폴리실리콘 생산에서 산업용 밸브의 역할

산업용 밸브는 폴리실리콘 생산, 특히 모든 제조 단계에서 유해하고 부식성 있는 화학물질의 적절한 흐름을 관리하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 밸브는 견고하고, 신뢰성이 높으며, 효율적이고, 안전하며, 고품질이어야 합니다. 

이 가이드에서는 산업용 밸브와 폴리실리콘 소재에 대해 알아보고 다음 내용도 다룹니다.

– 폴리실리콘 소재의 특성 및 용도

– 폴리실리콘 생산의 과제와 요구 사항

– 올바른 산업용 밸브를 선택하는 방법

폴리실리콘이란?

폴리실리콘은 p형과 n형 구성 요소로 이루어진 정제된 실리콘을 의미합니다. 이 물질은 규암에서 추출된 여러 개의 작은 실리콘 결정으로 이루어져 있는데, 규암은 높은 결정성과 특성으로 유명한 암석의 일종으로, 폴리실리콘이라는 이름이 유래되었습니다.

폴리실리콘 소재: 특성 및 용도

폴리실리콘 소재의 특성은 다음과 같습니다. 

• 고순도: 폴리실리콘 소재는 다양한 특성으로 잘 알려져 있으며, 특히 평균 순도가 약 99.99994995%에 달하는 고순도 실리콘이라는 점이 특징입니다. 이는 이 소재가 고도로 정제되었음을 의미합니다.
• 전기 전도도: 이 소재의 이러한 특성으로 인해 전도도를 제어할 수 있으므로 게이트 전극 소재, 도체 또는 저항기, 오믹 접촉, 박막, 태양 전지를 비롯한 여러 산업적 용도에 효율적입니다. 
• 열 저항: 이 소재는 열원에 대한 저항성을 포함하여 타의 추종을 불허하는 뛰어난 저항성을 자랑합니다. 이는 전자 및 태양 에너지 분야에 적용하는 데 매우 중요합니다.
• 내식성: 일반적으로 폴리실리콘은 여러 가지 부식성 환경에 대한 저항성이 뛰어나며, 특히 태양 에너지나 마이크로 전자공학과 같은 응용 분야에 사용되는 다른 소재와는 다릅니다. 

폴리실리콘의 가장 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

태양광 패널

폴리실리콘은 높은 순도와 뛰어난 전기 전도성 덕분에 태양광 패널 제조에 널리 사용됩니다. 폴리실리콘의 특성은 태양 전지 및 스마트폰, 트랜지스터, 차량용 전자 장치, 다이오드, 집적 회로 등 다양한 디지털 기기 제조에 이상적입니다.

반도체

이 소재는 태양 전지뿐만 아니라 다이오드, 트랜지스터, 집적 회로와 같은 반도체 기반 소자를 구성하는 반도체에도 매우 중요한 원료로 사용됩니다. 더욱이, 여러분이 애용하는 기기에 들어가는 마이크로칩 또한 폴리실리콘으로 만들어집니다.

기타 응용 프로그램

폴리실리콘은 항공우주 및 자동차 산업, 광자소자, 박막 트랜지스터, MEMS(마이크로 전기 기계 시스템) 및 태양광 모듈에도 사용됩니다. 

폴리실리콘 생산: 과제와 산업용 밸브 요구 사항

지멘스(Siemens)라는 화학 공정을 통해 이 소재가 생산됩니다. 이 공정은 일반적으로 실리콘으로 구성된 기체 화합물인 트리클로로실란(SiHCl3)을 고순도 실리콘 막대 위에 증착하는 과정을 포함합니다. 따라서 이러한 점들을 고려할 때, 다음에 배우게 될 내용과 같은 어려운 문제들을 처리할 때는 매우 신중해야 합니다.

이러한 과제는 다음과 같습니다.

• 고온: 최고의 폴리실리콘 소재를 생산하려면 보통 최대 섭씨 1,150도에 달하는 고온이 필요합니다. 하지만 적절한 관리가 이루어지지 않으면 에너지 비효율, 장비 마모, 잠재적 오염 등의 문제가 발생하여 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
• 고압: 생산 공정에는 고압이 필요하기 때문에, 관리 소홀로 인해 장비의 무결성이 손상될 수 있으며 가스 누출 가능성도 높아집니다. 이러한 상황이 발생하면 공정이 복잡해져 생산량 감소와 운영 비용 증가로 이어집니다. 
• 순도 관리: 모니터링 및 제어를 위한 고도로 자동화된 시스템 외에도 꼼꼼한 정제 공정은 태양광 등급 실리콘을 얻는 데 필수적이지만, 오염 및 환경적 요인도 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 

위의 과제를 해결하기 위해 산업용 밸브가 사용됩니다. 하지만 이러한 밸브가 효율적으로 작동하려면 몇 가지 요구 사항이 있습니다.

