KR20190019481A - 클린룸에 설치되는 무선제어장치 - Google Patents

클린룸에 설치되는 무선제어장치 Download PDF

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이현규
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안성국
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Abstract

본 발명은 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU 또는 EFU 간에는 유선 통신으로 교신이 이루어져 추가 증설 및 위치 변경시 통신선 가설을 위한 작업시간 및 설치공간 확보 등의 문제점 존재하므로, 이를 효율적으로 해결하는 방법으로 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서들 사이에 무선 통신하여 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서를 제어하고 상태를 감시할 수 있는 클린룸에 설치되는 무선제어장치에 관한 것이다.

Description

클린룸에 설치되는 무선제어장치{Wireless controller installed in the clean room}
본 발명은 기존의 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU 또는 EFU 간에 유선 통신으로 교신이 이루어졌으나, 이 경우에 추가 증설 및 위치 변경시 통신선 가설을 위한 작업시간 및 설치공간 확보 등의 문제가 존재하여 이를 효율적으로 해결하는 방법으로 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서들 사이에 무선 통신하여 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서의 확장을 용이하게 하는 클린룸에 설치되는 무선제어장치에 관한 것이다.
반도체 공정 등 클린룸에 설치되는 FFU와 EFU를 제어하는 방법은 통신 중계장치를 통하여 FFU 의 상태정보를 획득하고, 획득한 정보 또는 데이터에 기초하여 FFU를 제어한다.
통상적인 FFU 통신 연결 구조를 살펴보면, 천정에 설치된 FFU의 경우에는 원격 모니터링을 통해서 통신 중계기를 거쳐서 FFU로 전송된다. 클린룸에서 FFU 제어를 위한 통신은 양방향이다.(도 1참조)
EFU(장비용 FFU)의 경우에도 원격 모니터링 장치를 통해서 통신 중계기와 통신하고, 통신중계기는 로컬제어기를 거쳐서 FFU로 전송된다. 이 경우에도 통신은 양방향이다.(도 1참조)
EFU 는 통상 장비에 부착 설치되는 FFU 이며, 통상의 FFU 보다 두께를 포함해서 작은 사이즈로 설계 제작된 것을 말한다.
EFU는 반도체 장비에 설치되어 공정구간의 청정도를 최상의 상태로 유지되도록 하는 역할을 한다.
EFU는 클린룸 상부에 설치되는 FFU와 달리 클린룸 내부에 위치하는 장비에 부착 설치되므로 추가 설치 및 이전 등의 제약을 받는다.
통상의 FFU와 EFU의 경우에 통신이 유선으로 이루어지며, 유선 통신의 특성상 전기와 달리 통신선 가설이 별도로 이루어져야 하므로 작업시간, 작업시 발생하는 먼지 및 설치공간 확보 등의 제약이 따르는 문제점이 있다.
무선 통신을 사용할 경우에 보다 용이하게 EFU 및 FFU 의 설치 및 이전이 보다 자유로울 수 있다.
또한, AGV(Automated Guided Vehicle) 내부에 설치된 EFU를 제어하고 상태를 모니터링할 수 있어야 한다. 이 경우에 유선 통신의 경우에 통신선을 끌고 다녀야 하는 불편한 점이 존재한다.
반도체를 포함한 섬세한 제품을 제조하는 클린룸의 특성상 EFU와 FFU를 무선으로 제어하는 것에 대하여 그렇게 관심을 두지 않았다.
무선 통신의 경우에 클린룸 내부의 클린룸 또는 벽이 설치된 경우에 금속 패널이 존재하여 전파가 통과하지 못하는 음영영역이 존재하여 EFU와 FFU를 제어하기 위한 통신에 제약을 받는 문제점이 있다.
