클린룸 오염제어 - 외부 공기 유입 차단 전략

클린룸 외부 공기 유입 차단 전략: 청정도 안정성의 핵심 설계 요소

클린룸에서 외부 공기 유입은 입자, 미생물, 화학적 오염원을 동시에 반입하는 가장 직접적인 경로다. 외부 공기 유입 차단 전략은 단순한 출입문 관리 차원을 넘어, 차압·기류·건축 구조·설비 인터페이스·운영 절차가 통합된 시스템 설계 문제로 다뤄져야 한다. 특히 반도체·바이오·제약 공정에서는 외부 공기 유입이 곧 공정 불량, 배치 실패, 규제 위반으로 직결될 수 있어 구조적 차단 전략 수립이 필수적이다.

클린룸 오염제어를 위해 외부공기 차단 및 필터링을 하는 모습 그림

1. 외부 공기 유입 메커니즘과 오염 발생 경로

요약
● 외부 공기는 입자·미생물·가스 오염원을 동시에 포함
● 압력 차 붕괴 시 가장 빠른 오염 유입 발생
● 문 개폐·틈새·누설부가 주요 유입 경로
● 순간 유입도 청정도 회복 시간에 큰 영향

외부 공기 유입은 대부분 의도하지 않은 압력 구배 변화에서 시작된다. 클린룸은 항상 외부보다 높은 압력을 유지하도록 설계되지만, 출입문 개방, 인터락 실패, 설비 유지보수 중 개구부 발생 시 이 압력 균형이 일시적으로 붕괴된다. 이때 외부 공기는 낮은 저항 경로를 따라 빠르게 실내로 침투한다.

특히 외부 공기는 필터링되지 않은 상태이므로 0.5㎛ 이상의 입자뿐 아니라, 공기 중 미생물, VOC, 습기까지 함께 유입된다. 이러한 복합 오염은 단순한 파티클 증가가 아니라 표면 재오염, 공정 장비 내부 침착, 공기 흐름 교란으로 확산된다. 따라서 클린룸 오염제어을 위해서는 외부 공기 유입은 단발성 이벤트가 아니라 연쇄적 오염 사고의 시발점으로 인식해야 한다.

2. 차압 설계를 통한 외부 공기 유입 차단 원리

요약
● 차압은 외부 공기 유입 차단의 1차 방어선
● 단계적 압력 구배(Pressure Cascade) 필수
● 양압 유지 실패 시 역류 발생
● 실시간 차압 모니터링 필요

차압 설계는 외부 공기 유입 차단 전략의 핵심이다. 클린룸은 일반적으로 외부 → 전실 → 버퍼존 → 클린룸 순으로 점진적으로 압력이 상승하는 구조를 갖는다. 이 압력 계단 구조는 문 개방 시에도 공기가 항상 외부 방향으로 흐르도록 유도한다.

권장되는 차압 범위는 공간 간 5~15Pa 수준이며, 고청정 구역일수록 더 높은 차압이 요구된다. 그러나 과도한 차압은 문 개폐 저항 증가, 누설 확대라는 부작용을 유발할 수 있어 균형 설계가 중요하다. 또한 차압은 설계 값보다 유지 안정성이 더 중요하므로, 차압계와 경보 시스템을 통한 상시 감시가 필수다.

클린룸 오염제어를 위해서는 구역별 권장 차압에 맞게 차압 조절이 중요

구역 구분	권장 차압(Pa)	목적
외부 → 전실	+5	1차 오염 차단
전실 → 버퍼존	+5~10	완충 구간 형성
버퍼존 → 클린룸	+10~15	핵심 공정 보호

3. 출입 구조 및 인터락 시스템을 통한 물리적 차단

요약
● 출입문은 외부 공기 유입의 최대 취약 지점
● 인터락으로 동시 개방 방지
● 전실·에어샤워로 공기 완충
● 문 개방 시간 최소화 중요

출입문 개폐는 외부 공기 유입이 가장 빈번하게 발생하는 상황이다. 이를 제어하기 위해 전실(Anteroom), 에어샤워, 인터락 시스템이 결합된 구조가 사용된다. 인터락은 한쪽 문이 닫혀야 다른 문이 열리도록 제어하여, 외부 공기가 직접 클린룸으로 유입되는 경로를 차단한다.

에어샤워는 작업자 표면의 입자를 제거하는 동시에, 공기 흐름 방향을 외부로 밀어내는 역할을 한다. 또한 자동 닫힘 도어, 개방 시간 제한, 개방 경보 시스템은 운영 측면에서 외부 공기 유입 리스크를 실질적으로 감소시킨다.

클린룸 오염제어를 위해서 인터락 시스템을 통한 외부 공기 유입 차단은 필수적임.

