반도체 세정 설비 방호계측 분석 (LOPA) - 최동권 (The Graduate School, Ajou University, 2024)
반도체 세정공정은 여러 부식성, 독성 Chemical을 사용하고 있어 안전사 고의 위험이 있다. 이에 본 연구에서는 세정 설비의 취급 물질, 안전장치, 운전 조건 등을 고려하여 평가 대상 장비를 선택하고, 정성적 위험성 평 가 방법인 HAZOP을 진행하여 위험성이 높은 사고 시나리오를 도출하였 다. 도출된 시나리오를 바탕으로 반 정량적 위험성 평가 방법인 방호계층 분석 (LOPA)을 수행하여 현재의 안전조치가 적절한지 검토하였다. 이후 위험도가 수용 가능한 정도인지 판정하고, 추가 개선 방향을 제시하고자 하였다. HAZOP 위험성 평가 결과 공정에서 사용한 약품을 처리하기 위한 폐수 운송배관의 부식 및 파손, 역류에 의한 약액 Leak와 Wafer의 세정 공정 이 진행되는 Bath 및 Chamber의 부식에 의한 Leak 위험성이 비교적 높 게 나타났다. 이에 각각의 시나리오 별로 방호계층을 확인하고, 공정설계, 기본공정 제어 시스템, 경보, 추가적인 완화 대책 등을 검토하여 LOPA 위험성 평가를 진행 하였다. 그 결과 중간단계 사고빈도의 합은 1.23×10^6으로 허용가능 영역인 1×10^4 ∼1×10^4사이에 있는 것이 확인 되었다. 사고 원인 중 가장 높 은 중간 단계 사고 빈도 시나리오는 폐수 배관의 노후화, 물리적 외압에 의한 파손으로 1×10^-6으로 나타났다. 이에 주요 부식발생 위험 배관에 Sealing System을 설치하거나 비산방지 실드(Scattering Prevention Shield)등을 설치함으로서 보완을 진행하여 안전기능계장 무결 수준 PFD 0.1을 추가 적용할 경우 완화된 사고빈도의 총합은 3.31×10^-7으로 보완할 수 있음을 확인 하였다. 반도체 세정 설비는 여러 안전 방호계층이 적용되어 허용 가능한 영역의 사고빈도를 나타내는 것으로 확인되었으나, 부식 및 노후화, 오감 등으로 인해 작동하지 않을 가능성이 있는 공정 조건임으로, 이를 주기적으로 점 검하고 보완하기 위한계획이 수립되어야 할 것이다.
학위논문(석사)--환경안전공학과,2024. 8
Keywords: HAZOP; LOPA; 반도체; 세정설비