KR100257902B1 - 청정실내의환경분석용시스템및환경분석방법 - Google Patents

청정실내의환경분석용시스템및환경분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 중에 포함된 수증기를 응축함으로써 응축수에 포함된 수용성 오염물질을 분석하게 하는 청정실 내의 환경분석용 시스템 및 환경분석 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 청정실 내의 환경분석용 시스템은, 분석의 대상이 되는 청정실 내의 시료공기를 냉각표면과 접촉시킴으로써 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질을 함께 응축시킬 수 있는 응축기 및 상기 응축기에서 얻어진 응축수를 공급받아 분석하는 분석기를 포함하여 이루어지고, 본 발명의 청정실 내의 환경분석 방법은, 시료공기 중에 포함된 수증기를 냉각시켜서 응축수로 액화시키는 응축단계와, 상기 응축수를 분석기로 공급하는 공급단계 및 공급된 응축수를 상기 분석기가 분석하는 분석단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 수용성 오염물질의 포집시간을 크게 단축시키고, 포집효율 및 정확도가 매우 높으며, 후처리작업이 불필요하여 분석작업의 온라인화를 가능하게 하고, 여러 종류의 수용성 오염물질의 농도 절대치를 분석할 수 있게 하는 효과를 갖는다.

Description

청정실 내의 환경분석용 시스템 및 환경분석 방법{System and method for environmental analysis in cleanroom}
본 발명은 청정실 내의 환경분석용 시스템 및 환경분석 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 공기 중에 포함된 수증기를 응축함으로써 응축수에 포함된 수용성 오염물질을 분석하게 하는 청정실 내의 환경분석용 시스템 및 환경분석 방법에 관한 것이다.
일반적으로 제품의 종류나 특수한 목적에 따라 대기중에 포함된 먼지, 미생물, 정전기, 이온입자 등의 오염물질을 제어하는 공간을 청정실(Clean Room)이라 하며, 특히, 웨이퍼상에 극히 미세한 패턴을 형성하는 반도체공정에서는 웨이퍼오염에 의한 불량을 방지하도록 이러한 청정실에서 대부분의 작업이 이루어진다.
그러나, 반도체 공정이 이루어지는 반도체 청정실의 대기 중에는 웨이퍼에 직접적인 악영향을 주는 먼지(부유입자) 등의 미세한 파티클이 항상 존재하고 있으며, 이에 따라서 청정실의 파티클 제어는 반도체 공정의 기본적인 필수조건으로 여겨지고 있다.
특히 반도체 공정이나 각종의 오염원에서 발생하는 수용성 오염물질(예; 암모니아, 질산화물, 황산화물 등)의 분자들은, 대기 중의 습성 파티클 (Moisture Particle)과 장시간에 방치되어 혼합상태가 유지되면, 이들 상호간에 이온결합이 형성되고 이러한 수용성 오염물질은 웨이퍼 표면에 쉽게고착된다.
따라서, 이러한 파티클 및 수용성 오염물질은, 웨이퍼표면이 흐려지는 헤이즈(Haze) 현상 및 포토레지스트의 변성 현상 등을 유발하는 원인이 되고, 확산공정에서 원하지 않는 도펀트(Dopant)의 기능을 수행하는 등의 부작용이 있었다.
이러한 수용성 오염물질의 제어를 위하여 대기중에 포함된 이들 수용성 오염물질을 분석하는 다양한 형태의 분석시스템이 개발되어 왔다.
그 중에서 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 방법은, 청정실의 대기 중에 초순수를 담은 자 보틀(Jar Bottle)을 일정기간 방치한 후 자 보틀에 흡착된 파티클을 분석하는 용기법(Jar Method)을 사용하거나, 청정실의 대기 중 일부가 초순수를 통과하도록 하여 초순수에 흡착된 파티클을 분석하는 임핀저법(Impinger Method) 등이다.
그러나, 상기와 같이 따로 준비된 용매(예; 초순수 등)를 사용하여 용질이 되는 수용성 오염물질을 용해시키는 청정실 내의 환경분석 방법들은, 구성 및 적용이 비교적 간단하기는 하나 수용성 오염물질의 포집시간이 매우 길고, 포집효율 및 정확도가 떨어지며, 상기 용매의 분석이 용이하도록 용매를 농축시키는 후처리작업이 필요하기 때문에 단발성 분석만이 가능하므로 청정실에 상기 설치하여 매순간 순간마다 여러 종류의 수용성 오염물질을 분석하는 분석작업의 온라인(On-Line)화가 불가능하다는 문제점이 있었다.
또한, 1회에 사용되는 용매의 양이 시간에 따라 불변하고, 용매에 용해된 수용성 오염물질은 일정기간 누적되기 때문에 용해시간에 따른 용매의 농도 증가량을 정확하게 예측할 수 없으므로 청정실의 환경분석작업을 시간에 따른 절대치가 아닌 상대평가로만 판단할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 수용성 오염물질의 포집시간을 크게 단축시키고, 포집효율 및 정확도가 매우 높으며, 후처리작업이 불필요하여 분석작업의 온라인화를 가능하게 하는 청정실 내의 환경분석용 시스템 및 환경분석 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 여러 종류의 수용성 오염물질을 분석하는 것이 가능하고, 청정실 대기에 포함된 수용성 오염물질의 농도 절대치를 측정할 수 있게 하는 청정실 내의 환경분석용 시스템 및 환경분석 방법을 제공함에 있다.
도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청정실의 환경분석용 시스템을 나타낸 구성도이다.
도2는 도1의 냉각조를 나타낸 사시도이다.
도3은 도1의 응축관을 나타낸 측단면도이다.
도4는 도3의 응축관 내부의 가스분자에 작용하는 힘을 나타낸 도면이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 응축수 10: 응축관
11: 냉각조 12: 냉각유체(冷却流體)
13: 패킹(Packing)부재 14: 응축수받이
15: 응축수관 17: 입구부
18: 열림문 20: 공기흡입관
21: 유량조절기(MFC; Mass Flow Controller)
22: 진공펌프 23: 압축기
24: 팽창기 30: 쓰리웨이밸브(3-Way Valve)
25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33: 솔레노이드밸브(Solenoid Valve)
34: 표준용액(Standard Solution)공급원
35: 인젝터루프(Injector Loop) 36: 실린지펌프(Syringe Pump)
37: 용매공급원 38: 유체펌프
39: 컬럼(Column) 40: 서프레서(Suppressor)
41: 전도성측정기(Conductivity Meter)
42: 시료배출관 43: 응축수배출관
44: 배출수받이 60: 가스분자
61: 포획구역
70: 파티클카운터(Particle Counter)
D: 응축관내경 d: 응축수관내경
t: 응축관두께 L: 냉각길이
FD: 확산력 FS: 흡입력
F: 합력
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템은, 분석대상이 되는 시료공기를 내부에 형성된 통로를 통하여 통과시키면서 상기 시료공기 중에 포함된 수증기를 통로벽과 접촉시킴으로써 상기 수증기를 냉각 응축시키는 응축관과, 상기 응축관을 냉각시키는 냉각수단과, 상기 응축관 내부의 시료공기흐름을 유도하는 진공압형성장치와, 상기 응축관에 응축된 응축수를 수거하는 응축수수거수단과, 상기 응축수수거수단에 수거된 응축수를 분석기로 공급하는 응축수공급수단을 포함하는 응축기 및 상기 응축기에서 공급받은 응축수를 분석하는 분석기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각수단은, 외부와 밀폐되고, 내부에 상기 응축관과 접촉되는 냉각유체(冷却流體)가 수용되는 냉각조 및 상기 냉각조 내부의 냉각유체를 일정한 온도로 냉각 및 유지시키도록 냉매를 압축시키는 압축기와 상기 냉매를 팽창시키는 팽창기를 포함하여 이루어지고, 상기 압축기와 상기 팽창기 사이를 상기 냉매가 순환되도록 함으로써 냉각사이클을 구성하는 냉각기를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 냉각조는, 상기 응축관의 분해 및 조립이 용이하도록 전방으로 개폐되는 열림문을 설치하고, 상기 열림문의 상측 및 하측 틈새에 상기 응축관을 수직하방으로 끼워서 세움으로써 상기 응축관의 분해시 상기 열림문을 열고 상기 응축관을 분해하는 것이 가능한 형태인 것일 수 있다.
