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칼크나라
반도체 공정 약품(HF, H₂SO₄, NH₄OH, IPA 등) 20종의 배관 유속·유량·압력손실·희석비·재질 호환성을 한 번에 계산.
HF
지원 범위 0.5–49 % (테이블 보간)
기본 23℃ — Arrhenius 점도·SG 보정 적용
맹독·강부식성. 피부 침투 후 심부 조직·뼈를 공격. 5% 노출도 치명적일 수 있음.
주의 — 권장 상한 초과
권장 범위 0.5–2.0 m/s (반도체 케미컬 라인 표준)
반도체 케미컬 배관 계산기는 반도체 공정에서 사용하는 약품 20종(HF, H₂SO₄, HCl, HNO₃, H₃PO₄, NH₄OH, NaOH, KOH, TMAH, IPA, 아세톤, NMP, PGMEA, H₂O₂, SPM, BOE, SC-1 등)의 배관 유속·유량·압력손실·희석비·재질 호환성을 한 번에 계산하는 엔지니어링 도구입니다. 상단에서 약품·농도·온도를 한 번 선택하면 6 개 탭 모두에서 같은 입력값으로 계산이 진행됩니다.
탭별 사용법:
본 계산기에서 사용하는 핵심 산식은 모두 학부 화학공학·유체역학 교과서 수준의 표준 식으로, Crane TP-410 (Flow of Fluids Through Valves, Fittings, and Pipe) 와 Perry's Chemical Engineers' Handbook 을 1차 출처로 합니다.
유속 · 레이놀즈 수 · 마찰계수
A = π × (d/2)² [단면적, m²]
v = Q / A [유속, m/s]
Re = ρ × v × d / μ [Reynolds, 무차원]
층류 Re < 2,100 : f = 64 / Re
난류 Re ≥ 4,000 : Swamee-Jain (Colebrook 근사)
1/√f = -2·log₁₀( ε/(3.7d) + 5.74/Re^0.9 )압력 손실 (Darcy-Weisbach)
ΔP_straight = f × (L/d) × (ρ·v²/2) [직관]
ΔP_fittings = f × (L_eq/d) × (ρ·v²/2) [피팅, 등가길이법]
L_eq/d (Crane TP-410 표준):
엘보 90° = 30d 엘보 45° = 16d
티 = 60d 다이어프램 밸브 = 340d희석 (C₁V₁ = C₂V₂)
V_stock = (C₂ × V₂) / C₁
V_diw = V₂ - V_stock
비율 = 1 : (V_diw / V_stock)
C₁ = 원액 농도 (wt%) V₂ = 목표 총량 (L)
C₂ = 목표 농도 (wt%) V_stock = 필요 원액량 (L)Cv 값 (밸브 사이징, US 단위)
Cv = Q × √(SG / ΔP)
Q = 유량 [GPM, US gallon/min]
SG = 약품 비중 (물 기준 무차원)
ΔP = 입구압 - 출구압 [psi]
→ 입력 단위(L/min, kPa)는 자동 변환 후 적용온도 보정 (Arrhenius)
SG(T) ≈ SG(25) × (1 - α · (T - 25))
μ(T) ≈ μ(25) × exp( B · (1/T_K - 1/298.15) )
α = SG 온도 계수 (수용액 ~3e-4 / 솔벤트 ~1e-3)
B = Arrhenius 상수 (수용액 ~2000 / 점성 큰 산 ~3000) [K]결과
유속 약 2.34 m/s · Re ≈ 17,100 (난류) · 총 ΔP ≈ 24 kPa · 체류량 ≈ 713 mL
결과
필요 원액 약 521 mL · 필요 DIW 약 479 mL · 비율 1 : 0.92
결과
필요 Cv 약 0.26 · 권장 사이즈 1/4" (밸브 Cv 1.0) · 여유율 약 280%
일반적으로 0.5–2.0 m/s 가 적정 범위로 알려져 있습니다. 0.3 m/s 미만은 약품 정체·파티클 침전 위험이, 2.5 m/s 초과는 워터해머와 배관 마모 위험이, 4.0 m/s 초과는 즉시 사이즈 업이 필요한 위험 구간입니다. 단 약품 종류·점도·라인 형태(직선/우회·곡선부 비율)에 따라 권장 범위가 달라질 수 있으므로 본 계산기 결과는 1차 점검용 참고치로만 사용하고, 시공·운전 조건은 제조사 가이드와 사내 표준을 우선합니다.
