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반도체 제조공장이 공정용 진공(PVAC) 처리 프로그램을 통해 예정에 없던 유지보수를 95% 이상 줄이고 연간 $85,700를 절약합니다.
배경
미국에 본사를 둔 한 반도체 제조공장은 액체 링 공정용 진공(PVAC) 시스템의 운영 및 유지 관리에 있어 미생물 오염을 비롯한 장기적인 문제에 직면했습니다. 특히, 이 반도체 공장의 생물막에는 부식 부산물인 철이 많이 함유되어 있었습니다.
이러한 오염은 열 전달 효율성과 시스템 성능에 영향을 미쳤으며 열교환기 청소를 위해 계획에 없던 유지 관리를 자주 해야 했습니다. 유지 관리의 빈도는 반기부터 분기별, 경우에 따라서는 월별까지 다양했습니다. 이 고객은 Nalco Water 팀에 이 문제를 알렸습니다.
근본 원인 분석
Nalco Water 팀은 고객과 함께 현장에서 작업하면서 운송 중의 부식 방지를 위해 제조 시점에 추가된 장치 내의 미네랄 오일로 인해 열교환기에서 상당한 수준의 점액 형성 박테리아가 발생하는 것을 발견했습니다.
해당 반도체 공장의 생산 수요로 인해 새로운 PVAC 장치는 오일을 제거하거나 내부 표면을 청소할 시간 없이 빠르게 생산에 투입되었습니다. 오일로 오염된 장치가 가동되자 각 작동 과정의 압축 단계에서 오일이 장치 전체로 옮겨졌습니다. 이로 인해 주철 하우징 표면에 오일이 묻어났습니다. 물과 오일의 경계면은 박테리아 성장의 훌륭한 출발점이 되어주므로 오일은 장치 전체에 정착해 박테리아 성장을 유발합니다.
또 다른 원인은 PVAC 장치 간의 회전 부족이었습니다. 시설에는 대개 두 개 이상의 PVAC 장치가 있으며 주어진 시간에 하나의 장치만 실행해야 할 수도 있습니다. 이 가동 중지 기간에는 흐름이 없기 때문에 교환기 내 박테리아 축적이 가속화될 수 있습니다. 정체된 물 환경에서 미생물 성장이 더 잘 이루어지기 때문입니다.
마지막으로 Nalco Water 팀은 공장 시스템의 금속공학에 대한 포괄적인 이해를 확고히 했습니다. 공장의 생물막에는 다량의 철분이 포함되어 있었지만, 화학적 부식 방지 프로그램을 통해 모든 젖은 금속을 보호해야 합니다. 시스템의 철분 수준은 때로는 30ppm에 이를 정도로 높았으며, 그 결과 공장 시스템의 물이 주기적으로 붉어졌습니다.
솔루션
Nalco Water는 솔루션 개발 프로세스에서 통합된 기계적/운영적/화학적 접근 방식을 자주 사용합니다. 이러한 문제를 해결하고 향후 발생을 방지하기 위해 구현된 구체적인 단계는 다음과 같습니다.
기계적/운영적 측면
- 온라인으로 투입되기 전에 새로운 PVAC 장치를 청소하여 모든 미네랄 오일의 흔적을 제거합니다.
- 고객사 직원은 PVAC 장치의 적절한 유지 관리에 대해 4시간 동안의 교육을 받았습니다.
- 장비의 적절한 회전을 지원하기 위해 PVAC 장치의 최대 실행 시간을 1주일로 설정했습니다.
- 모든 PVAC 장치의 작동 성능을 ECOLAB3D™가 제공하는 서비스 인텔리전스를 통해 모니터링했습니다. 시스템 데이터는 반도체 공장의 직원들이 장치가 사양을 벗어나 운영되어 추가적인 수정 조치가 필요한 때를 인식하는데 도움을 주었습니다.
화학적 측면: 미생물 제어
미생물 오염을 해결하는 것이 Nalco Water 팀의 최우선 과제였습니다. Nalco Water의 Selecticide™ 테스트를 통해 팀은 잠재적 효과가 가장 높고 운영 위험은 최소화된 생물학적 살균제를 선택할 수 있었습니다. 이 테스트는 특정 응용 분야의 시스템 물 샘플을 대상으로 다양한 생물학적 살균제의 성능을 비교하고, 각 샘플에서 미생물 수 감소를 평가합니다. 그 결과 이 테스트는 특정 시스템에 적합한 생물학적 살균제와 최적의 용량 범위를 알려줌으로써 추측을 배제하는 데 도움이 됩니다.
화학적 측면: 부식 제어
철 부식을 최소화하기 위해 부식 제어 화학제가 프로그램에 추가되었습니다.
결과
프로그램에 변경이 있을 때마다 교환기를 검사했습니다. 2년 동안 열교환기가 8회 분해되었으며, 매번 생물막이 점차적으로 줄어드는 것이 확인되었습니다.
Nalco Water의 솔루션 이전에는 청소 빈도가 월별, 분기별, 반기별 범위였습니다. 오늘날, 이 반도체 공장은 열 교환기 청소를 위한 계획되지 않은 가동 중단 없이 21년 이상 지속한 기록을 유지하고 있습니다. 이러한 청소 빈도의 감소는 연간 노동 비용에서 $42,850의 절약을 가져왔으며, 추가로 연간 화학 청소 비용에서 $42,850의 절약을 가져왔습니다.
또한, 시스템 물 속의 철분 농도는 이전의 최고치인 30 ppm(활성 부식을 나타냄)에서 0.02~0.8 ppm으로 97% 감소했습니다. 향상된 부식 방지 솔루션은 고객이 각 PVAC 장치에 대한 제조업체의 예상 자산 수명을 충족하고 가동 시간을 최대화하는 능력을 키울 수 있도록 지원합니다.
이 사례는 연간 비용 절감을 상세히 설명하고 있지만, 중요하게 생각해야 할 점은 이러한 이익을 유지함으로써 달성된 가치의 향상입니다. 지속적인 지원, 그리고 21년 동안 계획에 없던 청소를 없앰으로써 고객의 비용 절감은 총 $1백8십만 달러에 이르렀습니다.
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연간 절감
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수익성
연 $42,850*청소 노동 감소
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비용
연 $42,850*화학 청소 비용 감소
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자산
97%*시스템 물 속 철분 농도 감소
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전달된 총 가치:
연간 USD $85,700
*고객사 제공 데이터