가스 순도: 산업의 정밀도를 결정하는 핵심 요소

가스의 순도(Purity)는 특정 가스 혼합물에서 주성분인 가스가 차지하는 비율을 의미합니다. 이는 백분율(%), ppm(parts per million, 100만 분의 1), ppb(parts per billion, 10억 분의 1) 등 다양한 단위로 표현됩니다. 예를 들어, 99.999% 순도의 질소는 전체 가스 중 99.999%가 질소 분자이고 나머지 0.001%는 다른 성분(불순물)으로 구성되어 있다는 뜻입니다.

가스의 **품질(Quality)**과 **순도(Purity)**는 종종 혼용되지만 다른 개념입니다. 순도가 주성분의 농도를 나타내는 반면, 품질은 가스에 포함된 먼지, 수분, 오일과 같은 오염 물질의 존재 여부 및 그 양을 포함하는 더 넓은 개념입니다. 국제 표준인 ISO 8573-1은 이러한 오염 물질을 기준으로 가스 품질을 분류합니다.

 

 

가스 순도의 등급과 표현

가스의 순도는 보통 'Nine'의 개수로 등급을 표현하는 경우가 많습니다. 예를 들어, 99.999% 순도는 소수점 아래 9가 다섯 개이므로 '파이브 나인(Five-Nine)'이라고 부릅니다.

• 일반 순도 (Industrial Grade): 99.9% (쓰리 나인, Three-Nine) 이하
• 고순도 (High Purity): 99.99% ~ 99.999% (포 나인 ~ 파이브 나인)
• 초고순도 (Ultra-High Purity): 99.999% (파이브 나인) 이상

이러한 등급 표기는 전체적인 순도를 나타낼 뿐, 어떤 종류의 불순물이 얼마나 포함되어 있는지를 알려주지는 않습니다. 따라서 정밀한 공정에서는 총 불순물의 양과 함께 산소, 수분, 탄화수소 등 특정 불순물의 개별적인 농도까지 중요하게 관리됩니다.

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산업별 가스 순도의 중요성

가스의 순도는 다양한 산업 분야에서 제품의 품질, 공정의 안정성 및 안전에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 반도체 및 전자 산업: 반도체 웨이퍼 제조 공정에서는 극도로 높은 순도의 가스가 필수적입니다. 공정 중 미량의 불순물이라도 존재할 경우, 이는 회로의 결함을 유발하고 반도체의 성능과 수율을 저하시키는 치명적인 원인이 될 수 있습니다. 이 때문에 '세븐 나인(99.99999%)' 이상의 초고순도 가스가 사용되기도 합니다.
• 의료 분야: 환자의 호흡이나 수술에 사용되는 의료용 가스는 인체에 직접적인 영향을 미치므로 매우 엄격한 순도 기준을 따릅니다. 불순물이 포함될 경우 환자에게 심각한 부작용을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 의료용 산소는 고순도가 요구되며, 질소 또한 특정 의료 장비나 시술에 사용될 때 높은 순도를 유지해야 합니다.
• 금속 가공 및 열처리: 레이저 절단이나 어닐링(풀림)과 같은 금속 가공 공정에서는 고온에서 금속 표면이 산화되는 것을 방지하기 위해 고순도의 질소나 아르곤 같은 불활성 가스를 사용합니다. 불순물, 특히 산소는 가공 품질을 떨어뜨리고 제품의 내구성에 영향을 줄 수 있습니다.
• 식품 및 음료: 식품의 신선도를 유지하고 유통기한을 늘리기 위한 포장(MAP, Modified Atmosphere Packaging)에는 질소나 이산화탄소 가스가 사용됩니다. 이때 사용되는 가스의 순도는 식품의 맛과 향을 보존하고 미생물의 번식을 억제하는 데 중요한 역할을 합니다.
• 분석 및 실험: 가스 크로마토그래피(GC)와 같은 정밀 분석 장비에서는 분석 결과의 정확성과 재현성을 위해 고순도의 운반 가스(carrier gas)가 필수적입니다. 운반 가스에 포함된 불순물은 분석 기기의 감도를 저하시키고 부정확한 결과를 초래할 수 있습니다.

이처럼 가스의 순도는 단순한 농도를 넘어, 첨단 산업의 정밀도와 제품의 신뢰도를 좌우하는 핵심적인 요소라고 할 수 있습니다. 따라서 각 산업 분야의 요구사항에 맞는 적절한 순도의 가스를 선택하고 안정적으로 공급받는 것이 매우 중요합니다.