CDA는 Clean Dry Air의 약자로, 우리말로는 청정 건조 공기라고 합니다. 실린더에 담아 사 오는 특수 가스가 아니라 대기를 압축한 뒤 물, 기름, 미립자를 걷어 낸 공기입니다. 진짜 문제는 얼마나 깨끗하게 걷어 내느냐입니다. 똑같이 CDA라고 불러도 공장마다 정의가 몇 등급씩 차이 날 수 있습니다.
CDA란 무엇인가: 성분은 공기와 같고 차이는 무엇이 빠졌느냐에 있습니다
CDA의 성분은 공기 그 자체입니다. 약 78%가 질소, 21%가 산소, 0.93%가 아르곤이고 나머지는 미량의 이산화탄소와 희유기체입니다. 일반 압축 공기와 다른 점은 무엇이 더해졌느냐가 아니라 무엇이 빠졌느냐입니다. 수분, 기름, 미립자가 지정된 등급 이하로 처리되어 있다는 것입니다.
그래서 CDA는 고정된 사양이 아니라 상대적인 표현입니다. 업계에서는 압축 공기를 용도에 따라 세 층위로 나누는 것이 관례인데 CDA는 대체로 뒤의 두 층위에 해당합니다:
| 구분 | 전형적 용도 | 흔한 ISO 8573-1 요구 |
|---|---|---|
| 공장 공기(Plant Air) | 공압 공구, 일반 에어 블로 | 주로 수분만 관리, 대략 수분 Class 4～5 |
| 계장용 공기(Instrument Air) | 공압 조절 밸브, 센서, 계기 | 흔히 [2:≤4:3]으로 해석 |
| 공정 공기(Process Air) | 공기가 제품이나 공정에 직접 닿음 | 압력 이슬점을 흔히 −40°C～−70°C로 요구, 곧 수분 Class 1～2 |
반도체, 디스플레이 패널, 전자 공장에서 말하는 CDA는 보통 공정 공기 등급입니다. 건조단에는 흡착식 드라이어를 쓰고 유분은 Class 1까지 낮추며 여기에 말단 미립자 여과를 더합니다. 실제 수치는 공장마다 규정이 다르므로 구매와 검수 때는 반드시 서면 사양을 기준으로 삼아야 하며 CDA라는 세 글자만 적어서는 안 됩니다.
CDA는 어디에 쓰나: 구체적인 네 장면
- ▸공압 밸브와 실린더: 장비의 개폐 밸브와 웨이퍼 반송 기구는 대부분 CDA로 구동됩니다. 공기 속 수분이 밸브 몸체 안에서 응결하면 솔레노이드 밸브가 걸리거나 동작이 느려지는데, 정작 정지 원인은 한눈에 알아보기 어렵습니다.
- ▸블로잉과 건조: 세정을 마친 부품, 지그, 캐리어를 CDA로 불어 말립니다. 공기에 기름이 섞여 있으면 오래 불수록 표면이 오히려 더러워집니다.
- ▸계기와 제어: 공압 조절 밸브와 압력 트랜스미터는 안정된 공기압으로 작동하며, 물과 기름은 지시값을 흐트러뜨리고 다이어프램을 노화시킵니다.
- ▸설비 내부 퍼지: 전기 제어반이나 광학 모듈은 CDA로 미세 양압을 유지해 바깥의 먼지와 습기를 막습니다. 이런 용도는 실린더 구동보다 청정도 요구가 더 높은 경우가 많습니다.
ISO 8573-1 읽기: 세 숫자는 무엇을 뜻하나
압축 공기의 품질은 보통 ISO 8573-1로 서술합니다. 이 규격은 오염물질을 세 부류로 나누어 각각 등급을 매기고 세 숫자로 적습니다: [미립자:수분:유분]. 예를 들어 ISO 8573-1:2010 [1:2:1]은 미립자 Class 1, 수분 Class 2, 유분 Class 1이라는 뜻입니다. 숫자가 작을수록 깨끗하며 세 항목은 서로 독립적입니다.