• 재료 내구성: 폴리실리콘 생산은 고온과 연마재를 사용하는 까다로운 공정입니다. 따라서 공정이 원활하게 진행되려면 최고의 밸브가 필요합니다.  
• 밸브 설계 특징: 폴리실리콘 생산에 적합한 최고의 산업용 밸브는 재질 및 코팅, 스템 디자인, 시트, 패킹과 같은 중요한 특징을 갖춰야 합니다. 또한, 밸브 디자인은 깔끔하고 정돈되어 있어야 합니다.

폴리실리콘 생산에 사용되는 6가지 산업용 밸브

폴리실리콘 생산에 사용되는 산업용 밸브에는 6가지 주요 유형이 있습니다.

1. 산업용 볼 밸브

이 밸브는 뛰어난 내구성과 견고한 밀봉 성능을 자랑하므로 생산 라인의 개폐 제어 단계에 가장 적합합니다. 유지보수 및 비상 정지 시 생산 라인의 일부 부품을 분리해야 할 때도 문제없이 작동합니다. 

2. 산업용 제어 밸브

이 필수 밸브는 유해 화학물질의 흐름 관리, 즉 고압에서 트리클로로실란 화학물질을 처리하는 역할을 합니다. 누출을 방지하고, 안전성을 향상시키며, 공정 효율성을 유지하여 최고 품질의 재료만 생산할 수 있도록 지원합니다. 

3. 산업용 체크 밸브

이러한 밸브는 가스나 액체의 역류로부터 생산 공정을 보호하는 역할을 합니다. 역류가 발생하면 오염이 발생하기 때문입니다. 

4. 산업용 압력 방출 밸브

과압은 생산에 악영향을 미칠 수 있으며, 장비를 보호하기 위해 시스템의 주요 부분에 압력 방출 밸브가 설치됩니다. 이름에서 알 수 있듯이, 특정 한계점에 도달하면 자동으로 압력을 방출하여 생산의 전반적인 안전을 보장합니다. 

5. 산업용 글로브 밸브

이 글로브 밸브는 액체와 기체를 분배할 때 정밀한 유량 제어를 담당합니다. 유량을 정밀하게 조절하고 맞춤 설정할 수 있어 공정 전반에 걸쳐 필요한 유량 역학과 화학물질 농도를 유지하는 데 이상적입니다. 

6. 산업용 니들 밸브

마지막으로 산업용 니들 밸브가 있습니다. 이 밸브는 부식성 액체와 기체의 유량을 최대한 정밀하게 제어하는 데 사용됩니다. 누출을 방지하고 정확한 유량 조절을 보장하는 설계로 고압 및 고온 환경에서 효율성과 안전성을 향상시킵니다. 

폴리실리콘 생산용 산업용 밸브 선택을 위한 8가지 고려 사항

폴리실리콘 생산에 밸브를 사용하는 것은 매우 중요하지만, 필요에 가장 적합한 밸브를 어떻게 선택해야 할까요? 다음 사항을 고려해 보세요.

1. 온도 저항성

최고의 산업용 밸브는 생산 공정 전체에 걸쳐 강렬한 열을 견뎌내야 하므로 온도에 대한 저항성이 가장 높은 밸브입니다. 이를 통해 효율성을 유지하고 재료의 열화와 고장을 방지할 수 있습니다. 

2. 압력 저항

생산은 일반적으로 고압에서 이루어지므로 고압에 대한 내구성이 중요합니다. 이를 통해 누출을 방지하고 안전을 유지하며 일관된 성능을 보장할 수 있습니다. 

3. 내식성

반면, 이를 통해 생산 과정에서 밸브를 가혹한 화학 물질로부터 보호하여 내구성을 높이고, 유지 관리 비용을 절감하고, 운영상의 사고를 방지할 수 있습니다. 

4. 흐름 제어 및 정밀도

동시에, 밸브는 탁월한 유량 제어와 정밀성을 제공해야 합니다. 이를 통해 밸브는 생산 공정을 정확하게 조절하고, 효율성을 최적화하며, 일관성을 유지하고, 낭비를 방지할 수 있습니다.

5. 밸브 크기 및 용량

밸브의 크기와 용량은 절대 소홀히 해서는 안 됩니다. 적절한 크기와 유지력은 효율적인 자재 흐름을 보장하여 확장성을 높이고 병목 현상을 최소화합니다.

6. 밀봉 무결성 및 내구성

이러한 제품은 밸브의 누출을 방지하여 공정의 혹독한 조건으로부터 밸브가 안정적이고 안전하며 보호된다는 것을 보장합니다.  

7. 안전 및 규정 준수 표준

물론, 산업용 밸브는 처음부터 마지막 단계까지 안전하게 사용할 수 있어야 하며, 작업 과정과 작업자의 안전을 보장하는 표준을 준수해야 합니다.

결론

고효율 소재인 폴리실리콘은 꼼꼼한 공정을 거쳐 생산됩니다. 산업용 밸브를 사용하지 않으면 제품 품질부터 작업장 안전까지 여러 측면을 희생하게 됩니다. 

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자원

• 폴리실리콘 생산 개발에 있어서 밸브의 역할 (1)
• 반도체 및 태양 전지에 폴리실리콘의 응용 (2)
• 폴리실리콘(3)
• 폴리실리콘 생산(4)