또한, 상기 냉각기는, 상기 응축관의 내벽온도가 섭씨 0도 내지 섭씨 10도의 온도 중 어느 한 온도를 선택하여 특정한 범위 내에서 일정하게 유지하도록 상기 압축기를 제어하는 냉각기 제어부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 바람직하기로는, 상기 진공압형성장치는, 상기 응축관 일단부의 공기를 흡입함으로써 상기 응축관의 다른 일단부를 통하여 분석의 대상이 되는 시료공기가 흡입되도록 일단부가 상기 응축관 일단부의 내벽을 관통하여 상기 응축관 내부에 설치되는 공기흡입관 및 상기 공기흡입관의 다른 일단부와 연결되고, 상기 공기흡입관에 진공압을 형성하는 진공펌프를 포함하여 이루어진다.
상기 공기흡입관의 일단부는, 상방을 향하고 공기가 흡입되는 입구부가 상기 응축관의 내벽과 일정한 거리로 이격되는 동시에 상기 응축관의 내벽을 따라 중력이동하며 유동하는 응축수의 흐름을 방해하지 않도록 그 형태가 "ㄴ"인 것이 가능하다.
또한, 상기 진공압형성장치는, 상기 공기흡입관에 설치되고, 상기 공기흡입관을 통하여 흡입되는 시료공기의 양을 확인 및 조절하는 공기흡입량조절기를 더 포함하는 것이 가능하다.
또한, 상기 응축수수거수단은, 상기 응축관의 하방에 설치되고, 상기 응축관의 내벽을 따라 중력이동하는 응축수를 낮은 곳으로 유도하여 한 군데에 모으는 깔데기형태의 응축수받이 및 일단부가 상기 응축수받이의 저면과 연결되고, 일단부가 상기 분석기와 연결되어 상기 응축수받이에 수거된 응축수를 상기 분석기로 이동시키는 응축수관을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 응축수수거수단은, 상기 응축수관에 설치되고, 상기 응축수관을 개폐하는 밸브 및 상기 응축수관을 선택적으로 개폐하는 것이 가능하도록 상기 밸브에 제어신호를 인가하여 상기 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기 분석기는, 이온크로마토그래피(I.C; Ion Chromatography)로써, 시료에 전도성측정의 매질이 되는 용매를 혼합하는 용매공급수단과, 상기 용매와 혼합된 시료를 공급받아 상기 시료를 특정 물질군별로 이온 분리하는 컬럼(Column)과, 상기 컬럼에서 분리된 특정 물질군 중에서 시료와 혼합된 용매의 전도성을 억제하는 서프레서(Suppressor)와, 상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 특정물질의 전도성을 측정하여 시료의 성분을 분석하는 전도성측정기(Conductivity Meter) 및 상기 전도성측정기에서 분석을 마친 시료 및 용매를 배출시키는 배출라인을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템은, 분석의 대상이 되는 청정실 내의 시료공기를 냉각표면과 접촉시킴으로써 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질을 함께 응축시킬 수 있는 응축기와, 상기 응축기에서 얻어진 응축수를 공급받아 분석하는 분석기 및 상기 응축기와 분석기 사이에 위치하여 상기 응축기의 응축수를 상기 분석기에 일정량으로 공급시킬 수 있는 응축수공급수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하기로는, 상기 응축수공급수단은, 일단이 상기 응축기의 하측에 형성되는 응축수관에 연결되어 상기 응축수를 중간 모집하는 인젝터루프 (Injector Loop) 및 상기 인젝터루프에 모집된 일정량의 상기 응축수를 가압하여 상기 분석기로 공급시키는 실린지펌프(Sylinge Pump)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 분석기는, 이온크로마토그래피(I.C; Ion Chromatography)로써, 시료에 전도성측정의 매질이 되는 용매를 혼합하는 용매공급수단과, 상기 용매와 혼합된 시료를 공급받아 상기 시료를 특정 물질군별로 이온 분리하는 컬럼(Column)과, 상기 컬럼에서 분리된 특정 물질군 중에서 시료와 혼합된 용매의 전도성을 억제하는 서프레서(Suppressor)와, 상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 특정물질의 전도성을 측정하여 시료의 성분을 분석하는 전도성측정기(Conductivity Meter) 및 상기 전도성측정기에서 분석을 마친 시료 및 용매를 배출시키는 배출라인을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 청정실 내의 환경분석 방법은, 시스템분석의 대상이 되는 청정실 내의 시료공기를 냉각표면과 접촉시킴으로써 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질을 함께 응축시킬 수 있는 응축기와 상기 응축기에서 얻어진 응축수를 공급받아 분석하는 분석기를 포함하여 이루어지는 환경분석용 시스템을 이용한 청정실 내의 환경분석 방법에 있어서, 분석의 대상이 되는 시료공기를 냉각시켜서 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질을 함께 응축시키는 응축단계와, 상기 응축수를 분석기로 일정량으로 공급하는 공급단계 및 공급된 응축수를 상기 분석기가 분석하는 분석단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 응축단계는, 응축기에 설치된 압축과 팽창을 반복하는 냉매를 순환시킴으로써 상기 시료공기를 냉각시키는 냉각단계 및 진공압을 형성하여 공기흐름을 유도하는 진공펌프를 가동시킴으로써 상기 시료공기를 흡입하는 시료공기흡입단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템은, 크게 응축기와 분석기로 나눌 수 있다.
즉, 응축기는, 분석의 대상이 되는 시료공기 중에 포함된 수증기를 냉각시켜서 응축수로 액화시킴으로써 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질이 상기 응축수에 용해되도록 한다.
또한, 분석기는 상기 응축수를 시료로 하여 시료의 성분을 분석하고 이를 데이타화하여 표시한다.
