바이오센서 제조 과정에서의 탄소 배출 감소: 왜 우리는 적외선을 선택했는가
바이오센서를 만드는 데 있어 가장 어려운 점은 바로 반응물을 굳히고 건조시키는 과정입니다. 오랫동안 업계는 기존의 대류식 오븐을 사용해왔습니다. 하지만 문제는, 작은 센서를 데우기 위해 엄청난 양의 공기를 가열하는 것은 에너지 낭비라는 점입니다.
그래서 우리는 그러한 오븐 대신 적외선 램프 시스템을 사용하기로 결정했습니다. 이는 간단한 방법이지만, 공기를 가열하는 데 드는 비용을 줄여주어 공장의 탄소 발자국을 크게 줄일 수 있습니다.
열을 필요한 곳에 직접 전달하기
기판이 변형되는 것은 누구도 원하지 않습니다. 이를 막으려면 열을 빠르게 전달해야 합니다. 바로 여기서 적외선이 유용합니다. 뜨거운 공기가 순환하기를 기다리는 대신, 램프가 에너지를 직접 웨이퍼에 전달합니다. 지연도 없고, 기다릴 필요도 없습니다.
또한 특정 파장을 선택함으로써 에너지를 정확하게 필요한 곳에 전달할 수 있습니다. 그 결과 생산 속도가 빨라지고, 부품을 로딩/언로딩할 때 큰 금속 상자를 따뜻하게 유지하기 위해 소모되는 에너지도 줄어듭니다.
적절한 파장 선택
우리는 아무 램프나 사용하는 것이 아니라, 센서의 구조에 맞는 파장을 선택합니다. 두꺼운 기판의 경우 단파 적외선을 사용하여 내부까지 열을 전달합니다. 반면, 표면에 있는 얇은 유기막의 경우 중파 적외선이 적합합니다.
또한 코팅된 석영 커버를 사용하여 자외선을 차단합니다. 이를 통해 센서 내부의 민감한 생물학적 물질들이 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.
실제 설치 상황
“친환경 공장”을 만들고 싶다면, 부피가 큰 가열 장치 대신 컴팩트한 적외선 배열을 사용하는 것이 당연한 선택입니다. 이를 통해 클린룸 내의 공간을 효율적으로 활용할 수 있습니다.
하지만 주의해야 할 점이 있습니다. 적외선은 매우 강력합니다. 열이 매우 집중되기 때문에, 잘못하면 센서의 외부가 녹아버릴 수도 있습니다. 이를 방지하기 위해 우리는 폐쇄형 PID 컨트롤러를 사용합니다. 이 컨트롤러는 온도가 과도하게 상승하는 것을 막아주어 센서가 손상되는 것을 방지해줍니다.