클린룸 오염제어 - 차압계 설치 기준 및 관리 방법

클린룸용 차압계 설치 기준 및 관리 방법 완전 가이드

차압계(Differential Pressure Gauge)는 클린룸 오염제어 시스템에서 공기 흐름의 방향성과 공간 간 격리 상태를 정량적으로 확인하는 핵심 계측 장치다. 클린룸은 단순히 공기를 깨끗하게 만드는 공간이 아니라, 오염이 유입되지 않도록 제어된 압력 구배를 유지하는 구조물이다. 이때 차압계는 설계 의도가 실제 운전 상태에서 구현되고 있는지를 실시간으로 검증하는 역할을 수행한다. 차압계의 설치 위치, 측정 범위, 관리 방법이 부적절할 경우, 차압 설계가 아무리 우수하더라도 청정도 안정성은 확보될 수 없다.

클린룸 오염제어를 위한 차압 흐름 예시 그림

 

필자는 30Pa 넘는 클린룸에서 장시간 근무하면서 압력의 증가때문에 심한 두통을 느껴 회사 의무실을 찾아 본 경험이 있다. 높은 차압이 형성 된 클린룸에서 장시간 있게 되면 흔히 오는 피로감 또는 두퉁이 올 수 있는 것이 특징이다. 이는 압력이 클린룸 오염제어 때문에 높여 사용되기 때문이나 특별히 잠간 휴게실에서 취하면 금방 정상으로 돌아 옴으로 클린룸 근무자에게 흔희 올 수 있는 현상이기는 하나 큰 문제로 취부 되지는 않는다.

1. 클린룸 차압 관리의 기본 개념과 역할

핵심 요약

• 차압은 공기 흐름 방향을 결정
• 오염 확산 방지의 1차 방어선
• 차압계는 상태 “표시”가 아닌 “관리 도구”

클린룸 차압은 청정 구역에서 비청정 구역으로 공기가 이동하도록 유도하기 위해 설정된다. 일반적으로 클린룸 오염제어를 위해서는 청정도가 높은 공간일수록 높은 압력을 유지하며, 이는 외부 오염 공기가 내부로 유입되는 것을 방지하는 물리적 장벽 역할을 한다. 차압계는 이러한 압력 차이를 수치로 표시하여, 설계된 압력 단계가 정상적으로 유지되고 있는지를 확인하게 한다.

차압은 입자 제어뿐 아니라 미생물, 분자 오염 확산 억제에도 중요한 영향을 미친다. 특히 GMP 클린룸과 같이 공정 위험도가 높은 환경에서는 차압 관리 실패가 품질 이슈로 직결될 수 있다. 따라서 차압계는 단순한 모니터링 장치가 아니라, 오염제어 전략의 핵심 구성 요소로 이해되어야 한다.

2. 클린룸용 차압계 설치 위치 기준

설치 위치 핵심 원칙

• 청정도 단계 경계부 설치
• 출입구·에어락 우선 적용
• 사용자가 즉시 확인 가능한 위치

차압계는 반드시 서로 다른 청정도 등급을 갖는 두 공간의 경계에서 압력을 비교할 수 있도록 설치되어야 한다. 대표적인 설치 위치는 클린룸과 전실, 전실과 외부 복도, 공정 구역과 지원 구역 사이 등이다. 특히 에어락(Airlock)과 패스박스 주변은 빈번한 출입으로 차압 변동이 발생하기 때문에 차압계 설치가 필수적이다.

또한 차압계는 운영자가 일상적으로 확인할 수 있는 위치에 설치되어야 한다. 접근이 어려운 천장 상부나 장비 뒤편에 설치할 경우, 이상 발생 시 즉각적인 대응이 어렵다. 최근에는 현장 표시형 차압계와 함께 중앙 모니터링 시스템과 연동되는 디지털 차압계가 병행 설치되는 사례가 증가하고 있다.

 

차압계 설치 위치 정리 표
클린룸 오염제어를 위해서는 각 룸간 차압이 중요하며 설치 위치와 설치 목적 이해 필요.

구분	권장 설치 위치	목적
클린룸–전실	출입문 인근 벽면	외부 오염 유입 차단
전실–복도	에어락 외부	단계별 압력 확인
공정 구역	주요 작업 구간	공정 안정성 검증
지원 구역	청정 경계부	역류 방지

3. 차압계 측정 범위와 정확도 설정 기준

설정 기준 요약

• 측정 범위는 설계 차압의 2~3배
• 미세 차압 측정 가능 여부 중요
• 반복 재현성과 안정성 확보 필요

클린룸 오염제어를 위해서 차압은 일반적으로 5~20 Pa 범위에서 설정되는 경우가 많다. 따라서 차압계의 측정 범위는 너무 넓지 않게 선정하여 미세한 변화를 정확히 감지할 수 있도록 해야 한다. 과도하게 큰 범위의 계기를 사용할 경우, 실제 중요한 차압 변동이 해상도 부족으로 인해 감지되지 않을 수 있다.

