카트리지 필터 선정의 실무 기준 – 유체·여과등급·재질·유량 순서로 판단하는 이유

카트리지 필터를 고를 때 가장 중요한 건 “어떤 유체를, 어떤 목적(Pre·Final·Critical)에, 어떤 환경에서” 여과하느냐다.
제품 스펙보다 우선은 공정 조건이고, 정답은 없다. 단지 공정에 맞는 ‘적정치’ 가 있을 뿐이다.

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카트리지 필터 선정 기준을 주제로 한 NOWDAY Engineering Series 썸네일. Flow, Micron, Material, Flowrate의 핵심 요소를 시각적으로 표현했다.

1순위: 유체 특성

모든 판단은 유체 분석에서 시작한다.
필터의 여과등급, 재질, 구조는 전부 이 특성을 따라간다.

유체  항목	고려 이유	판단 기준
화학적 성상 (Acid, Base, Solvent, DIW 등)	재질 호환성, 팽윤·용해·변형 위험	PTFE/PVDF: 산·알칼리용 / PES: 제약수용 / PP: Utility
온도 (°C)	내열한계·Seal 변형	PP ≤80, PES ≤90, PVDF ≤100, PTFE ≤120
점도 (cP)	초기차압, 유량 유지력	1~3cP 이내 권장, 5cP 이상은 HF 권장
입자 크기 분포 (PSD)	여과등급 결정의 핵심	5μm 입자 90% 존재 → 1μm 필터 사용
유량 (LPM)	하우징·필터 수 결정	10” 기준 25LPM/ΔP0.1bar 적용

TIP: 점도와 화학성의 조합이 가장 필터 수명에 큰 영향을 준다. Slurry나 viscous solvent는 무조건 실험 데이터 기반으로 간다.

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2순위: 여과 목적 (필터링 단계)

같은 유체라도 여과 목적에 따라 필터는 완전히 달라진다. (필터 구조는 따로 다루겠다)

구분	목적	여과등급	필터 구조
Pre Filter	대입자 제거, 보호용	10~3 μm	Depth형 (PP Melt-blown)
Fine Filter	공정 품질 확보	1~0.2 μm	Pleated형 (PES, PP)
Final / Critical Filter	제품 직접 접촉, 품질관리	0.1~0.03 μm	Membrane형 (PES/PTFE)
Gas Filter	Dry Air, N2, CDA	0.01 μm	PTFE 멤브레인형

실무 기준: “Pre → Final → Critical” 순으로 라인을 구성하면 차압 상승률이 완만해지고,
최종 필터 교체주기가 2~3배 늘어난다.

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3순위: 재질 선택 (Chemical Compatibility)

필터 재질별 화학적 내식성 매트릭스. PTFE가 가장 넓은 내화학 범위를 가진다. 그래서 비싸도 너무 비싸다

재질은 “내화학성 + 온도 + 습윤성” 세 축으로 본다. (이게 제일 중요하다, 크리티컬한 이슈들은 다 여기서 나온다)

ENTEGIRS(좌), PALL(우) 내화학성표

내화학성 표는 사용하려는 필터 브랜드 카탈로그 검색하면 나온다. DIW같이 쉬운거 아니면 무조건 찾아보자.

재질	내화학 성	습윤성	대표 공정
PP	약산·약알칼리	친수성	Utility, Rinse
PES	산성수 우수, Solvent 약함	친수성	WFI, PW, 제약수
PTFE	강산·강알칼리 완벽	소수성	Solvent, Acid, Photo Resist
PVDF	전반적 밸런스 우수	중간	CMP, Etch, DIW Final
Nylon	일반수용, 화학 약함	친수성	CIP, Utility

주의:

• PTFE는 소수성이라 DIW에는 Wetting 처리 후 사용해야 함.
• PES는 약간의 알코올에도 손상 가능, Cleaning 시 IPA 사용 금지.
• PVDF는 점착성 Slurry에 장시간 노출 시 변형됨.

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4순위: 유량과 차압 (Hydraulic Performance)

이 단계는 하우징 설계와 병렬 개수를 결정짓는다. 장비내 들어가는 필터라면 하우징의 사이즈가 중요한 경우도 생긴다. 고객이 못들어본 특이한 약액을 가져온다? 무조건 점도 물어봐라. 여기서 점도만 물어보면 하수니, 사용온도에서의 약액 점도(CP) 체크하자. 물과 비슷하다면 제품 카다로그에서 쉽게 추천이 가능하다. 다양한 조건들과 변수들을 고려하여 고객니즈를 충족시킬 수 있는 가장 효율적인 방법을 찾자.

