드라이룸

드라이룸(DRY ROOM). 바이스테크닉이 설계한 배터리셀 드라이룸 구상도

드라이룸 적용사례

드라이룸(DRY ROOM)은 2차전지 분야(배터리, 전해액, 리튬이온전지, 분리막, 리튬 폴리머 배터리 등)의 제품생산, 연구개발 과정에서 문제가 되는 습도를 처리하기 위해 고안된 저습도 청정실이다.

개요

드라이룸은 제품의 품질과 수율 향상을 위해 공기 중 수분량을 일정 값 이해로 제어할 수 있는 제습도실을 뜻한다. 반도체, 디스플레이 산업에서 사용하는 팹(fab) 생산공장(시설)을 크린룸이라고 한다면, 2차전지 드라이룸은 요즘 계속 이슈인 2차전지 산업(배터리, 전공정, 후공정)에서 사용하는 장소로 크린룸이랑 엄연히 개념이 다르고, 상세 규격 또한 다르다. 기존의 제습실과는 차별화 되며 실내 공기조건이 노점온도(Dew Point) -10℃ 이하의 Room을 말하며 리튬전지생산공정, 의료분야 등에 사용되고 있다. 실질적으로 국내에서는 1차전지인 Li/SOCLℓ 2, Li/MnO2 및 2차 Li-ion전지 조립 line에 Dry Room이 널리 사용된다.

최근 첨단산업분야(배터리, 전해액, 리튬이온전지 등)의 제품생산, 연구개발 과정에서의 수분 처리에 대한 문제가 중요한 문제로 대두되는 상황에서 수분에 의하여 제품의 성능과 제조 환경 이 결정되므로 수분에 대한 관리는 온도 및 청정도 관리와 동등한 관점에서 취급되어야 된다는 의식이 점차 강해지고 있다.

2차 전지의 주요 공정은 전극공정 및 조립공정(전공정)과 활성화 공정(후공정)으로 나뉘어지는데, 2차전지 전극공정 및 생산공정에 쓰이는 양극재, 음극재가 수분에 매우 취약하기 때문에 '2차전지 드라이룸'을 설치하고 있는 추세이다.

구성요소

제습 시스템

제오라이트 제습 Rotor를 활용 저노점AIR를 형성 전해액 주입 PART나 ROOM에 저노점AIR를 공급하는 System으로 1차로 냉가 제습, 2차로 건식회전형 흡착 제습 후 Room온도에 맞게 냉각 후 제조 공정에 공급하는 시스템이다. 만일 클린룸(Clean Room) 개념을 적용 할 경우에는 차별화된 AIR의 배분이 필요하며 Maintenance 개념에서의 설계 구성이 필요하다. 니다.

자동제어

Dry Room System이란 에너지 절약 측면에서의 자동제어 개념을 도입하기에는 System 자체의 안전성이 문제가 된다. 즉 가장 에너지 소비가 높은 재생 Heater의 제어는 운전비 문제 보다는 Room의 안전성이 우선이기 때문에 제어의 개념을 도입하지 않는다. 다만 Air의 배분과 제습 소재의 변형으로 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.

건축공사

• Partition : 0.5t 칼라강판 사이에 우레탄을 발포한 판넬을 이용 외기에서 침입한 수분 및 열을 차단하여 Room에서 발생하는 정전기를 차단한다.
• 바닥공사 : 우선적으로 에폭시 3t를 콘크리트 바닥에 시공하여 바닥에서 올라오는 콘크리트의 수분을 차단하며 에폭시 위에 전도성타일 3t로 건조한 분위기에서 발생하는 정전기를 제거한다.

덕트공사

• 덕트(DUCT) : Dry Room은 공기의 이동 구간의 밀폐성이 중요하므로 DUCT는 STS나 PVC DUCT를 사용하여 기밀성을 확보해야 한다.

관련 용어

드라이룸 설비

• FILTER : 외부공기나 순환공기에 있는 분진을 여과시켜는 주는 역할
• PRE COOLER : 외기의 온도를 낮추는 역할
• RETURN COOLER : 실내에서 오는 RETURN AIR의 온도를 낮추는 역할
• REACT HEATER PURGE : 공기를 180℃ 고온으로 가열시켜 주는 역할
• PROCESS ZONE : 수분이 함유되어 있는 공기에 있는 수분을 흡수하여 건조한 공기로 만드는 역할
• PURGE ZONE : 저온 저습의 공기가 ROTOR를 통과한 후 REACT HEATER로 공급하는 역할
• ROTOR : 세라믹 섬유질의 평면지와 파형지를 번갈아 감아올린 원통형 형상으로 그 내부에는 제오라이트(Zeolite)가 코팅되어 있으며 표면에는 약 10~20 x 0.7~1.0mm의 미세한 셀이 수 없이 있으며 셀을 통과한 공기 중의 수분을 쉽게 흡수한다.
• REACT ZONE : PROCESS ZONE에서 흡수한 수분을 고온의 공기로 증발시키는 역할
• REACT FAN : REACT ZONE에서 증발시킨 수분을 외부로 방출하는 역할
• PROCESS FAN : PROCESS ZONE을 통과한 건조한 공기를 실내로 공급하는 역할
• GEARED MOTOR : ROTOR 원통 부위에 구동 벨트를 설치하여 일정한 회전을 하는 역할
• AFTER COOLER : 실내온도를 유지하기위한 역할

참고자료

• 강은철 기자, 〈클린룸·드라이룸 생산인프라, 세계 반도체·배터리시장 ‘호령’〉, 《칸》, 2020-09-06
• 진성하이텍, 〈드라이룸(DRY ROOM)의 정의〉, 《(주)진성하이텍》, 2017-09-07
• 드라이룸 설비〉, 《(주)영성이엔지》

같이 보기

• 2차전지
• 분리막
• 습도
• 노점온도

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