우크라이나 연구소: FFUS를 활용한 비용 효율적인 클린룸

2022년, 우크라이나의 한 고객사에서 ISO 14644 규격을 준수하는 기존 건물 내에 식물 재배를 위한 ISO 7 및 ISO 8 등급의 클린룸을 여러 개 구축해 달라는 요청을 받았습니다. 저희는 이 프로젝트의 설계부터 제작까지 전 과정을 맡았습니다. 최근 모든 자재가 현장에 도착하여 클린룸 설치 준비를 마쳤습니다. 이에 따라, 이 프로젝트에 대한 개요를 간략히 소개하고자 합니다.

클린룸 구축 비용은 초기 투자 비용이 매우 높을 뿐만 아니라, 필요한 공기 교환 횟수와 여과 효율에 따라 크게 달라집니다. 적절한 공기 질을 유지하기 위해서는 지속적인 운영이 필수적이므로 운영 비용 또한 막대할 수 있습니다. 에너지 효율적인 운영과 클린룸 표준의 지속적인 준수는 클린룸을 제조 기술 및 연구실에 있어 가장 중요한 인프라 중 하나로 만들어 줍니다.

설계 및 준비 단계

저희는 다양한 산업 분야에 맞는 맞춤형 클린룸을 전문으로 제작하기 때문에, 기대 이상의 결과를 제공할 수 있는 간단하고 비용 효율적인 솔루션을 제공할 수 있기를 바라며 이 프로젝트를 기꺼이 수락했습니다. 설계 단계에서 저희는 다음과 같은 공간을 포함하는 클린 스페이스의 상세한 스케치를 작성했습니다.

클린룸 목록

표준 시나리오: 공기 조절 장치(AHU)를 포함한 설계

처음에 우리는 항온 항습 공조기(AHU)를 갖춘 전통적인 클린룸 설계안을 작성하고 전체 비용을 계산했습니다. 클린룸 설계 및 제작 외에도 초기 제안과 예비 계획에는 필요량보다 15~20% 더 많은 공기 공급량을 갖춘 공조기가 포함되었습니다. 원래 계획은 층류 공법 원칙에 따라 공급 및 환기 매니폴드와 H14 HEPA 필터가 통합된 형태로 수립되었습니다.

건설될 전체 클린 공간은 약 50m² 규모였으며, 이는 사실상 여러 개의 작은 클린룸을 의미하는 것이었습니다.

AHU를 포함하여 설계할 경우 비용이 더 많이 듭니다.

완전한 클린룸 구축을 위한 일반적인 투자 비용은 다음과 같은 요인에 따라 달라집니다.

• 클린룸의 필수 청결도 수준;

·사용된 기술;

·객실 크기;

• 클린 스페이스의 분할.

공기를 제대로 여과하고 교환하려면 일반 사무실 환경보다 훨씬 더 높은 전력이 필요하다는 점을 유의해야 합니다. 또한 밀폐된 클린룸은 신선한 공기 공급도 필수적입니다.

이 경우, 클린 스페이스는 매우 작은 면적에 3개의 작은 방(실험실 1, 실험실 2, 무균 출입구)으로 나뉘어져 각각 ISO 7 및 ISO 8의 청정도 기준을 충족해야 했기 때문에 초기 투자 비용이 상당히 증가했습니다. 당연히, 이 프로젝트의 예산이 제한적이었던 투자자는 높은 투자 비용에 큰 부담을 느꼈습니다. 

비용 효율적인 FFU 솔루션으로 재설계하세요

투자자의 요청에 따라 비용 절감 방안을 모색하기 시작했습니다. 클린룸의 구조와 출입문 및 패스박스의 개수는 이미 정해져 있었기 때문에 추가적인 비용 절감은 불가능했습니다. 반면, 공기 공급 시스템을 재설계하는 것이 명확한 해결책으로 보였습니다.

따라서 각 방의 천장을 동일하게 재설계하고 필요한 공기량을 계산하여 사용 가능한 방의 높이와 비교했습니다. 다행히 높이를 높일 수 있는 충분한 공간이 있었습니다. 이 아이디어는 천장에 팬 필터 유닛(FFU)을 설치하고, FFU 시스템을 통해 HEPA 필터를 거쳐 클린룸에 깨끗한 공기를 공급하는 것이었습니다. 환기 공기는 측벽에 설치된 공기 덕트를 통해 중력에 의해 재순환되며, 덕트는 벽면에 매립되어 공간 손실을 최소화합니다.

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

재설계 과정에서 충분한 용량의 천장 매립형 에어컨을 설치하여 공간을 냉난방할 수 있도록 했습니다. 또한, 공간 내 최적의 공기 흐름을 제공하기 위해 풍량 조절 장치(FFU)를 배치했습니다.

비용 절감 달성

재설계를 통해 상당한 비용 절감이 이루어졌는데, 새로운 설계는 다음과 같은 여러 고비용 요소를 제외할 수 있도록 해주었기 때문입니다.

·AHU;

• 제어 요소가 포함된 완벽한 덕트 시스템;

·전동 밸브.

새로운 설계는 매우 간단한 시스템으로 구성되어 있어 투자 비용을 크게 절감할 뿐만 아니라, 기존 공조 시스템보다 운영 비용도 낮춥니다.

원래 설계와는 달리, 재설계된 시스템은 투자자의 예산에 부합했기에 우리는 해당 프로젝트 계약을 체결했습니다.

결론

달성된 결과를 바탕으로 ISO14644 또는 GMP 표준을 준수하는 FFU 시스템을 갖춘 클린룸 구축은 상당한 비용 절감을 가져올 수 있다고 할 수 있습니다. 투자 비용과 운영 비용 모두에서 비용 우위를 확보할 수 있습니다. 또한 FFU 시스템은 제어가 매우 간편하므로 필요에 따라 비작업 시간 동안 클린룸을 휴식 상태로 유지할 수 있습니다.