클린룸은 무진실이라고도 하며, 특정 공간 내의 먼지 입자, 유해 가스, 세균 등의 오염 물질을 제거하고, 실내 온도, 청정도, 실내 압력, 풍속 및 풍분, 소음 진동, 조명, 정전기 등을 일정 범위 내에서 제어하는 데 사용됩니다. 아래에서는 클린룸 정화 조치에서 청정도 요건을 충족하기 위한 네 가지 필수 조건을 주로 설명합니다.
1. 공기 공급 청결도
공급되는 공기의 청정도가 요구 조건을 충족하도록 보장하는 핵심은 정화 시스템의 최종 필터 성능과 설치입니다. 클린룸 시스템의 최종 필터에는 일반적으로 HEPA 필터 또는 서브 HEPA 필터가 사용됩니다. 국가 표준에 따르면 HEPA 필터의 효율은 4등급으로 나뉩니다. A등급은 99.9% 이상, B등급은 99.99% 이상, C등급은 99.999% 이상, D등급은 (0.1μm 이상의 입자에 대해) 99.999% 이상(울트라 HEPA 필터라고도 함)이며, 서브 HEPA 필터는 (0.5μm 이상의 입자에 대해) 95~99.9%의 효율을 가집니다.
2. 공기 흐름 구성
클린룸의 공기 흐름 구성은 일반적인 공조실과 다릅니다. 가장 깨끗한 공기가 작업 영역으로 먼저 공급되어야 하며, 이는 처리 대상물의 오염을 제한하고 줄이는 역할을 합니다. 다양한 공기 흐름 구성 방식은 각각 고유한 특징과 적용 범위를 가지고 있습니다. 수직 단방향 흐름은 균일한 하향 기류를 얻을 수 있고, 공정 장비 배치가 용이하며, 강력한 자정 능력을 갖추고 있고, 개인 클린룸 설비와 같은 일반적인 설비를 간소화할 수 있습니다. 네 가지 공기 공급 방식 또한 각각 장단점이 있습니다. 완전 밀폐형 HEPA 필터는 저항이 낮고 필터 교체 주기가 길다는 장점이 있지만, 천장 구조가 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 측면 밀폐형 HEPA 필터 상단 공급 방식과 전체 구멍 플레이트 상단 공급 방식은 각각 장단점이 반대입니다. 그중 전체 구멍 플레이트 상단 공급 방식은 시스템이 비연속적으로 가동될 때 오리피스 플레이트 내부 표면에 먼지가 쌓이기 쉽고, 유지 관리가 제대로 되지 않으면 청정도에 영향을 미칠 수 있습니다. 고밀도 디퓨저 상단 공급 방식은 혼합층이 필요하므로 높이가 4m 이상인 클린룸에만 적합하며, 전체 구멍 플레이트 상단 공급 방식과 유사한 특성을 보입니다. 양면에 그릴이 있는 플레이트를 사용하고 양쪽 벽 하단에 환기구가 고르게 배치된 환기 방식은 양쪽 벽 사이의 순 간격이 6m 미만인 클린룸에만 적합합니다. 한쪽 벽 하단에 환기구를 배치하는 방식은 벽 사이 간격이 좁은(예: 2~3m 이하) 클린룸에만 적합합니다. 수평 단방향 흐름 방식은 첫 번째 작업 영역만 100등급 청정도를 달성합니다. 공기가 반대쪽으로 흐르면서 먼지 농도가 점차 증가하므로, 동일한 공정에 대해 청정도 요구 사항이 다른 클린룸에만 적합합니다. 공기 공급 벽에 HEPA 필터를 부분적으로 배치하면 HEPA 필터 사용량을 줄이고 초기 투자 비용을 절감할 수 있지만, 특정 영역에 와류가 발생할 수 있습니다. 난류 기류: 오리피스 플레이트의 상부 배출 방식과 고밀도 디퓨저의 상부 배출 방식의 특징은 위에서 언급한 것과 동일합니다. 측면 배출 방식의 장점은 배관 설치가 간편하고, 중간 설비가 필요 없으며, 비용이 저렴하고, 기존 공장 개조에 용이하다는 점입니다. 단점은 작업 영역의 풍속이 크고, 풍하측의 분진 농도가 풍상측보다 높다는 것입니다. HEPA 필터 배출구의 상부 배출 방식은 시스템이 간단하고, HEPA 필터 뒤쪽에 배관이 필요 없으며, 깨끗한 공기가 작업 영역으로 직접 공급된다는 장점이 있습니다. 그러나 깨끗한 공기가 천천히 확산되어 작업 영역의 기류가 고르지 못할 수 있습니다. 하지만 여러 개의 배출구를 고르게 배치하거나 디퓨저가 있는 HEPA 필터 배출구를 사용하면 작업 영역의 기류를 더욱 고르게 만들 수 있습니다. 다만, 시스템이 연속적으로 가동되지 않을 경우 디퓨저에 분진이 축적되기 쉽습니다.
