릴리프밸브 (RELIEF VALVE)

릴리프 밸브(Relief valve)는 안전밸브 정도로 해석할 수 있겠다.

챔버 또는 용기가 가압되는 경우 특정 압력 이상 도달하면 강제 개방하여 챔버가 가압으로 폭발하거나 파손되는 것을 방지하고 내부의 파츠를 보호하는 기능을 하는 안전장치이다.

진공 설비의 제어 프로그램을 개발할 때에는 제어가 전혀 관여하지 않는 순수 하드웨어 제품이다. 최후의 보루인 것이다. 하지만 센서 고장이나 게이지 오류 혹은 PC Down으로 ovet vent 되는 경우 동작할 것이다.  

그럼 안전밸브의 역할은 무엇인가? 말 그대로 안전을 위한 최종 관문 역할을 한다. Vent 중에 오류등으로 과하게 vent 되는 경우 이 밸브가 동작하여 over vent를 막아준다.

챔버가 과하게 vent 되면 챔버 내부 파츠에 충격을 준다. Upper chamber가 들썩이며 lower chamber 접촉면에 흠집을 낸다던가 아니면 챔버 내부의 파티클을 확산시켜 오염을 일으키기도 한다.

하지만 별로 동작하는 일은 없다. 제어에서 챔버가 정확히 vent가 완료되는 시점을 알 수 있어 over vent 되는 일은 없다. 하지만 꼭 설치되는 파트다.

반도체 설비는 규모가 작아 over vent의 의미가 크게 없으나 display 설비의 경우는 내부 부피가 커 과한 over vent는 파츠에 무리를 줄 수 있다. 특히 글라스를 주고받는 load lock chamber의 경우는 under, over vent 되는 경우 큰 소리와 충격이 발생한다. 이때 내부에 안착된 글라스가 파손되는 경우도 있다. 

릴리프 밸브는 진공 설비에서는 중요하게 생각하는 파츠가 아니다. 하지만 아주 황당한 일화가 있다.

때는 그 옛날 그때쯤. 진공 챔버가 어느 정도 구성이 되고 전원을 투입 후 Pumping과 vent를 테스트하게 된다. 별 잇슈 없이 진행되던 중 pumping을 하고 모든 밸브를 닫으면 챔버의 압력이 조금씩 증가하는 것이다. Leak detector를 사용하여도 leak는 확인되나 leak point를 찾지 못하고 헤매었다. 리크 포인트가 너무 작아서 아주 조금씩 세거나 헬륨이 챔버 내로 타고 들어가는 느낌(리크 포인트가 조금 떨어진 곳에서 헬륨을 뿌리면 약간의 시간을 두고 리크 디텍터가 감지하는) 이랄까.

모든 밸브를 분리하여 blank 막음 처리하고도 leak는 잡히지 않았다. 원인을 챔버 바디의 용접이 깨졌다거나, 용접 방식의 불량등으로 몰아가고 큰 문제가 되어가고 있던 즈음에 무림 고수가 나타나 여러 가지 테스트를 해본 후에 릴리프 밸브를 지목하였다.

릴리프 밸브는 챔버에 집적 설치되어 탈착을 하지 않고 사용한다. 문제를 일으킨 적도 없어 아무도 주목하지 않은 것이다. 우선 경향성을 보기 위해 밸브를 랩(음식 용기에 사용하는 바로 그것)으로 감싸니 leak rate이 확연히 줄어든 상황이었다. 잡았다 요놈!!!

릴리프 밸브 교체 후 이 밸브의 역할에 대해 아니 정확히 말하면 사용 여부에 대해 한참을 토론하기도 하였으나 기존 그대로 사용하기로 하였다. 다만 leak 검사를 철저히 하는 것으로 마무리하였다.

릴리프 밸브를 설치하면 이런 구조를 가진다.

 

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가압큐어(Auto clave)를 제작하면서 제어 프로그램을 만들게 되었다. 여기에는 안전밸브가 사용되었다. 라미 공정에서 나온 기판을 가압하여 기포를 제거하는 용도로 사용되는 장비다. 이때 6~20 bar 정도를 한다. 가해기는 압력은 공정마다 차이가 있으며 공장에서는  5 bar 까지는 제공해 준다. 그 이상을 사용하기 위해서는 부스터를 사용하여 가압한다. 높은 압력을 챔버에 가하면 폭발의 위험이 있다. 그래서 반드시 안전 검사를 받아야 한다.

설비에서는 폭발을 방지하기 위하여 안전밸브를 사용한다. 안전밸브는 병렬 이중으로 사용하는데 이는 챔버가 특정 압력 이상 상승하면 챔버의 압력을 강제 개방하는 장치이다. 이런 용도에 사용되는 것이 안전밸브이다. 

조광밸브사의 안전밸브

 

밸브마다 설계된 압력이 있어 이를 초과하는 경우 밸브가 개방되어 챔버의 압력을 완화시키는 역할을 한다. 이 장치로 폭발은 막을 수는 있지만 이런 상황이 발생한다면 아마...

 

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현장에서는 이러한 안전 사양을 통칭하는 용어가 있다. 인터락(Interlock)이라 하며 실제 의미와는 약간 이격이 있으나 안전을 위한 모든 하드웨어/소프트웨어를 인터락이라 한다.

"차라리 세워라" 내가 직장에 다니던 때 후배들에게 하던 말이다. 문제가 발생하면 인터락이 동작하여 설비를 멈추는 것이 사고로 이어지는 것보단 훨씬 유리하다. 설비가 멈추면 웨이퍼 한 장 혹은 글라스 한장 버리고 잔소리(?) 한번 들으면 되지만 그렇지 못한 경우에는 고장, 파손, 사고로 이어지게 된다. 

 

"차라리 세워라"