KR100208401B1 - 가스 스크러버의 배기가스 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 스크러버의 배기가스 처리방법에 관한 것으로서, 발화성가스 및 이에 함유된 유독가스등의 배기가스를 버닝장치로 인입시킨 후 고온의 열원을 제공하는 버닝케이스의 연소챔버 사이로 통과시켜 배기가스 중에서 발화성가스를 연소시키고, 연소되지 않은 유독가스를 흡착장치측으로 토출시켜 촉매흡착제로 물리 또는 화학적으로 흡착시켜 정화함으로써, 배기온도가 저감된 무해한 배기가스를 외기로 배출시킴은 물론 이에 따라 대기오염을 효과적으로 줄일 수 있고, 특히 흡착장치의 수명을 연장시킬 수 있어 이에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.

Description

가스 스크러버의 배기가스 처리방법
본 발명은 가스 스크러버의 배기가스 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정시 생성된 발화성가스와 이에 함유된 유독가스를 연소 및 흡착방식으로 완전히 처리하여 온도가 저감된 무해가스를 대기로 배출시킬 수 있도록 한 가스 스크러버의 배기가스 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체는 수소(H2)기등의 가스와 모노실란, 디실란등의 실란(SiH4)계 가스를 이용하여 고온에서 제조되는 것으로, 이러한 반도체 제조공정시 수소기와 실란계가스등이 연소되면서 발생되는 발화성가스와 이에 함유된 유독가스(Toxic gas)등의 배기가스가 대기로 여과없이 배출됨에 따라 인체 및 대기오염에 상당한 악영향을 끼치는 문제점으로 대두되는 바, 이와같은 발화성가스 및 유독가스를 처리하기 위하여 종래에는 다양한 형태의 처리방법이 제공되었다.
그 하나의 예로써, 버닝방식과 흡착방식을 혼합한 가스 스크러버를 구비한 후 인입관을 통해 버닝장치의 버닝챔버 내부로 배기가스를 토출시키는 단계와 고온의 열(500 내지 800℃)을 제공하는 히터 사이로 배기가스를 통과시켜 발화성가스를 연소시키는 단계와, 연소되지 않은 유독가스를 흡착장치로 토출시키는 단계 및 유독가스를 흡착장치의 흡착제로 통과시켜 물리 또는 화학흡착으로 정화시키는 단계의 공정으로 배기가스를 처리하였다.
그러나, 이와같이 유독가스가 함유된 배기가스를 연소 및 흡착시키는 단계를 거쳐 처리한 후 배출시켰기 때문에 연소된 배기가스를 흡착장치로 토출시키기 위한 토출관 내주면에 고형화된 파우더(powder)가 응집되어 많은 양의 배기가스를 배출시킬 수 없음에 따라 응집된 파우더를 인위적으로 제거하므로 제거시간이 지연될 뿐만 아니라, 고가의 토출관이 부식되거나 또는 파손되고, 흡착장치측으로 토출된 유독가스를 정화시키기 위한 흡착제의 접촉부위에 단시간에 걸쳐 파우더가 응집된다. 이러한 파우더는 흡착제의 기공을 막아 배기가스의 통과율을 낮아지게 되므로 흡착제에 응집되는 파우더의 유, 무에 관계없이 흡착제를 수시로 교환하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 반도체 제조시 이용된 수소(H2)기등의 가스와 모노실란, 디실란등의 실란(SiH4)계열로 된 유독가스등의 배기가스를 버닝장치로 인입시키는 단계와, 상기 단계로부터 입입된 배기가스를 버닝케이스의 연소챔버 사이로 통과시키는 단계와, 상기 단계에서 연소챔버에 제공되는 고온의 열원에 의해 배기가스 중에서 발화성가스를 연소시키는 단계와, 상기 연소된 배기가스의 온도 100 내지 150℃를 냉각시켜 50℃이하로 배기온도를 저감시키는 단계와, 상기 단계에서 연소되지 않은 유독가스를 흡착장치측으로 토출시키는 단계와, 상기 유독가스를 물리 또는 화학흡착으로 정화시켜 배출관을 통해 외기로 배출시키는 단계와. 상기 단계에서 유독가스의 흡착효율이 저하될 때 흡착장치를 교환시키는 단계로 이루어진 것에 의해 달성된다.