3. 공기 공급량 또는 공기 속도
충분한 환기량은 실내 오염 공기를 희석하고 제거하는 데 필수적입니다. 청정도 요구 사항에 따라 클린룸의 층고가 높을 경우 환기 빈도를 적절히 높여야 합니다. 특히, 10만 등급 클린룸의 환기량은 고효율 클린룸 시스템을 기준으로 하며, 그 외의 클린룸의 경우에도 고효율 클린룸 시스템을 기준으로 합니다. 10만 등급 클린룸에서 기계실에 HEPA 필터를 집중 설치하거나 시스템 말단에 서브 HEPA 필터를 사용하는 경우, 환기 빈도를 10~20% 정도 적절히 높일 수 있습니다.
4. 정압차
클린룸 내 일정 수준의 양압을 유지하는 것은 클린룸의 오염을 방지하고 설계된 청정도를 유지하기 위한 필수 조건 중 하나입니다. 음압 클린룸의 경우에도, 일정 수준의 양압을 유지하기 위해서는 인접한 클린룸 또는 스위트의 청정도가 동일 수준 이상이어야 합니다. 클린룸의 양압이란 모든 문과 창문을 닫았을 때 실내 정압이 실외 정압보다 높은 값을 말합니다. 이는 공기 정화 시스템의 공급량이 환기량 및 배기량보다 많도록 함으로써 달성됩니다. 클린룸의 양압을 확보하기 위해서는 공급 팬, 환기 팬, 배기 팬을 연동시키는 것이 가장 좋습니다. 시스템 가동 시에는 공급 팬을 먼저 가동한 후 환기 팬과 배기 팬을 가동하고, 시스템 정지 시에는 배기 팬을 먼저 정지한 후 환기 팬과 공급 팬을 정지시켜 시스템 가동 및 정지 시 클린룸의 오염을 방지합니다. 클린룸의 양압을 유지하는 데 필요한 공기량은 주로 유지 구조물의 기밀성에 의해 결정됩니다. 중국에서 클린룸 건설 초기에는 밀폐 구조물의 기밀성이 부족하여 5Pa 이상의 양압을 유지하기 위해 시간당 2~6회 공기 공급이 필요했습니다. 그러나 현재 유지 구조물의 기밀성이 크게 개선되어 동일한 양압을 유지하는 데 시간당 1~2회, 10Pa 이상의 양압을 유지하는 데는 시간당 2~3회만 공기 공급하면 됩니다. 국가 설계 규격에서는 서로 다른 층의 클린룸 간, 그리고 클린 구역과 비클린 구역 간의 정압 차이가 0.5mmH2O(약 5Pa) 이상이어야 하며, 클린 구역과 실외 간의 정압 차이는 1.0mmH2O(약 10Pa) 이상이어야 한다고 규정하고 있습니다.
게시 시간: 2025년 3월 3일