KR20220155173A

KR20220155173A - 오염물질 분석 장치 및 실시간 수질 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20220155173A
Application number: KR1020210110140A
Authority: KR
Inventors: 임지윤; 박은주; 김연태; 김진호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-05-14
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2022-11-22

Abstract

실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템은 반도체 제조 라인들로부터 발생된 폐수를 정화 처리하기 위한 복수 개의 폐수 처리 설비들, 상기 폐수 처리 설비들 각각의 방류관을 통해 방류되는 방류수로부터 샘플을 획득하여 분석하기 위한 복수 개의 오염물질 분석 장치들, 상기 방류관들 각각에 설치되며 상기 각각의 방류관을 통해 방류되는 상기 방류수의 유량을 측정하기 위한 방류관 센서들, 및 상기 오염물질 분석 장치들 및 상기 방류관 센서들로부터의 측정 결과값들을 수신하여 상기 반도체 제조 라인들로부터 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링하기 위한 통합 모니터링 장치를 포함한다.

Description

오염물질 분석 장치 및 실시간 수질 모니터링 시스템{CONTAMINANT ANALYSIS APPARATUS AND WATER QUALITY MONITORING SYSTEM}

본 발명은 오염물질 분석 장치 및 수질 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 제조 라인으로부터 방류관을 통해 방류되는 방류수에 포함된 오염물질을 분석하기 위한 오염물질 분석 장치 및 이를 이용한 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서 사용되는 가스, 케미컬 등에 의해 다량의 폐수가 발생되고, 제조 라인들 각각에는 별도의 정화 처리 공정을 통해 폐수를 안전하게 방류하여야 한다. 이러한 방류수에 포함된 이온 성분 및 금속 성분은 품질의 주요 항목으로 설정되어 주기적인 모니터링 대상으로 관리되고 있다. 하지만, 이온 성분 분석을 위한 설비 및 금속 성분 분석을 위한 설비는 별도로 설치되어 설비 공간 및 유지 보수에 비효율적이며, 사고 발생 시 신속한 대응이 가능한 실시간 분석 설비 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 일 과제는 반도체 제조 라인에서 생성된 폐수를 정화 처리하고 방류되는 방류수를 실시간으로 모니터링할 수 있는 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 과제는 상기 방류수의 이온 성분 및 금속 성분을 통합하여 분석할 수 있는 오염물질 분석 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 과제는 상술한 오염물질 분석 장치를 이용한 실시간 수질 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템은 반도체 제조 라인들로부터 발생된 폐수를 정화 처리하기 위한 복수 개의 폐수 처리 설비들, 상기 폐수 처리 설비들 각각의 방류관을 통해 방류되는 방류수로부터 샘플을 획득하여 분석하기 위한 복수 개의 오염물질 분석 장치들, 상기 방류관들 각각에 설치되며 상기 각각의 방류관을 통해 방류되는 상기 방류수의 유량을 측정하기 위한 방류관 센서들, 및 상기 오염물질 분석 장치들 및 상기 방류관 센서들로부터의 측정 결과값들을 수신하여 상기 반도체 제조 라인들로부터 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링하기 위한 통합 모니터링 장치를 포함한다.

상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 오염물질 분석 장치는 폐수 처리 장치의 방류관을 통해 방류되는 방류수를 수집하고 필터링하여 분석대상 샘플을 제공하기 위한 전처리 샘플러, 상기 전처리 샘플러로부터의 상기 분석대상 샘플 및 기준 샘플 공급기로부터의 기준 샘플을 선택적으로 공급하기 위한 샘플 공급 밸브를 갖는 샘플 도입기, 상기 샘플 도입기로부터 공급된 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플을 샘플 분석 라인으로 선택적으로 공급하고 상기 분석대상 샘플이 각각 채워지기 위한 제1 및 제2 샘플 루프들 및 상기 제1 및 제2 샘플 루프들 중 어느 하나를 상기 샘플 분석 라인에 연결시키고 상기 제1 및 제2 샘플 루프들 중 다른 하나를 상기 샘플 분석 라인에 분리시키기 위한 스위칭 밸브를 구비하는 샘플 주입기, 및 상기 샘플 분석 라인을 통해 공급된 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플의 이온 성분 및 금속 성분을 각각 분석하기 위한 이온 성분 분석기 및 금속 성분 분석기를 갖는 분석기를 포함한다.

상기 본 발명의 또 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 실시간 폐수 처리 시스템은 반도체 제조 라인들로부터 발생된 폐수를 정화 처리하기 위한 복수 개의 폐수 처리 설비들, 및 상기 폐수 처리 설비들 각각의 방류관을 통해 방류되는 방류수 내의 오염물질을 분석하기 위한 오염물질 분석 장치들을 포함한다. 상기 오염물질 분석 장치들 각각은, 상기 방류관을 통해 방류되는 방류수를 수집하고 필터링하여 분석대상 샘플을 제공하기 위한 전처리 샘플러, 상기 전처리 샘플러로부터의 상기 분석대상 샘플 및 기준 샘플 공급기로부터의 기준 샘플을 샘플 라인으로 선택적으로 공급하기 위한 샘플 공급 밸브를 갖는 샘플 도입기, 상기 샘플 라인을 통해 공급된 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플을 샘플 분석 라인으로 선택적으로 공급하기 위한 샘플 주입기, 및 상기 샘플 분석 라인을 통해 공급된 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플의 이온 성분 및 금속 성분을 각각 분석하기 위한 이온 성분 분석기 및 금속 성분 분석기를 갖는 분석기를 포함한다.

상기 본 발명의 또 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 수질 모니터링 시스템은 반도체 제조 라인에서 발생된 폐수를 정화 처리하기 위한 복수 개의 폐수 정화 설비들의 방류관들을 통해 방출되는 방류수 내의 오염물질을 분석하기 위한 오염물질 분석 장치들, 상기 방류관들에 각각 설치되는 방류량 센서들, 및 상기 오염물질 분석 장치들 및 상기 방류량 센서들로부터의 측정 결과값들을 수신하여 상기 반도체 제조 라인으로부터 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링하기 위한 통합 모니터링 장치를 포함한다. 상기 통합 모니터링 장치는, 상기 오염물질 분석 장치들 및 상기 방류량 센서들에서 측정된 값들을 무선 통신망을 통해 수신하는 서버 및 상기 서버에 저장된 측정값들에 기초하여 상기 반도체 제조 라인으로부터 방류되는 전체 방류수의 농도를 산출하기 위한 모니터링부를 포함한다.