여기서 분석기는, 시료 중에 포함된 수용성 물질을 이온화하여 특정 물질군별로 구분한 후 이들의 전도성을 측정함으로써 시료의 성분을 분석하는 이온크로마토그래피(I.C; Ion Chromatography)이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템의 응축기는, 그 구성에 있어서, 분석대상이 되는 시료공기를 내부에 형성된 통로를 통하여 통과시키면서 상기 시료공기 중에 포함된 수증기를 통로벽과 접촉시킴으로써 상기 수증기를 냉각 응축시키는 다수개(여기서는 발명의 일 실시예로서 응축관 5개를 도시하나 통상 20개까지 연속하여 설치되는 것이 가능하다.)의 서로 평행한 응축관(10)을 포함하는 구성이다.
즉, 대기 중의 수증기를 냉각시켜서 응축수로 응축시키는 원리는 경험적으로도 보아 알 수 있듯이 찬물을 물컵에 담아 대기 중에 일정기간 방치하면 곧 대기와 접하는 물컵의 표면에 물방울이 맺치는 것과 같은 원리로서 대기 중의 포화수증기의 양은 온도가 낮을수록 적은 것을 이용한 것이다.
그러므로 이러한 응축관(10)에는, 상기 응축관(10)을 냉각시키기 위한 냉각수단이 설치되고, 또한, 부수적으로 상기 응축과정이 연속적으로 이루어지도록 상기 응축관(10) 내부의 시료공기흐름을 유도하기 위한 진공압형성장치와, 상기 응축관(10)에 응축된 응축수를 수거하는 응축수수거수단 및 상기 응축수수거수단에 수거된 응축수를 상기 분석기로 공급하는 응축수공급수단이 설치된다.
여기서, 상기 응축수가 응축되는 장소인 상기 응축관(10)은, 상기 응축수의 수거가 용이하게 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 수직하방으로 설치되어 상방으로 시료공기가 흡입되고, 하방을 시료공기가 배출되도록 설치되는 형태인 것이다.
또한, 상기 응축관(10)은, 다양한 재질을 사용하는 것이 가능하나 화학적 내구성 및 내열성이 뛰어난 붕규산유리계열인 파이렉스(Pyrex; 미국 Coming사의 대표적인 이화학용 유리제품의 상품명)를 사용하는 것이 상기 응축수의 응축 및 수거를 용이하게 하는 이점이 있다.
또한, 투명재질의 응축관은, 내부의 육안관찰이 용이하기 때문에 관리가 용이하다.
한편, 상기 냉각수단은, 외부와 밀폐되고, 내부에 상기 응축관(10)과 접촉되는 냉각유체(冷却流體)(12)를 수용하는 냉각조(11) 및 상기 냉각유체(12)를 냉각시키는 냉각기를 구비하는 구성이다.
즉, 상기 냉각기는, 상기 냉각조(11) 내부의 냉각유체를 일정한 온도로 냉각 및 유지시키도록 냉매를 압축시키는 압축기(23)와 상기 냉매를 팽창시키는 팽창기(24)를 포함하여 이루어지고, 상기 압축기(23)와 상기 팽창기 (24) 사이를 상기 냉매가 순환되도록 하는 일반적인 냉각싸이클을 갖는 냉각장치를 사용한다.
여기서 상기 냉각유체(12)는, 냉각수를 사용하는 것도 가능하나 냉각수는 관리가 어렵고, 열전달이 느려서 적합하지 않기 때문에 상기 냉각유체(12)는, 특정 가스(Gas)를 사용하거나, 별다른 공급장치가 불필요한 공기(Air)를 사용한다.
이것은 흔히 냉장고의 냉장실에 저온의 공기(Air)가 가득 차 있는 것으로 생각할 수 있다.
이러한 상기 냉각조(11)의 구성은, 도2에 도시된 바와 같이, 내부의 일측벽에 상기 냉각유체(12)인 공기를 냉각시키는 상기 팽창기(24)가 설치되고, 상기 응축관(10)의 분해 및 조립이 용이하도록 전방으로 개폐되는 열림문 (18)을 설치하며, 상기 열림문(18)의 상측 및 하측 틈새에 상기 응축관 (10)을 수직하방으로 끼워서 세움으로써 상기 응축관(10)의 분해시 상기 열림문(18)을 열고 상기 응축관(10)을 분해하는 것이 가능한 형태로 설치되는 구성이다.
또한, 상기 응축관(10)에 상기 응축관(10)을 상기 냉각조(11)에 고정시키도록 상기 응축관(10)의 일단에 상기 응축관(10)을 감싸는 형태로 설치되고, 상기 응축관(10)을 가압하는 방향으로 복원력이 작용하여 상기 응축관(10)을 지지하고, 상기 냉각조(11)를 외부와 밀폐시키는 패킹(Packing)부재(13)를 설치한다.
상기 패킹부재(13)의 재질은 신축성이 좋은 고무류를 사용하는 것이 좋다.
이러한 패킹부재(13)를 대신하여 각종의 연결부재가 사용될 수 있음은 당업자에 있어서 용이하게 이해될 수 있는 것이다.
한편, 상기 냉각기는, 상기 응축관의 내벽온도가 섭씨 0도 내지 섭씨 10도의 온도 중 어느 한 온도를 선택하여 특정한 범위 내에서 일정하게 유지하도록 상기 압축기를 제어하는 냉각기 제어부(도시하지 않음)를 구비한다.
이는 상기 응축관의 내벽에 응축되는 응축수가 결빙되지 않도록 하기 위함이다.
또한, 도1에서와 같이, 상기 진공압형성장치는, 상기 응축관(10) 일단부의 공기를 흡입함으로써 상기 응축관(10)의 다른 일단부를 통하여 분석의 대상이 되는 시료공기가 흡입되도록 일단부가 상기 응축관(10) 일단부의 내벽을 관통하여 상기 응축관(10) 내부에 설치되는 공기흡입관(20)과, 상기 공기흡입관(20)의 다른 일단부와 연결되고, 상기 공기흡입관(20)에 진공압을 형성하는 진공펌프(22) 및 상기 공기흡입관(20)에 설치되고, 상기 공기흡입관(20)을 통하여 흡입되는 시료공기의 양을 확인 및 조절하는 유량조절기 (MFC; Mass Flow Controller)(21) 등을 구비한다.
여기서 도3에서와 같이, 상기 공기흡입관(20)은, 상기 응축관(10)을 따라 이동되는 응축수(1)가 상기 공기흡입관(20)에 흡입되는 것을 방지하도록 상기 일단부가 상기 응축관(10)의 내벽과 일정한 거리로 이격되게 설치된다.
즉, 상기 공기흡입관(20)의 일단부는, 상방을 향하고 시료공기가 흡입되는 입구부(17)가 상기 응축관(10)의 내벽과 일정한 거리로 이격되는 동시에 상기 응축관(10)의 내벽을 따라 중력이동하며 유동하는 응축수(1)의 흐름을 방해하지 않도록 그 형태가 "ㄴ"인 구조이다.
또한, 도1의 상기 진공펌프(22)는, 하나의 공기흡입수단으로 이해될 수 있으며, 통상의 전동모터와 임펠러의 조합으로 구성되어 공기의 흐름을 유발시키는 송풍기를 사용하는 것도 가능하고, 통상의 공기흡입수단들이 모두 사용될 수 있음은 당업자에 있어서 쉽게 이해될 수 있는 것이다.
