클린룸 구축 비용을 결정하는 8가지 요소

클린룸 구축 비용을 결정하는 8가지 요소

클린룸은 단순한 청정 공간이 아니라 정밀 공조·압력 제어·오염 관리·운영 프로세스가 동시에 요구되는 고도 기술 설비다. 따라서 구축 비용은 일반 산업 시설과 비교할 수 없을 만큼 다양한 요소에 의해 결정된다. 특히 반도체, 디스플레이, 바이오·제약, 2차전지 등 분야에 따라 요구 수준이 달라지기 때문에, 비용 구조를 정확히 이해하는 것은 프로젝트 계획 단계에서 매우 중요하다. 아래에서는 클린룸 구축 비용을 좌우하는 핵심 8가지 요소를 상세히 설명한다.

결론: 클린룸 구축 비용은 8가지 요소가 복합적으로 결정된다

클린룸 비용은 단순히 평당 단가로 정할 수 있는 구조가 아니다.
청정도 등급, HVAC 성능, 공정 특성, 기류 방식, 밸리데이션, 운영비까지 포함한 총 비용 구조를 분석해야 한다.

클린룸 구축 비용을 결정하는 8가지 요소 인포그래픽

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① 요구 청정도 등급 (ISO Class 또는 GMP Grade)

클린룸 예산을 가장 크게 좌우하는 요소는 바로 필요한 청정도 수준이다.

• ISO Class 5 이하(초고청정) : 반도체·광학·나노공정
  • 공기교환 횟수(ACH) 증가
  • 고성능 HEPA/ULPA 필터 대량 적용
  • 층류(One-way flow) 설계 필요
  • 진동·온도·습도 제어 강화
    → ㎡당 비용이 급격히 상승
• GMP Grade A–D : 제약·바이오 제조
  • 무균 충전용 Grade A는 가장 고비용
  • Isolator/RABS 등 무균 설비 필요
  • 미생물 모니터링 시스템 포함

청정등급이 높아질수록 공조설비(HVAC) 용량, 필터 수량, 기류 속도, 압력 스테이징이 기하급수적으로 증가하기 때문에, 전체 예산 구조의 기반이 된다.

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② HVAC(공조) 설비 용량과 구성

클린룸 구축 비용의 **50~70%**를 차지하는 핵심이 바로 HVAC다.

HVAC 비용에 영향을 미치는 요소:

• 급기량(CFM) 및 풍량 용량
• 환기 횟수(ACH)
• 냉각·가열 코일 용량
• 가습/제습 장비
• 초정밀 온·습도 제어 범위
• 청정도 유지 시간(Clean-up time)

특히 반도체 팹의 경우 1m²당 요구되는 급기량이 일반 산업의 10~50배 수준으로, 이를 처리하기 위한 AHU·덕트·팬파워·에너지 비용이 매우 높아진다.

약품 및 바이오 시설은 온·습도뿐 아니라 압력 차등(Pressure Cascade) 유지가 필수라, 제어 시스템 비용이 더해진다.

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③ 작업 면적(㎡)과 층고(높이)

클린룸 면적이 넓을수록 비용이 증가하는 것은 당연하지만, 사실 층고 또한 매우 중요하다.

• 층고가 높을수록 → 덕트 수량 증가, 제어범위 확장, 조명·전력 배선 등이 대폭 증가
• 반도체/디스플레이 FAB처럼 층고 6m 이상 구조 → HVAC와 덕트 설비 예산이 폭증
• 바이오 시설도 Grade A·B는 장비가 대형이어서 층고 비용이 증가

일반적으로 비용은 바닥 면적보다 공조 용량(공간적 볼륨)에 더 민감하다.

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④ 공정 특성 및 오염원 수준

어떤 공정이 들어가는지에 따라 비용은 크게 달라진다.
예를 들어:

● 반도체·디스플레이

• 나노 패턴 공정 → 초고청정 ISO 4~5 요구
• 고정밀 장비 → 진동·온도·분자 오염 제어 필요
• 화학약품 처리 구역 → 배기(Ventilation) 강화

● 바이오·제약

• 무균 충전(Aseptic Filling)
• 세포 배양·단백질 생산(생물안전 요구)
• 엔도톡신 관리(WFI 시스템 포함)
• GMP Annex 1 규정 준수

● 2차전지

• 수분 제어(1% RH 이하 Dry Room)
• 특수 제습기 및 기밀 구조 필요

즉, “어떤 오염원을 제어해야 하는가”가 클린룸 전체 시스템의 규모와 기술 수준을 결정한다.

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⑤ 필터 종류와 수량 (HEPA · ULPA)

클린룸의 핵심은 필터링 시스템이다.
특히 고등급 클린룸에서는 아래 요소가 비용을 높인다.

• HEPA(H13~H14) 또는 ULPA(U15~U17) 등급 선택
• 천장 전체를 FFU(Fan Filter Unit)로 구성
• 1,000m² 기준 FFU 500~1,500개까지 설치
• 주기적인 교체 비용까지 포함

ISO 5 이하나 GMP Grade A에서는 ULPA 필터 요구로 인해 필터 비용이 비약적으로 상승한다.

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⑥ 압력 제어 및 기류 방식 (Laminar Flow vs Turbulent Flow)

기류 방식은 비용에 직결된다.

 

■ 층류(One-way Flow, Laminar Flow)

• 반도체 및 무균 충전
• 공조 용량 2~5배 상승
• 천장 FFU 100% 설치
• 바닥/벽 쪽 리턴 에어 설비 필요
  → 매우 고비용 구조

■ 난류 혼합(Turbulent Flow)

• 일반 제조·포장 구역
• 공조 부하가 낮아 비용 절감

또한 압력 단계(Pressure Cascade) 구성도 비용 증가 요인이다.

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⑦ 설비 밸리데이션 및 인증 비용

특히 GMP 클린룸은 “설치된 장비가 규정대로 작동하는지”를 검증해야 한다.

• DQ: 설계 검증
• IQ: 설치 검증
• OQ: 운영 검증
• PQ: 성능 검증
• Media Fill Test(무균 충전 검증)
• 환경 모니터링 적합성 시험

이 과정에는 외부 전문가, 장비 시험, 제균 검증 등 상당한 비용이 추가된다.
반면 일반 산업용 클린룸은 ISO 기준 시험으로 끝나기 때문에 비용이 상대적으로 낮다.

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⑧ 유지관리·에너지 비용까지 고려한 설계 여부

클린룸의 특징은 “지어 놓고 끝나는 시설이 아니다”라는 점이다.

• 필터 교체 주기
• AHU 세척 및 점검
• 압력 검증
• 미생물·입자 모니터링
• 대용량 전력 소모

특히 반도체·바이오 클린룸은
운영 비용(OPEX)이 구축 비용(CAPEX)보다 더 큰 경우도 흔하다.

따라서 설계 단계에서

• 에너지 효율
• FFU 인버터 적용
• 회수 공조 시스템
• 최적화된 압력 스테이징
  을 포함해야 실제 비용을 절감할 수 있다.