예시적인 실시예들에 따르면, 오염물질 분석 장치는 반도체 제조 라인에서 생성된 폐수를 정화 처리하기 위한 폐수 정화 설비로부터 방류되는 방류수 내의 부유 물질을 제거하여 분석대상 샘플을 제공하기 위한 다단 필터링 방식의 전처리 샘플러, 상기 전처리 샘플러에 의해 필터링된 분석 대상 샘플 및 기준 샘플 공급기로부터의 기준 샘플을 선택적으로 공급하기 위한 샘플 도입기, 상기 샘플 도입기로부터 공급된 상기 분석 대상 샘플 및 상기 기준 샘플을 샘플 분석 라인으로 선택적으로 공급하기 위한 샘플 주입기, 및 상기 샘플 분석 라인을 통해 공급된 상기 샘플의 이온 성분을 검출하기 위한 제1 분석기로서의 이온 성분 분석기 및 상기 샘플의 금속 성분을 검출하기 위한 제2 분석기로서의 금속 성분 분석기를 구비하는 분석기를 포함할 수 있다.

더욱이, 실시간 수질 모니터링 시스템은 상기 오염물질 분석 장치들 및 방류량 센서들로부터의 측정 결과값들을 무선 통신망을 이용하여 수신하여 상기 반도체 제조 라인으로부터 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 개별적인 오염물질 분석 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 오염물질 분석 장치의 전처리 샘플러를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 1차 필터의 일부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 다른 실시예에 따라 도 3에 도시된 샘플링 박스의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 2의 오염물질 분석 장치의 샘플 도입기 및 샘플 주입기를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에서 제1 표준물질 샘플이 공급되는 경로를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6에서 분석대상 샘플이 공급되는 경로를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9g는 샘플 주입기의 스위칭 밸브의 동작에 따른 분석대상 샘플의 이동 경로를 나타내는 도면들이다.
도 10은 도 1의 실시간 수질 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1의 개별적인 오염물질 분석 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템(10)은 반도체 제조 라인들(20A, 20B, 20C)로부터 발생된 폐수를 정화 처리하기 위한 복수 개의 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C), 복수 개의 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C)로부터 방류되는 방류수 내의 오염물질을 분석하기 위한 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C) 및 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C)로부터의 측정 결과값들을 수신하여 상기 반도체 제조 라인들로부터 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링하기 위한 통합 모니터링 장치(200)를 포함할 수 있다. 실시간 폐수 처리 시스템(10)은 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C)의 방류관들(30)에 각각 설치되는 방류량 센서들(300A, 300B, 300C)를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 반도체 제조 라인들(20A, 20B, 20C)에서는 제조 공정들에서 사용되는 가스, 케미컬 등에 의해 다량의 폐수가 발생되고, 반도체 제조 라인들(20A, 20B, 20C) 각각으로부터 발생된 폐수는 복수 개의 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C)들로 수집되어 별도의 정화 처리 공정들을 거쳐 정화될 수 있다. 상기 정화 처리 공정들에 의해 정화 처리된 방류수는 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C)의 방류관들(30)을 통해 방류되며, 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C)은 방류관들(30)을 통해 방류되는 방류수로부터 샘플을 각각 획득하여 분석할 수 있다.

반도체 제조 라인들(20A, 20B, 20C)에서 발생된 폐수는 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C)의 폐수 수조들 내로 각각 수집된 후, 상기 정화 처리 공정들에 의해 정화된 정류수는 방류 수조로 수집되어 방류관(30)을 통해 방류될 수 있다.

예를 들면, 상기 폐수 수조 내로 수집된 폐수는 무기 1차 처리 공정, 유기 처리 공정 및 무기 2차 처리 공정에 의해 정화 처리 될 수 있다. 상기 무기 1차 처리 공정에 있어서, 화학 약품을 이용한 화학적 처리를 통해 pH 조절하고, 폐수 내의 침전물을 제거할 수 있다. 상기 유기 처리 공정에 있어서, 미생물을 이용하여 폐수 내의 유기 물질을 제거할 수 잇다. 상기 무기 2차 처리 공정에 있어서, 화학 약품을 이용한 화학적 처리를 통해 pH를 원하는 스펙에 적합하도록 조절할 수 있다.

반도체 제조 라인들(20A, 20B, 20C)은 각각의 제조 라인의 설비 특성 및 정화 처리 대상 물질에 따라 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C) 중 일부 특정 설비에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 반도체 제조 라인(20A)에서 발생된 폐수는 제1 및 제2 폐수 처리 설비들(22A, 22B)로 공급될 수 있다. 제2 반도체 제조 라인(20B)에서 발생된 폐수는 제2 폐수 처리 설비(22B)로 공급될 수 있다. 제3 반도체 제조 라인(20C)에서 발생된 폐수는 제2 및 제3 폐수 처리 설비들(22B, 22C)로 공급될 수 있다. 상기 반도체 제조 라인들 및 상기 폐수 처리 설비들 사이의 연결 관계는 예시적인 것이며, 이에 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C) 각각은 전처리 샘플러(sampler)(110), 샘플 도입기(120), 샘플 주입기(130) 및 분석기(140)를 포함할 수 있다. 통합 모니터링 장치(200)는 서버(210) 및 모니터링부(220)를 포함할 수 있다.

상기 오염물질 분석 장치는 방류관들(30)을 통해 방류되는 방류수로부터 분석대상 샘플을 수집하고 기준 샘플 공급기로부터 기준 샘플을 수집하고, 상기 수집된 샘플들 중 어느 하나를 분석기(140)로 전달하기에 적합한 펌프, 밸브, 배관, 센서 등과 같은 구성요소들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 오염물질 분석 장치들 각각은 상기 펌프와 상기 밸브 등과 같은 구성요소들의 동작들을 제어하기 위한 제어부(180)를 더 포함할 수 있다.

오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C) 각각은 다단 필터링 방식의 전처리 샘플러(110)를 포함할 수 있다. 전처리 샘플러(110)는 상기 방류수로부터 필터링된 분석대상 샘플을 분석대상 샘플 라인(117)을 통해 샘플 도입기(120)로 공급할 수 있다. 전처리 샘플러(110)는 상기 폐수 정화 처리 설비로부터 방류되는 방류수 내의 부유 물질을 제거하고 분석 설비에 적합한 필터링을 통해 분석 장치 내의 막힘 현상을 방지하고 샘플 배관의 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있다.