한편, 상기 응축기의 상기 응축수수거수단은, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 응축관(10)의 하방에 설치되고, 상기 응축관(10)의 내벽을 따라 중력이동하는 응축수(1)를 낮은 곳으로 유도하여 한 군데에 모으는 깔데기형태의 응축수받이(14) 및 일단부가 상기 응축수받이(14)의 저면과 연결되고, 일단부가 상기 분석기와 연결되어 상기 응축수받이(14)에 수거된 응축수(1)를 상기 분석기로 이동시키는 응축수관(15)을 구비하는 구성이다.
여기서, 상기 응축수받이(14)는, 다양한 재질이 가능하고, 연질 튜브나 상기 응축관의 재질과 동일한 재질을 사용하는 것이 모두 가능하다.
또한, 도1에서 도시된 바와 같이, 상기 응축수수거수단의 구성은, 상기 응축수관(15)에 설치되고, 상기 응축수관(15)을 개폐하는 밸브(25)(26)(27) (28)(29) 및 상기 응축수관(15)을 선택적으로 개폐하는 것이 가능하도록 상기 밸브(25)(26)(27)(28)(29)에 제어신호를 인가하여 상기 밸브(25)(26)(27) (28)(29)를 제어하는 제어부(50)를 구비하는 구성이다.
상기 밸브(25)(26)(27)(28)(29)는 다양한 밸브를 설치하는 것이 가능하고, 제어가 용이한 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)를 설치하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제어부(50)는, 상기 분석기에 상기 응축관(10)의 응축수가 연속적으로 공급되도록 5개의 응축관(10)에 각각 1개씩 연결되어 설치된 5개의 밸브(25)(26)(27)(28)(29)를 일정한 순서에 의해 차례로 개폐되도록 제어한다.
따라서, 상기 분석기는 일정기간 수거된 응축수를 연속적으로 공급받아 분석하는 것이 가능하고, 여러 종류의 수용성 오염물질을 분석할 수 있다.
또한, 상기 응축수공급수단은, 상기 응축수수거수단과 상기 분석기를 연결하는 응축수관(15)에 설치되고, 상기 응축수받이에서 수거된 상기 응축수가 상기 분석기로 공급되기 전에 중간 모집되는 인젝터루프(Injector Loop) (35) 및 상기 인젝터루프(35)에 모집된 일정량의 상기 응축수를 가압하여 상기 분석기로 공급시키는 실린지펌프(36)를 구비하는 구성이다.
여기서, 상기 실린지펌프(36) 대신 일반적인 원심펌프나 연동펌프 (Peristaltic Pump)를 사용하는 것이 가능하지만 이들 펌프들은 파티클 및 오염물질 등의 잔류가능성이 높고, 펌프의 정확한 공급량을 제어하기 어렵기 때문에 비교적 시료가 되는 응축수에 대한 오염이 적고, 정확한 공급량의 제어가 용이한 용적형펌프(Positiv Dispacement Pump) 중 하나인 왕복운동형 실린지펌프(Syringe Pump)를 설치한다.
또한, 상기 응축수공급수단은, 상기 인젝터루프에 모집된 응축수를 상기 분석기를 거치지 않고 외부로 직접 배출시키는 배출라인을 더 구비하는 구성이다.
즉, 상기 배출라인은, 상기 실린지펌프(36)의 출력측에 설치되고, 상기 응축기 내부의 오래된 잔류응축수를 상기 응축단계에서 응축된 새로운 응축수로 세척하도록 일정량의 상기 응축수를 상기 분석기를 거치지 않고 상기 응축기 외부로 배출시키는 응축수배출관(43) 및 배출수(배출된 상기 응축수)를 수용하는 배출수받이(44)를 구비한다.
여기서, 상기 배출수받이는, 상기 배출수의 양을 감지하는 수위센서 및 상기 수위센서의 수위신호를 인가받아 상기 배출수의 폐출시기를 출력하는 제어부(도시하지 않음)가 설치된다.
한편, 상기 응축관의 형태 및 상기 시료공기의 흡입량은, 상기 응축관에서 응축되는 응축수의 양과 시료가스 중에 포함되는 수용성 오염물질의 종류에 따라 최적화될 수 있다.
즉, 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 응축관(10)은, 응축수의 표면장력 및 시료공기의 대류현상을 고려하여 응축관내경(D)이 3 mm 이상인 것이 바람직하고 더욱 바람직하기로는 응축관내경(D)이 4 mm 내지 10 mm 인 것을 사용한다.
또한, 상기 응축관(10)은, 열전달효율을 향상시키도록 응축관두께(t)가 4 mm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 응축관두께(t)가 0.5 mm 내지 2 mm 인 것을 사용한다.
또한, 상기 응축관(10)은, 시료공기가 내부를 통과하는 동안 충분한 접촉이 이루어지도록 상기 냉각조(11)를 통과하는 냉각길이(L)가 100 mm 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바라직하기로는 상기 냉각조를 통과하는 냉각길이(L)가 600 mm 내지 1000 mm 인 것을 사용한다.
한편, 상기 응축관 내부의 공기흐름을 유도하는 도1의 상기 진공펌프(22)는, 상술된 상기 응축관(10)의 형태에 따라 용량이 분당 1 ℓ 내지 200 ℓ 인 것을 사용하고, 아울러 상기 플로우메터 또는 유량조절기(21)는, 개당 용량이 분당 1 ℓ 내지 20 ℓ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 도3을 참조하면, 상기 응축관에서 응축되는 응축수의 양에 따라 상기 응축수관(15)은, 응축수관내경(d)이 1 mm 내지 10 mm 이고, 두께가 4 mm 이하 즉, 0.5 mm 내지 2 mm 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 응축수를 상기 분석기로 공급하는, 도1의 상기 실린지펌프는, 용량이 분당 0.1 ㎖ 내지 2 ㎖ 인 것을 사용한다.
이러한 상기 응축관에 의해 응축되는 응축수의 양은 그 양이 매우 적은 데 반하여 이미 파티클 또는 수용성 이온입자들과 결합되어 대기 중에 존재하던 수증기가 직접 응축수로 응축되어 수용성 이온입자들의 용해도가 매우 높기 때문에 농축작업과 같은 후처리작업이 불필요하다.
따라서 상기 응축수를 그대로 분석기에 공급하여 시료로써 사용할 수 있는 것이다.
한편, 도1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템의 분석기는, 시료에 전도성측정의 매질이 되는 용매를 혼합하는 용매공급수단과, 상기 용매와 혼합된 시료를 공급받아 상기 시료를 특정 물질군별로 이온 분리하는 컬럼(Column)(39)과, 상기 컬럼(39)에서 분리된 특정 물질군 중에서 시료와 혼합된 용매의 전도성을 억제하는 서프레서 (Suppressor)(40)와, 상기 서프레서(40)를 통과한 시료에 포함된 특정물질의 전도성을 측정하여 시료의 성분을 분석하는 전도성측정기(Conductivity Meter)(41) 및 상기 전도성측정기(41)에서 분석을 마친 시료 및 용매를 배출시키는 배출라인을 구비하여 이루어지는 이온크로마토그래피(I.C; Ion Chromatography)이다.
여기서, 상기 용매공급수단은, 상기 용매가 저장된 용매공급원(37) 및상기 용매를 용매공급관을 통하여 상기 인젝터루프(35)에 공급되도록 유압을 형성하는 유체펌프(38)를 구비하는 구성이다.