출입 구조 요소	차단 기능
전실	압력 완충 및 공기 체류
인터락	동시 개방 방지
에어샤워	입자 제거 + 역류 방지
자동 도어	개방 시간 최소화

4. 설비·배관·덕트 인터페이스에서의 외기 유입 방지

요약
● 설비 인터페이스는 숨은 외기 유입 경로
● 누설·틈새 관리가 핵심
● 덕트·배관 관통부 밀폐 중요
● 유지보수 후 재검증 필수

외부 공기 유입은 출입문뿐 아니라 설비 반입 개구부, 배관 관통부, 덕트 연결부에서도 빈번히 발생한다. 특히 설비 설치 이후 발생하는 미세 틈새는 육안으로 확인이 어려워 장기간 방치되는 경우가 많다.

클린룸 오염제어 방지를 위해 관통부에는 실링 처리, 플랜지 가스켓, 이중 밀폐 구조를 적용해야 하며, 유지보수 후에는 반드시 차압·누설 시험을 재실시해야 한다. 덕트 시스템에서는 외기 혼입을 방지하기 위해 외기 도입부 필터 상태와 댐퍼 작동 상태를 함께 관리해야 한다.

5. 운영·모니터링 기반 외부 공기 유입 차단 관리 전략

요약
● 설계만으로는 외기 유입 완전 차단 불가
● 운영 절차와 교육이 중요
● 실시간 모니터링 필수
● 이상 발생 시 즉각 대응 체계 필요

외부 공기 유입 차단은 설계 단계에서 끝나는 문제가 아니다. 실제 운영 중에는 작업자 행동, 유지보수 작업, 비상 상황 등 다양한 변수로 인해 설계 조건이 쉽게 무너질 수 있다. 따라서 출입 절차 준수, 문 개방 최소화, 차압 알람 대응 교육이 병행돼야 한다.

실시간 차압·입자 모니터링 시스템은 외부 공기 유입을 조기에 감지하는 핵심 수단이다. 차압 저하와 동시에 입자 수가 증가하는 패턴은 외기 유입의 대표적 신호로, 이를 기반으로 즉각적인 원인 분석과 조치가 가능하다. 외부 공기 유입 차단 전략은 결국 설계·설비·운영·모니터링이 결합된 종합 관리 체계로 완성된다. 모니터링은 클린룸 오염제어를 유지관리하기 위한 마지막 단계 구축 시스템이다.

6. 클린룸 오염제어를 위한 외부 공기 유입 차단 인프라 요소

클린룸 오염제어를 위한 외부 공기 유입 차단은
단순히 문을 닫아두는 개념이 아니라 시설 인프라로 물리적으로 막는 구조가 핵심입니다.
주요 수단을 정리하면 아래와 같습니다.

양압 유지(HVAC + 차압 Cascade)

• 외부보다 실내 압력을 높여 외부 공기가 들어오지 못하도록 함
• 정압 팬, 덕트 밸런싱으로 구역별 점진적 차압 형성

공조기 외기 처리 및 필터링(HEPA/ULPA 포함)

• 외부 공기는 AHU(공조기)를 통해서만 유입
• 프리필터 → 중효율필터 → HEPA/ULPA 3단계 여과
• 비정상 경로 유입을 차단

기밀성 높은 건축 및 마감

• 벽체, 천장, 바닥 연결부틈(Sealing)
• 문·창호 기밀 성능 확보
• 파이프·덕트 관통부 실링
• 크랙·틈 제거 및 정기 점검

인터락(Interlock) 출입문 시스템

• 두 개 이상의 문이 동시에 열리지 않도록 제어
• 문 개방으로 발생하는 압력 손실과 외부 공기 유입 최소화

에어샤워 및 SAS(출입전실)

• 외부 공기가 바로 클린존에 닿지 않도록 완충 구역 설치
• SAS는 차압 완충 + 입자 차단 기능
• 에어샤워는 인체 부착 오염 제거 보조

장비·물류 이동용 패스박스

• 장비 반입 시 문 대신 패스박스를 통해 최소 개방
• 가압, UV, 인터락 구조 적용

덕트·설비 누설 방지 설계

• 덕트 내 누설 및 역류를 방지하는 기밀 시공
• 댐퍼 제어로 불필요한 외부 흡입 차단

크린룸급 서브 구역 구성

• 외부와 직접 맞닿지 않는 다중 버퍼존 구조
• 외부 → 준비실 → SAS → 클린룸 → 고청정 구역

핵심 요약

• 압력 + 여과 + 기밀 + 완충 시스템의 조합으로 막는다
• 목표는 “원하는 공기는 공조기 거쳐 들어오고,원하지 않는 공기는 절대 못 들어오도록 만드는 것”