상기 오염물질 분석 장치의 샘플 도입기(120)는 전처리 샘플러(110)에 의해 필터링된 분석대상 샘플 및 기준 샘플 공급기(400)로부터의 기준 샘플을 샘플 라인(127)을 통해 샘플 주입기(130)로 선택적으로 공급할 수 있다. 상기 오염물질 분석 장치의 샘플 주입기(130)는 샘플 도입기(120)로부터 공급된 샘플을 샘플 분석 라인(137)을 통해 분석기(140)로 공급할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C) 각각은 듀얼 샘플루프 타입의 샘플 주입기(130)를 통해 실시간 분석 설비의 헌팅성 데이터를 재검증할 수 있다. 여기서, 상기 헌팅성 데이터는 상기 모니터링되는 데이터가 기준값을 초과하여 튀어오르는 경우가 발생하는 경우를 의미할 수 있다.

상기 오염물질 분석 장치의 분석기(140)는 방류수에 포함된 오염물질의 이온 성분을 검출하기 위한 제1 분석기로서의 이온 성분 분석기(150) 및 상기 오염물질의 금속 성분을 검출하기 위한 제2 분석기로서의 금속 성분 분석기(160)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 오염물질 분석 장치는 방류수에 포함된 오염물질의 이온 성분 및 금속 성분을 동시에 분석함으로써 공간 효율화 및 운영 효율화를 도모할 수 있다.

제1 내지 제3 방류량 센서들(300A, 300B, 300C)은 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C)의 방류관들(30)에 각각 설치되어 방류관(30)을 통해 방류되는 방류수의 유량(Qa, Qb, Qc)을 측정할 수 있다.

통합 모니터링 장치(200)는 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C)에서 분석된 결과값들을 수신할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 통합 모니터링 장치(200)의 서버(210)는 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C)로부터의 분석 결과값들을 무선 통신을 통해 수신하고 저장할 수 있다. 또한, 통합 모니터링 장치(200)의 서버(210)는 제1 내지 제3 방류량 센서들(300A, 300B, 300C)로부터 측정된 유량값들(Qa, Qb, Qc)을 무선 통신을 통해 수신하고 저장할 수 있다. 통합 모니터링 장치(200)의 모니터링부(220)는 상기 분석 결과값들에 기초하여 반도체 제조 라인들(20A, 20B, 20C)에서 생성된 폐수로부터 정화 처리되어 방류되는 전체 방류수의 농도를 산출할 수 있다.

이하에서는, 상기 오염물질 분석 장치의 전처리 샘플러에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 도 2의 오염물질 분석 장치의 전처리 샘플러를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3의 1차 필터의 일부를 나타내는 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 전처리 샘플러(110)는 방류수 내의 부유 물질(P)을 제거하기 위한 1차 필터(114)를 갖는 샘플링 박스(112)를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 샘플링 박스(112)는 방류수를 수용하기 위한 원통형 형상을 갖는 용기(113)를 포함할 수 있다. 샘플링 유입 튜브(111a)는 방류관 또는 방류 수조에 연통되어 이로부터 방류되는 방류수를 샘플링 박스(112) 내로 도입할 수 있다. 샘플링 박스(112) 내의 방류수는 샘플링 유출 튜브(111b)를 통해 상기 방류관 또는 상기 방류 수조로 다시 배출될 수 있다. 샘플링 유입 튜브(111a)는 샘플링 박스(112)의 상부에 설치되고, 샘플링 유출 튜브(111b)는 샘플링 박스(112)의 하부에 설치될 수 있다. 샘플링 유입 튜브(111a) 및 샘플링 유출 튜브(111b)를 통해 샘플링 박스(112) 내로/내로부터의 유입량과 배출량을 조절함으로써, 샘플링 박스(112) 내의 상기 방류수의 순환 비율을 조정할 수 있다.

1차 필터(114)는 샘플링 박스(112) 내에 배치되어 샘플링 박스(112)내로 도입되는 방류수 내의 부유 물질(P)을 필터링할 수 있다. 1차 필터(114)는 V자형 백(bag) 타입의 주머니 구조를 가질 수 있다. 샘플링 박스(112) 내에는 교반기(115)가 구비되어 샘플링 박스(112) 내의 방류수를 순환시킬 수 있다. 교반기(115)는 프로펠러(propeller) 타입 또는 자석 타입의 교반기(stirrer)를 포함할 수 있다. 따라서, 샘플링 박스(112) 내의 방류수는 주머니 구조의 1차 필터(114)를 통과하여 상기 방류수 내의 부유 물질(P)을 여과할 수 있다. 이에 따라, 부유 물질(P)은 1차 필터(114)에 의해 용이하게 분리되고 샘플링 박스(112) 내의 방류수는 동일한 농도를 유지할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 1차 필터(114)는 메쉬 구조의 스트레이너(strainer)(114a)를 포함할 수 있다. 스트레이너(114a)의 세공(pore)은 70㎛ 이상의 제1 직경(D1)을 가질 수 있다. 이에 따라, 1차 필터(114)는 세공 크기가 70um 정도의 부유 물질을 필터링하여 샘플 포트가 막히는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 1차 필터(114)는 폴리에틸렌(PE), 나일론, 폴리에스터(Polyester) 등을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 전처리 샘플러(110)는 1차 필터(114)에 의해 필터링된 방류수를 분석대상 샘플(IS)로서 공급하기 위한 멀티포트 밸브(118)를 포함할 수 있다.

멀티포트 밸브(118)는 샘플링 박스(112) 내의 방류수를 공급하기 위한 제1 내지 제4 샘플링 포트 라인들(SP1, SP2, SP3, SP4)과 유체 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 샘플링 포트 라인들(SP1, SP2, SP3, SP4)은 샘플링 박스(112) 내의 1차 필터(114) 하부로부터 상부로 연장하여 멀티포트 밸브(118)의 포트들에 각각 연결될 수 있다. 멀티포트 밸브(118)의 동작에 의해, 분석대상 샘플(IS)은 제1 내지 제4 샘플링 포트 라인들(SP1, SP2, SP3, SP4) 중에서 선택된 어느 하나를 통해 분석대상 샘플 라인(117)으로 공급될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 전처리 샘플러(110)는 샘플링 박스(112)로부터 공급되는 방류수를 필터링하기 위한 2차 필터(116a, 116b, 116c, 116d)를 더 포함할 수 있다. 2차 필터들(116a, 116b, 116c, 116d)은 제1 내지 제4 샘플링 포트 라인들(SP1, SP2, SP3, SP4)에 각각 설치될 수 있다.

