PFA(Perfluoroalkoxy)와 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)는 반도체·디스플레이·케미칼 플랜트에서 가장 널리 사용되는 불소계 배관 재질이다. 두 재질은 모두 고내화학성을 갖지만, 내열성·내금속이온·용출 특성·유연성·비용에서 뚜렷한 차이가 있다. 본 글에서는 반도체 공정(UPW, Chemical Delivery, Slurry), 배관 시공, 내화학 실제 적용 조건에 따라 어떤 재질을 선택해야 하는지 실무 기준으로 정리한다.
1. 재질 개요
1.1 PFA (Perfluoroalkoxy)
- 완전 불소계(Fluoropolymer)
- 매우 높은 내화학성 (강산·강염기·Solvent 대부분 안정)
- 금속이온 용출 거의 없음
- 반도체 초고순도 라인에서 표준 재질
1.2 PVDF (Polyvinylidene Fluoride)
- Partial fluoropolymer
- PFA보다는 내화학성 낮음
- 기계적 강도(강성) 우수
- 비용이 저렴해 대용량 Chemical 라인에 자주 사용
2. PFA vs PVDF 핵심 성능 비교표
| 항목 | PFA | PVDF |
| 내화학성 | 최상급 (FEP/PFA계 한계점 없음) | 중상급 (산·알칼리 대부분 가능, Solvent 일부 취약) |
| 내열성 | 200°C 이상 가능 | 약 120°C |
| 금속이온 용출 | 매우 낮음 | PFA 대비 높음 |
| 표면 거칠기(Ra) | 매우 낮음 | 상대적으로 높음 |
| 유연성 | 매우 높음 | 낮음 (단단함) |
| 기계적 강도 | 중간 | 높음 |
| 비용 | 매우 높음 | 중간 |
| 주 용도 | UPW / 고순도 케미칼 | 일반 케미칼 / Acid / 배기 / 대유량 |
3. 반도체 공정에서의 실무적 차이
3.1 UPW (초순수) 라인
- PFA가 사실상 표준
- 초순도 요구, 금속이온 용출 최소화 필요
- PVDF는 UPW에 거의 사용되지 않음
결론
UPW = PFA 고정
3.2 Chemical Delivery (SC1, SC2, HF, HCl, IPA 등)
산·알칼리 (HF, HCl 등)
- PFA는 모든 강산·강염기에 안정
- PVDF는 HF 농도 높은 경우 장기 안정성 떨어짐
- 특히 고온 HF에 PVDF는 부적합
Solvent (IPA, Acetone, PGMEA)
- PFA는 전 범위 안정
- PVDF는 일부 Solvent에서 팽윤 가능성
결론
- 고농도·고온 acid/solvent → PFA
- 일반 SC1/SC2·중저농도 chemical → PVDF 가능
3.3 Slurry 라인
- 입자부하 + 내마모 요구
- PVDF는 강성이 높아 진동·압력 변동에 안정적
- PFA는 유연성 때문에 반복 압력 변동에서 변형 가능성
결론
Slurry high-flow = PVDF 선호
단, 금속 이온 민감 공정일 경우 PFA 적용
4. 시공 관점 비교 (용접·접합·밴딩)
4.1 용접(HF Weld)
PFA
- 핫멜트 용접
- 용융점 높아 용접 장비 고급형 필요
- 배관 길이 길수록 용접 난이도 증가
PVDF
- 상대적으로 용접 용이
- 플랜트 현장에서 선호
4.2 밴딩(Bending)
PFA
- 유연성 좋아 복잡한 routing에 최적
- 반도체 Cleanroom ceiling 내 routing에 자주 사용
PVDF
- 강성 때문에 tight bending 어렵고
- 대부분 elbow 사용 → 플랜지·용접부 증가
5. 내화학성 기준 (Acid/Base/Organic)
| 화학물 | PFA | PVDF |
| HF | 최상급 | 조건부 (고온/고농도 비추천) |
| H₂SO₄ | 우수 | 우수 |
| HCl | 우수 | 우수 |
| SC1 (NH₄OH+H₂O₂) | 우수 | 안정 |
| SC2 (HCl+H₂O₂) | 우수 | 안정 |
| IPA | 우수 | 중간 (팽윤 사례 있음) |
| PGMEA | 우수 | 취약 |
| NMP | 안정 | 매우 취약 |
6. 비용 차이
| 재질 | 상대 단가 |
| PFA | 100 (기준) |
| PVDF | 40~60 |
배관·피팅 수량이 많을수록 비용 차이 큼.
대유량 Chemical Transfer System은 대부분 PVDF를 선택한다.
7. 어떤 조건에서 PFA를 선택해야 하는가?
반도체 FAB 기준 필수 조건:
- 금속이온 용출 0에 근접해야 함
- Ultra High Purity (UHP) Chemical
- Solvent 처리
- 고온 Chemical
- UPW 라인
- Wet Cleaning Main Process
- Photo 공정 화학 공급
즉, 고순도·고가 소재를 다루는 영역은 전부 PFA
8. 어떤 조건에서 PVDF가 적합한가?
- HF/HCl 등 일반 Acid 공급 라인
- 2차전지 전해액 제조설비
- 반도체 Bulk Chemical Supply
- Slurry Transfer
- 배기 스크러버 액 순환
- Cooling Chemical
- 설비 규모 크고 배관 수량 많은 공정
경제성 + 내화학성 균형이 필요할 때 PVDF가 가장 현실적.
9. 선택 가이드
| 조건 | 권장 재질 |
| 초순도 UPW | PFA |
| 고온 Chemical | PFA |
| 고농도 Solvent | PFA |
| 일반 acid/alkali | PVDF |
| Slurry 공정 | PVDF |
| 대용량 Chemical Supply | PVDF |
| 비용 절감이 중요 | PVDF |
| 금속이온 민감 | PFA |
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