번 타입 스크러버(Burn-type Scrubber)

번 타입 스크러버(Burn-type Scrubber)는 주로 반도체, 디스플레이 및 태양광 제조 공정에서 배출되는 가연성, 독성 유해가스를 고온의 화염으로 분해하는 POU(Point of Use) 처리 장치이다. 대표적인 제품군으로 ECOSYS, GUARDIAN 등이 있으며, 화학적 안정성이 높은 가스를 열에너지로 파괴하는 데 탁월한 성능을 발휘한다.

 

 

 

번 타입 스크러버(Burn-type Scrubber)

작동 원리 (Operating Principle)

번 타입 스크러버는 '열적 산화(Thermal Oxidation)'와 '습식 세정(Wet Scrubbing)' 공정이 결합된 구조를 가진다.

• 연소 단계 (Combustion): LNG, LPG 또는 H₂를 연료로 사용하는 버너를 통해 약 1000°C 이상의 고온 화염을 형성한다. 유입된 공정 가스(예: SiH₄, PH₃)는 이 화염을 통과하며 산화 분해된다.
• 가스 냉각 단계 (Quenching): 연소실을 통과한 고온의 가스를 물(Process Water)을 분사하여 즉시 냉각시킨다. 이는 장비의 손상을 방지하고 후속 세정 효율을 높인다.
• 입자 및 가스 제거 단계 (Scrubbing): 연소 과정에서 생성된 고체 입자(Powder, SiO₂ 등)와 수용성 가스(HF, HCl 등)를 수막과 스프레이 노즐을 통해 포집하여 배출한다.

 

 

주요 처리 대상 가스 (Target Gases)

반도체 공정에서 발생하는 다음과 같은 가스들을 주로 처리한다.

• 가연성 및 폭발성 가스: 수소(H₂), 실란(SiH₄)
• 독성 가스: 포스핀(PH₃), 아르신(AsH₃)
• 난분해성 가스 (PFCs): 삼불화질소(NF₃), 육불화황(SF₆) 등 (이 경우 더 높은 온도의 플라즈마 또는 산소 부하 연소 방식이 요구된다.)

 

 

주요 구성 요소 (Key Components)

• Burner Assembly: 연료와 산소를 혼합하여 안정적인 화염을 유지하는 핵심 부품이다.
• Combustion Chamber (Reactor): 고온 산화 반응이 일어나는 공간으로, 내부 부식을 방지하기 위한 특수 합금이나 세라믹 라이닝이 적용된다.
• Water Tank & Scrubber Column: 하부에서 유체를 순환시켜 부산물을 세정하고 기-액 접촉을 극대화한다.
• Powder Removal System: 연소 후 발생하는 다량의 파우더가 배관을 막지 않도록 하는 스크래퍼(Scraper)나 수막 형성 장치가 포함된다.

 

<그림 1> 번 타입 스크러버(Burn-type Scrubber) 구성 요소

 

 

번 타입 스크러버의 장점 및 단점

1. 장점

• 높은 처리 효율 (DRE): 고온 연소를 통해 유해가스를 99% 이상 파괴(Destruction Removal Efficiency)한다.
• 안전성: 가연성 가스를 공정 말단에서 즉시 처리하여 배기 덕트 내의 폭발 위험을 원천 차단한다.
• 다양성: 가스 유량 변화에 유연하게 대응 가능하며 다양한 공정 가스를 동시에 처리할 수 있다.

2. 단점

• 유지보수 빈도: 연소 부산물인 파우더가 챔버 내부에 쌓이므로 주기적인 청소가 필요하다.
• 운전 비용: 연료(LNG/H₂)와 산소(O₂), 그리고 냉각수를 지속적으로 소비하므로 유지비가 발생한다.
• 질소산화물 (NOx) 발생: 고온 연소 과정에서 대기 오염 물질인 NOx가 부차적으로 생성될 수 있다.

 

 

결론 (Conclusion)

• 번 타입 스크러버는 반도체 라인의 안전과 환경 보호를 위한 1차 방어선 역할을 수행한다. 특히 파우더 발생량이 많은 CVD 공정이나 폭발 위험이 큰 가스를 사용하는 공정에서는 필수적인 설비이다.
• 최근에는 에너지 절감을 위해 열 회수 기능을 강화하거나, NOx 발생을 억제하는 저녹스(Low-NOx) 버너 기술이 적용된 모델이 선호된다.