클린룸 오염제어 - 클린룸용 조명 선택 기준

클린룸용 조명 선택 기준 - 파티클·발열·재질 관점 완전 정리

1. 클린룸 조명의 역할과 오염제어 관점 중요성

핵심 요약

• 조명은 단순 부속 설비가 아닌 오염 발생 잠재원
• 파티클·열·표면 특성이 청정도에 직접 영향
• 설비 선택 단계에서 오염제어 기준 적용 필수

클린룸에서 조명은 작업 시 시야를 확보하는 기본 설비이지만, 오염제어 관점에서는 잠재적인 파티클 발생원이자 열 부하(Heat Load)의 주요 구성 요소로 인식되어야 한다. 조명 기구는 천장에 설치되어 공기 흐름과 직접적으로 접촉하며, 구조와 재질, 발열 특성에 따라 공기 흐름 교란, 입자 탈락, 결로 및 열 축적을 유발할 수 있다.

특히 고청정 클린룸에서는 천장 면적 중 상당 부분을 조명이 차지하는 경우가 많아, 조명 선택 기준이 부적절할 경우 전체 청정도 유지에 구조적인 한계를 초래한다. 따라서 클린룸 조명은 조도 기준뿐 아니라 파티클 발생 가능성, 발열 특성, 재질의 청정 적합성을 동시에 고려해 선정해야 한다.

클린룸 오염제어 필요한 노광룸에는 Film 경화 되지 않는 포토레지스트가 감광하지 않는 파장대만 방출 하도록 설계된 조명을 사용(우측 그림).

2. 파티클 관점에서 본 클린룸 조명 설계 기준

파티클 발생 · 밀폐 구조 · 표면 탈락 방지

설계 요약

• 조명 내부 파티클 외부 유출 차단
• 외부 표면에서의 입자 탈락 최소화
• 청소·유지관리 시 파티클 재비산 억제

클린룸 조명에서 가장 중요한 요소 중 하나는 조명 자체가 파티클 발생원이 되지 않는 구조로 클린룸 오염제어가 되어야 한다라는 것이다. 내부에 전기 부품과 반사판을 포함하는 조명 기구는 구조가 개방적일 경우 미세 먼지가 내부에 축적되었다가 공기 흐름 변화나 진동에 의해 외부로 방출될 수 있다.

이를 방지하기 위해 클린룸용 조명은 완전 밀폐형 구조를 기본으로 하며, 렌즈와 하우징 접합부에는 실리콘 또는 특수 개스킷을 적용해 파티클 누설을 차단한다. 또한 외부 표면은 평활도가 높아야 하며, 미세 균열이나 요철이 존재할 경우 청소 과정에서 입자가 재부유될 가능성이 커진다.

3. 발열(Heat Load)과 공조·청정도에 미치는 영향

발열 억제 · 공기 흐름 교란 · 온도 안정성

발열 관리 핵심

• 조명은 지속적 내부 열원
• 국부 온도 상승은 기류 불안정 유발
• 온·습도 및 차압 안정성에 영향

조명에서 발생하는 열은 클린룸 공조 설계에서 반드시 고려해야 할 상시 열 부하 요소다. 발열이 큰 조명은 주변 공기를 상승시키는 열 대류를 발생시켜, 설계된 공기 흐름 패턴을 교란할 수 있다. 이는 파티클 제거 효율 저하와 국부 청정도 불안정으로 이어질 수 있다.

이러한 이유로 최근 클린룸에서는 형광등이나 할로겐 조명 대신 저발열 LED 조명이 표준적으로 적용된다. LED 조명은 동일 조도 기준에서 발열량이 상대적으로 낮아, 공조 부하 감소와 온도 균일성 확보에 유리하다. 다만 LED 역시 방열 구조가 부적절할 경우 열이 천장 내부에 축적될 수 있으므로, 방열판 구조와 설치 방식까지 함께 검토해야 한다.

4. 조명 재질(Material)과 화학적·물리적 안정성

재질 선택 · 화학 내성 · 청정 적합성

재질 선택 요약

• 파티클 탈락 없는 표면
• 세정제·소독제 내성 확보
• 부식·변색 방지

클린룸 조명은 반복적인 세정과 소독 환경에 노출되므로, 재질의 화학적 안정성이 매우 중요하다. 하우징에는 주로 스테인리스 스틸 또는 분체도장 강판이 사용되며, 렌즈는 강화유리 또는 특수 폴리카보네이트가 적용된다.

재질 선택이 부적절할 경우, 장기간 사용 중 표면 열화나 미세 박리가 발생해 파티클 오염으로 이어질 수 있다. 특히 바이오·제약 클린룸에서는 알코올, 과산화수소 등 강한 소독제가 사용되므로, 이에 대한 내성이 검증된 재질이 요구된다.

