日, 유망 환경산업으로 부상한 클린룸시장

- 식물공장, 신종플루 감염대책 등 광범위하게 활용 -

 

 

 

일본에서 클린룸은 모노쯔쿠리(장인정신이 깃든 물건 만들기) 정신이나 각종 서비스의 고도화에 따라 성장하는 시장임. 반도체나 플래트 패널디스플레이(FPD) 등 생산시설의 핵이 되고 있을 뿐만 아니라, 식품이나 의약품 등의 생산분야에도 수요가 높고 수술, 집중치료 등의 의료관련 산업이나 동물실험실, 식물공장 등에도 폭넓게 사용됨. 아울러 비용절감이나 지진대책, 온실효과가스 절감, CO₂감소, 신종 플루 감염방지 대책에도 응용돼 유망 환경시장으로 부상하고 있음.

 

□ 새로운 유망 환경산업으로 떠오른 클린룸시장

 

 ○ 클린룸은 공기 중에 먼지나 유기화합물을 감소시키고 온도·습도, 압력 등을 제어하는 청정공간(淸淨空間)임. 이 공간에 사용되는 재료, 약품, 물 등은 청정도를 유지해야 함.

 

 ○ 청정도는 체적과 입자반경 등에 따라 표시됨.

  - 제조장치의 제작과 부품 자재 원료의 제조·가공에 있어서 필수 불가결한 요소임. 품질관리 시스템 정비 등에 따라 이 장치를 도입하는 기업이 증가함.

 

 ○ 반도체 공장이나 FPD공장 등에 적용되는 공업용 클린룸은 이에 요구되는 클린 정도(精度)와 투입할 수 있는 에너지 비용의 제약을 양립시키기 위해 청정환경 개념을 도입한 국소 클린화가 다수 채용됨.

  - 클린룸 구성재료에서 방출된 분자오염물질 제어와 케미컬 필터에 의한 오염물질의 침입 방지가 중요시 됨.

  - 반도체, FPD제조공정에서는 정전기대전에 따른 유리 기판 등의 먼지나 흡착이나 정전기 방전에 따른 전기회로 손상 등 정전기 장애가 제품 불량의 원인이 됨.

  - 이에 대한 방지대책으로 공기 이온을 사용한 정전기 제거 시스템 등이 개발됨.

 

 ○ 지진 대책으로는 클린룸 설비가 들어가 있는 건물전체에 대해 지진 회피, 지진 제어, 내진시스템이 준비됨. 이를 위한 제조장치의 내진 고정 등도 채용됨. 화재나 가스 누출사고 등에 대비해 클린룸에 대한 피해나 영향의 크기를 검토해 효과적인 대책을 예측하기 위해 시뮬레이션 기술이 제안됨.

 

 ○ 한편, 수술, 집중치료 등 의료관련이나 식품 공장, 의약품 공장,식물 공장, 동물실험 시설 등에 대응하는 바이오 로지컬 클린룸이 있음. 실내의 생물 미립자 및 비생물 미립자를 제어하는 동시에 실내의 온도, 습도 및 실내 압력을 제어함. 미생물의 제거나 세균이 다른 경로를 경유해 감염하는 교차감역 등에 주의가 필요함. 병원의 무균치료실 용도에는 개방감과 환자의 프라이버시 보호라는 두 가지 목표를 동시에 달성하려는 노력이 전개되는 등 쾌적한 무균환경 제공에 기여함.

 

 ○ 식물공장에서는 안정적인 생산을 위해 의약 제약원료의 유전자를 식물에 넣어 외부와 격리된 환경을 실현함. 야채를 재배하는 식물공장은 완전 밀폐형 클린룸에서 기온, 습도, 빛, 이산화탄소 농도 등의 환경을 컴퓨터로 제어함.

 

 □ 온실가스효과  낮춰, 에너지 절약 요청에 대응

 

 ○ 고도의 청정공간을 유지하거나 온도. 습도를 고정도로 제어하기 위해서는 막대한 에너지가 필요함.

 

 ○ 전자부품 공장용 클린룸의 공조설비의 에너지 소비량을 저감시키는 자동제어시스템이 등장함.

 

 ○ 클린룸 안쪽이나 제조장치의 냉각수를 연간을 통해 병용. 외부 습도 및 생산설비의 부하 조건에 부응해 냉동기나 냉각탑의 운전 교체 등을 자동제어함.

 

 ○ 반도체 공장 등에 대규모 클린룸을 대상으로 한 겨울용 에너지절감 분무 가습냉각 시스템이 실용화됨.

 

 ○ 가습에 필요한 증기 등의 온열원(溫熱源이 필요 없게 돼 가동시간이 절감됨.

 

 ○ 안개처럼 내뿜는 기화열에 따라 냉각효과가 유발돼 클린룸 내부의 냉열원 가동시간이 절감됨.

 

 ○ 건설회사에서는 전자디바이스 관련 생산시설 등을 대상으로 한 다목적 클린룸의 연구시설로 에너지 절감 시스템 개발을 테마로 함.

  - 개발 테마는 클린룸의 순환풍량이나 열과부하처리를 최적화하는 클린 시스템의 청정도, 온열환경 등 실내 환경을 유지하면서 에너지 절약화 최적 제어시스템을 구축하는 등 이들 개발을 위한 클린룸의 에너지 절약을 실현하고자 함.

 

 ○ 반도체 시업을 전개하는 기업도 온실효과가스 삭감을 위해 클린룸의 에너지 절감에 주목함.

