발표일: 2025-06-06 최종 업데이트: 2025-06-10
배경
Precedence Research의 2025년 5월 보고서에 따르면, 글로벌 반도체 습식 공정용 화학품 시장 규모는 2024년에 약 149억 달러에 달했습니다. Maximize Market Research와 TECHCET의 추가 분석에 따르면, 이 시장은 향후에도 연평균 6~7%의 성장률을 유지하며 지속적으로 확대될 전망입니다.
첨단 공정의 층수 증가와 신규 반도체 팹 투자 확대가 이러한 성장의 주요 원인으로 꼽히고 있습니다. 이와 함께, 반도체 공장에서는 '정밀하고 안정적이며 오염 없는' 화학약품 공급에 대한 요구가 갈수록 높아지고 있습니다. 이에 따라, 시스템 통합 업체들은 저소음, 원격 모니터링 가능, 공간을 최소화한 펌프 솔루션을 도입해야만 24시간 365일 무중단 운영과 클린룸 기준을 충족할 수 있습니다.
본 기사에서는 GRACO 전동 다이어프램 펌프가 반도체 CDS(화학약품 디스펜싱 시스템) 내에서 어떻게 주요 문제를 해결하고 있는지와 실제 적용 사례를 소개합니다.
CDS란?
CDS는 Chemical Dispensing System(화학약품 디스펜싱 시스템)의 약자로, 반도체 공정에 사용되는 화학약품 공급 시스템을 의미합니다.
이 시스템은 일반적으로 반도체 공정의 '공급단'에 설치되며, 저장 탱크에 보관된 화학약품을 펌프, 배관, 밸브 등의 구성 요소를 통해 식각기, 세정기 등 공정 장비로 이송하는 역할을 합니다.
CDS 시스템은 다양한 화학약품의 특성과 유량 요구에 맞춰 맞춤 설계가 가능하며, 매우 정밀한 액체 공급을 실현할 수 있습니다.
📌 반도체 클린룸 화학약품 이송 현장: 소음 감소, 에어컴프레서 절감, 공간 절약, 원격 모니터링까지 가능하게 하려면?
실제 고객 사례 – LTCAM 반도체 화학약품 이송 시스템 통합 업체
공장 현황
LTCAM은 반도체용 화학 약품 이송 시스템을 전문으로 하는 통합 솔루션 업체입니다. 해당 공장의 클린룸 화학 공급 구역에서는 웨이퍼 세정액, 에칭액, CMP 슬러리, 전해 도금액 등 다양한 고순도 화학 유체를 폐쇄형 배관을 통해 24시간 안정적으로 공정 장비에 공급해야 합니다. 이들 유체는 고부식성이며 점도와 비중이 각각 달라, 고도의 안정성과 정밀한 제어가 요구됩니다.
Improvement Goals
- 1. 운전 소음 감소
- 2. 설비 공간 추가 점유 방지
- 3. 압축공기 배관 제거로 에너지 사용 및 유지보수 절감
- 4. PLC와 연동하여 펌프 자동 모니터링 구현
- 5. 교체 펌프는 드라이런(dry-run) 및 자흡(self-priming) 기능 필수
💡 에어펌프의 고소음과 공압 비용에서 해방! QUANTM 전동 다이아프램 펌프, 5대 문제를 한 번에 해결
이 사례에서는 기존 화학물 수송 시스템에 사용되던 1인치 에어 다이아프램 펌프를 GRACO QUANTM i30 전동 다이아프램 펌프로 교체하였습니다.
전동 모터 구동 방식으로 압축공기 필요 없이 작동하며, 소음이 현저히 감소하고 에너지 및 유지보수 비용이 동시에 절감됩니다.
펌프 본체 크기가 기존 프레임과 호환되어 추가 공간 설치 없이 바로 장착 가능하며,
다이아프램 특유의 자흡(Self-Priming) 및 공회전(Dry-Run) 기능을 유지해 정지 시 배관 비움과 CIP 공정의 안전성을 확보합니다.
내장된 Modbus-RTU 인터페이스를 통해 PLC에 바로 연결 가능하며, 운전 데이터를 실시간으로 전송해 자동화 모니터링 요구도 충족시킵니다.
🔧 전동 다이아프램 펌프는 고객의 요구를 어떻게 충족시키는가
목표와 솔루션
| 목표 |
QUANTM 솔루션 |
| 🎯 운전 소음을 줄이고 작업 환경 개선 |
✔ 브러시리스 모터 구동으로 부드럽고 조용한 운전. 소음 75 dB → 61 dB 감소, 진동 < 0.3 mm/s. 별도의 보호장비(PPE) 없이 기존 장비 프레임에 설치 가능. |
| 🎯 기존 배관 구조를 유지하면서 설치 면적 증가 없이 적용 |
✔ 펌프 본체 크기 250 × 310 mm로 기존 모델 대비 42% 소형화. 기존 프레임에 바로 장착 가능, 설치 공간 증가 없음. 클린룸 청소도 더욱 용이. |
| 🎯 압축 공기 사용 의존 제거, 에너지 소비 및 유지보수 비용 절감 |
✔ 전동 모터로 공기 압축기 대체, 공기 공급 필요 없음. 16대 기준 연간 30MWh 절감, 공압 설비 유지보수 비용도 절감. |
| 🎯 PLC를 통한 펌프 상태 자동 모니터링 |
✔ 내장형 I/O 및 Modbus-RTU 지원으로 PLC 직접 연동 가능. SCADA를 통한 실시간 시동/정지, 유량, 압력 모니터링 제공. |
| 🎯 드라이러닝 및 자흡 기능 유지로 셧다운 및 CIP 작업 대응 |
✔ 최대 6m 자흡 높이, 30분간 드라이러닝 가능. 셧다운 후 별도 프리필 없이 재시동 가능, CIP 및 배수 작업에도 안전. |
📊 검증된 효과: 에너지 사용 71% 절감, 소음 14 dB 감소
¹ 미국 평균 산업용 전기요금 \$0.13 USD/kWh 및 일반적인 공기압축기 효율 0.25 kW/(m³/min) 기준으로 추정하였습니다. 실제 절감 수치는 시스템 조건에 따라 달라질 수 있습니다.