클린룸 오염제어 - 모듈러 클린룸 설비의 장단점

클린룸 모듈러 설비의 장단점

오늘은 클린룸 오염제어 중 클린룸 건축형태 모듈러 클린룸에 알아보는 시간을 갖겠습니다. 클린룸 모듈러 설비는 표준화된 구조 부재와 설비 구성 요소를 공장에서 사전 제작한 뒤 현장에서 조립하여 구축하는 방식의 클린룸 시스템이다. 기존 건축형 클린룸 대비 구축 기간이 짧고 확장·변경이 용이하다는 특징으로 인해 반도체, 디스플레이, 바이오·제약, 정밀조립 산업에서 적용이 확대되고 있다. 그러나 모든 공정에 동일하게 적용 가능한 만능 설비는 아니며, 구조적 장점과 함께 명확한 한계 또한 존재한다.

1. 클린룸 모듈러 설비가 등장한 이유

• 시장/제품 수명 주기가 짧아짐
  반도체, 2차전지, 바이오 등에서 제품·설비 변경 주기가 빨라져
  고정된 구조보다는 빠르게 변경 가능한 청정공간이 필요해짐.
• 투자 리스크 감소 요구
  초기 대규모 건축형 투자가 부담스러운 기업에서
  초기 규모 소형 → 확장형 클린룸 수요가 증가.
• 공간 제약 대응
  기존 건물/창고/공장에 덧붙여 설치 가능
  별도의 건축 공사 없이 설치 가능한 솔루션 필요.
• 규제 및 품질 요구 강화
  GMP, ISO 기준이 강화되면서
  **표준화된 모듈 품질(Factory built)**이 장점으로 부상.
• 프로젝트 속도 요구
  공사 인력, 자재 조달 문제 등을 우회하고
  리드타임을 획기적으로 단축하기 위해 등장.

클린룸 모듈러 설비는 벽체, 천장, 바닥, 공조 설비를 일정 규격의 모듈 단위로 설계·제작한 후 현장에서 조립하는 방식을 의미한다. 이러한 방식은 전통적인 건축 일체형 클린룸에서 발생하던 장기간 공사, 현장 품질 편차, 설계 변경 대응 한계를 개선하기 위해 등장했다.

특히 공정 기술 변화 속도가 빠른 산업 분야에서는 초기 설계 단계에서 장기적인 공정 구성을 완전히 예측하기 어렵다. 이로 인해 증설이나 구조 변경이 반복적으로 요구되며, 이에 대한 대응 수단으로 모듈러 설비가 주목받게 되었다. 모듈러 클린룸은 설비 확장이나 일부 구역 재구성이 비교적 용이하다는 점에서 이러한 요구에 부합한다.

모듈러 설비는 단순한 시공 방식의 변화가 아니라, 클린룸 구축을 시스템화·표준화하려는 접근 방식으로 이해하는 것이 적절하다.

모듈러 클린룸의 효율성 그림 _(출처) http://ko.dersionclean.com/products/

2. 모듈러 클린룸의 구조적 특징과 설비 구성

요약

• 패널 기반 벽체 구조
• 모듈형 천장·FFU 구성
• 설비 인터페이스 통합

모듈러 클린룸의 벽체는 금속 샌드위치 패널 또는 알루미늄 프레임과 클린 패널 조합으로 구성되며, 패널 간 결합부는 가스켓 또는 실링 구조를 통해 기밀성을 확보한다. 이러한 구조는 반복 조립과 해체를 고려해 설계되며, 필요 시 특정 구역만 부분적으로 변경할 수 있다.

천장 시스템은 FFU, 조명, 센서류가 모듈 단위로 배치된다. 이는 공기 흐름 재설계나 청정도 변경 시 천장 전체를 철거하지 않고도 일부 구성만 조정할 수 있게 한다. 공조 설비와의 인터페이스가 표준화되어 있어 설계 변경 시 일관된 품질 유지가 가능하다.

전기, 배관, 통신 설비는 패널 내부 또는 전용 트레이를 통해 통합 설계되며, 이는 현장 배관·배선 작업을 줄여 시공 중 발생할 수 있는 오염 리스크를 감소시키는 데 기여한다.

3. 클린룸 모듈러 설비의 주요 장점

요약

• 구축 기간 단축
• 품질 균일성 확보
• 확장·이전 유연성

모듈러 클린룸의 가장 큰 장점은 구축 기간 단축이다. 주요 구성 요소가 공장에서 사전 제작되기 때문에 현장 작업은 조립 위주로 진행되며, 기상 조건이나 현장 변수에 따른 공정 지연이 상대적으로 적다. 이는 조기 가동이 중요한 생산 시설에서 중요한 이점으로 작용한다.