본 발명에 의한 흡착장치를 교환시킬 경우에 있어서는, 배기가스를 흡착장치로 토출시키는 연결관을 차단하고, 연결관과 배기관에 각각 연결된 바이패스관을 열어 발화성가스가 연소된 배기가스를 배출시키는 단계가 포함된 것에 의해 달성된다.
이하, 본 발명에 따른 가스 스크러버의 배기가스 처리방법에 대한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
반도체 제조시 이용된 수소(H2)기등의 가스와 모노실란, 디실란등의 실란(SiH4)계열의 가스는 상온에서 연소될 때 발화성가스와 유독가스가 함유된 배기가스를 발생시킨다. 이러한 배기가스는 인입관을 통하여 버닝장치의 구성요소인 베니케이스의 하부로 토출되면서 연소 챔버를 통과한다. 이때, 배기가스 중에서 발화성가스는 인코넬관 사이를 통과하면서 연소되어 토출관측으로 토출되고, 인코넬판에는 고온의 열원을 제공하기 위한 히터가 삽입된다.
여기에서, 상기 인코넬관은 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr)으로 주조되어 제작되며, 히터는 발화성가스를 연소시킬 수 있도록 약 500 내지 800℃의 온도로 발열되는 세라믹 히터봉이 사용된다.
그 후, 연소된 배기가스와 이에 함유된 연소되지 않은 유독가스는 버닝케이스 상부에 결합되어 있는 토출관을 따라 함께 토출됨과 동시에 토출관 외측으로 장착되는 냉각관으로 상온(18℃)이하의 냉각수가 인입되어 100 내지 150℃의 배기온도를 50℃이하로 저감되면서 연결관을 따라 흡착장치의 흡착케이스 하부로 토출시키는 것이다. 이때, 상온 이하의 냉각수는 냉각관 하단에 결합된 냉각수 인입관을 통하여 토출관 외주면을 따라 와류현상으로 순환되면서 냉각관 상단에 결합된 냉각수 배수관을 통해 배출된다.
그리고, 토출관 상부에 파우더를 제거할 수 있도록 상,하 방향으로 승, 하강되는 제거수단을 설치하여 토출관 내주면에 고형화된 파우더가 응집될 경우 파우더를 쉽게 제거한다. 이러한 제거수단을 스크류 샤프트 일끝단에 치차맞춤되어 토출관의 중공부내에서 상, 하방향으로 이동가능한 휀과, 스크류 샤프트를 정, 역회전시키기 위한 구동모터 및 이의 구동력을 전달하는 타이밍 벨트로 구성된다.
상기의 흡착장치 하부로 토출된 유독가스는 흡착케이스 내부에 여러층으로 적층된 흡착수단을 통과하면서 물리 또는 화학흡착으로 정화되어 배출관을 통해 외기로 배출되므로 대기오염을 줄일 수 있는 것이다.
여기에서, 흡착수단은 물리 또는 화학흡착으로 유독가스를 정화시킬 수 있도록 탄소(C) 또는 알루미나(Al2O3)계 혹은 탄소 또는 알루미나계에 산화메탈기가 코팅(coating)된 촉매흡착제가 이용되고, 촉매흡착제는 흡착케이스 내부에 일정거리 이격된 카트리지와 카트리지 사이에 수개 내지 수백 개로 채워진다.
즉, 촉매흡착제가 탄소 또는 알루미나계로 이루어질 때에는 다음과 같은 물리적인 흡착 반응에 의해 유독가스를 정화시킨다.
Figure kpo00001
그리고, 상기의 촉매흡착제에 산화메탈기가 코팅될때에는 다음과 같이 화학흡착으로 반응시켜 유독가스를 정화시킨다.
Figure kpo00002
한편, 연결관과 배기관에 바이패스관을 결합하여 촉매흡착제의 흡착효율이 저하될 경우, 연결관을 차단시키고 바이패스관을 열어 발화성가스를 연소시킨 배기가스를 배기관으로 직접 배출시키면서 흡착장치의 카트리지와 촉매흡착제를 교환한다.
