▲ ▲‘환형판식 공수유체 개폐장치’ 제품과 단면도. ▲‘환형판식 공수유체 개폐장치’ 제품과 단면도

반도체 및 LCD 생산라인 진공덕트에 설치돼 온 기존 유체 차단장치의 단점을 획기적으로 보완한 신형 차단장치가 등장했다.

홍익대학교 기계시스템·디자인공학과 김청균 교수(사진)는 최근 봉수(封水, water seal)가 필요없는 ‘환형판식 유체 개폐장치’ 개발에 성공했다.

반도체, LCD 등 청정생산라인은 환경안전성 확보를 위해 통상 60~80mm H₂O가량의 진공을 걸은 덕트와 이를 적시에 개폐할 수 있는 차단장치의 설치가 필수적이다.

평상시에는 공정용 가스를 안정적으로 공급하고 적정온도로 조절된 청정 공기의 외부 유출을 차단하면서 가스가 누출되거나 화재가 발생했을 때는 신속히 누출가스, 또는 덕트 내 스프링클러에서 살포된 수분을 외부로 배출해야 하기 때문이다.

작업 인원과 생산라인의 안전을 확보할 뿐만아니라 에너지절감, 품질안정성을 위해서는 불가결한 설비다.

문제는 J곡관트랩에 봉수(封水, water seal)를 설치, 라인 내 공기 유출을 막는 방식의 기존 개폐장치가 태생적으로 가질 수 밖에 없는 습증기로 인한 부작용.

이 방식은 봉수로부터 증발된 습증기가 덕트나 실내공간으로 유입돼 생산제품과 가스라인 등에 부정적인 영향을 미치는 예가 많았다.

게다가 스프링클러에서 분출된 소방수를 신속하게 방출하기 위해서는 큰 직경의 피스톤 개폐장치와 봉수라인을 설치해야 하기 때문에 장치가 크고 복잡해진다.
증발된 봉수를 주기적으로 보충함으로써 유발되는 인건비 등 덕트라인 관리비용 상승요인도 무시할 수 없다.

이번에 김청균 교수가 개발한 ‘환형판식 개폐장치’는 덕트 내에 단순한 구조의 환형(環形)판을 설치하는 것 만으로 적시에 진공덕트를 열고 닫을 수 있는 장치다.
봉수라인이 배제돼 습증기로 인한 피해와 관리비용이 원천적으로 필요없고 구조가 간단해 고장 가능성도 현저히 낮다.

진공 압력에 의한 밀봉 메커니즘을 환형판의 자중(自重)에 의한 진자운동 개폐방식으로 단순화한 부분이 이 장치의 핵심이다.

당연히 장치의 무게나 부피도 훨씬 ‘컴팩트’하다.

수평·수직 배관에 관계 없이 물과 공기의 개폐에 관련된 모든 라인에 설치가 가능하며 소방수 처리용량도 기존 대비 2.5~3배가량 커 화재시 제품 및 생산라인의 피해를 최소화할 수 있다는 것이 김청균 교수의 설명이다.

김 교수는 “(환형판식 유체 개폐장치는) 이미 반도체 생산라인에 적용한 실증실험을 통해 효율성, 안정성, 신뢰성을 검증받아 3건의 특허가 출원 중에 있다”며 “제조사에 의한 상용화가 완료돼 주문자 생산을 시작했다”고 밝혔다.

양산 제품은 가스 및 소방제품 제조사인 화가테크와 한양프라스틱이 생산해 삼성전자, 하이닉스, LG디스플레이 등에 납품된다.