상기 2차 필터의 세공(pore)은 0.45㎛ 내지 5㎛의 제2 직경(D2)을 가질 수 있다. 2차 필터들(116a, 116b, 116c, 116d)은 샘플 매트릭스 물질에 적합한 필터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 2차 필터는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene,　PTFE), 폴리비닐리덴 플로라이드(Polyvinylidene Fluoride, PVDF), 폴리이더설폰(Polyethersulfone, PES) 등을 포함할 수 있다.

도 5는 다른 실시예에 따라 도 3에 도시된 샘플링 박스의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 샘플링 유입 튜브(111a)는 샘플링 박스(112)의 하부에 설치되고, 샘플링 유출 튜브(111b)는 샘플링 박스(112)의 상부에 설치될 수 있다. 샘플링 유입 튜브(111a)는 방류관 또는 저류 수조에 연통되어 이로부터 방류되는 방류수를 샘플링 박스(112) 내로 도입할 수 있다. 샘플링 박스(112) 내의 방류수는 샘플링 유출 튜브(111b)를 통해 상기 방류관 또는 상기 저류 수조로 다시 배출될 수 있다.

제1 내지 제4 샘플링 포트 라인들(SP1, SP2, SP3, SP4)의 일단부들은 샘플링 박스(112) 내의 1차 필터(114) 상부에 위치할 수 있다. 제1 내지 제4 샘플링 포트 라인들(SP1, SP2, SP3, SP4)의 일단부들은 멀티포트 밸브(118)의 포트들에 각각 연결될 수 있다. 멀티포트 밸브(118)의 동작에 의해, 분석대상 샘플(IS)은 제1 내지 제4 샘플링 포트 라인들(SP1, SP2, SP3, SP4) 중에서 선택된 어느 하나를 통해 분석대상 샘플 라인(117)으로 공급될 수 있다.

이하에서는, 상기 오염물질 분석 장치의 샘플 도입기 및 샘플 주입기에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 도 2의 오염물질 분석 장치의 샘플 도입기 및 샘플 주입기를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6에서 제1 표준물질 샘플이 공급되는 경로를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 6에서 분석대상 샘플이 공급되는 경로를 나타내는 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 샘플 도입기(120)는 전처리 샘플러(110) 및 기준 샘플 공급기(400)에 유체 연결되어 분석대상 샘플(IS) 및 기준 샘플(STD, QC)을 샘플 라인(127)을 통해 샘플 주입기(130)로 선택적으로 공급하기 위한 샘플 공급 밸브(122)를 포함할 수 있다. 샘플 주입기(130)는 샘플 공급 밸브(122)로부터 공급되는 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플이 각각 채워지기 위한 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 및 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 어느 하나를 샘플 분석 라인(137)에 연결시키고 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 다른 하나를 샘플 분석 라인(137)에 분리시키기 위한 스위칭 밸브(134)를 구비하는 밸브 조립체를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 샘플 공급 밸브(122)는 전처리 샘플러(110), 기준 샘플 공급기(400) 및 샘플 주입기(130)와 연결될 수 있다. 샘플 공급 밸브(122)는 전처리 샘플러(110)로부터의 분석대상 샘플(IS) 및 기준 샘플 공급기(400)로부터의 기준 샘플(STD, QC) 중 어느 하나를 샘플 라인(127)을 통해 샘플 주입기(130)로 공급할 수 있다. 샘플 라인(127)에는 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플을 샘플 주입기(130)에 공급하도록 구성된 적어도 하나의 시린지 펌프(124)이 구비될 수 있다. 시린지 펌프(124)는 샘플 공급 밸브(122)로부터 상기 샘플을 샘플 주입기(130)를 경유하여 분석기(140)로 유동할 수 있도록 압력을 제공할 수 있다.

예를 들면, 샘플 공급 밸브(122)는 분석기(140)에 의해 분석되는 샘플의 공급원을 선택할 수 있는 복수 개의 위치들을 갖는 전환 밸브를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 10개의 포트를 구비하는 10-포트 밸브를 이용하고 있으나, 이에 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다.

샘플 공급 밸브(122)의 제1 포트는 분석대상 샘플 라인(117)과 연결될 수 있다. 샘플 공급 밸브(122)의 제8 내지 제10 포트들은 기준 샘플 공급 라인들을 통해 제1 내지 제3 표준 물질 공급기들(410a, 410b, 410c)에 각각 연결될 수 있다. 샘플 공급 밸브(122)의 제5 내지 제7 포트들은 기준 샘플 공급 라인들을 통해 제4 내지 제6 표준 물질 공급기들(420a, 420b, 420c)에 각각 연결될 수 있다. 샘플 공급 밸브(122)의 제4 포트는 기준 샘플 공급 라인을 통해 인증 표준 물질 공급기(430)에 연결될 수 있다.

제1 내지 제3 표준 물질 공급기들(410a, 410b, 410c)은 이온 성분 분석을 위한 검량선들(calibration curves)을 획득하기 위한 표준 물질(reference material) 샘플을 제공할 수 있다. 제4 내지 제6 표준 물질 공급기들(420a, 420b, 420c)은 금속 성분 분석을 위한 검량선들(calibration curves)을 획득하기 위한 표준 물질(reference material, RM) 샘플을 제공할 수 있다. 인증 표준 물질 공급기(430)는 인증 표준 물질(certified reference material) 샘플을 제공할 수 있다.

샘플 도입기(120)는 샘플 라인(127)에 희석액(diluent)을 공급하도록 구성된 적어도 하나의 시린지 펌프(126)를 더 포함할 수 있다. 시린지 펌프(126)는 샘플 라인(127)을 따라 흐르는 상기 샘플에 상기 희석액을 혼합하여 상기 희석된 샘플을 샘플 주입기(130)를 경유하여 분석기(140)로 유동할 수 있도록 압력을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 희석액으로서 초순수(ultra pure water, UPW)를 이용할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 밸브 조립체의 제1 샘플 루프(132a) 및 제2 샘플 루프(132b)는 스위칭 밸브(134)와 유체 연결되고, 제1 샘플 루프(132a) 및 제2 샘플 루프(132b)는 스위칭 밸브(134)의 작동 위치에 따라 샘플 라인(127)으로부터 분기된 제1 및 제2 샘플 공급 라인들(129a, 129b)에 각각 유체 연결되거나 분리될 수 있다.