| 등급 | 미립자 0.1–0.5 μm(m³당 개수) | 미립자 0.5–1 μm | 미립자 1–5 μm | 수분(압력 이슬점) | 유분(총 오일 함량) |
|---|---|---|---|---|---|
| Class 0 | 사용자나 공급자가 지정하며 Class 1보다 엄격해야 함 | 왼쪽과 같음 | 왼쪽과 같음 | 왼쪽과 같음 | 왼쪽과 같음 |
| Class 1 | ≤20,000 | ≤400 | ≤10 | ≤ −70°C | ≤0.01 mg/m³ |
| Class 2 | ≤400,000 | ≤6,000 | ≤100 | ≤ −40°C | ≤0.1 mg/m³ |
| Class 3 | 규정 없음 | ≤90,000 | ≤1,000 | ≤ −20°C | ≤1 mg/m³ |
| Class 4 | 규정 없음 | 규정 없음 | ≤10,000 | ≤ +3°C | ≤5 mg/m³ |
이 표를 읽을 때 흔히 생기는 오해가 세 가지 있습니다:
- 1Class 0은 ‘제로’가 아닙니다. 양측이 따로 지정하되 Class 1보다 더 엄격해야 한다는 뜻입니다. 사양서에 수치 없이 Class 0이라고만 적었다면 아무것도 적지 않은 것과 같습니다.
- 2유분은 액상 오일, 오일 미스트, 유증기를 모두 합한 양입니다. 무급유 압축기는 압축 과정에 기름을 넣지 않는다는 뜻일 뿐이며, 빨아들이는 대기 자체에 탄화수소가 들어 있으므로 출구에는 여전히 여과가 필요합니다.
- 3수분 등급은 대기압 이슬점이 아니라 압력 이슬점으로 봅니다. 둘의 차이는 다음 절에서 다룹니다.
이슬점: 압력 이슬점과 대기압 이슬점은 같은 것이 아닙니다
이슬점은 공기를 식혔을 때 결로가 시작되는 온도이며 숫자가 낮을수록 건조하다는 뜻입니다. 그런데 같은 공기라도 배관 압력 그대로 잴 때와 대기압으로 감압한 뒤 잴 때 이슬점이 크게 다릅니다. 압력이 높을수록 수분이 쉽게 응결하므로 압력 이슬점은 언제나 대기압 이슬점보다 높습니다.
| 압력 이슬점(0.7 MPa(g) 기준) | 대기압으로 감압한 뒤의 이슬점 | 수분 부피 농도 |
|---|---|---|
| +3°C(냉동식 드라이어에서 흔함) | 약 −21°C | 약 950 ppm |
| −40°C(흡착식 드라이어에서 흔함) | 약 −57°C | 약 16 ppm |
| −70°C(수분 Class 1) | 약 −83°C | 약 0.33 ppm |
실무에서 가장 흔한 실수는 사양에 이슬점 −40°C라고만 쓰고 어느 쪽인지 밝히지 않는 것입니다. 공급자는 대기압 이슬점으로 견적을 내고 사용자는 압력 이슬점으로 검수하면 양쪽 모두 자기가 틀리지 않았다고 말하지만 숫자는 십몇 도나 벌어집니다. 사양서에는 ‘압력 이슬점, X MPa(g) 기준’이라고 분명히 적어야 합니다.
노점계는 드라이어 상태를 감시하기에는 알맞지만 볼 수 있는 것은 물뿐입니다. 사양 요구가 ppb, ppt 등급으로 들어가거나 이산화탄소, 유기물, 산과 염기까지 관리하기 시작하면 이슬점으로 서술할 수 있는 범위를 벗어납니다. 이 부분은 XCDA 기술 해설에서 더 읽을 수 있습니다.
CDA 시스템은 어떤 설비로 이루어지나
CDA 시스템: 장비마다 맡는 오염물은 한 가지
윗줄은 왼쪽에서 오른쪽, 아랫줄은 오른쪽에서 왼쪽입니다. 태그는 각 장비가 보통 도달하는 ISO 8573-1 등급입니다
순서를 바꿀 수 없습니다. 유적을 코어레싱 필터가 먼저 막지 못하면 흡착식 드라이어의 건조제가 기름에 오염되고, 흡착식 드라이어 뒤에 입자 필터가 없으면 건조제 분진이 주 배관으로 흘러 들어갑니다.
