IR 가열을 이용한 바이오센서 제조 시의 탄소 배출 감소
바이오센서를 제작할 때는 물질들이 마르고 경화되기를 기다리는 시간이 많이 필요합니다. 오랫동안 사용된 방법은 모든 것을 거대한 대류 오븐에 넣어 가열하는 것이었습니다. 하지만 솔직히 말해서, 작은 센서를 따뜻하게 만들기 위해 엄청난 양의 에너지를 낭비하는 것은 비효율적입니다.
그래서 우리는 적외선(IR) 램프를 사용하기 시작했습니다.
왜 오븐 사용을 그만뒀는가?
분자층을 다룰 때는 열이 필요하지만, 그 열은 정확히 재료가 있는 곳에만 가해져야 합니다. IR 램프는 복사 에너지를 직접 기판에 전달함으로써 이 문제를 해결합니다. 따라서 챔버의 벽이나 주변 공기를 가열하는 데 에너지를 낭비하지 않습니다. 정말 효율적입니다. 게다가 온도 상승 시간도 거의 즉각적입니다. 오븐이 천천히 온도가 올라갈 때까지 생산 라인을 멈추고 기다릴 필요가 없습니다. 정말 빠릅니다. 그 덕분에 웨이퍼당 소모되는 에너지도 줄어듭니다.
작동 원리
우리는 단파장의 석영 할로겐 발광체를 사용합니다. “단파장”이라는 점이 중요한데, 이는 바이오센서 재료의 깊은 곳까지 열을 전달할 수 있기 때문입니다. 그 덕분에 표면이 손상되지 않으면서도 내부가 제대로 경화됩니다.
단 한 와트의 에너지도 낭비하지 않으려면 금으로 코팅된 반사판을 사용합니다. 이 반사판은 열을 목표 지점으로 집중시켜주고, 클린룸의 나머지 부분이 너무 뜨거워지는 것을 막아줍니다.
하지만 한 가지 주의할 점이 있습니다. 전력 밀도를 잘 확인해야 합니다. 2kW 이상의 전력을 사용한다면, 전기 패널에 부담이 갈 수 있습니다. 배선이 그만큼의 전류를 감당할 수 있는지 반드시 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 전압 강하로 인해 결과에 영향을 받을 수 있습니다.
실제 적용 및 효과
가장 좋은 점은 공간을 훨씬 절약할 수 있다는 것입니다. 거대하고 에너지를 많이 소모하는 건조 장치 대신, 이 램프들을 컨베이어 시스템에 바로 설치할 수 있습니다.
하지만 한 가지 단점이 있습니다. IR은 방향성이 있습니다. 마치 손전등과 같아서, 몇 밀리미터만 잘못 설정해도 센서에 차가운 부분이 생길 수 있습니다. 그러므로 정확한 위치에 램프를 설치해야 합니다.
일단 설정이 완료되면, 전기 요금이 현저히 줄어드는 것을 확인할 수 있습니다.