배경

반도체 공장의 공조 장치(AHU)는 제조 환경에 안정적인 온도 및 습도 제어를 제공하는 중요한 역할을 수행합니다. 반도체 공장의 공기 온도와 습도에 약간의 변화만 있어도 칩 품질에 큰 영향을 미칠 수 있으며 가동 중단으로 인한 비용은 매우 높습니다.

또한 공조 시스템은 반도체 공장에서 가장 많은 에너지를 소비하는 장치 중 하나입니다. 미국 북동부의 한 반도체 공장이 에너지 소비를 줄이는 방법을 모색하던 중 공조기에 자연스럽게 주목하게 되었습니다. 프로젝트 범위에는 137 AHU 코일이 포함되었습니다. 대부분의 장치에는 고온 코일과 냉각 코일이 모두 있습니다.

솔루션

공기 코일 청소에는 세 가지 청소 방법이 일반적으로 사용되며 각각 고유한 이점과 위험이 있습니다.

• 고압수: 효율적인 청소가 가능하나 먼지가 코일 팩 깊숙이 들어갈 수 있으며 섬세한 코일 핀이 구부러질 수 있습니다.
• 저압수: 코일 핀이 손상될 위험은 줄어들지만 먼지와 미생물 막을 제거하는 데는 덜 효과적일 수 있습니다. 작업자의 청소 시간과 화학 물질 노출 위험도 증가할 수 있습니다.
• 강력한 화학 세제 적용: 금속 산화물을 제거하여 '반짝이고 깨끗한' 외관을 만들어주지만, 먼지와 미생물 막을 완전히 제거하지는 못할 수 있습니다. 강한 화학 세제는 또한 작업자의 노출 위험을 증가시키고 코일의 장기 수명을 손상시킬 수 있습니다.

이러한 많은 단점을 극복하기 위해 해당 반도체 공장은 Nalco Water의 특허받은 COIL-FLO 프로그램을 선택했습니다. 해당 프로그램에는 4가지 주요 기능이 포함되어 있습니다.

• 낮은 물 소비량과 500 psi 압력의 균형 잡힌 조합으로 코일 손상 위험을 줄이고 폐기량을 줄입니다.
• 저알칼리성/계면활성제 세척제 혼합물은 필요한 물과 세제의 양을 최소화하고 코일 팩에 먼지가 들어갈 위험을 줄입니다. 대부분의 경우 세척수는 세척 후 반도체 공장의 위생 또는 폐수 시설로 보내집니다.
• 코일 표면과 드레인 팬에 적용되는 청소 후 살균제는 미생물 막의 빠른 재생성을 방지하고 부식 위험을 줄이며 청소와 청소 사이의 기간을 늘려줍니다.
• COIL-FLO 청소는 교육을 받고 자격을 갖춘 서비스 담당자가 적절한 개인 보호 장비(PPE)를 갖추고 안전 절차에 따라 수행합니다.

또한 COIL-FLO 프로그램에는 대표적인 AHU에 대한 청소 전, 청소 후 및 주기적인 모니터링이 포함됩니다. 이러한 단계는 성과 벤치마크를 설정하고, 운영 개선 및 에너지 절약을 정량화하고, 운영 수명 주기를 확인하여 고객의 투자에 대한 긍정적인 수익을 확인하는 데 도움을 줍니다.

해당 고객의 경우 COIL-FLO 프로그램의 성과가 다음과 같이 검증되었습니다.

1. 8개의 대표적인 AHU가 식별되고 조사되었습니다. 청소를 시작하기 전에 직접 및 간접 측정을 수행했습니다.
2. 청소가 완료된 후에는 동일한 AHU에서 직접 및 간접 측정을 수행했습니다.
3. 해당 대표 샘플을 기반으로 연간 절감액을 정량화하기 위해 전체 예상치를 계산했습니다.

결과

공기 측 냉각 코일 측정 결과 AHU당 11.5%의 평균 열 전달 개선이 나타났으며, 그 가치는 연간 $69,881의 비용 절감에 해당합니다.

팬 시스템의 에너지 효율도 AHU당 평균 17.95% 향상되었습니다. 해당 반도체 공장의 경우로 환산하면 예상 연간 비용 절감액은 $48,021입니다.

전체적으로, COIL-FLO 프로그램을 통해 해당 고객은 연간 1.22백만kWh의 에너지 절약($117,902 상당의 가치) 및 900톤의 CO₂ 배출량 감소를 달성할 수 있었습니다. 해당 고객은 단 1.1년 만에 경제적인 투자 수익을 거두었습니다. 해당 수치에는 냉각수 요구량 감소로 인한 추가 절감액이 포함되어 있지 않음에 유념해 주세요.

SESHA(반도체 환경, 안전 및 건강 협회) 연례 심포지엄에서 최초 발표된 '공기 코일 효율 개선에 의한 에너지 절약'.