통상적으로 클린룸에 설치되는 벽들은 금속 패널이 포함되어 있다. 즉, 전파가 통과하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 클린룸에는 기류, 습도 및 온도 등의 다양한 센서들이 설치되고, 이들 역시 유선으로 통신하고 있으므로 추가 설치 및 이동 설치가 용이하지 않은 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-0626266호 등록특허공보 제10-1244654호 등록특허공보 제10-1531585호
본 발명이 해결하고자는 과제는 장비에 설치되는 EFU의 경우, 설치 환경이나 주변 장비에 의하여 무선통신에 음영구역이 발생하여 통신에 제약을 받는 경우에도 통신이 가능하도록 메시 통신 방식(Mesh Topology)을 적용하여 음영 구역에 위치한 FFU 및/또는 EFU 사이에 무선 통신이 가능하도록 구성하고 서로 주고받은 정보 또는 데이터를 무선통신으로 로컬 중계기로 전송하여 해당 FFU 및/또는 EFU 를 제어할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자는 또 다른 과제는 무선통신에 의하여 FFU 및/또는 EFU를 제어함에 의하여 유선 통신일 경우에 발생하는 통신선 가설을 위한 작업시간 및 설치공간 확보 등의 제약을 줄이거나 방지하는데 있다.
본 발명이 해결하고자는 또 다른 과제는 클린룸에 설치된 기류, 습도 및 온도 등의 다양한 센서들, EFU 및/또는 FFU들이 각각의 상태 정보 및 측정한 데이터 값을 무선으로 서로 주고받을 수 있는 통합 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자는 과제는 무선 통신의 경우에 송수신 전파의 세기에 제한이 있어 전송 거리에 제한이 있고, 금속 패널로 차폐된 영역에서의 교신이 불가능한 문제점을 해결하기 위하여 메시 토폴로지를 적용하여 각 노드(센서, EFU, FFU)간에 다중 경로를 확보함에 의하여 통신거리를 연장하고, 음영 영역에서의 교신이 가능하도록 하는데 있다.
본 발명 과제의 해결 수단은 기존에 클린룸에 설치되는 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU 또는 EFU 간에 유선 통신으로 교신이 이루어져 추가 증설 및 위치 변경 시 통신선 가설을 위한 작업시간 및 설치공간 확보 등의 문제점이 존재하였으나, 이를 효율적으로 해결하는 방법으로 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU 또는 EFU 간에 무선 통신하여 각각의 FFU 및/또는 EFU를 제어하고 상태를 감시할 수 있는 무선제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU 또는 EFU 간에는 무선 통신 수단을 사용하여 FFU 또는 EFU의 정상 동작 여부 및 현재의 팬의 회전수(풍속) 등의 정보를 수신하고, 수신된 정보 및 데이터에 기초하여 제어 신호를 전송하여 클린룸을 최적의 상태로 유지하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 클린룸에 설치된 기류, 습도 및 온도 등의 다양한 센서들, EFU 및/또는 FFU들이 서로 상태 정보 및 측정한 데이터 값을 서로 주고받을 수 있는 클린룸에 설치되는 에프에프유(FFU)와 센서의 무선제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 무선 통신의 경우에 송수신 전파의 세기에 제한이 있어 전송 거리에 제한이 있고, 금속 패널에 의하여 차폐된 영역에서의 교신이 불가능한 문제점을 해결하기 위하여 메시 토폴로지를 적용하여 각 노드(센서, EFU, FFU)간에 다중 경로를 확보함에 의하여 통신거리를 연장하고, 음영 영역에서의 교신이 가능한 무선제어장치을 제공하는데 있다.
본 발명은 메시 통신 방식(Mesh Topology)을 적용하여 FFU, EFU 및 센서들 사이에 무선 통신이 가능하도록 구성하고 서로 주고받은 정보 또는 데이터를 로컬 중계기로 전송하여 설치 환경이나 주변 장비에 의하여 무선통신 시 음영구역이 발생하여 통신에 제약을 받는 문제점을 해결할 수 있는 유리한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무선통신에 의하여 FFU, EFU 및 센서들을 제어함에 의하여 유선 통신일 경우에 발생하는 통신선 가설을 위한 작업시간 및 설치공간 확보 등의 제약을 줄이거나 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 클린룸에 설치된 기류, 습도 및 온도 등의 다양한 센서들, EFU, 및/또는 FFU들이 서로 상태 정보 및 측정한 데이터 값을 무선 통신으로 서로 주고받을 수 있는 무선 통합 제어 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 무선 통신의 경우에 송수신 전파의 세기에 제한이 있어 전송 거리에 제한이 있고, 금속 패널으로 차폐된 영역에서의 교신이 불가능한 문제점을 해결하기 위하여 메시 토폴로지를 적용하여 각 노드(센서, EFU, FFU)간에 다중 경로를 확보함에 의하여 통신거리를 연장하고, 음영 영역에서의 교신이 가능하도록 하는데 있다.
