청정실 공기 흐름 레이아웃 설계:오염 제어 마스터링

서론:클린룸 성능의 기초

청정실 기류는 통제된 환경에서 효과적인 오염 제어의 토대입니다.잘 설계된 클린룸 기류 레이아웃은 공기 중 입자가 지속적으로 희석, 제거되고 중요한 공정으로부터 멀리 향하도록 보장합니다.최적화된 클린룸 기류가 없다면 가장 진보된 여과 시스템이라도 민감한 제품이나 제조 작업을 완벽하게 보호할 수 없습니다.

제약, 전자제품 및 의료 시설에서 클린룸 기류 설계는 제품 품질, 규정 준수 및 장기 운영 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다.오염 제어 전략을 개발할 때 클린룸 공기 흐름을 가장 중요한 방어선으로 삼아야 합니다.

Wiskind의 업계 전문가들은 성공적인 클린룸 기류 설계에는 기계 시스템, 룸 레이아웃, 운영 워크플로우 간의 긴밀한 조화가 필요하다고 강조합니다.클린룸 기류 계획을 클린룸 설계 초기 단계에 통합함으로써 설비는 에너지 소비와 운영 위험을 최소화하면서 안정적인 청결 성능을 확보할 수 있습니다.

파트 1:클린룸 오염과 클린룸 기류 제어 원리 이해하기

효과적인 클린룸 기류 설계는 오염원과 기류 제어 메커니즘을 명확히 이해하는 것에서 시작됩니다.오염은 인력, 장비, 자재 및 외부 환경 침투로부터 발생할 수 있습니다.적절하게 엔지니어링된 클린룸 기류 시스템은 오염물의 희석, 제거 및 격리라는 세 가지 핵심 전략을 통해 이러한 위험을 해결합니다.

클린룸 기류는 청결 수준이 다른 영역 간의 교차 오염을 방지하면서 입자를 중요 영역으로부터 지속적으로 이동시키도록 설계되어야 합니다.이는 제어된 기류 방향, 압력 차이 및 공기 변화율을 통해 달성됩니다.

클린룸 공기 흐름에 영향을 미치는 주요 파라미터 및 표준

• 클린룸 분류 (ISO 14644):최대 허용 입자 농도를 정의하고 클린룸 공기 흐름 요구 사항을 구동합니다

• 시간당 공기 변화 (ACH):클린룸 기류가 오염 물질을 얼마나 효과적으로 희석시키는지 결정합니다

• 압력 격차:인접한 방 사이의 방향 클린룸 공기 흐름을 보장합니다

• 온도 및 습도 제어:클린룸 기류 안정성을 방해할 수 있는 결로, 미생물 성장 및 정전기 방전을 방지합니다

높은 공기 변화율은 낮은 입자 농도와 밀접한 관련이 있어 ACH는 클린룸 기류 성능에 중요한 변수가 됩니다.

클린룸 공기 흐름 요구사항 정량화

시간당 공기 변화의 정확한 계산은 적절한 클린룸 기류 레이아웃 설계를 위해 필수적입니다.예를들어:

• ISO 클래스 7 클린룸 기류:일반적으로 30-70 ACH 가 필요합니다

• ISO 클래스 5 클린룸 기류:종종 200-600 ACH 가 필요합니다

시간당 공기 변화를 계산하는 표준 공식은:

ACH = (총 클린룸 기류 (m³/시간) × 60)/객실 체적 (m³)

Wiskind의 엔지니어링 팀은 클린룸 공기 흐름 레이아웃이 규제 표준과 운영 효율성 목표를 모두 충족하도록이 계산을 정확하게 적용합니다.예를 들어 ISO 클래스 7기준에 맞게 설계되고 50 ACH를 요구하는 100 m³의 클린룸은 분당 약 83.3 m³의 클린룸 기류가 필요하다.

파트 2:클린룸 기류 패턴의 유형과 선택 방법

올바른 클린룸 기류 패턴을 선택하는 것은 클린룸 레이아웃 설계에서 중요한 결정입니다.용도에 따라 최적의 오염 제어를 달성하기 위해 서로 다른 클린룸 공기 흐름 전략이 필요합니다.업계 모범 사례를 보면, 클린룸 공기 흐름 패턴은 일반적으로 세 가지 주요 범주로 나뉩니다.

2.1단방향 클린룸 기류 (층류)

일반적으로 층류로 알려진 단방향 클린룸 기류는 최고 수준의 오염 제어 기능을 제공합니다.이러한 클린룸 기류 구성에서 공기는 평행 흐름에서 균일한 속도로 이동하며 민감한 생산 영역에서 효율적으로 입자를 쓸어냅니다.

• 수직 층류 클린룸 기류:천장 헤파 또는 ULPA 필터로부터 공급되고 바닥을 통해 소진됩니다

• 수평 층류 클린룸 기류:한쪽 벽에서 공급되고 반대쪽 벽을 통해 소진됩니다

이 클린룸 기류 패턴은 ISO 클래스 5 이상 등급의 클린룸에서 일반적으로 사용됩니다.