CDA 시스템의 설비는 한 대마다 한 가지 오염물질만 맡습니다. 순서를 잘못 놓으면 상류에서 새어 넘어온 것 때문에 하류 설비가 무너집니다.
| 설비 | 제거 대상 | 달성 가능한 등급(전형) | 주의 사항 |
|---|---|---|---|
| 애프터쿨러 + 수분리기 | 액상 수분의 대부분 | 아직 등급을 논할 단계가 아님 | 액상 수분만 제거하고 수증기는 남으므로 이슬점이 내려가지 않음 |
| 코어레싱 필터(전단) | 오일 미스트, 물 미스트, 미립자 | 유분 Class 2～4 | 흡착식 드라이어 앞에 반드시 설치, 오일 미스트가 건조제를 못 쓰게 만듦 |
| 냉동식 드라이어 | 수증기 | 수분 Class 4～6 | 배관이 이슬점보다 차가운 곳을 지나면 여전히 결로 |
| 흡착식 드라이어 | 수증기 | 수분 Class 1～3 | 재생할 때 압축 공기 일부를 소비 |
| 미립자 필터(후단) | 미립자, 건조제 마모 분진 포함 | 미립자 Class 1～2 | 흡착식 드라이어 뒤에 반드시 설치 |
| 활성탄 탈유탑 또는 촉매 | 유증기 | 유분 Class 1 | 앞에서 액상 오일, 물, 미립자를 먼저 처리해야 함 |
이 가운데 가장 놓치기 쉬운 것이 마지막 항목입니다. 코어레싱 필터는 오일 미스트는 막아도 이미 기화한 유증기는 막지 못합니다. 유분 Class 1(≤0.01 mg/m³)을 달성하려면 보통 그 뒤에 활성탄이나 촉매 탈유 단을 하나 더 이어야 합니다.
드라이어는 어떻게 고르나: 냉동식인가 흡착식인가
| 형식 | 전형적 압력 이슬점 | 재생에 쓰는 압축 공기 | 알맞은 곳 |
|---|---|---|---|
| 냉동식 | +3°C～+10°C | 필요 없음, 주로 전력 소비 | 일반 공압 공구, 실내에 있고 온도가 안정된 주 배관 |
| 히트리스 흡착식 | −40°C, −70°C까지 가능 | 정격 유량의 약 15%～20% | 중소 유량, 낮은 이슬점이 필요할 때 |
| 가열 재생 흡착식 | −40°C～−70°C | 히트리스식의 약 절반, 별도로 히터 전력 소비 | 중대 유량 |
| 블로어 재생 흡착식 | −40°C～−70°C | 매우 적음, 주로 블로어와 히터 전력 소비 | 대유량, 압축 공기 손실을 줄이고 싶을 때 |
히트리스식에는 눈여겨보는 사람이 드문 세부 사항이 하나 있습니다. 고정 주기로 운전하면 재생 공기량이 드라이어의 정격 유량에 맞춰 설정되어 실제 공기 사용량이 줄어도 따라 줄지 않습니다. 드라이어가 절반 부하로만 돌 때는 재생 공기가 실제 사용량에서 차지하는 비율이 30%～40%까지 올라갈 수 있습니다. 이슬점 연동 제어(dew point demand control)를 추가해 건조제가 아직 포화되지 않았으면 전환하지 않게 하는 것이 이 소비분을 되찾는 가장 직접적인 방법입니다.
CDA 배관에서 주의할 점
- ▸재질: 탄소강관과 아연도금 강관은 오래 쓰면 녹이 슬고, 녹 부스러기가 하류의 미립자 발생원이 됩니다. 청정도 요구가 높은 공장은 대개 스테인리스관이나 알루미늄 합금관을 씁니다. 주 배관에는 PVC관을 쓰지 말아야 하는데, 압력을 받아 파열되면 파편이 튀기 때문입니다.
- ▸배수: 냉동식 드라이어를 쓰는 시스템은 주 배관에 기울기를 두고 낮은 지점에 드레인 트랩을 설치해야 합니다. 그러지 않으면 계절이 바뀌어 추워질 때 응축수가 배관을 따라 장비로 흘러 들어갑니다.
- ▸분기관 연결: 주 배관 위쪽에서 분기관을 따 내면 관 바닥에 고인 물이 분기관으로 곧장 흘러드는 것을 막을 수 있습니다.
- ▸말단 여과: 장비 입구에 미립자 필터를 하나 남겨 두어 배관 자체에서 생기는 입자를 걸러 냅니다.
일부 장비를 XCDA로 올려야 한다면 정제기 하류 배관은 등급이 전혀 다르므로 재질과 시공 방식을 모두 새로 해야 합니다. 자세한 내용은 CDA에서 XCDA로 업그레이드하는 실무를 보십시오.
