IR 가열을 활용한 바이오센서 제작 과정에서의 탄소 배출 감소
바이오센서를 제작할 때는 물질들이 마르거나 경화되기를 기다려야 하는 시간이 많이 소요됩니다. 대부분의 연구실에서는 모든 것을 거대한 대류식 오븐에 넣어 가열하지만, 이는 마치 피자 한 조각을 데우기 위해 집 전체를 따뜻하게 만드는 것과 같아 에너지 낭비가 심합니다.
우리는 공기를 가열하는 방식을 버리고, 원하는 부분만을 직접 가열하는 방식을 선택했습니다. 목표 지향적인 적외선 램프를 사용함으로써, 품질을 저하시키지 않으면서도 클린룸의 탄소 발자국을 줄일 수 있습니다.
적절한 열량 조절
바이오센서를 다룰 때는 단순히 열을 가하는 것만으로는 안 됩니다. 그렇게 하면 기판이 손상될 수 있습니다. 화학 결합이 제대로 형성되도록 하려면 특정 파장의 열이 필요합니다.
우리는 단파 적외선 램프를 사용했습니다. 왜냐하면 이 램프는 중파 램프보다 훨씬 더 깊은 곳까지 열을 전달할 수 있기 때문입니다. 그 결과, 처리 시간이 몇 분에서 몇 초로 줄어듭니다. 정말 빠릅니다. 그렇기 때문에 하루 종일 대형 오븐을 고온 상태로 유지할 필요도 없습니다.
세부적인 하드웨어 사양
우리는 램프에 고순도의 석영 소재를 사용합니다. 반도체 환경에서는 가스 방출이 큰 문제가 되므로, 이는 반드시 필요한 요소입니다.
장비가 방의 절반을 차지하지 않도록, 우리는 고밀도 필라멘트를 사용합니다. 이를 통해 필요한 곳에 집중된 열을 전달할 수 있습니다. 게다가 이 필라멘트들은 기존의 PLC 컨트롤러와도 호환되므로, 반응 시간도 밀리초 단위로 측정됩니다.
주의해야 할 점은, 이 장비가 매우 뜨거워진다는 것입니다. 에너지가 집중되기 때문에, 적절한 냉각 시스템이 필요합니다. 그렇지 않으면 주변의 전자 장치들이 손상될 수 있습니다.
지구에 미치는 영향
결국, 이 방법은 전력 비용과 지구에 미치는 영향 측면에서 큰 도움이 됩니다. 공기를 가열하는 것을 멈추고 웨이퍼만을 집중적으로 가열함으로써, 단위당 소비되는 전력량이 현저히 줄어듭니다. 또한, 엄청난 양의 폐열이 방 안으로 들어가지 않으므로 건물의 HVAC 시스템에도 부담이 줄어듭니다.
탄소 중립 목표를 추구하는 엔지니어들에게 이는 구식 가열 방식의 비효율성을 없애주는 간단한 해결책입니다.