화수소의 시간가중평균노출기준이 0.5ppm으로 초저농도 입니다. 유해가스인 불화수소를 취급하고 관리하는 곳에서는 누출만으로도 인체에 치명적인 영향을 끼치며 심할경우 사망을 초래할 수 있습니다.
사고 예방을 위해 유해가스를 취급하는 산업현장에서는 가스농도 측저기를 설치 후, 실시간으로 측정되는 가스의 농도를 관리해야 합니다. 또한 작업자들의 안전을 위해 몸에 지닐 수 있는 휴대용 측정기도 같이 사용해야 하죠.
■ 불화수소 재해 예방 솔루션
불화수소 재해 예방 솔루션입니다.
위와같은 사고가 발생하지 않으려면 어떻게 해야할까요?
불화수소가 발생하는 환경이거나 불화수소, 불산을 취급하는 곳에서는 상기 첨부된 자료에 따라 산업안전보건기준에 관한 규칙에 의거 제299조에 따라 누출점검 및 가스 검지 및 경보기를 갖추고 있어야 합니다.
불화수소(불산)를 측정할 수 있는 제품을 소개 드리겠습니다.
불산의 또다른 특징으로는 부식성이 있어 일반 검지기에선 측정이 어렵습니다.
불산의 부식성은 엄청 강해 유리도 녹일 수 있는 정도라고 하는데요. 이렇게 특징이 뚜렷한 가스만을 측정하는 특수가스 전용 검지기가 있습니다.
● 일반 가스측정기 가스 측정 흐름
일반 가스측정기 가스 측정 흐름도
일반적인 가스검지기는 가스를 펌프로 흡입하여 기실(가스가 흐르는 통로)을 지나 센서에 도달합니다.
하지만, 이런 기실과 흐름은 독성가스가 가지고 있는 특징에 대처할 수 없습니다.
그 이유는 고농도의 가스나, 독성가스가 가지고 있는 특징인 부식성과 흡착성에 있습니다.
일반 가스측정기가 독성가스를 흡입했을 경우
위와같이 기판에 부식을 일으켜 기계 수명이 현저히 짧아지게 하며, 흡입구나 가스가 이동하는 통로에 가스가 흡착되어 가스가 센서까지 제대로 도달되지 않아 측정이 어려워 집니다.
이러한 특징을 가진 가스를 측정할 수 있는 '특수가스 전용 검지기'가 있습니다.
가스측정 전문 브랜드인 완디사의 제품으로 모델명은 Gastiger3000 입니다.
※ G3000에 대한 상세 사항 확인은 상기 url을 참고해주세요.
불산(hf)외에도
부취제(THT), 염화수소(HCL), 고농도의 암모니아(NH3), 고농도 황화수소(H2S)등
고농도의 가스, 부식성, 흡착성가스 감지에 특화된 특수가스 전용 검지기 입니다.
● 특수 가스측정기 가스 측정 흐름
측정 팁 말단에 센서를 장착하여 반응속도를 높이고,
내부 기실에 흡착되어 정상적인 측정이 어려웠던 가스들도 g3000으로 빠르고 정확한 측정이 가능케 하였습니다.
특수가스 전용 검지기 측정 원리
특수가스 전용 검지기의 측정원리를 이용하여 부식과 흡착을 최소화 하는 방식으로 측정합니다.
자사에서 운영중인 유튜브 채널인 '월간계측기' 에서도 Gastiger3000에 대한 정보를 확인할 수 있습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=q8iotZfvHUE
오늘은 반도체 세정, 식각 공정에서 많이 사용되고 있지만 초저농도의 누출만으로도 인체에 치명적인 해를 끼치는 가스인 불화수소[HF]의 정의와 측정 그리고 솔루션에 대해 알아봤습니다.
약산으로 분류되지만 대표적인 강산 물질인 염산, 질산, 황산보다 훨씬 더 위험한 물질로 알려져 있는 불화수소 누출시 심하면 사망에 이를 수 있습니다.
가스를 측정하는 환경에서 발생가스를 모르거나, 발생되는 가스는 알고있지만 정확한 농도 확인이 불가피할 때는 구매에 앞서 선택에 어려움을 겪습니다.
전문가와의 충분한 상담을 통해 환경요소, 발생가스, 빈도, 농도 등 모든것을 고려하여 정확한 측정범위의 가스측정기를 구매하는것이 안전을 위한 길입니다.
저희 알에스코리아는 단순 제품 판매 외에 자체검교정 / 국내수리(A/S) / 제작출고 / 설치공사 등 가스 특화 업체입니다. 다양한 환경에 시연 / 실사 / 납품 / 수리 / 설치공사를 진행한 경험을 바탕으로 가스를 측정하는 환경에 1:1 맞춤 솔루션을 제공합니다.
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이상 알에스코리아였습니다.
감사합니다.
'RSKOREA 라인업 > 가스' 카테고리의 다른 글
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