스마트 팩토리에서 진공 챔버의 온도를 정확하게 조절하는 방법
현대적인 팩토리를 구축할 때는 “인더스트리 4.0”과 같은 용어들에 현혹되기 쉽습니다. 하지만 결국 중요한 것은 데이터와 상호작용할 수 있는 효과적인 열 관리 시스템을 만드는 것입니다.
그래서 우리는 진공 챔버에 적외선(IR) 시스템을 사용합니다. 이 방식의 장점은 열원이 대기와 분리된다는 점입니다. 웨이퍼나 기판이 손상될 걱정 없이 원하는 온도를 정확하게 유지할 수 있습니다. 매우 간단하고 효과적인 방법입니다.
하드웨어가 서로 연동되도록 만들기
스마트 팩토리의 성능은 피드백 루프의 품질에 달려 있습니다. 우리는 IR 시스템을 PLC 컨트롤러에 바로 연결할 수 있도록 설계했습니다. 고주파 전력 공급 장치를 사용하기 때문에 반응 시간은 밀리초 단위로 측정됩니다. 저항식 가열 요소를 사용했던 경험이 있다면, 열이 전달되는 데 걸리는 시간 때문에 발생하는 문제들을 알고 계실 것입니다. 하지만 IR을 사용하면 그런 문제가 사라집니다. 온도를 거의 즉시 조절할 수 있습니다. 정말 빠릅니다. 이것이 바로 디지털화된 생산 공정을 가능하게 하는 요소입니다.
진공 환경에서의 과제
진공 환경에서는 대류에 의한 열 전달이 불가능합니다. 공기를 이용해 열을 이동시킬 수 없으므로, 모든 것은 복사에 의존해야 합니다. 우리는 단파 적외선 방출기를 사용하는데, 이는 표면만 가열하는 것이 아니라 에너지를 재료 깊숙이 전달합니다. 작업을 완료하기 위해서는 그런 열 밀도가 필요합니다.
하지만 주의해야 할 점이 있습니다. 고밀도 램프는 많은 양의 열을 발생시키므로 챔버 벽에 부담을 줄 수 있습니다. 너무 빠른 속도로 온도를 조절하려면 진공 밀폐성과 O-링이 그 열을 견딜 수 있는지 반드시 확인해야 합니다. 열을 너무 세게 가하면 누수가 발생할 수 있으니까요.
IR이 자동화에 적합한 이유
IR의 가장 큰 장점은 모니터링이 매우 용이하다는 것입니다. 우리는 센서를 램프 내부에 직접 설치하여 실시간 데이터를 컨트롤러로 전송합니다. 이는 램프의 수명을 관리하는 데 매우 유용합니다. 램프가 고장날 때까지 기다릴 필요 없이, 컨트롤러가 광도의 저하를 감지하여 열을 조절함으로써 안정적인 상태를 유지할 수 있습니다. 추측할 필요도, 예기치 않은 고장도 없습니다. 오직 스스로를 관리하는 시스템뿐입니다.