도 1은 종래의 FFU 및/또는 EFU 제어를 위한 통신 방식(유선통신)을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 적용된 무선통신에 메시 통신 방식(Mesh Topology)이 적용된 도면이며, 차폐벽 뒤에 위한 노드와의 통신 및 통신 거리 확장이 가능함을 보여주고 있다.
도 3은 통상의 무선 통신을 적용하였을 경우에 차폐벽 뒤에 위치한 노드에서 통신할 수 없음을 설명하는 도면이다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다.
반도체 공정 등 클린룸에 설치되는 FFU와 EFU를 제어하는 방법은 통신 중계장치를 통하여 FFU 의 상태정보를 획득하고, 획득한 정보 또는 데이터에 기초하여 FFU를 제어한다.
통상적인 FFU 통신 연결 구조를 살펴보면, 천정에 설치된 FFU의 경우에는 원격 모니터링 시스템을 통해서 통신 중계기를 거쳐서 FFU로 전송된다. 통신은 양방향이다.(도 1 참조)
도 1은 종래의 FFU 및/또는 EFU 제어를 위한 통신 방법(유선통신)을 도시한 것이다.
본 발명은 장비에 설치되는 EFU의 경우, 설치 환경이나 주변 장비에 의하여 무선통신을 할 수 없는 음영구역이 발생하여 통신에 제약을 받는 경우에도 통신이 가능하도록 메시 토폴로지(Mesh Topology)을 적용하여 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서들 사이에도 무선 통신이 가능하도록 구성하고 서로 주고받은 정보 또는 데이터를 로컬 중계기로 전송하여 해당 FFU, EFU 및/또는 센서들을 제어할 수 있는 클린룸에 설치된 에프에프유(FFU)와 센서의 무선제어장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명의 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다.
불루투스를 포함한 양방향 통신이 가능한 통상의 무선 통신 방법을 채용하여 적용할 수 있다.
본 발명은 통상의 무선 통신의 경우에 송수신 전파의 세기에 제한이 있어 전송 거리에 제한이 있고, 금속 패널로 차폐된 영역에서의 교신이 불가능한 문제점이 있다.
클린룸 특성상 클린룸 내부에서의 작업에는 제약이 많이 따른다. 전원의 경우 손쉽게 분기가 가능하지만 통신배선은 별도의 통신선이 추가 가설되어야 하므로 별도의 작업이 필요하고 작업시 먼지가 발생하는 등 설치에 따른 제약을 받는다.
클린룸의 경우에 상기 문제점이 항상 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 메시 토폴로지를 적용하여 각 노드(센서, EFU, FFU)간에 다중 경로를 확보함에 의하여 통신거리를 연장하고, 노드간의 무선통신에 의하여 음영 영역에서의 교신이 가능하도록 설계 제작하여 상기 문제점을 해결할 수 있었다.
클린룸에서 생산되는 제품들은 반도체를 포함한 대부분 초정밀 부품으로 전자파의 영향 등을 고려하고, 클린룸 내부에 작은 클린룸이 설치될 경우에 금속 패널로 차폐된 영역이 존재하게 되기 때문에 이를 용이하게 해결할 수 있는 유선 통신으로 이루어졌다.
보다 구체적으로, 클린룸에서는 반도체 제품의 품질을 안정적으로 유지하기 위하여 일반 산업설비보다 정밀한 수치로 내부 환경을 관리할 필요가 있다.
이를 위하여 클린룸 내부의 환경 정보 수집이 필요하며, 클린룸 내부의 온도와 습도를 측정하기 위한 온도센서와 습도센서가 설치되고, 보다 미세하게 클린룸을 관리를 위하여 기류 센서가 설치되는 경우도 있다.