또한, 상기 용매공급원(37)은, 상기 용매의 양을 감지하는 수위센서 및 상기 수위센서의 수위신호를 인가받아 상기 용매의 충진시기를 출력하는 제어부(도시하지 않음)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 용매는 이온의 전도성 억제가 용이하고, 시료와의 혼합성이 우수한 용리제(Eluent)를 사용한다.
여기서, 상기 용리제는 제품화된 사용물질로서 당업자에 있어서 공지된 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 용매는 상기 응축기에서 응축된 응축수를 상기 분석기로 공급하는 상기 응축수공급수단의 인젝터루프(35)를 통과하면서 상기 응축수와 혼합된다.
한편, 상기 이온크로마토그래피의 배출라인은, 상기 전도성측정기(41)에 설치되고, 분석을 마친 상기 시료 및 용매을 방출시키는 시료배출관(42) 및 배출수(배출된 상기 시료 및 용매)를 수용하는 배출수받이(44)를 구비한다.
여기서, 상기 배출수받이(44)는, 상기 배출수의 양을 감지하는 수위센서 및 상기 수위센서의 수위신호를 인가받아 상기 배출수의 폐출시기를 출력하는 제어부(도시하지 않음)가 설치되고, 본 발명의 실시예에서는, 상기 응축기의 세척시 분석기를 거치지 않고 상기 응축수를 배출시키는 상기 응축수공급수단의 배출수받이를 공용으로 사용하는 구성이다.
또한, 상기 이온크로마토그래피는, 상기 전도성측정기의 초기화정보를 데이터화하는 경우 상기 데이터에 필요한 측정의 대상이 되는 양이온 또는 음이온의 표준용액(Standard Solution)을 상기 응축기에서 응축된 응축수를 상기 분석기로 공급하는 상기 응축수공급수단의 인젝터루프(35)에 공급하는 표준용액공급수단을 더 구비한다.
즉, 상기 표준용액공급수단은, 상기 표준용액이 저장된 표준용액공급원(34) 및 상기 표준용액을 표준용액공급관을 통하여 상기 인젝터루프(35)에 공급되도록 유압을 형성하는 유체펌프를 구비하는 구성이다.
또한, 상기 표준용액공급원(34)은, 요구되는 표준용액의 종류에 따라서 다수개(본 발명의 일 실시예로서 도1에서는 3개를 도시하였다.)가 동시에 표준용액공급관에 연결되도록 설치된다.
여기서, 상기 표준용액공급원(34)과 연결된 각각의 표준용액공급관에는, 상기 표준용액공급관을 선택적으로 개폐하는 밸브(31)(32)(33)를 설치하고, 상기 제어부(50)는, 상기 표준용액공급원(34)과 각각 연결된 표준용액공급관을 선택적으로 각각 개폐하는 것이 가능하도록 상기 밸브(31)(32)(33)에 제어신호를 인가하여 상기 밸브(31)(32)(33)를 제어한다.
상기 유체펌프는, 상기 응축기에서 응축된 응축수를 상기 분석기로 공급하는 상기 응축수공급수단의 실린지펌프(36)를 같이 사용한다.
상기 실린지펌프(36)가 응축수관(15)의 응축수를 흡입할 때에는, 상기 응축수관(15)과 상기 실린지펌프(36)를 연결하고, 상기 실린지펌프(36)가 상기 표준용액공급관의 표준용액을 흡입할 때에는, 상기 표준용액공급관과 상기 실린지펌프(36)를 연결하는 유로선택밸브로서 쓰리웨이밸브(3-Way Valve)(30)를 상기 응축수관(15)과 상기 표준용액공급관 사이에 설치한다.
상기 쓰리웨이밸브(30)는 상기 제어부(50)의 제어신호를 인가받아 상기 응축수 또는 표준용액이 상기 분석기로 선택적으로 공급되도록 한다.
한편 본 발명의 상기 분석기의 전도성측정기(41)는, 측정한 전도도값을 상기 데이터에 필요한 측정의 대상이 되는 양이온 또는 음이온의 표준용액 (Standard Solution)과 비교하여 농도로 환산하고, 이를 흡입된 유량과 응축수에 흡수되는 수용성 오염물질의 흡수율을 곱하여 대기 중의 농도로 환산한 측정치를 계산하는 연산장치를 구비하고, 결과값을 표시하는 표시부(도시하지 않음)를 구비한다.
여기서 상기 응축수를 분석하여 측정된 수용성 오염물질의 이온농도 Cion(ppb)를 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질의 가스농도 Cgas(pptv)로 환산하는 계산식은이다.
여기서, k는, 보정상수(1-포획구역율)이고, n은, 1 m3에 포함된 절대습도이며, mw는 분석가스의 분자량이다.
여기서, 상기 포획구역율에 대해 설명하면, 도4에 도시된 바와 같이 응축관(10)에 흡입된 가스분자(60)는, 확산작용으로 상기 응축관(10)의 내벽방향으로 확산되려 하는 확산력(FD) 및 공기압의 차에 의해 응축관의 하방으로 흡입되려는 흡입력(FS)의 영향을 받아 실제 작용하는 합력(F)으로 인하여 상기 내벽방향으로 완만한 경사를 유지하며 상기 응축관 내부를 진행하다가 시료공기 중에 포함된 수증기가 냉각되어 포화상태에 이르는 포획구역(61)에 다다르면 응축수에 포획되어 상기 응축관(10)의 내벽에 흡수된다.
이때 상기 가스분자(60)의 확산량(B를 통하는 A의 확산량)을 DAB(cm2/sec)으로 표기하면,이다.
여기서, T는, 절대온도(K)이고, MA, MB는 A와 B의 분자량이며, P는 절대압력(atm)이고, σAB는, 충돌직경이며, ΩD는, 분자확산의 충돌적분상수 (Collision Integral for Molecular Diffusion)이다.
따라서, 상기 충돌직경 σAB은,이고, 분자확산의 충돌적분상수 ΩD는,(k; Boltzmann상수(1.38×10-16 ergs/K), σ,ε; Lennard-Jones 변수)이므로, 레나드존스(Lennard-Jones) 상수표를 참조하여 얻어질 수 있으므로 특정온도(T1) 및 특정압력(P1)일 때의 상기 가스분자의 확산량 DAB는, 다음과 같이 단순화시킬 수 있다.
즉,이다.
그러므로, 상술한 방정식에 따르면 1 atm, 섭씨 21 도의 대기중 암모니아가스의 확산계수는 0.211 cm2/sec 이고, 확산률은 0.259 cm/sec 이다.
따라서, 800 mm 의 냉각길이를 갖는 응축관을 공기가 통과하는 시간이 0.4초일 경우, 즉 공기의 통과 속도가 약 2 m/sec 일 경우에는, 응축관(10)의 포획구역(61)은 응축관 내벽의 표면으로부터 1.03 mm 까지 근접하게 형성되고, 상기 포획구역(61)은, 전체 응축관(10) 면적의 약 34 % 를 차지한다.
