이 글에서는 클린룸의 급기(AHU, FFU) 및 배기 흐름 구성과 HEPA 필터 조합 방식, 제약 vs 반도체 클린룸의 공조 차이, 차압 유지 및 필터 교체 주기를 상세하게 설명합니다.
1. 클린룸 공조 시스템 개요
클린룸의 핵심은 ‘입자 제거’와 ‘차압 유지’입니다. 이를 위해 외기와 재순환 공기를 조절하는 급기/배기 시스템이 정밀하게 설계됩니다.
급기 시스템 구성
| 구성 요소 | 기능 |
| AHU (Air Handling Unit) | 외기와 재순환 공기를 냉각·가열·제습·가습 후 공급 |
| Pre Filter (예비 필터) | 외기 중 대형 먼지 제거 |
| HEPA/ULPA 필터 | 0.3μm 이하 초미세 입자 제거 (효율 99.97% 이상) |
| FFU (Fan Filter Unit) | 청정도 최상 유지. 필터+팬 일체형으로 천장에 직접 설치 |
배기 시스템 구성
| 구성 요소 | 기능 |
| Exhaust Duct | 클린룸 내 오염된 공기를 외부로 배출 |
| 배기 Fan | 정압 유지, 공기 흐름 보조 |
| Dust Collector / Scrubber | 유기화합물/입자 제거 (특수용도 클린룸에 적용) |
2. FFU 배치와 급기/배기 흐름도
클린룸 공조 흐름은 ‘상부 급기 – 하부 배기’ 또는 ‘단일 패스 vs 리턴 시스템’으로 구성됩니다.
흐름도 예시
- FFU 위치: 천장 그리드에 모듈화 설치. Class 1~1000 수준 요구 시 다량 배치
- 배기 위치: 하부 벽면, 또는 플로어 하부(제약)에서 분산 회수
3. HEPA 필터 단계 및 조합 방식
| 구분 | 필터 위치 | 역할 |
| 1차 필터 | AHU 내부 Pre-filter | 외기 먼지 1차 제거 |
| 2차 필터 | AHU 내부 Medium Filter | 중간 입자 제거 |
| 최종 필터 | FFU 내 HEPA/ULPA 필터 | 0.3μm 이하 미립자 제거 (최종 청정도 확보) |
- FFU 내장형 HEPA는 교체 편의성과 균일 풍속 유지 장점
- 터미널 필터 방식: AHU에서 급기 덕트 끝단에 필터 설치 (공간 절약)
4. 반도체 vs 제약 클린룸 공조 차이
| 항목 | 반도체 | 제약 |
| 청정도 | Class 1~1000 | Class 100~10000 |
| 환기 방식 | 상부 급기 – 하부 배기 (단일 패스 중심) | 재순환 + 외기 도입 |
| 차압 설정 | 구역 간 차압 5~10Pa | 밀폐 구역 차압 유지(10~30Pa 이상) |
| 공기 흐름 | 단방향 (Unidirectional) 중요 | 난류(Turbulent) or 단방향 병행 |
| 배기 설비 | 유기가스 배출 중심 | 생물학적 위험 대응 (HEPA 필터 후 배기) |
※ 제약 클린룸은 EU GMP 기준에 따라 airlock, gowning room 등 공조 구역 세분화.
5. 차압 유지 및 필터 교체 기준
차압 설계 기준
| 구역 차압(Pa) | 적용 예시 |
| +10~+20Pa | 메인 클린룸 ↔ 보조실 |
| +20~+40Pa | Critical Room ↔ Gowning Room |
| 0Pa 또는 음압 | 독성·위험물 다루는 구역 |
필터 교체 주기
| 필터 종류 | 교체 주기 | 기준 |
| Pre Filter | 3~6개월 | 차압 증가 or 먼지량 기준 |
| Medium Filter | 6~12개월 | 풍속 저하 시 |
| HEPA Filter | 1~3년 | DOP 테스트 기준 효율 미달 시 |
6. 설계 시 유의사항
- FFU 풍속 균일도 확보: ±20% 내 유지
- 풍량 산정 기준: 인체 열량, 공정 장비 열부하, 클린 등급별 필요 환기 횟수 고려
- Noise 기준 고려: FFU 다량 사용 시 60dB 이하 설계
- 정전 시 대응: UPS 이중화 필요 (제약 GMP 인증 시 필수)
결론
클린룸의 급기(AHU, FFU) 및 배기 설비 구성은 단순한 냉난방 시스템이 아닌, 미세한 입자 통제와 차압 유지를 위한 정밀 기술입니다. 특히 산업에 따라 필요한 청정도, 공기 흐름, 필터 등급과 조합 방식이 달라지므로, 설계 초기부터 용도별 특성을 반영해야 합니다. 본 포스트의 설계 해설이 실무 설계자 및 엔지니어에게 실질적인 참고가 되기를 바랍니다.
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