파티클 센서란?
파티클 센서는 일정 시간 동안 흡입한 공기 중의 미립자 수를 계수하는 장치를 말합니다.
주로 클린룸에서 사용됩니다. 여기서 ‘파티클’은 미립자 이물질을 의미하며, 특히 반도체 제조에서 이물질은 불량 발생 및 수율 저하의 원인이 되므로 관리가 필요합니다.
비슷한 장치로 파티클 카운터가 있는데, 용도는 거의 동일합니다. 다만, 파티클 센서는 연속 측정이 가능한 반면, 파티클 카운터는 연속 측정이 불가능한 경우도 있습니다.
파티클카운터는 파티클센서보다 측정 정확도가 높고, 장비의 크기가 큰 편이며, 공기 중뿐만 아니라 액체 중에도 사용할 수 있는 모델이 많습니다. 고성능 모델에서는 0.1㎛ 이상의 미립자를 측정할 수 있습니다.
파티클 센서의 사용 용도
파티클 센서는 주로 클린룸 내에 설치하여 룸 내 청정도 모니터링에 사용됩니다. 구체적으로 자동차 도장 공정의 청결도 모니터링, 반도체 제조 공장의 클린룸 관리 등입니다.
사용 용도의 폭이 넓어지고 있는데, 예를 들어 인체에 영향이 우려되는 PM2.5를 측정하기 위한 차량용 파티클 센서도 있습니다. 초소형 타입으로 상당히 작은 기종이 인기를 끌고 있으며, DIN 레일에 설치할 수 있는 타입이나 벽걸이형도 있습니다.
파티클 센서의 원리
파티클 센서의 원리는 크게 광 산란 방식과 광 차폐 방식의 두 가지 작동 원리가 있습니다. 둘 다 공기를 흡입하는 펌프가 내장되어 있어 일정한 속도로 연속적으로 측정하지만, 각각의 입자를 검출하는 방식이 빛의 산란을 이용하느냐, 통과에 의한 감쇠를 이용하느냐에 따라 달라집니다.
1. 광산란 방식
광산란 방식의 입자 센서는 보통 레이저가 공기 중의 미립자에 부딪혀 빛이 산란하는 모습을 포토다이오드로 감지하여 산란광을 전기 신호로 변환하는 검출 방식입니다. 이 방식에서는 빛의 산란에 의한 전기 신호의 횟수와 강도의 차이로 미립자의 크기와 개수를 계산할 수 있습니다.
2. 광차폐 방식
광차폐 방식의 파티클 센서는 항상 빛을 포토다이오드에 조사하여 광원과 포토다이오드 사이의 공기 중 미립자가 빛을 통과할 때 약화된 부분을 전기신호로 감지하여 미립자의 크기와 개수를 계수하는 방식입니다.
입자 센서는 측정 정확도 설정에 주의를 기울여야 합니다. 광 산란, 광 차폐 방식과 마찬가지로 클린룸의 청정도에 비해 입자 센서의 측정 정밀도가 너무 높으면 측정 오차가 커지는 경향이 있습니다.
클린룸의 청정도 관리를 위해 원하는 측정 오차 범위 내에서 파티클 센서를 사용하려면 적절한 측정 범위의 모델을 선택해야 합니다.
파티클 센서에 대한 기타 정보
1. 분진계와의 차이점
분진계와 파티클 센서 또는 파티클 카운터의 가장 큰 차이점은 측정 대상인 미립자의 농도입니다. 분진계는 보통 0.01mg/m3 이상의 고농도 미립자 농도 측정을 대상으로 하며, 미립자의 양이 아닌 무게로 농도를 평가합니다. 반면, 파티클 센서나 파티클 카운터는 미립자 수로 계측을 정량화한다는 차이가 있습니다.
특히 파티클카운터는 저농도, 청정도가 높은 환경 측정에 견딜 수 있도록 단발성 측정이 주를 이루며 사양도 Class1부터 Class9까지 세분화되어 있는 반면, 분진계의 경우 연속 측정으로 측정 가능한 농도 범위도 비교적 넓습니다.
2. 휴대용 입자센서
최근 청정도가 요구되는 환경과 산업이 다양하고, 그 측정 장소도 클린룸뿐만 아니라 다양해짐에 따라 휴대가 편리한 파티클 센서에 대한 수요가 많습니다.
리튬이온 배터리 구동으로 USB 등을 통해 PC와 연결하여 데이터 분석이 가능한 모델, 다점 모니터링 시스템에 연결할 수 있는 모델, 카메라가 탑재된 모델 등 사용자의 편의성 향상을 위해 각 제조사들은 다양한 파티클 센서 개발에 힘쓰고 있습니다.