상기 제1 및 제2 샘플 루프들은 상기 이온 분석 및 상기 금속 분석에 적합한 양의 샘플을 수용하기 위하여 코일, 베셀(vessel) 등과 같은 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 샘플 루프들은 코일형 유체 라인, 직선형 유체 라인, 곡선형 유체 라인, 저장소 또는 유체를 유지 및 전달하기 위해 규정된 체적을 갖는 다른 구조체를 지칭할 수 있다.

예를 들면, 스위칭 밸브(134)는 멀티 포트 밸브를 포함할 수 있다. 상기 멀티 포트 밸브는 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b)을 제1 및 제2 샘플 공급 라인들(129a, 129b)과 샘플 분석 라인(137)과의 연결 또는 분리를 위한 복수 개의 포트들이 구비된 로터리 및 상기 로터리를 회전시킴으로써 상기 샘플의 경로를 전환시키는 모터 등의 회전 구동기 등을 포함하는 구동부를 포함할 수 있다.

스위칭 밸브(134)는 일례로, 10포트 2포지션 밸브일 수 있다. 이 경우에 있어서, 스위칭 밸브(134)는 용리액 공급 라인(135)이 연결되는 제1 포트, 제1 샘플 공급 라인(129a)이 연결되는 제8 포트, 제2 샘플 공급 라인(129b)이 연결되는 제4 포트, 제1 샘플 루프(132a)의 양단이 각각 연결되는 제7 포트 및 제10 포트, 제2 샘플 루프(132b)의 양단이 각각 연결되는 제2 포트 및 제5 포트, 제1 드레인 라인(136a)이 연결되는 제9 포트, 제2 드레인 라인(136b)가 연결되는 제3 포트, 샘플 분석 라인(137)이 연결되는 제6 포트를 가질 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 샘플 주입기(130)는 이동상(moving phase)인 용리액(eluent)을 제공하는 용리액 공급기를 더 포함할 수 있다. 상기 용리액 공급기는 상기 용리액을 저장하는 용리액 저장부, 상기 용리액 저장부로부터 상기 용리액을 추출하여 스위칭 밸브(134)를 경유하여 샘플 분석 라인(137)을 통해 분석기(140)로 이동시키는 시린지 펌프와 같은 펌프를 포함할 수 있다.

상기 용리액은 상기 샘플과 함께 다성분 혼합 용액을 형성하는 이동상(moving phase) 용매로서의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 용리액으로서 초순수(ultra pure water, UPW), 또는 카보네이트 용액(carbonate solution), 하이드록시 용액(hydroxide solution) 등과 같은 일반적인 이온 분석기에 사용되는 용리액을 이용할 수 있다. 상기 펌프는 상기 용리액을 상기 용리액 저장부로부터 송출하고 송출된 용리액이 스위칭 밸브(134) 및 분석기(140)를 경유하여 유동할 수 있도록 압력을 제공한다. 이에 따라, 상기 펌프는 상기 용리액이 일정한 유속으로 분석기(140) 내부를 유동할 수 있도록 일정한 압력을 제공할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 샘플 공급 밸브(122)의 제1 작동 위치에서, 샘플 공급 밸브(122)는 상기 기준 샘플 공급 라인을 통해 제1 표준 물질 공급기(410a)와 연결되어 제1 표준물질 샘플(STD#1)을 샘플 공급 밸브(122) 및 샘플 주입기(130)를 거쳐 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150)로 공급할 수 있다.

구체적으로, 제1 표준 물질 공급기(410a)로부터 샘플 도입기(120)를 통해 공급된 제1 표준물질 샘플(STD#1)은 샘플 주입기(130)의 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 적어도 어느 하나에 채워질 수 있다. 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 적어도 어느 하나에 채워진 제1 표준물질 샘플(STD#1)은 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150)로 주입되어 이온 성분 분석이 수행될 수 있다.

이와 유사하게, 샘플 공급 밸브(122)는 제2 표준 물질 공급기(410b)와 연결되어 제2 표준물질 샘플(STD#2)을 샘플 공급 밸브(122) 및 샘플 주입기(130)를 거쳐 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150)로 공급할 수 있다. 샘플 공급 밸브(122)는 제3 표준 물질 공급기(410c)와 연결되어 제3 표준물질 샘플(STD#3)을 샘플 공급 밸브(122) 및 샘플 주입기(130)를 거쳐 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150)로 공급할 수 있다.

또한, 샘플 공급 밸브(122)는 제4 내지 제6 표준 물질 공급기들(420a, 420b, 420c)과 연결되어 제4 내지 제6 표준물질 샘플들을 샘플 공급 밸브(122) 및 샘플 주입기(130)를 거쳐 분석기(140)의 금속 성분 분석기(160)로 공급할 수 있다.

구체적으로, 제4 내지 제6 표준 물질 공급기들(420a, 420b, 420c)로부터 샘플 도입기(120)를 통해 공급된 제4 내지 제6 표준물질 샘플들(STD#4, STD#5, STD#6)은 샘플 주입기(130)의 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 적어도 어느 하나에 채워질 수 있다. 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 적어도 어느 하나에 채워진 제4 내지 제6 표준물질 샘플들(STD#4, STD#5, STD#6)은 분석기(140)의 금속 성분 분석기(160)로 주입되어 금속 성분 분석이 수행될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 샘플 공급 밸브(122)의 제2 작동 위치에서, 샘플 공급 밸브(122)는 분석대상 샘플 라인(117)과 연결되어 분석대상 샘플(IS)을 샘플 공급 밸브(122) 및 샘플 주입기(130)를 거쳐 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150) 및 금속 성분 분석기(160)로 동시에 공급할 수 있다.

구체적으로, 전처리 샘플러(110)로부터 샘플 도입기(120)를 통해 공급된 분석대상 샘플(IS)은 샘플 주입기(130)의 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b)에 각각 채워질 수 있다. 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 어느 하나에 채워진 분석대상 샘플(IS#1)은 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150) 및 금속 성분 분석기(160)로 주입되어 성분 분석이 수행될 때 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b) 중 다른 하나에 채워진 분석대상 샘플(IS#2)은 외부로 유출되지 않고 내부에 보유될 수 있다. 상기 성분 분석 결과값이(측정 농도값)이 기준값 이상일 경우(허용 범위를 벗어난 경우), 헌팅성 데이터를 검증하기 위하여 다른 하나에 보유된 분석대상 샘플(IS#2)은 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150) 및 금속 성분 분석기(160)로 주입되어 성분 분석이 재차 수행될 수 있다. 동일한 분석대상 샘플(IS#2)에 대하여 성분 분석이 재차 수행됨으로써 헌팅성 데이터가 분석 설비 오류에 의한 가성 데이터인지 여부를 판단할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 샘플 분석 라인(137)으로부터 분기된 제1 및 제2 샘플 분석 라인들(139a, 139b)은 이온 성분 분석기(150) 및 금속 성분 분석기(160)에 각각 유체 연결될 수 있다. 제1 및 제2 샘플 분석 라인들(139a, 139b) 각각에는 3차 필터들(119a, 119b)이 설치될 수 있다. 3차 필터들(119a, 119b)은 상기 제1 및 제2 필터들과 함께 다단계 필터링 시스템을 구성할 수 있다.

