최근 반도체, 디스플레이, 정밀 계측 산업에서는 장비의 정밀도가 나노미터 수준까지 향상되면서 설치 환경의 진동 관리가 매우 중요한 요소로 부각되고 있다.

특히 반도체 공장의 경우 공정 장비 대부분이 Access Floor 구조 위에 설치되기 때문에 구조물 강성이 상대적으로 낮고 외부 진동에 취약하다.

이러한 환경에서 발생하는 진동은 다음과 같은 문제를 유발할 수 있다.

1) 공정 정밀도 저하

2) 계측 오차 발생

3) 생산 수율감소

따라서 정밀 공정 환경에서는 구조물 진동 특성 분석과 진동 제어 설계가 필수적이다.

1. 구조물 진동 발생 원인

정밀 공정 환경에서 발생하는 구조물 진동은 다양한 원인에 의해 발생하며 대표적인 원인은 다음과 같다.

1.1 주기성 진동

회전기계, 모터, 펌프, Fan 등에서 발생하는 가진력에 의해 구조물에 주기적인 진동이 전달된다.

1) 공조 Fan

2) Pump

3) Compressor

4) 생산 장비 구동 모터

1.2 지반 및 건물 기초 진동

외부 환경에 의해 건물 기초로 전달되는 진동이다.

1) 차량 교통 진동

2) 인접 공사

3) 산업 설비

4) 건물 자체 진동

1.3 작업자 보행 및 물류 이동

Fab 내부에서 발생하는 동적 하중에 의해 구조물이 진동할 수 있다.

1) 작업자 보행

2) 자재 및 물류 운반

3) 자동 물류 시스템

1.4 공조 및 덕트 시스템

대형 공조 장비 및 덕트 시스템은 다음과 같은 원인으로 진동을 발생시킬 수 있다.

1) Fan 불균형

2) 덕트 공진

3) 구조물 공진

1.5 배관 진동

유체 흐름과 압력 변동에 의해 배관에서 진동이 발생할 수 있다.

1) 공동현상

2) 유체 흐름에 의한 진동

3) 압력 맥동

2. 진동 제어 방법

진동 제어는 일반적으로 다음 세 가지 접근 방법으로 분류된다.

2.1 진동원 대책 (Source Control)

진동 발생 자체를 줄이는 방법이다.

1) 저진동 장비 사용

2) 회전체 Dynamic Balancing

3) 장비 방진 마운트 설치

4) 차량 속도 제한

2.2 전달경로 대책 (Path Control)

진동 전달 경로에서 진동을 감쇠시키는 방법이다.

1) 방진벽 및 방진구 설치

2) 구조물 이격 거리 확보

3) 도로 구조 방진 설계

2.3 수진점 대책 (Receiver Control)

진동 영향을 받는 장비 또는 구조물에서 진동을 제어하는 방법이다.

1) 정밀 장비 방진 시스템

2) 구조물 강성 증가

3) Tuned Mass Damper (TMD)

4) Active Mass Damper (AMD)

이상으로 최근 정밀 산업 환경에서의 진동 문제는 단순한 방진 장치 설치만으로 해결되지 않는다.

효과적인 진동 제어를 위해서는 다음과 같은 종합적인 엔지니어링 접근이 필요하다.

- 현장 진동 측정

- 구조물 동특성 분석

- 진동 전달 경로 분석

- 장비 진동 기준 평가

- 최적 방진 시스템 설계

정밀 공정 장비의 안정적인 운영을 위해서는 측정, 해석, 설계 등 소음·진동 엔지니어링 기술이 필수적이다.

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