이러한 포획구역(61)의 면적비율은, 시료공기에 포함된 가스의 종류에 따라서 달라지고, 각 가스의 종류별로 계산된 확산계수(DAB) 및 수정계수 (Correction Coefficient)를 하기 표1에 나타내었다.
Coeff.Gas ΩD DAB(cm2/s) CorrectionCoefficient(k)
NH3 1.233 0.211 0.655
No 0.943 0.199 0.664
F2 0.939 0.197 0.666
SO2 1.113 0.123 0.736
Cl2 1.102 0.119 0.741
Br2 1.208 0.098 0.765
그러므로 상기 포획구역(61)은, 상기 시료공기중에 포함된 가스의 종류, 시료공기의 흡입속도, 응축관의 형태, 온도, 및 압력에 따라 응축관 내벽에 다양하게 형성되고, 상기 방정식을 활용하여 상기 공기의 흡입속도 및 응축관의 형태를 가스의 종류에 따라서 최적화하는 것이 가능하다.
한편, 도1의 상기 전도성측정기(41)는, 상기 측정치를 데이터베이스화 하여 필요시에 확인이 가능하도록 기억장치를 구비한다.
한편, 본 발명의 분석기는, 상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 파티클을 측정하는 파티클카운터(Particle Counter)(70)를 구비하여 응축기의 시료공기의 상태를 확인할 수 있게 하고, 상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 온도 및 습도를 측정하는 온도계, 습도계, 압력계(도시하지 않음)를 더 구비한다.
또한, 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템은, 청정실의 일반적인 온도와 습도(습도; 약 30 내지 90 % , 온도; 약 섭씨 20 도 내지 40 도)에서 사용될 수 있도록 설치되나 특별히 측정 대상이 되는 공기가 청정실의 일반적인 온도 및 습도의 범위를 벗어나는 경우 또는 응축되는 응축수의 양을 습도를 조절함으로써 조절하고자 하는 경우 등에는 시료공기의 온도 및 습도를 인위적으로 조절하는 것이 가능한 공조시스템을 설치하는 것이 가능하다.
이러한 공조시스템은, 일반적으로 공지된 기술로서 대개 가열기 및 가습기또는 흡열기 및 제습기를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 구성을 갖는 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템의 작동 및 제어방법을 설명하면, 본 발명의 청정실 내의 환경분석용 시스템을 이용한 환경분석 방법은, 분석의 대상이 되는 시료공기 중에 포함된 수증기를 냉각시켜서 응축수로 액화시키는 응축단계와 상기 응축수를 분석기로 공급하는 공급단계 및 공급된 응축수를 상기 분석기가 분석하는 분석단계를 수행한다.
여기서, 상기 분석단계 이전에 상기 분석기를 준비시키는 표준화단계가 선행된다.
즉, 상기 분석기의 분석기준이 되는 초기화정보를 데이터화하기 위하여 상기 데이터에 필요한 측정의 대상이 되는 양이온 또는 음이온의 표준용액 (Standard Solution)을 상기 응축기에서 응축된 응축수를 상기 분석기로 공급하여 상기 분석기가 데이터를 표준화하게 된다.
이때 도1의 상기 제어부(50)가 상기 표준용액공급관에 연결된 각각의 밸브 (31)(32)(33)를 제어함으로써 측정대상이 되는 양이온 또는 음이온의 표준용액을 선택적으로 상기 분석기로 공급할 수 있다.
또한, 상기 제어부(50)는, 상기 밸브(31)(32)(33)들을 개방함과 동시에 상기 실린지펌프(36)가 구동되도록 상기 실린지펌프(36)를 제어함으로써 선택된 상기 표준용액이 분석기로 공급될 수 있도록 한다.
따라서, 상기 표준용액은 인젝터루프(35)에서 상기 용리제와 혼합되어 상기 분석기로 공급되고, 분석기에서 공급된 표준용액의 표준치가 분석된다.
또한, 상기 응축단계 이전에 상기 응축기를 준비시키는 세척단계가 선행된다.
즉, 상기 응축기 내부의 오래된 잔류응축수를 상기 응축기에서 응축된 새로운 응축수로 세척하도록 일정량의 상기 응축수를 상기 분석기를 거치지 않고 응축기 외부로 배출시킨다.(여기서 상기 세척단계에 필요한 응축수를 생성하기 위한 응축수 응축단계는 후술될 상기 응축단계와 동일하다.)
이때, 상기 제어부(50)는, 상기 쓰리웨이밸브(30)를 제어하여 상기 표준용액공급관은 차단하고, 상기 응축수관(15)을 상기 인젝터루프와 연결한 후, 상기 인젝터루프(35)를 제어하여 응축수를 상기 분석기로 공급되지 않도록 하고, 대신 상기 실린지펌프(36)의 출력측을 지나 응축수배출관(43)을 통해서 상기 배출수받이(44)로 배출되도록 한다.
상술된 바와 같은 과정을 거친 후에 상기 응축기로 응축된 응축수를 상기 분석기에 공급시키는 상기 응축단계가 수행된다.
여기서, 분석기의 시료가 되는 응축수를 응축하는 상기 응축단계는, 먼저, 제어부(50)가 입력명령을 받아 상기 압축기(23) 및 팽창기(24)를 제어하여 응축기에 설치된 압축과 팽창을 반복하는 냉매를 순환시킴으로써 상기 시료공기가 섭씨 0도 내지 10도로 일정하게 냉각되도록 상기 냉각조(11)를 냉각시킨다.
이어서, 상기 냉각조(11)의 온도를 적정온도에 도달되면, 상기 응축관(10)의 일단부에 진공압을 형성하여 공기흐름을 유도하는 진공펌프(22)를 가동시킴으로써 상기 시료공기를 상기 응축관(10)으로 흡입시키게 된다.
이때, 상기 시료공기가 상기 응축기 외부로 배출되기 전에 충분히 냉각될 수 있도록 응축기를 통과하는 최적의 속도를 유지하게 하는 상기 시료공기의 흡입량을 상기 유량조절기(21)로 조절한다.
이어서, 상기 응축관(10)에 흡입된 시료공기의 수증기는 냉각되어 응축되기 시작하고, 상기 응축관의 내벽에 응축된 응축수가 일정크기 이상으로 성장히게 되면 중력에 의해 자연낙하하게 된다.
이러한 상기 응축수는 도3의 상기 응축수받이(14)에 수거되고, 상기 응축수받이(14)와 연결된 응축수관(15)을 통하여 상기 분석기로 공급된다.
이때, 도1의 상기 제어부(50)가 상기 응축수관(15)에 설치된 각각의 밸브 (25)(26)(27)(28)(29)를 하나씩 차례대로 개방하여 상기 분석기에 연속적으로 공급이 이루어지도록 한다.
즉, 5개의 응축수받이에 응축수가 대략 10분 내지 40분 간격으로 교대로 수거되면 밸브(25)(26)(27)(28)(29) 중 어느 하나가 개방되어 수거된 응축수가 차례대로 상기 분석기에 공급되는 것이다.
따라서, 청정실의 시료공기를 연속적으로 분석하는 것이 가능하고, 시간에 따라 청정실의 환경변화를 분석할 수 있는 온라인화가 가능한 것이다.
