납품] 플라즈마 세정장비 FIX800 O2 N2 측정기 적용 관련 납품

안녕하십니까 알에스코리아 기술영업부 정필승 대리입니다.

 

8월의 마지막날입니다. 다들 한 달의 마무리를 잘 하고 계시리라 믿습니다. 저도 마무리 중입니다.

고객사의 요청으로 미팅일정이 잡혔습니다. 천안 소재한 반도체 관련 장비들을 제조하는 업체로 플라즈마 세정장비내에 가스 측정이 필요하다고 합니다.

 

 

 

애석하게도 건물 외관 사진이 없습니다. 왜냐하면 비가 너무나도 많이 오는 날이었거든요. 미팅이나 출장을 가면 사진을 많이 찍어야 뭔가 일한 기분이 드는데 이렇게 비때문에 아무것도 할 수 없는 날이면 날씨만큼이나 마음이 우울해집니다.

 

더하여 보안관련해서 내부에서도 사진을 찍을 수 없으니 오늘은 저의 그림으로 많은 것을 보여드릴 예정입니다.

 

플라즈마에 관련된 연구기관에 납품된 사례가 몇차례 있기때문에 아주 얕은 수준의 지식을 쌓을 수 있었습니다. 플라즈마라는 것은 물질의 상태입니다. 우린 어려서부터 물질의 상태에 대한 교육을 받습니다. 어렵지 않습니다.

 

고체 -> 액체 -> 기체 까지가 제가 배운 것이고 그 다음 상태가 바로 플라즈마 입니다. 물질의 4번째 상태인 것이죠. 왜 제가 어렸을 땐 저 부분을 알려주지 않았을까요. 나이먹고 공부하려니 고생이 이만 저만이 아닙니다.

 

저는 제품과 이론을 설명함에 있어 일상생활에서 발견할 수 있는 예시를 접목시키는 걸 좋아합니다. 가장 가까운 예는 물이 있습니다.

 

여름철 아이스커피를 마시고 남은 얼음은 고체입니다. 정신없이 일을 하다보면 녺아서 물이되어있죠 액체가 되어버렸습니다. 아.... 얼음 먹고 싶었는데 다 녹아버렸네 하고 바닥에 뿌리면 어느샌가 말라서 없어졌습니다. 그렇습니다 기체가 되어버린겁니다.

 

물질의 상태가 왜 변했는가를 아무나 잡고 물어본다면 날씨가 더워서 라고 이야기 할 것입니다. 아주 큰 틀에서는 정답입니다. 정확하게 말하면 온도, 즉 열 에너지에 의해서 물질의 상태가 변화했다고 말하는 것이 조금더 정확한 이야기일 것입니다. 물론 평범한 대화중에 이런식으로 이야기하다버릇 하면 더이상 일상 대화를 할만한 친구가 남지 않을 수 있으니 가려서 하시면 될 것 같습니다.

 

 

우리가 알고있는 기체 상태에서 더 큰 에너지를 주입하면 기체상태였던 분자들이 이온화 되어 플라즈마 상태가 됩니다. 타겟 물질을 플라즈마상태로 만들기 위한 에너지원은 전기가 될수 있고, 특정 촉매가 들어갈 수도있고 뭐 다양한 방법이 있겠죠. 하지만 중요한건 플라즈마는 대단한 과학용어가 아닌 그저 물질의 상태라고만 이해해 주시면 됩니다.

 

대기에 포함되어있는 기체의 비율은 아래와 같습니다. 그렇다면 대기중에 에너지를 공급하여 공기를 플라즈마 상태로 만들면 분자상태였던 O2 N2 가 각각 O O N N 이런식으로 이온화 되게 됩니다. 이온화된 이온들이 원래의 자리를 찾지 못하고 급한대로 결합하다보면 배출 유해가스인 O3 오존 NO 일산화 질소 NO2 이산화 질소 등 산화물이 발생하게 됩니다. (물론 이 결합이 제가 말한대로 대충 달라 붙는건 아닙니다)

 

 

 

 

 

 

 

 

그렇기 때문에 플라즈마 발생장비는 N2 99.99%의 질소를 주입하여 운용하는경우가 많습니다. 오존과 질소 산화물 NOX 발생을 최소화 하기 위함이죠.

 

이번 현장에선 주입되는 질소량이 적정선으로 유지되고 있는지를 측정하기 위해서 FIX800 제품을 선정하였습니다.

 

대표사진 삭제

 

대표사진 삭제

FIX800 단일가스 모델, 복합가스 모델

제품 안내 영상 남기고 진행하겠습니다.

https://youtu.be/znrq1SfA9fE?si=4P2-QUx8tY70aHlo

 

 

WANDI 사의 FIX800 제품은 하나의 제품으로 단일가스를 측정하거나 유저 선택에 따라 최대 5가지의 가스를 측정할 수 있는 설치형 가스 측정기로서 취급중인 40여종의 센서중 선택하여 환경에 따라 자유롭게 구성할 수 있는 제품입니다.

