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먼지 하나 없는 공간, 클린룸을 아시나요?

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[HOOC=서상범 기자]먼지. 그 중에서도 미세먼지. 단순히 날씨가 흐리고, 호흡기에 대한 위협을 넘어, 일상을 위협하는 ‘재앙’이 됐습니다. 눈에 보이지도 않던 미세한 존재들의 역습이 시작된 것이죠. 최근 정부는 관련 대한 대책을 세우고, 국민 건강을 위협하는 주요 환경 문제로 대응하기로 했습니다.

그런데, 이 먼지, 특히 미세먼지에 대해 완벽에 가깝게 자유로운 공간이 있습니다. 단 하나의 먼지도 용납하지 않는 이 공간은, 통상 축구장 크기의 면적에 단 하나의 먼지가 존재한다고 불리죠. 

클린룸 내부 전경(사진=SK하이닉스)

바로 먼지가 전혀 없는 방. 청정실(淸淨室)이라고도 불리는 ‘클린룸(Clean room)입니다. 다소 낯설게 들릴수도 있는 이 곳은, 그러나 우리 삶에서 중요한 역할을 수행중입니다. 특히 정밀성이 요구되는 첨단 산업 현장에서는 필수 요소죠.

가장 대표적인 예는 바로 반도체 산업입니다. 일반적으로 반도체가 생산되는 현장을 떠올리면, 방진복을 입은 직원들이 입구에서 에어샤워(먼지를 고속의 청정공기로 제거하는 것)를 한 뒤 일하는 모습을 상상하게 되는데요.

바로 이들이 일하는 공간(FAB), 그 전체를 통상적으로 클린룸이라고 부릅니다. 반도체 공장의 클린룸의 청정도는 클래스라는 등급으로 나타내는데요. 가로세로 높이가 30cm인 입방체 내에, 사람 머리카락 직경의 1/1000 크기의 먼지 1개가 있으면 클래스 1.

먼지 100개가 있으면 클래스 100이라고 부릅니다. 
클린룸의 청정도를 나타내는 단위 단위, 클래스에 대한 설명

대부분의 반도체 클린룸은 10 또는 1 수준을 유지하는데요. 이를 슈퍼 클린룸이라고 따로 부르기도 합니다. 100~1000사이는 고청정 클린룸이라고 구분하죠.

일반적인 대기 상태가 ‘300만‘정도 라고 하니 클린룸의 청결함을 짐작할 수 있습니다.

이처럼 반도체 생산환경이 먼지에 극도로 민감한 이유는 바로 작은 먼지 하나가 반도체에 치명적인 작용을 할 수 있기 때문입니다. 반도체 회로의 선폭을 나타내는 단위는 나노미터(nm)입니다. 1 나노는 10의 마이너스 9승. 0.000000001미터에 해당하죠.

감이 안 잡히신다면, 머리카락 한 올의 10만분의 1 수준이라고 생각하시면 됩니다.

이처럼 미세한 회로로 구성되는 만큼, 단 하나의 먼지라도 회로에 영향을 미쳐 불량을 일으킬 수 있죠. 때문에 반도체 공장의 클린룸은 ‘완벽함’을 항상 유지하기 위한 다양한 장치로 구성돼있습니다.

앞서 언급한 방진복과 에어샤워는 기본이고, 천장과 바닥에 설치된 필터와 공기순환기를 통해 24시간 깨끗한 공기를 유지하고 있죠.

공기 뿐 아니라 물 역시 먼지 제거에 주요한 역할을 합니다. 반도체의 공정에는 세정이란 단계가 있는데요. 반도체의 기반이 되는 웨이퍼 표면에 혹시라도 묻을 수 있는 먼지를 제거하기 위해 물을 이용해 표면을 씻는 작업을 말합니다.

여기에 사용되는 물도 일반적인 물보다 더 등급이 높은 ‘초순수 물’이라고 부릅니다. .

여기에 온도와 습도 역시 중요한 요소입니다. 단순히 깨끗한 공간을 넘어, 반도체 제조에 최적화된 환경을 유지하는 곳을 클린룸이라고 부르는 이유죠. 
클린룸 외부 전경(사진=SK하이닉스)

한편 반도체 산업 외에도 클린룸은 다양한 현장에서 사용됩니다. LCD 패널, 휴대폰 등 전기전자 업종은 물론, 대규모 공장이 아닌 소규모 첨단 산업에서도 그 역할을 하고 있죠.

산업용 클린룸만이 존재하는 것은 아닙니다. 우선 무균, 유해균 실험실과 감염을 예방하는 특수치료 등 의료계에서도 위에서 언급한 고청정 클린룸이 사용됩니다.

또 보급형 클린룸 역시 다양한 현장에서 사용되고 있는데요. 반도체에 적용되는 슈퍼클린룸과 고청정 클린룸이 적게는 수십억에서, 많게는 수천억, 조단위의 비용이 드는 것에 비해, 보급형은 필요한 장비와 기능만 취사선택할 수 있어 구축비용은 수천만원에서 수억원 정도입니다. 식품과 화장품 산업에서 제조관리 기준과 각종 인증을 받는데 주로 사용되죠.

이처럼 다양한 현장에서 사용되는 클린룸이 의미가 있는 이유는, 단순히 먼지가 없는 깨끗한 환경을 유지한다는 것에 있지 않습니다.

완벽한 환경을 바탕으로, 완벽한 제품을 만들고자하는 노력의 근간이기 때문입니다. 물론 이에 드는 비용 등 투자는 상상을 초월합니다. 
클린룸의 내부(사진=SK하이닉스)

SK 하이닉스는 올해만 신규 클린룸 구축 등 반도체 투자에 9조원 이상을 투자한다고 밝혔죠.

중소 규모의 회사들 역시 수십억에서, 수백억원의 비용을 투입하고 있죠. 한 중견 화장품 회사 관계자는 “화장품 회사가 왜 클린룸에 수십억원을 쏟냐는 시선도 있다. 그러나 인체에 직접적으로 닿는 화장품인만큼, 제품의 청정함과 무해함에 대해 투자하는 것은 결코 과하지 않다고 생각한다. 이미 화장품 회사들의 10% 이상이 제조공정에서 클린룸을 구축하고 있다”고 말하기도 했습니다.

반도체 회사들 역시 마찬가지입니다. 소비자의 눈에 당장 보이지 않는 미세한 반도체이지만, 휴대폰, PC 등 우리 삶을 풍요롭게 하는 모든 전자제품의 핵심적 역할을 하기에, 완벽을 위해 천문학적인 비용과 노력을 쏟고 있는 것이죠.
그래픽=허연주 디자이너

이처럼 보이지 않는 곳에서, 미세한 먼지와의 사투를 벌이고 있는 클린룸. 그리고 이 클린룸을 구성하고 있는 사람들. 완벽을 향해 나아가는 이 들이 있기에 우리 일상의 편리함이 존재하고 있다는 것을 떠올려보면 어떨까요?

tiger@heraldcorp.com

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