우크라이나 연구소: FFUS를 갖춘 비용 효율적인 클린룸

2022년, 우크라이나 고객사 중 한 곳에서 기존 건물에 ISO 14644를 준수하는 식물 재배용 ISO 7 및 ISO 8 실험실 클린룸을 여러 개 설치해 달라는 요청을 받았습니다. 저희는 이 프로젝트의 전체 설계 및 제작을 담당하게 되었습니다. 최근 모든 자재가 현장에 도착하여 클린룸 설치 준비가 완료되었습니다. 따라서, 이제 이 프로젝트를 간략하게 소개하고자 합니다.

클린룸 비용은 투자 집약적일 뿐만 아니라, 필요한 공기 교환 횟수와 여과 효율에 따라 달라집니다. 적절한 공기질은 지속적인 운영을 통해서만 유지될 수 있으므로 운영 비용이 매우 많이 들 수 있습니다. 에너지 효율적인 운영과 클린룸 기준을 지속적으로 준수하는 것은 클린룸을 제조 기술 및 실험실의 가장 중요한 인프라 중 하나로 만드는 요소입니다.

설계 및 준비 단계

저희는 다양한 산업적 요구에 맞춰 맞춤형 클린룸을 전문으로 제작하는 업체로서, 기대를 뛰어넘는 간편하고 비용 효율적인 솔루션을 제공하고자 하는 희망을 품고 기꺼이 도전을 받아들였습니다. 설계 단계에서 저희는 다음과 같은 클린룸을 포함하는 클린룸의 세부적인 스케치를 제작했습니다.

클린룸 목록

표준 시나리오: 공기 처리 장치(AHU)를 포함한 설계

처음에는 항온항습 AHU를 갖춘 전통적인 클린룸 설계를 하고 전체 비용을 계산했습니다. 클린룸 설계 및 제작 외에도, 초기 제안 및 예비 계획에는 필요 공기량보다 15~20% 더 많은 공기 공급량을 가진 공기 처리 장치가 포함되었습니다. 초기 계획은 층류 규칙에 따라 공급 및 회수 매니폴드와 H14 HEPA 필터가 내장된 형태로 수립되었습니다.

건설될 전체 청정 공간은 약 50m2로, 기본적으로 여러 개의 작은 청정실을 의미했습니다.

AHU로 설계 시 비용 증가

완전한 클린룸을 구축하기 위한 일반적인 투자 비용은 다음 사항에 따라 달라집니다.

·청정실의 요구되는 청정도 수준;

·사용된 기술;

·객실 크기;

·청결공간의 구분

공기를 제대로 여과하고 교환하려면 일반 사무실 환경보다 훨씬 더 높은 전력이 필요하다는 점에 유의해야 합니다. 밀폐된 클린룸에도 신선한 공기 공급이 필요하다는 점은 말할 것도 없습니다.

이 경우, 매우 좁은 바닥 면적에 청정 공간이 엄격하게 구분되어 있었고, 세 개의 작은 방(실험실 1, 실험실 2, 무균실 입구)은 ISO 7 및 ISO 8의 청정도 요건을 충족해야 했기 때문에 초기 투자 비용이 상당히 증가했습니다. 이 프로젝트의 예산이 제한적이었기에 높은 투자 비용은 투자자에게도 큰 부담으로 작용했습니다. 

비용 효율적인 FFU 솔루션으로 재설계

투자자의 요청에 따라 비용 절감 방안을 모색하기 시작했습니다. 클린룸의 배치, 출입문 및 패스박스 개수는 제시되었지만, 추가적인 절감 효과는 없었습니다. 반면, 공기 공급 시스템을 재설계하는 것이 가장 확실한 해결책으로 보였습니다.

따라서 각 방의 천장을 동일한 크기로 재설계하고, 필요한 풍량을 계산하여 사용 가능한 방의 높이와 비교했습니다. 다행히 높이를 높일 수 있는 충분한 공간이 있었습니다. 천장에 FFU(팬 필터 유닛)를 설치하고, FFU 시스템(팬 필터 유닛)을 사용하여 HEPA 필터를 통해 청정실로 깨끗한 공기를 공급하는 방안을 제안했습니다. 환기는 중력을 이용하여 벽에 설치된 측벽 덕트를 통해 재순환되므로 공간 손실이 없습니다.

AHU와 달리 FFU는 특정 구역의 요구 사항을 충족시키기 위해 각 구역으로 공기가 흐르도록 합니다.

재설계 과정에서 충분한 용량의 천장형 에어컨을 천장에 설치하여 공간을 냉난방할 수 있도록 했습니다. FFU(공기 흐름 제어 장치)는 공간 내 최적의 공기 흐름을 제공하도록 배치되었습니다.

비용 절감 달성

재설계를 통해 새로운 설계에서는 다음과 같은 여러 비용이 많이 드는 요소를 제외할 수 있었기 때문에 상당한 비용 절감 효과가 있었습니다.

·AHU;

·제어 요소를 갖춘 완전한 덕트 시스템

·모터화된 밸브.

새로운 설계는 투자 비용을 크게 줄일 뿐만 아니라 AHU 시스템보다 운영 비용도 낮추는 매우 간단한 시스템으로 구성되어 있습니다.

원래 설계와는 달리 재설계된 시스템은 투자자의 예산에 맞았기 때문에 우리는 이 프로젝트를 계약하게 되었습니다.

결론

달성된 결과를 바탕으로, ISO14644 또는 GMP 기준을 준수하는 FFU 시스템을 갖춘 클린룸 구축은 상당한 비용 절감 효과를 가져올 수 있다고 단언할 수 있습니다. 투자 비용과 운영 비용 모두에서 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 또한, FFU 시스템은 매우 쉽게 제어할 수 있으므로, 필요한 경우 근무 외 시간에는 클린룸을 가동하지 않을 수 있습니다.