상기 3차 필터의 세공(pore)은 0.2㎛ 내지 0.45㎛의 제3 직경(D3)을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 3차 필터는 무기 섬유(inorganic fiber)를 포함할 수 있다. 상기 3차 필터는 분석기(140) 상류에 설치되어 컬럼(column) 내로 미세 파티클의 유입을 방지할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 이온 성분 분석기(150)는 이온 크로마토그래피 기법에 의한 이온 성분 분석을 수행할 수 있다. 이온 성분 분석기(150)는 분리 컬럼(column) 및 검출기(detector)를 포함할 수 있다. 이온 성분이 용해된 샘플은 제1 샘플 분석 라인(139a)를 통해 상기 분리 컬럼으로 이동하고, 상기 분리 컬럼에서 이온 성분별로 분리된 후, 상기 검출기에서 이온 농도에 따른 전기 전도도를 측정하여 각 이온 성분에 대한 정성 및 정량 분석을 수행할 수 있다.

금속 성분 분석기(160)는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 분광법에 의한 금속 성분 분석을 수행할 수 있다. 금속 성분 분석기(160)는 분무기(nebulizer), 스프레이 챔버(spray chamber), 플라즈마 토치(plasma torch) 및 검출기(detector)를 포함할 수 있다. 샘플은 제2 샘플 분석 라인(139b)를 통해 상기 분무기로 전달되어 ICP 분광 기구(ICP spectrometry instrumentation)에 의한 플라즈마 내에서의 이온화를 위해 적합한 다분산 에어로졸(polydisperse aerosol)로 변환된 후, 상기 스프레이 챔버에서 상기 에어로졸에서 더욱 큰 에어로졸 입자들을 제거하고, 상기 에어로졸은 상기 플라즈마 토치 어셈블리에 의해 플라즈마 내로 도입될 수 있다.

이하에서는, 상기 듀얼 샘플루프 타입의 샘플 주입기의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

도 9a 내지 도 9g는 샘플 주입기의 스위칭 밸브의 동작에 따른 분석대상 샘플의 이동 경로를 나타내는 도면들이다.

도 9a를 참조하면, 측정 대기 상태에서 스위칭 밸브(134)는 제1 위치에 있을 수 있다. 이 때, 제1 포트와 제10 포트는 서로 연결되고 제7 포트와 제6 포트가 서로 연결되어 용리액은 용리액 공급 라인(135), 제1 샘플 루프(132a) 및 샘플 분석 라인(137)을 통해 분석기(140)로 공급될 수 있다. 제1 샘플 루프(132a) 및 제2 샘플 루프(132b)에는 분석대상 샘플(IS)이 채워지지 않는 상태일 수 있다.

도 9b 내지 도 9d를 참조하면, 제1 및 제2 샘플 루프들(132a, 132b)에 분석대상 샘플(IS)을 채우고, 제2 샘플 루프(132b)에 채워진 분석대상 샘플(IS#2)을 분석기(140)의 이온 성분 분석기(150) 및 금속 성분 분석기(160)로 공급하여 성분 분석을 수행하고, 제1 샘플 루프(132a)에 채워진 분석대상 샘플(IS#1)은 외부로 유출되지 않고 내부에 보유될 수 있다.

도 9b에 도시된 바와 같이, 스위칭 밸브(134)의 상기 제1 위치에서, 시린지 펌프(124)가 ON되고 제2 샘플 루프(132b)는 제2 샘플 공급 라인(129b)과 연결되어 제2 샘플 루프(132b)에 분석대상 샘플(IS)이 채워질 수 있다. 이 때, 용리액은 용리액 공급 라인(135), 제1 샘플 루프(132a) 및 샘플 분석 라인(137)을 통해 분석기(140)로 공급되고 있으며, 제8 포트와 제9 포트가 서로 연결되어 제1 샘플 공급 라인(129a)으로부터 공급된 분석대상 샘플(IS)은 제1 샘플 배출 라인(126a)을 통해 외부로 배출되고 제1 샘플 루프(132a)에는 분석대상 샘플(IS)이 채워지지 않는 상태일 수 있다.

도 9c에 도시된 바와 같이, 스위칭 밸브(134)가 제2 위치로 스위칭되고, 제1 포트와 제2 포트는 서로 연결되고 제5 포트와 제6 포트가 서로 연결되어 제2 샘플 루프(132b)에 채워진 분석대상 샘플(IS#2)은 용리액과 함께 샘플 분석 라인(137)을 통해 분석기(140)로 공급됨으로써 성분 분석이 수행될 수 있다. 이 때, 제1 샘플 루프(132a)는 제1 샘플 공급 라인(129a)과 연결되어 제1 샘플 루프(132a)에는 분석대상 샘플(IS)이 채워지고, 제3포트와 제4 포트가 서로 연결되어 제2 샘플 공급 라인(129b)으로부터 공급된 분석대상 샘플(IS)은 제2 샘플 배출 라인(126b)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

도 9d에 도시된 바와 같이, 분석대상 샘플(IS#2)이 상기 용리액과 함께 분석기(140)로 공급되어 성분 분석이 수행되는 동안 시린지 펌프(124)가 OFF되어 제1 샘플 루프(132a)로의 분석대상 샘플(IS)의 공급이 중단되고 제1 샘플 루프(132a) 내에는 동일한 분석대상 샘플(IS#1)이 보유된 상태를 유지할 수 있다.

도 9e를 참조하면, 도 9d의 분석대상 샘플(IS#2)의 성분 분석 결과, 측정 농도값이 허용 범위 이내에 있을 경우, 제1 샘플 루프(132a) 내에 채워진 분석대상 샘플(IS#1)을 배출시키고, 새로운 분석대상 샘플(IS)을 제1 샘플 루프(132a)에 채울 수 있다.