본 발명에 따른 통신 정보 및 데이터는 각각 FFU 및/또는 EFU의 정상 동작 여부 및 팬의 회전속도(풍속) 정보 및 데이터를 수신하고, 이를 바탕으로 각각의 FFU 및/또는 EFU 를 제어하도록 구성되어 있다.
각각의 FFU 및/또는 EFU에는 공급되는 전원의 삼상(R,S,T)의 위상에 흐르는 전류를 감지하는 센서를 부착하여 결상 여부를 각각 감지하는 수단을 구비하며, 모터의 불량 및 과부하 등으로 인한 모터 과열을 감지하는 수단 등을 구비하고 있다.
각각의 FFU 및/또는 EFU에는 풍속을 측정하기 위하여 팬의 회전속도를 측정하기 위한 센싱 수단을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 무선통신을 채용하여 FFU 및/또는 EFU를 제어할 경우에 유선 통신일 경우에 발생하는 통신선 가설을 위한 작업시간 및 설치공간 확보 등의 제약을 줄이거나 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
앞서 설명한 바와 같이 무선 통신의 경우에 송수신 전파의 세기에 제한이 있어 전송 거리에 제한이 있고, 금속 패널로 차폐된 음영 영역에 위치한 FFU 및/또는 EFU의 경우에 통신이 불가능하다. 이 경우에 통신 거리를 확장하고 통신이 불가능한 영역에서의 통신을 가능하게 하기 위하여 도 2에서와 같이 메시 토폴로지(Mesh Topology)을 적용하여 다중 경로를 확보한다.
메시 토폴로지(Mesh Topology)로 다중 경로를 확보하기 위하여서는 메시 토폴로지 적용 대상이 되는 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서 자체에 해당 정보 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 통신 장치(수단)와 이들을 동작시키기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이 탑재되어 있으며, 이들 각각은 통상의 통신 네트워크에서의 노드 역할을 하는 것이다.
각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서들은 각각 고유의 식별 번호(ID)가 부여되고, 부여된 고유 식별번호를 사용하여 제어된다.
도 2는 음영 영역에서의 통신 방식을 설명한 것이다.
상기 '노드'라는 의미는 설정된 크기의 메모리와 메모리에 탑재된 제어프로그램을 실행할 수 있는 마이크로프로세서가 내장되고, 각각의 노드들사이에 필요한 정보 및/데이터를 송수신할 수 있는 통신 장치(수단)를 구비하여야 한다.
상기 메모리에 탑재되는 제어프로그램은 해당 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서에서 센싱된 정보 및/데이터를 무선통신으로 서로 주고받을 수 있도록 제작되며, 또한 로컬 중계기와 정보 및/또는 데이터를 송수신할 수 있도록 구성되어 있다.
로컬 중계기는 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서로부터 수신된 정보 및/또는 데이터에 기초하여 메모리에 설정된 팬 회전수, 온도, 습도 및/또는 클린룸 내부의 기류를 제어하는 것이다.
도 2에서와 같은 메시 토폴로지(Mesh Topology)를 적용할 경우에는 차폐벽(장애물)에 의하여 발생하는 음영 영역, 통신 거리 확장 및 낮은 전파 세기에 의하여 발생하는 통신 불가 영역 등에서의 통신을 가능하게 하는 유리한 효과가 있다.
도 3은 전파의 직진성 때문에 전파가 통과할 수 없는 영역이 발생하는 경우를 도시한 것이며, 이 경우에는 차폐벽 뒤에 위치한 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서들을 제어할 수 없는 문제점이 발생한다.
본 발명에 따른 무선 통신은 양방향으로 송수신이 가능하며, 도 1 내지 3에서 원격 모니터링 시스템과 통신 중계기사이, 통신 중계기와 로컬 제어기사이 및/또는 로컬 제어기와 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서들사이에 무선으로 송수신이 가능하며, 통신 중계기, 로컬 중계기 또는 로컬 제어기는 제어 대상의 수, 무선 통신 거리 및 전파의 세기 등을 고려하여 하나 또는 그 이상 사용할 수 있다.