언제 CDA로는 부족한가
공기가 웨이퍼, 마스크, 광학 부품에 곧바로 닿고 장비 규격에 H₂O, 유기물, 산, 염기의 ppt 급 지표가 나타나기 시작하면 이미 ISO 8573-1이 서술하는 범위를 넘어선 것입니다. 이때 필요한 것이 XCDA입니다. CDA 뒤에 가스 정제기를 한 세트 더 이어 분자급 오염물질을 ppt 등급까지 눌러 내립니다.
반대로 말하면 공압, 블로잉, 계기 용도의 대부분에는 CDA로 충분합니다. 실용적인 방법은 등급을 나눠 공급하는 것입니다. CDA가 대부분의 용도를 맡고 XCDA는 정말 필요한 장비에만 보냅니다.
자주 묻는 질문
Q: CDA 가스의 성분은 무엇입니까? 일반 공기와 같습니까?
같습니다. CDA는 곧 공기이며 약 78%가 질소, 21%가 산소, 0.93%가 아르곤입니다. 차이는 수분, 기름, 미립자가 규정된 등급 이하로 처리되었다는 데 있습니다. 그래서 CDA는 실린더 가스가 아니라 공장이 공기 압축기와 건조·여과 설비로 직접 만들어 쓰는 유틸리티 기체입니다.
Q: CDA와 질소는 서로 대체할 수 있습니까?
용도를 봅니다. 산화 방지, 연소 방지, 산소에 민감한 재료의 보관처럼 산소를 배제해야 할 때는 질소를 써야 합니다. 깨끗하고 건조한 기체만 필요하다면 CDA가 비용이 훨씬 낮고 작업자의 산소 결핍 우려도 없습니다. 질소도 공급 경로에서 불순물이 다시 섞여 들 수 있는데, 관련 내용은 가스 정제기란 무엇인가를 참고하십시오.
Q: ISO 8573-1 Class 0은 기름이 전혀 없다는 뜻입니까?
아닙니다. Class 0의 정의는 사용자나 공급자가 따로 지정하되 Class 1보다 더 엄격해야 한다는 것이며 그 자체로는 정해진 숫자가 없습니다. Class 0을 보면 실제 수치와 측정 방법을 되물어야 합니다. 수치 없이 Class 0이라고만 적힌 사양으로는 검수할 때 합격 여부를 판정할 수 없습니다.
Q: 냉동식 드라이어로 만든 공기도 CDA라고 할 수 있습니까?
정의에 달렸습니다. 냉동식 드라이어의 압력 이슬점은 대략 +3°C～+10°C로 수분 Class 4～6에 해당하며 일반 공압 공구에는 충분합니다. 그러나 반도체와 전자 공장에서 말하는 CDA는 대부분 흡착식 드라이어 수준의 이슬점을 요구합니다. 게다가 겨울철 옥외 파이프 랙처럼 배관이 이슬점보다 차가운 곳을 지나기만 하면 냉동식 드라이어에서 나온 공기는 여전히 관 안에서 결로합니다.
Q: 이슬점 −40°C면 충분합니까?
일반 공압, 계기, 대부분의 블로잉 용도에는 충분합니다. 배관이 저온 구역을 지나거나 공정이 수분에 민감할 때는 흔히 압력 이슬점 −70°C를 요구합니다. 주의할 점은 이슬점이 아무리 낮아도 물이라는 한 물질만 서술한다는 것입니다. 규격이 이산화탄소, 유기물, 산과 염기까지 요구하기 시작하면 이슬점을 계속 낮출 것이 아니라 농도 지표와 그에 맞는 측정 방법으로 바꿔야 합니다.
Q: 지금 쓰는 CDA가 정말 사양에 맞는지 어떻게 확인합니까?
드라이어 명판만 봐서는 안 됩니다. 적어도 사용점에서 압력 이슬점, 유분, 미립자를 실측하고 측정할 때의 배관 압력과 유량을 기록해야 합니다. 이슬점은 한 계절 전체의 추세를 보는 것이 좋습니다. 여름철 만부하가 보통 가장 나쁜 때이기 때문입니다. 검증 대상이 ppt 급 XCDA라면 측정 방법이 완전히 다르므로 XCDA 측정과 검수 실무를 참고하십시오.