도 9f를 참조하면, 스위칭 밸브(134)가 상기 제1 위치로 스위칭되고, 제1 샘플 루프(132a)에 채워진 분석대상 샘플(IS#1)은 용리액과 함께 샘플 분석 라인(137)을 통해 분석기(140)로 공급됨으로써 성분 분석이 수행될 수 있다. 이 때, 제2 샘플 루프(132b)는 제2 샘플 공급 라인(129b)과 연결되어 제2 샘플 루프(132b)에는 분석대상 샘플(IS)이 채워질 수 있다.

분석대상 샘플(IS#1)이 상기 용리액과 함께 분석기(140)로 공급되어 성분 분석이 수행되는 동안 시린지 펌프(124)가 OFF되어 제2 샘플 루프(132b)로의 분석대상 샘플(IS)의 공급이 중단되고 제2 샘플 루프(132b) 내에는 동일한 분석대상 샘플(IS#2)이 보유된 상태를 유지할 수 있다.

도 9g를 참조하면, 도 9d의 분석대상 샘플(IS#2)의 성분 분석 결과, 측정 농도값이 허용 범위를 벗어난 경우, 스위칭 밸브(134)가 상기 제1 위치로 스위칭되고, 제1 샘플 루프(132a) 내에서 대기 중인 분석대상 샘플(IS#1)은 용리액과 함께 샘플 분석 라인(137)을 통해 분석기(140)로 공급됨으로써 성분 분석이 재차 수행될 수 있다. 이 때, 제2 샘플 루프(132b)에는 분석대상 샘플이 채워져 있지 않은 상태일 수 있다.

이와 같이, 분석대상 샘플(IS#2)에 대한 분석 결과값이 허용 범위를 벗어난 경우, 동일한 분석대상 샘플(IS#1)에 대하여 성분 분석을 재차 수행함으로써 분석 설비 오류에 의한 가성 데이터인지 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라, 듀얼 샘플루프 타입의 샘플 주입기(130)를 통해 실시간 분석 설비의 헌팅성 데이터를 재검증할 수 있다. 이러한 정합성 검사를 통해 샘플 분석에 대한 자료 해석에 앞서 분석 자료의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 수질 모니터링 시스템에 대하여 설명하기로 한다.

도 10은 예시적인 실시예들에 따른 실시간 수질 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 실시간 수질 모니터링 시스템(10)은 복수 개의 폐수 처리 설비들(22A, 22B, 22C)의 방류관들(30)을 통해 방류되는 방류수 내의 오염물질을 분석하기 위한 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C), 방류관들(30)에 각각 설치되는 방류량 센서들(300A, 300B, 300C) 및 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C) 및 방류량 센서들(300A, 300B, 300C)로부터의 측정 결과값들을 수신하여 반도체 제조 라인들에서 생성된 폐수로부터 정화 처리되어 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링하기 위한 통합 모니터링 장치(200)를 포함할 수 있다. 통합 모니터링 장치(200)는 서버(210) 및 모니터링부(220)를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 오염물질 분석 장치(100A)는 제1 폐수 처리 설비(22A)의 방류관(30)을 통해 방류되는 방류수에 포함된 오염물질의 이온 성분 및 금속 성분을 검출할 수 있다. 제2 오염물질 분석 장치(100B)는 제2 폐수 처리 설비(22B)의 방류관(30)을 통해 방류되는 방류수에 포함된 오염물질의 이온 성분 및 금속 성분을 검출할 수 있다. 제3 오염물질 분석 장치(100C)는 제3 폐수 처리 설비(22C)의 방류관(30)을 통해 방류되는 방류수에 포함된 오염물질의 이온 성분 및 금속 성분을 검출할 수 있다.

제1 방류량 센서(300A)는 제1 폐수 처리 설비(22A)의 방류관(30)을 통해 방류되는 방류수의 유량(Qa)을 측정할 수 있다. 제2 방류량 센서(300B)는 제2 폐수 처리 설비(22B)의 방류관(30)을 통해 방류되는 방류수의 유량(Qb)을 측정할 수 있다. 제3 방류량 센서(300C)는 제3 폐수 처리 설비(20C)의 방류관(30)을 통해 방류되는 방류수의 유량(Qc)을 측정할 수 있다.

서버(210)는 제1 내지 제3 오염물질 분석 장치들(100A, 100B, 100C)에서 측정된 결과값들(샘플 농도값들)을 무선 통신망을 통해 수신할 수 있다. 서버(210)는 제1 내지 제3 방류량 센서들(300A, 300B, 300C)에서 측정된 결과값들(유량값들)을 무선 통신망을 통해 수신할 수 있다. 예를 들면, 상기 무선 통신망은 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 5G(5th generation) 등의 무선 통신 기술을 이용할 수 있다.

모니터링부(220)는 서버(210)에 저장된 결과값들에 기초하여 반도체 제조 라인들로부터 방류되는 전체 방류수의 농도를 산출할 수 있다. 모니터링부(220)는 상기 산출된 농도를 디스플레이 장치를 통해 실시간으로 표시할 수 있다. 모니터링부(220)는 상기 산출된 농도값을 시간에 대한 농도 변화 그래프로 변환하여 표시할 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 오염물질 분석 장치는 반도체 제조 라인으로부터 방류되는 방류수 내의 부유 물질을 제거하여 분석대상 샘플을 제공하기 위한 다단 필터링 방식의 전처리 샘플러(110), 전처리 샘플러(110)에 의해 필터링된 분석 대상 샘플 및 기준 샘플 공급기(400)로부터의 기준 샘플을 선택적으로 공급하기 위한 샘플 도입기(120), 샘플 도입기(120)로부터 공급된 상기 분석 대상 샘플 및 상기 기준 샘플을 샘플 분석 라인(137)으로 선택적으로 공급하기 위한 샘플 주입기(130), 및 샘플 분석 라인(137)을 통해 공급된 상기 샘플의 이온 성분을 검출하기 위한 제1 분석기로서의 이온 성분 분석기(150) 및 상기 샘플의 금속 성분을 검출하기 위한 제2 분석기로서의 금속 성분 분석기(160)를 구비하는 분석기(140)를 포함할 수 있다.