상기 로컬 중계기는 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서들과 무선으로 통신하여 각각의 센서에서 측정한 값을 수신한 정보 및 데이터에 기초하여 각각의 상태를 확인하여 메모리에 설정된 상태를 유지하도록 제어하는 기능을 포함하고 있다.
로컬 중계기는 도 1의 로컬 제어기 기능을 모두 포함할 수 있다.
또한, 원격 모니터링 시스템과 중계기 사이에는 유선으로 구성할 수도 있다.
본 발명에 따른 클린룸에 설치된 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서 중 적어도 둘 이상 사이에 무선제어장치는,
확장성을 높이기 위하여 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서에 내장된 메모리에 무선 통신 및 제어를 위한 제어프로그램이 탑재되고,
각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서에 내장된 메모리에 탑재된 제어 프로그램을 실행하기 위한 마이크로프로세서가 내장되며,
상기 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서는 로컬 중계기와 무선으로 통신하도록 구성되어 있다.
통신 거리를 확장하고 음역 구역에서의 통신을 가능하게 하기 위하여 메시 토폴로지(Mesh Topology)를 적용하여 통신경로를 확장하는 것이 바람직하다.
본 발명은 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU 또는 EFU 간에는 유선 통신으로 교신이 이루어졌으나, 이 경우에 추가 증설 및 위치 이동 시 통신선 가설을 위한 작업시간 및 설치공간 확보 등의 문제점이 존재하며, 이를 효율적으로 해결하는 방법으로 원격 모니터링 시스템, 통신중계기, 로컬제어기 및 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서들 사이에 무선 통신하여 각각의 FFU, EFU 및/또는 다양한 센서를 제어하고 상태를 감시하되, 메시 토폴로지를 적용하여 각 노드(센서, EFU, FFU)간에 다중 경로를 확보함에 의하여 통신거리를 연장하고, 음영 영역에서의 교신이 가능하므로 산업상 이용 가능성이 매우 높다.
11; 원격 모니터링 시스템
12; 통신 중계기
13; 로컬제어기
14; FFU 또는 EFU
15; 로컬 중계기(무선)
16; 차폐벽(장애물)

Claims (6)

  1. 클린룸에 설치된 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서 중 적어도 둘 이상 사이에 무선제어장치에 있어서,
    확장성을 높이기 위하여 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서에 내장된 메모리에 무선 통신 및 제어를 위한 제어프로그램이 탑재되고,
    각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서에 내장된 메모리에 탑재된 제어 프로그램을 실행하기 위한 마이크로프로세서가 내장되며,
    상기 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서는 로컬 중계기와 무선으로 통신하도록 구성된 클린룸에 설치되는 무선제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    무선통신 거리를 확장하고 음영영역에서의 무선 통신이 가능하게 하기 위하여 메시 토폴로지를 적용하여 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서 들사이에 다중 경로를 확보하도록 제작된 클린룸에 설치되는 무선제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제어시 혼란을 방지하기 위하여 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서 각각은 고유한 식별번호가 부여됨을 특징으로 하는 클린룸에 설치되는 무선제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    원격 모니터링 시스템과 로컬 중계기사이, 로컬 중계기와 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서 들사이에 무선 통신이 이루어지도록 구성된 클린룸에 설치되는 무선제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로컬 중계기는 각각의 에프에프유(FFU), 이에프유(EFU) 및 센서들과 무선으로 통신하여 각각으로부터 수신한 정보 및 데이터에 기초하여 각각의 상태를 확인하여 메모리에 설정된 상태를 유지하도록 구성된 클린룸에 설치되는 무선제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서들은 에프에프유(FFU) 및 이에프유(EFU)에 내장된 전류감지 센서 및 회전 속도 감지 센서와, 기류, 습도 및 온도 중 하나 이상으로 구성된 클린룸에 설치되는 무선제어장치.
KR1020170104484A 2017-08-18 2017-08-18 클린룸에 설치되는 무선제어장치 KR20190019481A (ko)

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