5. 클린룸용 조명 유형 비교 표

조명 타입별 클린룸 오염제어 관점 비교

구분	일반 산업용 조명	클린룸 전용 조명
구조	개방형	밀폐형
파티클 제어	미흡	설계 반영
발열 특성	상대적 고발열	저발열
재질	일반 금속·플라스틱	청정 적합 재질
유지관리	분해 필요	외부 청소 중심
적용 환경	일반 작업장	ISO·GMP 클린룸

6. 클린룸 조명 선정 시 종합 판단 기준

청정도 등급 · 공정 특성 · 장기 안정성

클린룸 조명 선택은 단일 기준으로 결정할 수 없으며, 청정도 등급, 공정 특성, 공조 설계 조건을 종합적으로 고려해야 한다. 고청정 등급일수록 파티클 관리 기준이 엄격해지므로 완전 밀폐형 조명이 필수적이며, 발열이 공정 품질에 영향을 미치는 환경에서는 저발열 설계가 우선 적용되어야 한다.

또한 초기 설치 비용뿐 아니라 장기적인 유지관리성, 청소 용이성, 공조 부하에 미치는 영향까지 함께 평가해야 한다. 이러한 종합적 판단은 단순 조명 설비 선택을 넘어, 클린룸 오염제어 시스템의 일부를 설계하는 과정으로 이해하는 것이 바람직하다.

 

종합 정리

클린룸 오염제어를 위해 클린룸용 조명을 선택할 때 고려해야 할 핵심 기준을 정리하면 다음과 같습니다.

 

오염 방지 설계
클린룸 조명은 기본적으로 오염원이 되지 않아야 하고, 조명 자체에서 입자나 미립자를 발생시키지 않는 구조여야 한다. 조명기구의 밀봉 설계와 비셀링(non-shedding) 재질이 필요하며, 표면이 매끄러워 먼지 및 미생물 축적을 최소화할 수 있어야 한다. 

 

청소·멸균 대응성
표면이 비다공성, 부드러운 재질로 제작되어야 하고, 세척·소독 작업이 쉬워야 한다. 클린룸에서는 정기적 청소가 필수이므로 세척성, 내화학성, 내구성이 중요하다.

조명기구는 IP 보호 등급(IP54 이상, 더 높은 청정도 환경은 IP65)이 요구되며, 물 분무, 청소 스프레이 등에 대응할 수 있어야 한다. 충격에 대한 내구성을 표현하는 IK 등급도 고려된다. 

 

밝기 및 균일도
오염제어만이 아니라 작업 정확도 확보를 위한 균일한 조도가 중요하다. 그림자나 밝기 차가 크면 오염 검사 및 공정 작업에 영향을 주므로, 표준 조도(예: ISO 요구 조도 범위)를 충족하고 균일한 광분포를 확보해야 한다.

 

색 온도 및 색 재현성(CRI)
색 온도(예: 약 4000~5000K)와 높은 CRI는 작업자 눈의 피로도를 낮추고, 오염 여부를 정확히 확인하게 도와준다. 

 

열 및 전자기 영향 최소화
열 발생이 적고 EMI(전자파 간섭)가 적어야 공정 장비나 센서에 영향을 주지 않는다. LED 조명이 일반적으로 적합한 이유다. 

 

규격 준수 및 문서화
ISO 14644, GMP, FDA 등 관련 규제/표준에 부합하는 인증 또는 자료 확보가 필요하며, 검증 문서가 유지·감사에 활용될 수 있다. 

이처럼 오염원 차단 구조, 세척성, 높은 보호등급, 균일 조명 성능, 표준 준수이 조명 선택의 핵심이다. 클린룸 조명은 단순히 밝기를 제공하는 것이 아니라 공정 청정도와 작업 품질 유지에 직접적으로 영향을 미치는 요소이기 때문에 설계 초기부터 신중하게 선택하는 것이 중요하다. 

 

클린룸용 조명은 조도 확보를 위한 설비가 아니라, 파티클·발열·재질 측면에서 클린룸 오염제어 성능을 좌우하는 핵심 구성 요소다. 밀폐 구조를 통한 파티클 차단, 저발열 설계를 통한 공기 흐름 안정성 확보, 청정 적합 재질 적용은 클린룸 조명 선택의 기본 조건이다. 이러한 기준을 체계적으로 적용할 때 클린룸의 청정도와 공정 안정성을 장기적으로 유지할 수 있다.

 

필자의 조명과 관련된 에피소드를 잠간 소개하자면,

노광 클린룸에서 클린룸 오염제어 과제를 수행하면서 라이네이터 필름에 UV 랜턴의 빛을 조사하여 필름이 경화되어 문제를 일으킨 적이 있다. 따라서 클린룸에서는 조명에 관해서도 특별히 신경써야 한다.