클린룸이란?
클린룸(영어: clean room)은 공기의 청정도가 관리되는 방을 말합니다.
공기 중에 부유하는 미립자나 미생물이 제한된 청정도 수준 이하로 관리되는 공간을 말합니다. 공급되는 재료, 약품, 물 등에 대해서도 요구청정도가 유지되며, 필요에 따라 온도, 습도, 압력 등의 환경조건에 대해서도 관리됩니다.
공기의 청정도는 그 공기의 미립자 크기와 수를 입자 센서로 계수하여 확인할 수 있습니다. 먼지와 미립자 부착이 큰 문제가 되는 제품 제조에는 클린룸이 활용되고 있습니다. 클린룸은 방진실, 멸균실, 바이오 클린룸 등 용도에 따라 다양한 명칭으로 불립니다.
클린룸의 사용 용도
클린룸은 반도체, 액정, 전자부품 등 공산품 제조에 사용됩니다. 작은 먼지가 제품의 품질에 큰 영향을 미치기 때문입니다.
특히 반도체 전 공정에서는 가장 청결도가 높은 미국 연방 표준 1∼10등급, ISO 기준으로는 3∼4등급의 클린룸이 사용됩니다. 전자부품이나 광학기계 등 정밀기기를 제조하는 공장이나 의약품, 식품을 취급하는 공장에서는 ISO 5∼7등급 정도의 클린룸이 필요합니다.
그 외에도 인쇄, 페인트, 렌즈, 필름 등의 산업에서도 폭넓게 클린룸이 활용되고 있습니다.
클린룸의 원리
1. 인간으로부터의 미립자 방지
클린룸은 내부로 유입되는 인체 유래의 미립자를 억제하고, 고성능 필터로 미립자를 포집하여 청결을 유지합니다. 클린룸의 청결을 유지하기 위해서는 우선 사람으로부터 나오는 땀, 머리카락과 같은 먼지, 먼지, 세균 등의 감소가 필요합니다.
요구되는 청결도에 따라 다르지만, 클린룸 내에서는 전용 흰색 방진복과 신발로 갈아입고 장갑을 끼고 머리카락이 나오지 않도록 모자를 씌웁니다. 또한 안전안경과 마스크를 사용하는 경우도 있습니다. 그리고 클린룸에 들어갈 때 공기로 에어샤워를 통해 온몸의 먼지를 씻어냅니다.
2. 실내 공기 정화
클린룸 내 흡입구에서 흡입된 공기는 순환하여 배출구에 설치된 HEPA 필터라는 고성능 필터에 의해 미세먼지 등이 정화됩니다. 클린룸 내 청정도는 파티클 센서를 통해 모니터링이 가능합니다.
또한, 클린룸은 밀폐되어 있으며, 실내 공기 압력을 조절하여 외부에서 불필요한 미립자가 유입되지 않도록 설계되어 있습니다.
클린룸의 종류
클린룸은 크게 정밀기기 제조용과 식품 제조 및 의료-생명과학 연구용 두 가지로 나뉩니다. 의료기관이나 생명과학 연구기관에서 사용되는 클린룸은 특히 바이오 클린룸 또는 무균실이라고 불립니다.
산업용에서는 공기 중의 먼지를 제거하는 것을 전제로 하지만, 바이오 클린룸에서는 여기에 더해 박테리아 등 미생물이나 바이러스의 혼입을 방지해야 합니다.
클린룸의 기타 정보
1. 클린룸의 규격
클린룸은 공기 중에 단위 부피당 얼마나 많은 미립자가 포함되어 있는지에 따라 등급이 나뉩니다. 일본에서는 이 분류에 미국 연방 규격(FED), ISO 규격, JIS 규격의 3종류가 사용되고 있습니다.
미국 연방공기청정도 기준 FED209E
미국 연방 공기청정도 기준 FED209E는 이미 2001년에 폐지되어 ISO 표준 14644-1로 전환되었지만, 업계에서는 널리 통용되고 있는 FED를 사용하는 경우가 많은 상황입니다.
- FED
FED는 Class 1부터 Class 100,000까지 6가지로 분류되며, Class의 숫자는 단위 부피당 함유된 미립자 수를 나타냅니다. 즉, 클래스 숫자가 작을수록 청정도가 높다는 것을 의미합니다. - ISO 표준
ISO 표준(JIS에 준거)은 FED 표준에 해당하는 6가지 종류에 더 세분화하여 클래스 1부터 클래스 9까지 9가지(ISO) 또는 8가지(JIS)로 분류됩니다.
2. 클린룸의 방식
클린룸은 공기를 순환시키는 방식, 즉 기류를 만드는 방식에 따라 일방향 흐름 방식과 난류 방식 두 가지가 있습니다.
- 단방향 흐름 방식
일방향 흐름 방식은 송풍구와 흡입구가 마주보고 설치되어 균일한 기류를 만드는 방식입니다. 천장에 송풍구, 바닥에 흡입구를 설치하면 수직 방향으로 균일한 기류를 만들 수 있고, 한쪽 벽면에 송풍구, 반대편 벽면에 흡입구를 설치하면 수평 방향으로 균일한 기류를 만들 수 있습니다.일방향 흐름 방식은 기류가 끊임없이 순환하기 때문에 높은 청정도를 유지할 수 있습니다.
- 난류 방식
난류방식은 천장에 송풍구, 벽면에 흡입구를 설치하는 방식입니다. 기류가 정체되는 부분이 있어 일방향 흐름 방식에 비해 청정도는 떨어지지만, 비교적 저렴한 비용으로 도입 및 운영이 가능하다는 장점이 있습니다.