 

 

그리하여 출고 준비가 된 제품입니다. 혹시 한가지 독특한 점을 발견하셨는지?

 

그렇습니다 화면상에서는 2개의 가스가 표기되는데 센서부는 단일가스 모듈입니다. 이제부터 이번 포스팅의 본론을 시작하려 합니다.

 

초입에 길에 설명했던 이론 부분에 따르면 해당 현장은 N2 질소를 측정해야 하는 환경입니다. 그러나 애석하게도 질소를 실제로 측정할 수 있는 장비는 아직 찾지 못했습니다. 인터넷에 검색해서 나오는 질소측정기의 상세 페이지를 잘 분석해보면 갈바닉 (GALVANIC) 셀을 이용하는 경우가 대부분입니다.

 

갈바닉 셀이라는건 내부에 들어있는 소자가 아니라 특정 환경과 조건에서 전류가 흐르는 일종의 물리적 원리입니다. 결국엔 갈바닉 셀도 안에 전극과 전해질이 들어있는 전기화학식 센서의 일종이고 산소센서가 대부분 갈바닉 셀 방식입니다.

 

N2 는 대표적인 불활성 가스로 ( 가장 안정되고 반응하지 않는 원소) 비슷한 예시로 헬륨 아르곤 등이 있습니다. 즉 화학적인 반응을 하지 않으니 전기화학식 센서를 이용할 수도 없죠, 말인 즉슨 온라인에 판매되고 있는 대부분의 질소 측정기들은 O2 를 측정하고 역으로 계산해서 N2를 표시하는 방식으로 이해하시면 됩니다.

 

대기중 O2 농도 21% 대기중 N2 농도 78% 이기 때문에 산소의 증감에 따라 계산해서 표시하는건 간단합니다. 즉 산소가 11% 이면 N2가 88%로 표시되고 산소가 31% 이면 N2가 68% 로 표시되는 방식입니다. 그렇기 때문에 질소 탱크실 등 누출로 인한 질식 사고가 발생하는 환경에 N2 농도 측정기를 찾으시는 분들에게 해당 원리와 현황을 말씀드리고 O2 센서를 장착하여 출고시키는 것이 일반적입니다.

 

이번 납품 건도 위와 같은 역치 계산 방식입니다. 다만 특별한 점은 장착된 단일 가스 기실에는 고성능 산소농도 센서가 들어있고 실제 측정된 산소 수치와 N2의 계산값을 동시에 표기하였습니다. 물론 RS-485 통신을 이용할 때 N2 부분도 추출할 수 있도록 되어있습니다. 미팅시에 이와 같은 한계를 정확하게 설명하고, 유저 측에서도 해당 상황을 인지하였습니다.

 

하지만 이렇게 역치로 N2를 계산하는 방식의 분명한 한계점을 확인하고 대응해야합니다.

 

1. FIX800 O2 30% CO2 100% N2 (계산값) 제품을 설치한 환경의 예시.
2. 테스트를 위해서 CO2 가스 100%를 주입
3. O2 값이 0%으로 표기
4. O2 값이 0% 이기 때문에 N2 값은 100% 로 계산
5. CO2 100% N2 100% 로 수치가 표기되는 오류 발생

 

즉 이 방식은 다른 가스때문에 산소가 줄어드는 것을 모두 N2 가 상승함으로 계산하기 때문에 타가스 유입이 발생할 수 있는 환경에선 적합하지 않습니다.

 

이부분이 이번 미팅 및 납품에 있어서 가장 중요한 포인트였습니다 꼭 기억해주시면 감사하겠습니다.

오늘의 포스팅 정리하고 마무리하겠습니다.

 

1. 물체의 상태는 고체 - 액체 - 기체 - 플라즈마 로 이루어진다.
2. 물체의 상태 변화를 위해선 에너지가 필요하다.
3. 일반 공기 상황에서 플라즈마 반응을 일으키면 오존과 질소 산화물이 발생한다.
4. 이를 줄이기 위해선 N2 베이스 가스를 집어 넣어 반응시킨다.
5. N2 가스는 불활성 가스로 일반적인 계측기론 측정이 어려워 O2의 역치를 계산한다.
6. 역치 계산시 혼합가스에선 오류가 발생할 수 있으니 O2 N2 만 사용하는 환경에선 사용이 가능하다.

 

 

 

 

 

이렇게 저희 알에스코리아는 제품에 대한 온전한 이해, 그리고 다양한 환경의 누적된 경험을 바탕으로하여 유저 요청에 가장 적합한 솔루션을 제공하도록 노력하고 있습니다.

 

가스측정기 뿐만아니라 다양한 환경계측기 문의는 위 명함으로 평일 근무시간 기준 언제든지 환영합니다. 전국 어디든 이동하니 편하게 연락주세요.