이어서, 상기 제어부(50)가 상기 응축관(10)에서 응축된 상기 응축수를 상기 분석기로 공급하기 위하여 상기 실린지펌프(36)를 제어하여 구동시키면 상기 밸브가 개방된 응축관의 응축수는 상기 응축수관(15)을 따라 상기 인젝터루프(35)로 공급되고, 상기 실린지펌프(36)의 가압에 의해 상기 분석기의 칼럼으로 공급된다.
이때 상기 실린지펌프(36)의 출력측에 연결된 배출라인은 폐쇄되고, 상기 응축기는 상기 분석기 내부를 항상 흐르는 용리제와 혼합되어 상기 분석기의 컬럼(39)으로 공급된다.
이어서, 상기 분석기에 공급된 상기 응축수를 분석하는 상기 분석단계는, 먼저, 상기 컬럼(39)은, 상기 용리제와 혼합된 시료를 공급받아 상기 시료를 특정 물질군별로 이온 분리한 후 이를 서프레서로 공급하고, 상기 서프레서는, 분리된 특정 물질군 중에서 시료와 혼합된 용리제의 전도성을 억제하게 된다.
따라서, 상기 전도성측정기(41)는, 상기 서프레서(40)로부터 상기 시료를 공급받아 용리제의 전도성이 억제된 시료에 포함된 특정물질의 전도성을 측정하여 시료의 성분을 분석하게 된다.
상기 분석단계를 모두 마치면, 분석을 마친 시료 및 용리제는 분석기 외부로 모두 배출된다.
한편, 상기 분석기는 시료분석의 이전에 상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 온도, 압력, 및 파티클의 개수를 측정하여 이를 데이터화한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 청정실 내의 환경분석용 시스템 및 환경분석 방법에 의하면, 수용성 오염물질의 포집시간을 크게 단축시키고, 포집효율 및 정확도가 매우 높으며, 후처리작업이 불필요하여 분석작업의 온라인화를 가능하게 하고, 여러 종류의 수용성 오염물질의 농도 절대치를 분석할 수 있게 하는 효과를 갖는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (49)

  1. 분석대상이 되는 청정실 내의 시료공기를 내부에 형성된 통로를 통하여 통과시키면서 상기 시료공기 중에 포함된 수증기를 통로벽과 접촉시킴으로써 상기 수증기를 냉각 응축시키는 응축관,
    상기 응축관을 냉각시키는 냉각수단,
    상기 응축관 내부의 시료공기흐름을 유도하는 진공압형성장치,
    상기 응축관에 응축된 응축수를 수거하는 응축수수거수단 및
    상기 응축수수거수단에 수거된 응축수를 상기 분석기로 공급하는 응축수공급수단,
    을 포함하는 응축기; 및
    상기 응축기에서 얻어진 응축수를 공급받아 분석하는 분석기;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축관은,
    수직하방으로 설치되어 상방으로 시료공기가 흡입되고, 하방으로 시료공기가 배출되는 형태인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축관은,
    상기 냉각수단을 통과하여 설치되는 형태인 것을 특징으로 하는 상기 청정실의 환경분석용 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축관은,
    다수개가 서로 평행하게 설치되는 형태인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축관은,
    재질이 유리계열인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은,
    외부와 밀폐되고, 내부에 상기 응축관과 접촉되는 냉각유체(冷却流體)가 수용되는 냉각조; 및
    상기 냉각조 내부의 냉각유체를 일정한 온도로 냉각 및 유지시키도록 냉매를 압축시키는 압축기와 상기 냉매를 팽창시키는 팽창기를 포함하여 이루어지고, 상기 압축기와 상기 팽창기 사이를 상기 냉매가 순환되도록 함으로써 냉각사이클을 구성하는 냉각기;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각유체는,
    냉각수 또는 냉각기체인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각조는,
    내부의 일측벽에 상기 냉각유체를 냉각시키는 상기 팽창기가 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각조는,
    상기 응축관의 분해 및 조립이 용이하도록 전방으로 개폐되는 열림문을 설치하고, 상기 열림문의 상측 및 하측 틈새에 상기 응축관을 수직하방으로 끼워서 세움으로써 상기 응축관의 분해시 상기 열림문을 열고 상기 응축관을 분해하는 것이 가능한 형태인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각기는,
    상기 응축관의 내벽온도가 섭씨 0도 내지 섭씨 10도의 온도 중 어느 한 온도를 선택하여 특정한 범위 내에서 일정하게 유지하도록 상기 압축기를 제어하는 냉각기 제어부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공압형성장치는,
    상기 응축관 일단부의 공기를 흡입함으로써 상기 응축관의 다른 일단부를 통하여 분석의 대상이 되는 시료공기가 흡입되도록 일단부가 상기 응축관 일단부의 내벽을 관통하여 상기 응축관 내부에 설치되는 공기흡입관; 및
    상기 공기흡입관의 다른 일단부와 연결되고, 상기 공기흡입관에 진공압을 형성하는 진공펌프;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공기흡입관은,
    상기 응축관을 따라 이동되는 응축수가 상기 공기흡입관에 흡입되는 것을 방지하도록 상기 일단부가 상기 응축관의 내벽과 일정한 거리로 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공기흡입관의 일단부는,
    상방을 향하고 공기가 흡입되는 입구부가 상기 응축관의 내벽과 일정한 거리로 이격되는 동시에 상기 응축관의 내벽을 따라 중력이동하며 유동하는 응축수의 흐름을 방해하지 않도록 그 형태가 "ㄴ"인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 진공압형성장치는,
    상기 공기흡입관에 설치되고, 상기 공기흡입관을 통하여 흡입되는 시료공기의 양을 확인 및 조절하는 공기흡입량조절기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공기흡입량조절기는,
    유량조절기(MFC; Mass Flow Controller)인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축수수거수단은,
    상기 응축관의 하방에 설치되고, 상기 응축관의 내벽을 따라 중력이동하는 응축수를 낮은 곳으로 유도하여 한 군데에 모으는 깔데기형태의 응축수받이; 및
    일단부가 상기 응축수받이의 저면과 연결되고, 일단부가 상기 분석기와 연결되어 상기 응축수받이에 수거된 응축수를 상기 분석기로 이동시키는 응축수관;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 응축수받이는,
    재질이 유리계열인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 응축수수거수단은,
    상기 응축수관에 설치되고, 상기 응축수관을 개폐하는 밸브; 및
    상기 응축수관을 선택적으로 개폐하는 것이 가능하도록 상기 밸브에 제어신호를 인가하여 상기 밸브를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 분석기에 상기 응축관의 응축수가 연속적으로 공급되도록 다수개의 응축관에 각각 1개씩 연결되어 설치된 다수개의 밸브를 일정한 순서에 의해 차례로 개폐되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 밸브는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축수공급수단은,
    상기 응축수수거수단과 상기 분석기를 연결하는 응축수관에 설치되고, 상기 응축수수거수단에서 수거된 상기 응축수가 분석기로 공급되기 전에 중간 모집되는 인젝터루프(Injector Loop); 및
    상기 인젝터루프에 모집된 일정량의 상기 응축수를 가압하여 상기 분석기로 공급시키는 유체펌프;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 유체펌프는,
    용적형펌프(Positiv Dispacement Pump)인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 용적형펌프는,
    왕복운동형 펌프로서 실린지펌프(Syringe Pump)인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 실린지펌프는,
    용량이 분당 0.1 ㎖ 내지 2 ㎖ 인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 응축수공급수단은,
    상기 인젝터루프에 모집된 응축수를 상기 분석기를 거치지 않고 외부로 직접 배출시키는 배출라인을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 배출라인은,
    상기 실린지펌프의 출력측에 설치되고, 상기 응축기 내부의 오래된 잔류응축수를 상기 응축단계에서 응축된 새로운 응축수로 세척하도록 일정량의 상기 응축수를 상기 분석기를 거치지 않고 상기 응축기 외부로 배출시키는 응축수배출관; 및