2.2 비 단방향 클린룸 기류 (난류)

비단방향 클린룸 기류는 공기 혼합과 희석 오염을 위한 잦은 공기 변화에 의존합니다.층류 클린룸 기류보다 정밀하지는 않지만이 접근 방식은 청결 요건이 적당한 응용 분야에 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.

• 난류 청정실 기류:공기가 실내 전체에 공급되고 혼합되어 예측 가능한 기류 경로를 만듭니다

이러한 유형의 클린룸 기류는 ISO 클래스 7 및 ISO 클래스 8 환경에서 일반적으로 사용됩니다.

2.3 혼합 클린룸 기류/Zoned Laminar Flow

혼합 클린룸 기류 시스템은 임계 구역의 층류 기류와 주변 지역의 난류 기류를 결합합니다.이 하이브리드 클린룸 공기 흐름 전략은 높은 오염 제어와 비용 및 에너지 효율의 균형을 맞춥니다.

• 구역화된 클린룸 기류:층류 기류는 난류 배경 내의 주요 프로세스 영역을 보호합니다

Wiskind의 Keiven Wei는 클린룸 기류 패턴을 선택하려면 청결 요건, 예산 제약 및 향후 확장성의 균형을 유지해야 한다고 언급합니다.잘 계획된 클린룸 기류 레이아웃은 현재 운영과 향후 확장을 모두 지원해야 합니다.

파트 3:클린룸 기류 레이아웃 설계시 주요 고려 사항

클린룸 기류 레이아웃 디자인은 기류 패턴만을 넘어 확장됩니다.구역 지정, 인력 이동, 장비 배치 및 공조 시스템을 응집력 있는 클린룸 기류 전략으로 통합하는 총체적인 접근 방식이 필요합니다.

3.1 클린룸 구역 설정 및 압력 캐스케이드 설계

압력 캐스케이드는 방향성 클린룸 공기 흐름을 유지하는 데 기본적입니다.공기가 청정 구역에서 덜 청정 구역으로 흐르도록 함으로써 오염 이동이 효과적으로 제어됩니다.

• 압력 캐스케이드 설계:청정실 기류를 고급 지역에서 외부로 유도합니다

클린룸 기류에 대한 인력 및 자재 흐름 영향 3.2

부적절한 인력 또는 자재 흐름은 클린룸 공기 흐름을 방해하고 오염을 초래할 수 있습니다.

• 인원 흐름:낮은 등급에서 적절한 에어록이 있는 높은 등급 지역으로 이동해야 한다

• 재료 흐름:수납 → 세척 → 이송 → 보관 → 준비 → 가공

잘 정의된 흐름 경로는 클린룸 공기 흐름 안정성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

3.3 공급 및 반환 공기 설계

공급 및 반송 공기 배출구의 배치는 클린룸 공기 흐름 효율에 중요한 역할을 합니다.

• 층류 클린룸 기류 시스템:HEPA/ULPA 필터는 일반적으로 천장의 60%-100%를 덮습니다

• 난류 클린룸 기류 시스템:필터 적용 범위는 보통 20%-40%입니다

적절한 배출구 위치는 균일한 클린룸 공기 흐름을 보장하고 사각지대를 최소화합니다.

3.4장비 레이아웃 및 클린룸 기류 중단

장비를 제대로 배치하지 않으면 클린룸 기류를 방해하여 난기류가 발생하거나 정체된 부분이 발생할 수 있습니다.대형 장비는 기본 청정실 공기 흐름 경로에 맞춰 배치하고 벽과 공기 흐름 경로로부터 18-24인치의 간격을 유지해야 합니다.

클린룸 기류와 공조시스템 통합 3.5

공조 시스템은 클린룸 공기 흐름 제어의 중추입니다.기류량, 여과 효율, 온도 제어 및 습도 요구사항에 따라 용기 (溶忌)를 선택해야 합니다.

일반적인 ISO 클래스 7 클린룸 기류 시스템은 30%-40%의 신선한 공기와 함께 10,000-50,000 CFM을 처리할 수 있다.Deiiang™ 엔지니어들은 최적화된 클린룸 기류 레이아웃이 엄격한 오염 제어를 유지하면서 에너지 소비를 15-25% 줄일 수 있음을 입증했습니다.

파트 4:클린룸 기류 설계의 교차 산업 사례 연구

사례 연구 1:무균 의약품 생산

EU GMP 기준에 맞게 건설된 제약 시설의 경우, 클린룸 기류 설계는 ISO Class 5 구역에서는 수직 층류 기류를, ISO Class 7 지원 구역에서는 난류 기류를 통합했습니다.인접한 방 사이의 안정적인 클린룸 공기 흐름을 유지하기 위해 압력 차이를 신중하게 제어했습니다.

사례연구 2:전자공학 미세화

ISO Class 4의 청결도를 요구하는 반도체 제조 설비에서, 위스킨드는 수직 층류 기류가 500 ACH를 넘는 고성능 클린룸 기류 솔루션을 구현했습니다.설계로 정밀한 온도 제어 (±0.1°C)를 보장하면서 고급 미세 가공 공정을 위한 초안정 클린룸 기류를 유지했습니다.