 

□ 신종 플루 감염방지 대책에도 적용

 

 ○ 잃어버린 장기나 조직을 치료하는 재생 의료를 위한 시설에도 활용됨.

 

 ○ 재생의료 시설은 의약품, 의료기기의 제조기준인 GMP(Good Manufacturing Practice, 약사법에 기초해 후생 성장관이 정한 의약품 등의 품질관리 기준)에 근거함.

 

 ○ 제조설비는 청정공조설비나 실내 압력관리 시스템에 따른 환경 관리, 인적 물적 동선을 관리함으로써 매우 청정한 환경을 유지함.

 

 ○ 안전 캐비닛에서는 무균 조작을 위해 HEPA(고성능에어)필터를 도입해 매우 청결한 수준의 환경을 유지함.

 

 ○ 내부에 더스트 박스를 설치해 사용이 끝난 기구를 폐기할 수 있도록 함.

 

 ○ 현재 유행하고 있는 신종 플루를 비롯한 각종 바이러스 대책의 경우 환자는 물론 의료 종사자의 감염을 막기 위해 병원 내 공기정화에 클린룸 시스템은 위력을 발휘함.

  - 수술, 집중치료 등 의료관계

  - 병원 : 무균 치료실

  - 의약품 공장

 

□ 온도, 습도 조절도 정밀하게

 

 ○ 클린룸 기능향상에 기여하는 베어링이나 모터, 디지털 지시 관절계 등 각종 기기의 제출 개발이 진행 중

 

 ○ 클린룸에 사용하는 데 적합한 발진성(發塵性)이 낮은 베어링이 발매됨.

 

 ○ 용도는 반송기의 타이어 등 금속제 베어링의 외부에 탄성체가 되는 폴리우레탄에라스토마를 형성함. 사용 시에는 먼지가 발생하지 않도록 탄성체의 배합을 연구함.

 

 ○ 저온에서도 습기제거나 가습을 반복할 수 있도록 하는 공조기계용 기자재인 모터가 제품화됨.

 

 ○ 엄격한 습도관리가 요구되는 반도체 등의 클린룸용 공조기기용은 종래보다 저온인 40~50°에서 가습 기능이 작동되도록 함.

 

 ○ 모터에 부착된 특수한 흡착제가 습기인 물 분자를 흡착하면 습기가 제거되고 방출하면 가습되는 것임.

 

 ○ 모타는 원형(圓形)으로 안쪽이 벌집구조를 하고 있어 독자 개발된 흡착재를 화학적 처리로 부착함. 흡착재에는 미세한 구멍이 있어 구멍에서 물 분자가 드나들어 습기제거와 가습을 반복함.

 

 ○ 디지털지기조절계는 측정오차 0.05° 범위 내에서 온도를 측정, 제어하는 고정도(高精度)모델로 시장에 투입함.

 

 ○ 반도체시장에 있어 정밀한 공조의 실현과 열원(熱源)의 정도가 높은 제어의 요구가 많아 클린룸 메이커 등에 제공함.

 

□ 주요 적용분야

 

 ○ 식물 공장

  - 날씨에 관계하지 않고 야채와 과일을 일년 내내 수확하는 "식물 공장" 정보기술(IT) 등을 전체 활용해 실내 온도와 광량을 인공적으로 제어함. 높은 생산성을 담보로 함.

  - 농림수산성에 따르면, 식물 공장은 일본 전국에서 약 50곳이 가동됨. 주요 품목은 딸기, 야채 등이며 양상추류는 생산량의 0.6%가 이미"식물 공장"에서 재배된 것이라 함.

  - 일본 정부에서는 3년간 150개 공장으로 확대하는 것이 목표임.

 

 ○ 의료분야는 잃어 버린 장기나 조직을 치료하는 재생의료를 위한 시설, 수술, 집중치료 등 의료관계 등임.

 

 ○ 제조장치의 제작, 부품, 자재, 원료의 제조 및 가공

 

 ○ 전자부품 공장 :  공조설비의 에너지 소비량 절감하는 자동제어 시스템

 

 ○ 온도 및 습도 제어 : 병원(무균 치료실), 의약품 공장

 

 ○ 품질 관리 시스템

 

 ○ 반도체나 FPD공장 대응 공업용 클린룸

 

 ○ 신종플루 감염 방지 대책

 

 ○ 온실 효과 가스 절감, 에너지 절약 요청에 대응

 

 ○ 식품공장

 

 ○ 동물 실험시설

 

 ○ 반도체 공장

 

미라이의 식물재배시스템GREEN ROOM

자료원 : 닛케이 델레콤 21

자료원 : http://www.2004-mirai.co.jp/KOJO.html

 

바이오로지컬 클린룸

자료원 : http://www.sbplant.co.jp/baio.htm

 

공업 등 산업용 클린룸

자료원 : http://www.deuce.co.jp/facilities/cleanroom/industrial.php  

 

화학공장 클린룸

자료원 : http://www.deuce.co.jp/facilities/cleanroom/

 

□ 시사점

 

 ○ 온실가스효과 절감, 이산화탄소 감소, 신종 플루 감염방지 대책에도 응용되는 클린룸은 유망 환경시장으로 부상하고 있고, 이를 응용한 각종 기기 등 관련 제품이 등장함.

 

 ○ 특히 날씨에 좌우되지 않고 야채와 과일을 일년 내내 수확하는"식물공장" 정보기술(IT)을 이용한 클린룸 기술은 혁명적인 그린기술로 식량문제 등 향후 인구 증가에 따른 식량문제에 기여할 것으로 전망됨.

 

 

자료원 : 닛케이 델레콤 21, 회사 홈페이지 등