상기 흡착장치의 교환 시점은 연결관과배기관에 각각 압력센서를 부착하여 연결관으로 토출되는 압력(P1)과 배출되는 압력(P2)과의 차가 설정압력(△P) 보다 작을 때 결정하거나 또는 배기관을 통해 배출되는 배기가스 중에서 유독가스의 배출량을 측정하여 배출량이 설정값(예를 들면, 0.3ppm) 보다 클 때 교환시키는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 가스 스크러버의 배기가스 처리방법에 의하면, 발화성가스 및 이에 함유된 유독가스등의 배기가스를 버닝장치로 인입시키는 단계와, 배기가스를 버닝케이스의 연소챔버 사이로 통과시키는 단계와, 연소챔버에 제공되는 고온의 열원에 의해 배기가스 중에서 발화성가스가 연소되는 단계와, 배기가스를 냉각시켜 배기온도를 저감시키는 단계와, 연소되지 않은 유독가스를 흡착 장치측으로 토출시켜 물리 또는 화학흡착으로 정화시키는 단계와, 이 단계에서 유독가스의 흡착효율이 저하될 때 흡착장치를 교환시키는 단계로 배기가스를 처리하여 배기온도가 저감된 무해한 배기가스를 배출시킴에 따라 대기오염을 효과적으로 줄일 수 있음은 물론 흡착장치의 수명을 연장시킬 수 있어 이에 따른 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명은 발화성가스 및 이에 함유된 유독가스등의 배기가스를 고온의 열원으로 연소시킴과 동시에 배기온도를 저감시키고, 연소되지 않은 유독가스를 물리 또는 화학적으로 흡착하여 처리하여 배기온도가 저감된 무해한 배기가스를 배출시킴에 따라 대기오염을 효과적으로 줄일 수 있음은 물론 흡착장치의 수명을 연장시킬 수 있어 이에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 반도체 제조공정시 발생된 발화성가스 및 이에 함유된 유독가스등의 배기가스를 처리하기 위한 배기가스 처리 방법에 있어서, 반도체 제조시 이용된 수소(H2)계열의 가스와 이에 함유되는 모노실란, 디실란등의 실란(SiH4)계열로 된 유독가스등의 배기가스를 버닝장치로 인입시키는 단계와; 상기 단계로부터 입입된 배기가스를 버닝케이스의 연소챔버 사이로 통과시키는 단계와; 상기 단계에서 연소챔버에서 제공되는 고온의 열원으로 배기가스 중에서 발화성가스를 연소시키는 단계와; 상기 연소된 배기가스의 100 내지 150℃의 온도를 냉각시켜 50℃이하로 배기가스를 저감시키는 단계와; 상기 단계에서 연소되지 않은 유독가스를 흡착장치측으로 토출시키는 단계와; 상기 유독가스를 물리 또는 화학흡착으로 정화시켜 배기관을 통해 외기로 배출시키는 단계와, 상기 단계에서 유독가스의 흡착효율이 저하될 때 흡착장치를 교환시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 가스 스크러버의 배기가스 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기가스를 냉각시키는 단계에서 상온(18℃) 이하의 냉각수가 토출관 외측으로 장착된 냉각관으로 와류 현상으로 순환됨을 특징으로 하는 가스 스크러버의 배기가스 처리방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유독가스를 정화시키는 단계에서 유독가스는 탄소(C) 또는 알루미나(Al2O3)계 혹은 탄소 및 알루미나계에 산화메탈기가 코팅된 촉매흡착제를 통과하면서 정화됨을 특징으로 하는 가스 스크러버의 배기가스 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 흡착장치를 교환시키는 단계에서 배기가스를 흡착장치로 토출시키는 연결관을 차단하고, 상기 연결관과 배기관에 연결된 바이패스관을 열어 발화성가스가 연소된 배기가스를 직접 외기로 배출시키는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 가스 스크러버의 배기가스 처리방법.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 흡착장치의 교환시점은 연결관을 따라 토출되는 압력(P1)과 배기관을 통해 배출된 압력(P2)과의 차가 설정압력(△P)보다 작을 때 흡착장치를 교환함을 특징으로 하는 가스 스크러버의 배기가스 처리방법.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 흡착장치의 교환시점은 배기관을 통해 배출되는 배기가스 중에서 유독가스의 배출량을 측정하여 배출량이 설정값(0.3ppm) 보다 클 때 흡착장치를 교환함을 특징으로 하는 가스 스크러버의 배기가스 처리방법.
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