정밀 가공 부품 및 산업용 금속 기계 표면에 흡착된 광물유, 절삭유, 난분해성 유지 성분을 제거하기 위해 산업 현장에서는 트리클로로에틸렌(TCE) 등 유해 유기용제나 독성 강한 알칼리 탈지 세정제를 관행적으로 사용해 왔습니다. 이는 작업자의 유해 화학물질 노출 위험은 물론, 세척 폐수 정화에 막대한 비용을 발생시키는 원인이었습니다.
본 공정은 화학 세정제나 유기용제를 일체 배제하고, 수중에 발생시킨 고밀도 마이크로·나노버블의 물리적 캐비테이션 에너지를 활용한 친환경 탈지 세척 기술입니다. 초미세 기포가 금속 미세 틈새와 기름때 계면 사이로 깊숙이 침투하여 파쇄 폭발력을 일으킴으로써 완고하게 고착된 오일 피막을 물리적으로 완벽히 박리·부상시킵니다. 세척수 재활용률을 극대화하고 화학 폐수 배출을 원천 차단하는 미래형 무약품 세척 솔루션입니다.
■ 음(-)전하 제타전위와 정전기적 반발력을 이용한 파티클 박리 메커니즘
- 계면 동전기(Zeta Potential) 반발을 통한 미세 분진 탈락 수중에 존재하는 100나노미터(nm) 이하의 초미세 나노버블은 표면에 약 -30mV에서 -50mV 수준의 강한 음(-)전하를 형성합니다. 세정 대상인 정밀 금속 부품이나 반도체 웨이퍼 표면에 물리적으로 고착된 서브마이크론 단위의 미세 분진(파티클) 사이 틈새로 나노버블이 침투합니다. 이때 나노버블과 분진 입자 간에 동일한 음전하로 인한 강력한 정전기적 척력(반발력)이 작용하여, 모재 표면에 결합된 분진을 화학 약품 없이 물리적으로 밀어내어 분리 탈락시킵니다.
- 마이크로 캐비테이션 붕괴 압력과 오일 피막 박리 부품 표면에 침적된 절삭유, 압연유, 가공 오일 등의 지질 분자는 소수성 특성을 가집니다. 초미세 기포가 오일 피막과 금속 계면 사이로 파고들어 국소적 미세 파열(Cavitation)을 일으키며 기름막을 미세한 입자 단위로 파쇄·유화시킵니다. 계면 결합력이 파괴된 오일 입자는 기포 표면에 흡착되어 수면 위로 빠르게 부상 분리되므로 세정 표면의 2차 재오염을 완벽하게 방지합니다.
■ 반도체 웨이퍼 및 초정밀 전자 부품 세정 실증 적용
- 반도체 웨이퍼 및 정밀 금속 표면 손상(Damage) 제로 기존의 강산성 세정액이나 독성 유기용제(TCE, MC 등), 화학 계면활성제 세정 방식은 미세 회로 패턴의 부식이나 기판 표면 손상을 유발할 위험이 높았습니다. 반면 탈기 초순수(DI Water)에 나노버블만을 용존시킨 물리적 세정 기술은 반도체 웨이퍼 및 정밀 박막 패턴에 물리화학적 손상을 전혀 주지 않으면서도 0.1마이크로미터 이하의 초미세 잔류 파티클을 99% 이상 완벽 제거하는 성능을 입증하였습니다.
- 린스 공정 단축 및 세정 폐수 제로화 화학 계면활성제를 사용하지 않기 때문에 세척 후 약품을 씻어내기 위한 다단계 린스(Rinse) 헹굼 공정과 건조 시간이 대폭 단축됩니다. 세정액에 화학 물질이 혼입되지 않아 단순 유수분리 및 필터 여과만으로 세정수를 100% 순환 재이용할 수 있어, 유독성 세정 폐수 배출 문제를 근본적으로 해결합니다.
■ 현장 연속 세정 공정 운전 가이드
- 적용 대상: 반도체 웨이퍼, 정밀 전자 부품, 자동차 정밀 가공 기어 및 베어링 탈지
- 나노버블 기포 밀도: 세정액 1ml당 1억 5천만 개 이상의 초고밀도 기포 유지
- 초음파(Megasonic) 연계: 메가소닉 진동과 나노버블의 복합 캐비테이션을 통해 세정 시간 50% 이상 단축
- 기대 효과: 독성 세정제 및 계면활성제 사용량 제로, 세정 불량률 70% 이상 저감, 작업장 유해가스 배출 차단 및 친환경 작업 환경 구축
- 또한 정밀부품이나 웨이퍼의 경우 초음파와 나노버블을 일정시간동안 번갈아 사용하면 효율이 2배이상 좋아집니다.
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