전처리 샘플러(110)는 상기 반도체 제조 라인으로부터 방류되는 방류수 내의 부유 물질을 제거하고 분석 설비에 적합한 필터링을 통해 분석 장치 내의 막힘 현상을 방지하고 샘플 배관의 유지 보수 비용을 감소시킬 수 있다. 듀얼 샘플루프 타입의 샘플 주입기(130)를 통해 실시간 분석 설비의 헌팅성 데이터를 재검증할 수 있다. 이러한 정합성 검사를 통해 샘플 분석에 대한 자료 해석에 앞서 분석 자료의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 오염물질 분석 장치는 방류수에 포함된 오염물질의 이온 성분 및 금속 성분을 동시에 분석함으로써 공간 효율화 및 운영 효율화를 도모할 수 있다.

더욱이, 실시간 수질 모니터링 시스템(10)은 상기 오염물질 분석 장치들 및 상기 방류량 센서들로부터의 측정 결과값들을 무선 통신망을 이용하여 수신하여 상기 반도체 제조 라인들로부터 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링할 수 있다.

전술한 반도체 제조 라인에서 제조된 반도체 장치는 로직 소자나 메모리 소자와 같은 반도체 소자를 포함할 수 있다. 상기 반도체 장치는, 예를 들어 중앙처리장치(CPU, MPU), 애플리케이션 프로세서(AP) 등과 같은 로직 소자, 예를 들어 에스램(SRAM) 장치, 디램(DRAM) 장치 등과 같은 휘발성 메모리 장치, 및 예를 들어 플래시 메모리 장치, 피램(PRAM) 장치, 엠램(MRAM) 장치, 알램(RRAM) 장치 등과 같은 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 수질 모니터링 시스템 20A, 20B, 20C: 제조 라인
30: 방류관 100A, 100B, 100C: 오염물질 분석 장치
110: 전처리 샘플러 111a: 샘플링 유입 튜브
111b: 샘플링 유출 튜브 112: 샘플링 박스
113: 용기 114: 1차 필터
115: 교반기 116a, 116b, 116c, 116d: 2차 필터
117: 분석대상 샘플 라인 118: 멀티포트 밸브
119a, 119b: 3차 필터 120: 샘플 도입기
122: 샘플 공급 밸브 124, 126: 시린지 펌프
127: 샘플 라인 129a, 129b: 샘플 공급 라인
130: 샘플 주입기 132a: 제1 샘플 루프
132b: 제2 샘플 루프 134: 스위칭 밸브
135: 용리액 공급 라인 136a: 제1 샘플 배출 라인
136b: 제2 샘플 배출 라인 137: 샘플 분석 라인
139a: 제1 샘플 분석 라인 139b: 제2 샘플 분석 라인
140: 분석기 150: 이온 성분 분석기
160: 금속 성분 분석기 180: 제어부
200: 통합 모니터링 장치 210: 서버
220: 모니터링부 300A, 300B, 300C: 방류량 센서
400: 기준 샘플 공급기

Claims

반도체 제조 라인들로부터 발생된 폐수를 정화 처리하기 위한 복수 개의 폐수 처리 설비들;
상기 폐수 처리 설비들 각각의 방류관을 통해 방류되는 방류수로부터 샘플을 획득하여 분석하기 위한 복수 개의 오염물질 분석 장치들;
상기 방류관들 각각에 설치되며 상기 각각의 방류관을 통해 방류되는 상기 방류수의 유량을 측정하기 위한 방류관 센서들; 및
상기 오염물질 분석 장치들 및 상기 방류관 센서들로부터의 측정 결과값들을 수신하여 상기 반도체 제조 라인들로부터 방류되는 전체 방류수의 오염물질의 농도를 실시간으로 모니터링하기 위한 통합 모니터링 장치를 포함하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 폐수 처리 설비들 각각은 무기 처리 공정 및 유기 처리 공정에 의해 상기 폐수를 정화 처리하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 반도체 제조 라인에서 발생된 폐수는 상기 복수 개의 폐수 처리 설비들 중 적어도 어느 하나에 공급되는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 오염물질 분석 장치들 각각은,
상기 방류관을 통해 방류되는 방류수를 수집하고 필터링하여 분석대상 샘플을 제공하기 위한 전처리 샘플러;
상기 전처리 샘플러로부터의 상기 분석대상 샘플 및 기준 샘플 공급기로부터의 기준 샘플을 샘플 라인으로 선택적으로 공급하기 위한 샘플 공급 밸브를 갖는 샘플 도입기;
상기 샘플 라인을 통해 공급된 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플을 샘플 분석 라인으로 선택적으로 공급하기 위한 샘플 주입기; 및
상기 샘플 분석 라인을 통해 공급된 상기 분석대상 샘플 및 상기 기준 샘플의 이온 성분 및 금속 성분을 각각 분석하기 위한 이온 성분 분석기 및 금속 성분 분석기를 갖는 분석기를 포함하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 전처리 샘플러는 상기 방류수 내의 부유 물질을 제거하기 위한 1차 필터를 갖는 샘플링 박스를 포함하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 전처리 샘플러는 상기 샘플링 박스로부터 연장하는 샘플링 포트 라인에 설치되어 상기 분석대상 샘플을 2차적으로 필터링하기 위한 2차 필터를 더 포함하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 샘플 주입기는 상기 분석대상 샘플이 각각 채워지기 위한 제1 및 제2 샘플 루프들 및 상기 제1 및 제2 샘플 루프들 중 어느 하나를 상기 샘플 분석 라인에 연결시키고 상기 제1 및 제2 샘플 루프들 중 다른 하나를 상기 샘플 분석 라인에 분리시키기 위한 스위칭 밸브를 포함하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 샘플 루프들 중 어느 하나에 채워진 제1 분석대상 샘플이 상기 샘플 분석 라인을 통해 분석기로 이동하여 성분 분석을 수행할 때, 상기 제1 및 제2 샘플 루프들 중 다른 하나에 채워진 제2 분석대상 샘플은 내부에 보유되는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 제1 분석대상 샘플의 성분 분석 결과, 측정값이 허용 범위를 벗어난 경우, 상기 제2 분석대상 샘플이 상기 샘플 분석 라인을 통해 분석기로 이동하여 성분 분석을 수행하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 통합 모니터링 장치는,
상기 오염물질 분석 장치들 및 상기 방류량 센서들에서 측정된 값들을 무선 통신망을 통해 수신하는 서버; 및
상기 서버에 저장된 측정값들에 기초하여 상기 반도체 제조 라인들로부터 방류되는 전체 방류수의 농도를 산출하기 위한 모니터링부를 포함하는 실시간 폐수 처리 및 수질 모니터링 시스템.