    배출수(배출된 상기 응축수)를 수용하는 배출수받이;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 배출수받이는,
    상기 배출수의 양을 감지하는 수위센서 및 상기 수위센서의 수위신호를 인가받아 상기 배출수의 폐출시기를 출력하는 제어부가 설치되는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는,
    이온크로마토그래피(I.C; Ion Chromatography)인 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 이온크로마토그래피는,
    시료에 전도성측정의 매질이 되는 용매를 혼합하는 용매공급수단;
    상기 용매와 혼합된 시료를 공급받아 상기 시료를 특정 물질군별로 이온 분리하는 컬럼(Column);
    상기 컬럼에서 분리된 특정 물질군 중에서 시료와 혼합된 용매의 전도성을 억제하는 서프레서(Suppressor);
    상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 특정물질의 전도성을 측정하여 시료의 성분을 분석하는 전도성측정기(Conductivity Meter); 및
    상기 전도성측정기에서 분석을 마친 시료 및 용매를 배출시키는 배출라인;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 용매공급수단은,
    상기 용매가 저장된 용매공급원; 및
    상기 용매를 용매공급관을 통하여 상기 인젝터루프에 공급되도록 유압을 형성하는 유체펌프;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 이온크로마토그래피는,
    상기 전도성측정기의 초기화정보를 데이터화하는 경우 상기 데이터에 필요한 측정의 대상이 되는 양이온 또는 음이온의 표준용액(Standard Solution)을 상기 응축기에서 응축된 응축수를 상기 분석기로 공급하는 상기 응축수공급수단의 인젝터루프에 공급하는 표준용액공급수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 전도성측정기는,
    측정한 전도도값을 상기 데이터에 필요한 측정의 대상이 되는 양이온 또는 음이온의 표준용액(Standard Solution)과 비교하여 농도로 환산하고, 이를 흡입된 유량과 응축수에 흡수되는 수용성 오염물질의 흡수율을 곱하여 대기 중의 농도로 환산한 측정치를 계산하는 연산장치; 및
    상기 연산장치에서 계산된 결과값을 표시하는 표시부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성측정기는,
    상기 측정치를 데이터베이스화 하여 필요시에 확인이 가능하도록 기억장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  34. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는,
    상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 파티클을 측정하는 파티클카운터 (Particle Counter)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는,
    상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 습도를 측정하는 습도계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는,
    상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 온도를 측정하는 온도계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는,
    상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  38. 분석의 대상이 되는 청정실 내의 시료공기를 냉각표면과 접촉시킴으로써 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질을 함께 응축시킬 수 있는 응축기;
    상기 응축기에서 얻어진 응축수를 공급받아 분석하는 분석기; 및
    상기 응축기와 분석기 사이에 위치하여 상기 응축기의 응축수를 상기 분석기에 일정량으로 공급시킬 수 있는 응축수공급수단;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 응축수공급수단은,
    일단이 상기 응축기의 하측에 형성되는 응축수관에 연결되어 상기 응축수를 중간 모집하는 인젝터루프(Injector Loop); 및
    상기 인젝터루프에 모집된 일정량의 상기 응축수를 가압하여 상기 분석기로 공급시키는 실린지펌프(sylinge pump);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 응축수공급수단은,
    상기 인젝터루프에 모집된 응축수를 상기 분석기를 거치지 않고 외부로 직접 배출시키는 배출라인을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  41. 제 38 항에 있어서,
    상기 분석기는, 이온크로마토그래피(I.C; Ion Chromatography)로써,
    시료에 전도성측정의 매질이 되는 용매를 혼합하는 용매공급수단;
    상기 용매와 혼합된 시료를 공급받아 상기 시료를 특정 물질군별로 이온 분리하는 컬럼(Column);
    상기 컬럼에서 분리된 특정 물질군 중에서 시료와 혼합된 용매의 전도성을 억제하는 서프레서(Suppressor);
    상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 특정물질의 전도성을 측정하여 시료의 성분을 분석하는 전도성측정기(Conductivity Meter); 및
    상기 전도성측정기에서 분석을 마친 시료 및 용매를 배출시키는 배출라인;
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 용매공급수단은,
    상기 용매가 저장된 용매공급원; 및
    상기 용매를 용매공급관을 통하여 상기 인젝터루프에 공급되도록 유압을 형성하는 유체펌프;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석용 시스템.
  43. 분석의 대상이 되는 청정실 내의 시료공기를 냉각표면과 접촉시킴으로써 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질을 함께 응축시킬 수 있는 응축기와 상기 응축기에서 얻어진 응축수를 공급받아 분석하는 분석기를 포함하여 이루어지는 환경분석용 시스템을 이용한 청정실 내의 환경분석 방법에 있어서,
    분석의 대상이 되는 시료공기를 냉각시켜서 상기 시료공기 중에 포함된 수용성 오염물질을 함께 응축시키는 응축단계;
    상기 응축수를 분석기로 일정량으로 공급하는 공급단계; 및
    공급된 응축수를 상기 분석기가 분석하는 분석단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 청정실 내의 환경분석 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 응축단계는,
    응축기에 설치된 압축과 팽창을 반복하는 냉매를 순환시킴으로써 상기 시료공기를 냉각시키는 냉각단계; 및
    진공압을 형성하여 공기흐름을 유도하는 진공펌프를 가동시킴으로써 상기 시료공기를 흡입하는 시료공기흡입단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 냉각단계에서,
    상기 시료공기의 냉각온도를 섭씨 0도 이상으로 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석 방법.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 시료공기흡입단계에서,
    상기 시료공기가 상기 응축기 외부로 배출되기 전에 충분히 냉각될 수 있도록 응축기를 통과하는 최적의 속도를 유지하게 하는 상기 시료공기의 흡입량을 조절하는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석 방법.
  47. 제 43 항에 있어서,
    상기 공급단계에서,
    시료에 전도성측정의 매질이 되는 용매가 상기 응축단계에서 응축된 상기 응축수와 일정한 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석 방법.
  48. 제 43 항에 있어서,
    상기 공급단계 이전에,
    상기 응축기 내부의 오래된 잔류응축수를 상기 응축기에서 응축된 새로운 응축수로 세척하도록 일정량의 상기 응축수를 상기 분석기를 거치지 않고 응축기 외부로 배출시키는 세척단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석 방법.
  49. 제 43 항에 있어서,
    상기 공급단계 이전에,
    상기 응축기로 흡입되는 시료공기의 온도, 습도, 압력, 및 파티클의 개수를 측정하는 측정단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 청정실 내의 환경분석 방법.
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