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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
LCD 제조공정 유해요인 특성 연구(III)
- 연구책임자
- 김기웅외 10명
- 수 행 연 도
- 2016년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구제목 : LCD 제조공정 유해요인 특성 연구 Ⅲ 2. 연구 필요성 및 목적 LCD 제조공정에서는 다양한 세부공정을 통해 LCD 패널을 가공하고 있으며, 각각의 공정에서는 유기용제, 금속, 가스, 무기산 등 많은 화학물질을 사용하고 있고, LCD 패널 가공 장비에서는 정전기 제거, 세정, 노광, 경화 등을 위해 X-ray, UV 설비 등이 사용되고 있다. 그러나 아직까지 LCD 제조공정의 유해요인 특성에 대해 체계적으로 조사 연구된 사례가 보고된 바 없다. 따라서 LCD 제조공정에서 발생 가능한 화학물질 및 방사선의 노출수준과 환기실태를 평가하여 근로자 건강보호를 위한 작업환경 관리 방안을 마련할 필요가 있다. 3. 연구내용 및 방법 1) 연구내용 국내 LCD 제조사업장 2개소의 LCD 가공라인 4개 및 모듈라인 2개를 대상으로 LCD 제조공정의 유해요인 특성을 파악하고 근로자 건강보호를 위한 작업환경 관리방안을 연구하였다. 2) 연구방법 (1) 공정 특성 및 화학물질 취급현황 파악 LCD 제조공정을 세부적으로 분류하여 공정 특성을 파악하고 화학물질 취급현황, 근로자의 직무별 업무내용 등을 파악하였다. (2) 화학물질 노출농도 평가 LCD 제조공정에서 노출 가능한 아세톤, IPA, PGME, PGMEA 등과 같은 휘발성유기화합물, 스퍼터 공정 타깃 물질 등 금속류, 습식식각 공정에서 사용하는 질산, 황산, 염산과 같은 무기산류, 디메틸포름아미드, 에틸렌글리콜, 오존 등과 같은 생식독성 관련 물질 등의 화학물질 노출평가를 실시하였다. (3) 방사선 노출수준 평가 LCD 제조공정에서는 정전기 제거, 세정, 노광, 경화 등을 위해 X-ray, UV 설비 등이 사용되고 있어 전리방사선, 자외선 및 극저주파 자기장에 대한 노출수준을 평가하였다. (4) 환기시스템 평가 LCD 제조공정의 환기시스템을 이해하고 유해요인 노출평가 결과와 연계한 해석을 위해 연구대상 LCD 생산라인의 전체환기시스템과 공정별 국소환기시스템을 파악하였다. 4. 연구결과 LCD 제조공정은 수십개의 매우 세분화된 공정을 통해 LCD 패널을 가공, 조립하며 박막트랜지스터 및 컬러필터 유리기판에 LCD 회로패턴을 구성하는 등의 공정 과정에서 화학물질을 사용하고 있었다. LCD 제조공정에서 사용되고 있는 화학물질은 사업장별로 다소 차이는 있었으나 1개의 생산라인에서 100종 내외의 화학물질이 사용되고 있었다. LCD 제조공정에서 사용되고 있는 화학물질 가운데 주기적인 작업환경측정을 통해 노출농도를 관리해야 하는 물질은 20여종으로 전체 사용물질의 20% 정도만이 작업환경측정대상이다. 이는 LCD 공정에서 많이 사용되는 물질이 수지 등 고분자물질이 많고 감광액, 배향액, 세정액 등에 사용되는 화학물질의 상당수가 아직 노출기준도 설정되어 있지 않은 물질이기 때문이다. 비록 사업주가 주기적인 작업환경측정을 통해 노출농도를 관리해야 하는 물질은 아니더라도 증착공정이나 식각공정에서는 반응성 가스, 자극성 및 독성 물질이 사용되고 있고 포토공정에서는 유기용제가 함유되어 있는 많은 종류의 감광액이 사용되고 있으므로 근로자의 노출농도를 최소화하도록 노력할 필요가 있다. LCD 공정에서 발생되는 화학물질에 대한 노출농도 평가결과 아세톤, IPA, PGME, PGMEA 등과 같은 휘발성유기화합물, 스퍼터 공정 타깃 물질 등 금속류, 습식식각공정에서 사용하는 질산, 황산, 염산과 같은 무기산류, 디메틸포름아미드, 에틸렌글리콜, 오존 등과 같은 생식독성 관련 물질 등이 검출되었으나 농도수준은 노출기준에 비해 매우 낮은 수준이었다. 건식식각의 스크러버 공정에서만 염소가 검출되었고, CVD, CVD 스크러버 및 건식식각 공정에서 측정한 포스핀 및 염소는 모두 검출되지 않았고 암모니아, 불산 및 VOCs는 검출되었으나 노출기준보다 훨씬 낮은 수준이었다. 다만 PM작업을 수행하는 일부의 경우에 정상작업시 보다 수배∼수십배 이상의 농도를 보이는 경우가 있었으므로 충분한 작업시간을 확보하고 개인보호장비를 착용하고 정해진 작업절차를 준수하면서 작업을 하는 등 근로자의 노출수준을 최소화하기 위한 노력이 필요하였다. 또한, LCD 공정에서 사용되는 Ionizer 설비에서 발생되는 전리방사선에 대한 노출농도 평가결과 대부분 1 m㏜/yr를 초과하지는 않았으나 일부 차폐가 제대로 이루어지지 않은 설비의 경우 최고 6.9333 m㏜/yr 수준에 달한 경우도 있었다. Ionizer로부터 발생되는 방사선 수준을 저감하기 위해서는 차폐물의 재질에 따라 적절한 차폐율을 가지도록 차폐물의 두께를 충분히 하여 차폐를 하고 설비 틈새로부터 누출이 없도록 관리할 필요가 있었다. 그리고 자외선에 대한 노출농도 평가결과 UVC 파장범위의 UV램프로부터 발생되는 자외선 수준은 대부분 0.0001 ㎽/㎠ 미만이었고 근로자가 UV설비 근처에서 근무하는 시간이 짧아서 근로자의 자외선 노출량은 허용노출기준에 비해 매우 낮은 수준이었다. 다만 일부 UV조사량이 높은 경우가 있었으므로 차폐시설을 개선할 필요가 있었고 UV설비가 가동되는 상태에서 설비에 근접하여 작업하는 것은 최소화할 필요가 있었다. UVA 파장범위의 자외선 수준은 허용노출기준인 1.0 ㎽/㎠ 에 비해 매우 낮은 수준이었다. 