클린룸 오염제어 - DOP/PAO 시험이란?

클린룸 DOP/PAO 시험 - 필터 누설 테스트의 정의와 기술적 완벽 가이드

클린룸 DOP/PAO 시험은 HEPA·ULPA 필터의 여과 효율 자체를 확인하는 시험이 아니라, 실제 설치된 필터 시스템 전체의 누설 여부를 검증하는 무결성 시험이다. 본 시험은 필터 매체뿐 아니라 프레임, 가스켓, 하우징 결합부 등 공기가 우회할 수 있는 모든 경로를 대상으로 수행된다. 과거에는 DOP(Dioctyl Phthalate)가 표준 시험 물질로 사용되었으나, 발암성 이슈로 인해 현재는 PAO(Poly Alpha Olefin)가 대체 물질로 활용되고 있다. 본 글은 DOP/PAO 시험의 정의, 시험 물질의 차이, 시험 원리와 절차, 판정 기준, 그리고 클린룸 설계·운영 관점에서의 실무적 의미를 종합적으로 정리한다.

클린룸 HEPA 필터에 에어로졸을 주입하고 하류에서 누설을 스캔 방식으로 검출하는 DOP/PAO 측정 모습

1. 클린룸 DOP/PAO 시험이란? 필터 누설 테스트의 정의

요약:
● DOP/PAO 시험은 필터 여과 성능이 아닌 시스템 완전성을 검증
● HEPA·ULPA 필터 설치 상태 전반을 평가
● 미세 입자의 우회 누설 여부를 정량적으로 확인
● 클린룸 공기 청정도 확보의 전제 조건 역할 수행

클린룸 DOP/PAO 시험은 고성능 공기 필터가 설계 의도대로 기능하고 있는지를 확인하기 위한 필터 무결성(Integrity) 시험이다. 여기서 무결성이란 필터가 공기 흐름 경로상에서 유일한 통과 경로로 작동하고 있는지를 의미하며, 필터를 우회하는 모든 형태의 누설이 존재하지 않는 상태를 전제로 한다. 따라서 본 시험은 필터 여과 효율 수치 자체를 확인하는 시험과는 명확히 구분된다.

실제 클린룸 현장에서는 필터 매체의 미세한 손상뿐 아니라, 프레임과 하우징 사이의 미세 틈, 가스켓 압착 불량, 시공 오차 등 다양한 요인으로 인해 누설이 발생할 수 있다. 이러한 누설은 육안으로 확인하기 어렵고, 일반적인 입자 계측만으로는 식별이 불가능하다. DOP/PAO 시험은 이러한 잠재적 누설 경로를 정량적으로 검출함으로써, 클린룸 공기 청정도의 신뢰성을 확보하는 출발점 역할을 수행한다.

2. DOP 시험과 PAO 시험의 차이와 대체 배경

요약:
● DOP와 PAO 시험은 동일한 시험 원리를 기반으로 함
● 차이는 에어로졸 시험 물질의 화학적·규제적 특성
● DOP는 발암성 우려로 사용이 제한됨
● PAO는 안전성과 국제 규제 적합성을 고려한 대체 물질

PAO TEST는 과거 DOP TEST와 동일한 시험 구조를 가지며, 두 시험의 본질적 차이는 사용되는 에어로졸 물질에 있다. DOP는 입자 크기 분포가 안정적이고 재현성이 높아 오랫동안 필터 누설 시험의 표준 물질로 활용되었다. 그러나 미국 FDA를 포함한 여러 규제 기관에서 DOP 물질을 발암 가능 물질로 분류하면서, 작업자 노출과 환경 안전 측면에서 문제가 제기되었다.

이러한 배경에서 대체 물질로 도입된 것이 PAO(Poly Alpha Olefin)이다. PAO는 화학적으로 안정적이며 인체 유해성이 낮아, 동일한 시험 정확도를 유지하면서도 안전성을 크게 개선할 수 있다. 현재 대부분의 클린룸에서는 PAO를 사용한 필터 완전성 시험을 표준으로 채택하고 있으며, 실무적으로는 DOP/PAO 시험이라는 명칭을 통칭으로 사용하고 있다.

3. DOP/PAO 필터 누설 시험의 원리와 시험 구조

요약:
● 필터 상류에 에어로졸을 균일하게 주입
● 하류 기준 농도 대비 누설 농도 검출
● 광산란 방식 검출기로 미세 농도 변화 측정
● 국부 누설 위치를 정밀하게 확인 가능

DOP/PAO 시험의 기본 원리는 필터 상류와 하류의 입자 농도를 비교하여, 필터를 통과하지 않고 우회하는 미세 입자의 존재 여부를 확인하는 데 있다. 시험 수행 전에는 에어로졸 발생기를 이용해 PAO 에어로졸을 필터 상류 측 공기 흐름에 주입하며, 이때 필터 전면에 에어로졸이 균일하게 분포되도록 충분한 혼합 구간과 시간이 확보되어야 한다. 이러한 사전 조건이 충족되지 않을 경우, 시험 결과는 실제 누설 상태를 정확히 반영하지 못할 수 있다.