정확도 또한 중요한 요소다. 클린룸용 차압계는 장기 운전 시에도 드리프트가 최소화되어야 하며, 온도·습도 변화에 따른 오차가 적어야 한다. 아날로그 방식과 디지털 방식 모두 사용되지만, 최근에는 경보 설정 및 데이터 기록이 가능한 디지털 차압계가 표준으로 자리 잡고 있다.

4. 차압계 유지관리 및 점검 방법

유지관리 핵심 요소

• 정기적 영점 점검
• 배관·튜빙 막힘 확인
• 센서 노후화 관리

차압계는 설치 후에도 지속적인 관리가 필요하다. 가장 기본적인 관리 항목은 영점(Zero Point) 점검이다. 장기간 사용 시 센서 내부 오염이나 환경 변화로 인해 영점이 이동할 수 있으며, 이는 실제 차압과 표시값의 불일치를 초래한다. 정기적인 교정은 이러한 문제를 사전에 예방한다.

또한 차압계와 연결된 튜빙 내부에 먼지나 응축수가 발생할 경우, 압력 전달이 왜곡될 수 있다. 특히 고습 환경에서는 튜빙 내부 결로가 빈번하게 발생하므로 배수 구조와 청결 상태를 함께 점검해야 한다. GMP 환경에서는 차압계 점검 기록 자체가 관리 대상이 되므로, 문서화된 유지관리 체계가 요구된다.

5. 클린룸 차압계 관리 실패가 초래하는 문제와 대응 전략

문제 발생 요약

• 차압 붕괴 인지 지연
• 오염 역류 발생
• 청정도 검증 실패 가능성 증가

차압계 관리가 부실할 경우, 실제로는 차압이 무너졌음에도 불구하고 이를 인지하지 못한 채 공정이 운영될 수 있다. 이는 입자 및 미생물 오염이 비청정 구역에서 청정 구역으로 이동하는 통로를 허용하는 결과로 이어진다. 특히 출입이 빈번한 구역에서 이러한 문제가 발생하면 오염 확산 속도는 급격히 증가한다.

이를 방지하기 위해서는 차압계 단독 운용이 아닌, 경보 설정, 중앙 모니터링, 주기적 검증이 결합된 관리 전략이 필요하다. 차압계는 HVAC 시스템, 출입 통제 시스템과 연계될 때 비로소 오염제어 장치로서의 기능을 완전히 수행할 수 있다.

6. 클린룸 차압 때문에 사람이 받는 영향

클린룸에서 차압이 높아지면 사람에게 가장 먼저 체감되는 것은 문을 여닫을 때의 저항 증가이며 반복되면 팔·손목 부담과 작업 피로도가 높아질 수 있다. 출입구 개폐력이 커지면 비상 상황에서 탈출이 지연될 위험도 있다. 차압이 과도하면 문틈이나 덕트 틈새로 누기 발생이 늘어 공기 소음과 초음파성 바람소리를 유발해 스트레스 요인이 되기도 한다. 또한 공조 균형이 깨져 실내 공기 흐름이 불안정해지면 작업 중 체감 풍속이 커져 냉감 스트레스나 건조 느낌을 호소할 수 있다.

 

조치 방안으로는 우선 팬 속도와 공급·배기 풍량 밸런스를 조정해 차압을 정상 범위로 되돌린다. 인접 구역과 비교해 네거티브·포지티브 방향이 올바른지 차압 카스케이드를 재확인한다. 문 하부 언더컷, 트랜스퍼 그릴 등 공기 통과 면적이 충분한지 점검해 기류 막힘을 해소한다. 도어 클로저나 도어 씰이 과도하게 조여 있지 않은지 확인하고 필요 시 댐퍼 조정으로 미세 튜닝한다. 지속적으로 원인을 추적할 수 있도록 차압 모니터링과 알람 설정을 적용하는 것이 바람직하다.

7. 클린룸 차압계 설치·관리 기준의 종합 정리

클린룸용 차압계는 단순한 계측 장비가 아니라, 클린룸 오염제어 및 청정도 유지 전략의 실효성을 검증하는 핵심 수단이다. 올바른 설치 위치 선정, 적절한 측정 범위 설정, 체계적인 유지관리가 병행될 때 차압 설계는 실제 운전 환경에서도 안정적으로 유지된다. 차압계 관리 수준은 곧 클린룸 관리 수준을 반영하며, 이는 품질 신뢰성과 직결되는 요소로 평가된다.