필터 차압/유량표를 확인하는 법은 간단하다. 왼쪽 10kPa(=0.1bar)기준에 내가 원하는 필터 넘버의 유량값을 찾으면된다, 예를 들어 아래 차트에서는 S450이라는 필터의 유량값은 약 100LPM이 된다. 

계산 기준 (10" 기준, ΔP=0.1bar)

필터 타입	유량 (LPM)	사용 구간
PP	25~30	일반 Utility
PES	20~25	제약수 / WFI
PTFE	15~20	Chemical / Solvent
HF (High Flow)	100~300	대유량, Slurry, CIP

계산식 예시)

사용 필터 개수 찾는 공식

(SF = 안전계수 1.2~1.5)
→ 예: 100LPM 공정, PES 10" 필터 1개 유량 25LPM, SF=1.3
→ N = 100/25 × 1.3 = 5.2 → 6개 병렬 필요

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5순위: 하우징 인터페이스

필터의 집이라고 생각하자. 단순한데 가끔씩 진짜 어이없는 실수들을 한다. #222 오링의 10"필터에 #334 하우징을 발주하는경우, 20"필터하우징에 10"필터를 발주하는 경우. 만약 DOE타입의 필터라면 하우징의 구조가 완전히 달라진다. 말 그대로 더블오픈이기 때문에 / 너무 길어지니 따로 설명하자. 당연히 하우징의 노즐(FLANGE, VCR, BW, 등등) 에 따라 차압이 달라진다. 유량도 달라지고, 사용할 수 있는 압력도 달라진다. 이 부분도 나중에 따로 정리해보자

하우징도 필터와 마찬가지로 재질선정이 중요하다. DIW, HF 천차만별인 약액들의 내화학성을 항상 잘살피자.

(O-RING도 같이 체크하는 습관을 기르자, 실제로 오링 엄청 중요함)

• End Type: #222 (O-ring Seal), #226 (Double Seal), DOE (Flat Gasket)
• 재질: SUS316L or PFA (화학용)
• 결정기준:
  • 고온·약품라인 → PFA or PVDF 하우징
  • 제약 WFI·PW → 316L Electropolished + Drain Vent 포함
  • HF 필터 → 전용 멀티하우징 (Lateral Flow 구조)

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6. 실무에서 가장 중요한 판단 순서

1. 유체 분석 (점도·pH·온도·화학성) → 재질 확정
2. 공정 단계 (Pre, Fine, Final) → 여과등급 설정
3. 유량·차압 데이터 → 필터 개수 및 하우징 크기 산정
4. Sample Test (1~2주 시운전) → 실제 ΔP vs Time 트렌드 검증
5. 교체주기 피드백 → 최적 모델 확정

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7. 실제 견적·설계 단계에서의 팁

• 고객이 “0.1μm 아무거나 줘요” 할 때 무조건 화학성 먼저 확인. (특히 Slurry·Acid 라인)
• 유량 여유계수(SF) 안 잡고 납품하면 초기 ΔP가 2배로 튀어서 클레임 100%.
• 필터 선택 후엔 ΔP–Time 그래프를 저장해 2~3주 후 비교. → 교체주기 산출 근거 확보.
• PALL·Cobetter·Entegris 간 호환 표는 “O-ring 위치, Outer Diameter” 기준으로 확인.(호환이 대부분 되지만 가끔 이상하게 안맞는 경우가 있음, 샘플 수령할 수 있으면 수령하여 테스트하는게 좋음, 파티클도 회사들 마다 같은 소재여도 은근 차이남)
• 최종 납품 전엔 항상 고객의 Cleaning Process (CIP, SIP) 조건 체크 — PES는 SIP 121°C 가능하지만 PP는 불가.

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8. 결론

필터 선정은 공정 데이터 해석력이 전부다.
유체 특성 → 여과단계 → 재질 → 유량·차압 → 하우징 순으로 보되,
ΔP 트렌드가 필터의 품질보다 중요하다.
필터를 ‘사양표로 고르는’ 게 아니라, 운전 조건으로 설계하는 것이 맞다.

고객 Filteration 을 전체적으로 그리고 제안하자!!

 

 

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