한편 LCD 가공공정에서는 부유입자의 영향을 최소화하기 위해 시간당 100회 내외의 빠른 속도로 전체환기가 이루어지고 있고, 공정에서 발생한 화학물질은 전체환기 과정에서 혼합되어 재순환되고 있으므로 점차 다른 공정에도 영향을 주고 있었다. 따라서 농도차이는 있겠으나 같은 층에 근무하는 근로자들은 동일한 유해물질에 노출되고 있다고 볼 수 있다. 그러므로 포토공정과 같이 유기용제를 사용하거나 타 공정보다 화학물질 노출농도가 높은 공정의 경우는 화학물질 확산의 영향을 최소화하기 위해 환기체계 개선방안을 검토할 필요가 있다. 그래서 포토공정을 대상으로 전산유체역학을 이용하여 환기시스템을 평가한 결과, 클린룸의 급·배기량의 균형이 적절치 않은것으로 조사되었다. 포토공정의 PR 도포방식인 Spin 및 Linear 둘다에서 급기량이 배기량 보다 더 많은 것으로 평가되었다. 이에 개선의견으로 현재 배기량을 유입되는 급기량 만큼 증가시키고 배기된 공기는 VOC 저감장치를 설치하여 처리한 후 청정한 공기가 하부 플레넘으로 배출되도록 하면 클린룸에서의 오염물질 재순환 문제를 해소할수 있으리라 판단되었다. 아울러 유지보수 작업 등 화학물질이 발생될 수 있는 작업은 장비에 잔류하고 있는 물질을 충분히 배출하거나 배기한 후 작업을 수행하는 등 근로자의 화학물질 노출을 최소화할 필요가 있었다. 5. 활용방안 및 기대성과 LCD 제조공정의 유해요인 노출특성에 관한 정보는 사업장 안전보건관리자 및 산업보건 관계자 등이 근로자 건강보호를 위한 교육 및 작업환경관리에 활용할 수 있고, LCD 사업장의 유해요인 평가 및 작업환경관리와 관련한 기술 개발을 위한 기초자료로 널리 활용할 수 있다. 6. 중심어 : TFT-LCD(박막트랜지스터-액정표시장치), 유해요인, 노출 특성, 화학물질, 환기시스템 7. 참고문헌 및 연락처 1) 참고문헌 (1) American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH). Threshold limit values (TLVs) for chemical substances and physical agents & biological exposure indices (BEIs). ACGIH, Cincinnati (OH); 2014. (2) Tyagi A., Chatterjee S. Liquid Crystal Display: Environment & Technology. International Journal of Environmental Engineering Science and Technology Research Vol. 1, No. 7, July 2013, pp: 110-123. (3) Hsieh, G.Y.; Wang, J.D.; Cheng, T.J.; Chen, P.C. Prolonged menstrual cycles in female workers exposed to ethylene glycol ethers in the semiconductor manufacturing industry. Occup. Environ. Med. 2005, 62, 510？516. (4) Chang TY, Huang KH, Liu CS, et al. Exposure to volatile organic compounds and kidney dysfunction in thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD) workers. J hazard mater 2010;178:934-940 (5) Hornung RW, and Reed LD. Estimation of average concentration in the presence of nondetectable values. Appl Occup Environ Hyg 1990;5(1): 46-51 (6) International Labour Organization (ILO). Encyclopedia of occupational health and safety. 4th ed. Geneva, ILO; 1998 vi…LCD 제조공정 유해요인 특성 연구 (7) International Standardization Organization (ISO). Indoor, ambient and workplace air - Sampling and analysis of volatile organic compounds by sorbent tube/thermal desorption/capillary gas chromatography - Part 1: Pumped sampling. ISO 16017-1, 2000 (8) National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). NIOSH manual of analytical methods. NIOSH, 2014 (9) Wu CH, Feng CT, Lo YS, et al. Determination of volatile organic compounds in workplace air by multisorbent adsorption/thermal desorption-GC/MS. Chemosphere 2004;56:71-80 2) 연락처 (1) 연구책임자 : 직업환경연구실 김기웅 실장 / 정은교 연구위원 / 김갑배 연구위원 / 연구기획부 박승현 부장
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