또한 표준화된 제작 공정을 통해 패널 평활도, 기밀 성능, 표면 마감 품질이 균일하게 유지된다. 이는 청정도 안정성 확보에 유리하며, 현장 작업자의 숙련도 차이에 따른 품질 편차를 줄이는 효과를 가진다.

확장성과 이전 가능성 또한 모듈러 설비의 장점이다. 공정 증설 시 기존 구조를 전면 철거하지 않고 새로운 모듈을 추가할 수 있으며, 일부 설비는 다른 위치로 이전 설치가 가능하다. 이러한 특성은 장기적인 설비 운용 전략 측면에서 투자 리스크를 완화하는 요소로 작용한다.

4. 모듈러 클린룸 설비의 한계와 단점

요약

• 설계 자유도 제한
• 접합부 관리 부담
• 초고청정 공정 적용 한계

모듈러 설비는 표준 규격을 기반으로 하기 때문에 설계 자유도가 제한될 수 있다. 비정형 공간, 대형 단일 홀 구조, 특수 장비 배치가 요구되는 경우에는 모듈 규격을 벗어난 설계가 필요하며, 이 경우 모듈러 방식의 장점이 감소할 수 있다.

또한 모듈 간 접합부 수가 증가함에 따라 기밀 관리 부담이 커질 수 있다. 접합부 관리가 미흡할 경우 미세 누설로 인한 압력 손실과 차압 불안정이 발생할 수 있으며, 이는 청정도 유지에 부정적인 영향을 미친다.

ISO Class 3 이하의 초고청정 공정이나 대규모 연속 공정에서는 구조적 안정성과 기밀 요구 수준으로 인해 건축형 클린룸이 더 적합한 경우도 많다. 따라서 모듈러 설비는 적용 범위를 명확히 설정하는 것이 중요하다.

5. 모듈러 클린룸과 건축형 클린룸의 비교 및 적용 전략

요약

• 공정 특성 기반 선택 필요
• 유연성 vs 구조 안정성
• 장기 운영 전략 고려

모듈러 클린룸과 건축형 클린룸은 경쟁 관계라기보다는 적용 목적에 따른 선택지로 이해하는 것이 합리적이다. 공정 변화가 잦고 단계적 확장이 예상되는 경우에는 모듈러 설비가 유리하며, 장기 고정 운전과 초고청정 환경이 요구되는 경우에는 건축형 클린룸이 적합하다.

항목	모듈러 클린룸	건축형 클린룸
구축 속도	매우 빠름(수 주~수 달)	느림(수 달~1년 이상)
초기 비용	상대적으로 낮거나 단계적 투자 가능	초기 비용 큼
설계 유연성	확장·축소·이동 용이	구조 변경 어려움
설치 위치	기존 건물 위에 덧붙이기 용이	주로 신축/대규모 공간 필요
시공 난이도	표준화된 프리팹 설치로 단순	공조/건축 통합 설계 필요
공조 일체화	모듈 내부 FFU/덕트 자체 구성 가능	중앙 HVAC와 완전 통합
청정도 안정성	규격화된 구조로 균일	설계·시공 품질 편차 가능
장기 사용성	이동·재배치 가능하지만 내구성 한계 있을 수 있음	매우 튼튼하고 장기 운영 유리
확장성	매우 우수(규모 추가하여 붙임)	구조 변경 비용 큼
인증 대응	설계가 표준화되어 밸리데이션 수월	프로젝트마다 Validation 범위 넓음
유지보수	모듈 단위 교체 쉬움	배관/덕트 접근성이 더 좋을 수 있음
규모 적합	소~중형 프로젝트	중~대형, 영구적 시설

이러한 비교를 통해 알 수 있듯, 설비 선택은 단순한 비용 비교가 아니라 공정 특성, 청정도 요구 수준, 장기 운영 전략을 종합적으로 고려한 판단이 필요하다.

 

종합 정리

클린룸 모듈러 설비는 표준화와 유연성을 기반으로 빠른 구축과 효율적인 확장을 가능하게 하는 설비 방식이다. 공정 변화 대응력과 초기 투자 효율 측면에서 분명한 장점을 가지지만, 설계 자유도와 초고청정 적용에는 한계가 존재한다. 따라서 모듈러 설비는 모든 상황에 적용되는 일반 해법이 아니라, 목적과 조건에 맞게 선택되어야 할 전략적 설비로 이해하는 것이 바람직하다.

클린룸  모듈러 설비는 클린룸 오염제어 측면이 아니라 건축 납기에 따라 사업비즈니스 전략에 따라 결정 되어야 할 사안이다.