반도체용 산·염기 라인의 표준은 PFA 와 PTFE 두 불소수지입니다. PFA 는 청정·내약품성·내열(260℃) 모두 우수해 HF·H₂SO₄·TMAH 등 가장 까다로운 약품에 1순위로 추천됩니다. PTFE 는 같은 등급의 내약품성을 보이지만 콜드플로우 특성이 있어 조인트 누출에 유의해야 합니다. PVDF 는 가공성이 좋지만 강염기(NaOH·KOH·TMAH) 에서 가수분해 가능성이 있어 사용이 제한됩니다. PP 는 저가지만 저온·저농도용이고 솔벤트(아세톤·NMP)에는 부적합합니다. SUS316L 은 솔벤트·DIW 표준이지만 HF·HCl 에는 절대 사용 금지입니다. 본 계산기 「재질 호환성」 탭에서 약품×재질 매트릭스를 확인할 수 있습니다.
Cv (Flow Coefficient) 는 밸브의 유량 통과 능력을 나타내는 표준 지표로, 정의는 「물 1 psi 압력강하에서 1분간 통과시킬 수 있는 유량(GPM)」 입니다. 산식 Cv = Q × √(SG/ΔP) 에서 Q [GPM], ΔP [psi] 로 입력합니다. 본 계산기는 입력 단위(L/min·kPa)를 자동 변환합니다. 권장 밸브는 필요 Cv 보다 약간 큰 표준 사이즈를 선택하되 여유율 20% 이상을 권장합니다. 단 다이어프램·볼·니들·게이트 밸브의 Cv 계수는 형식별로 다르므로 제조사 datasheet 의 정확한 Cv 값을 확인해야 하며, flashing/cavitation/choked flow 영역에서는 별도 보정이 필요합니다.
황산(H₂SO₄), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), TMAH, 진한 질산(HNO₃), 인산(H₃PO₄) 등은 희석 시 격렬한 발열을 일으킵니다. 안전 수칙의 핵심은 「DIW 에 약품을 천천히 투입」 — 절대 약품에 DIW 를 부어서는 안 됩니다. 역순 투입 시 표면에서 국부 발열·비등으로 약품이 비산해 화상·화학사고로 이어집니다. SPM (Piranha, H₂SO₄+H₂O₂) 은 사용 직전에만 혼합하고 밀폐 용기에 절대 보관하지 않습니다(분해 시 산소 발생으로 가압). 본 계산기 「희석」 탭에서 발열 약품 선택 시 빨간 배너로 자동 안내합니다.
사용하시면 안 됩니다. 본 계산기는 학부 수준의 표준 산식과 업계 공개 자료(Perry's, CRC, NIST, DuPont/Chemours, Cole-Parmer 등)를 기반으로 한 1차 점검·교육용 참고 도구입니다. 실제 배관 설계·시공·안전 평가에는 (1) 해당 약품의 정식 SDS, (2) 제조사 datasheet 의 1차 호환성·Cv 데이터, (3) 사내 표준 및 안전계수, (4) 전문 엔지니어 검증이 반드시 필요합니다. HF·황산·TMAH 등 위험 화학물질은 미세한 데이터 오류만으로도 안전사고로 이어질 수 있으므로 본 계산기 결과만으로 의사결정을 내리지 마십시오.
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