필터 하류에서는 기준 농도를 설정한 후, 필터 매체 전면과 프레임 가장자리, 가스켓 접촉부를 따라 스캔 방식으로 검사가 수행된다. 검출기는 광산란 원리를 이용하여 극미량의 입자 농도 변화까지 감지할 수 있으며, 누설이 존재하는 지점에서는 주변 대비 뚜렷한 농도 상승이 관찰된다. 이와 같은 방식으로 시험자는 필터 시스템 전반에 걸쳐 국부적인 누설 위치와 범위를 정밀하게 파악할 수 있으며, 이는 이후 유지보수 및 재검증 절차의 핵심 기초 자료로 활용된다.

4. 시험 기준, 누설 판정 및 유지보수 연계

요약:
● 누설 허용 기준은 필터 등급에 따라 차등 적용
● 국부 누설의 위치 정보가 원인 분석의 핵심
● 시험 결과는 보수·재설치 판단 근거로 활용
● 조치 후 재시험을 통해 완전성 회복 검증

DOP/PAO 시험의 판정 기준은 적용되는 필터 등급과 클린룸 요구 수준에 따라 설정된다. 일반적인 HEPA 필터와 ULPA 필터는 허용 누설 기준이 다르며, 고등급 클린룸일수록 더욱 엄격한 기준이 적용된다. 시험에서 검출된 누설은 단순 수치 초과 여부보다, 발생 위치와 범위가 더욱 중요한 판단 요소가 된다.

예를 들어 필터 매체 중앙부 누설은 제조 결함 가능성을 시사하는 반면, 프레임 가장자리 누설은 시공 또는 가스켓 문제일 가능성이 높다. 이러한 정보는 필터 교체, 부분 보수, 재설치 여부를 결정하는 기술적 근거로 활용되며, 조치 이후에는 반드시 재시험을 통해 완전성 회복 여부를 확인해야 한다.
이미지 ALT 태그 설명: 필터 누설 위치별 원인 분석과 유지보수 대응 흐름도

5. 클린룸 설계·운영 관점에서 DOP/PAO 시험의 실무적 의미

요약:
● 클린룸 공기 청정도 확보의 기술적 출발점
● 환경 모니터링 데이터 신뢰성의 전제 조건
● 설계·시공 품질 검증 수단으로 기능
● 장기적 운영 안정성과 오염 리스크 예방에 기여

클린룸 DOP/PAO 시험은 단순한 필터 검사 절차를 넘어, 클린룸 전체 오염 제어 체계의 기반을 형성한다. 필터 누설이 존재하는 상태에서는 부유입자 측정, 미생물 샘플링, 표면 오염 검사 등 이후 단계의 모든 환경 모니터링 결과가 왜곡될 수 있다.

따라서 DOP/PAO 시험은 클린룸 설계 적합성 검증, 시공 품질 확인, 정기 유지관리 평가까지 포괄하는 핵심 기술 절차로 인식된다. 체계적인 시험 수행과 기록 관리는 장기적인 공정 안정성과 품질 신뢰성 확보에 기여하며, 예측 불가능한 오염 사고를 사전에 차단하는 예방 중심 관리 전략의 핵심 요소로 작용한다.

6.  DOP/PAO 필터 누설 테스트(HEPA/ULPA Leak Scan) 시 스캔 이동 속도 표준 값 

DOP/PAO 누설 테스트는 일반적으로 1–3 cm/sec 속도로 필터 면을 스캔한다.

왜 이 속도인가?

• 너무 빠르면 미세 누설을 놓침
• 너무 느리면 테스트 시간 과다 및 허용 범위 이상 측정
• 1–3 cm/s가 누설 감지 민감도와 실무 효율성의 균형점으로 검증됨

적용	구역권장 스캔 속도
일반 HEPA Ceiling	~2.5 cm/s
ULPA Filter (ISO Class 1–3)	~1–2 cm/s
터미널/음압 구역 등 Critical Zone	최소 1 cm/s 이하도 적용 가능
대면적 설치구역	2–3 cm/s 현실적 운영

필자가 필터리크를 평가할 때 3m HEPA 필터를 주시 하면서 스캔하느라 목이 떨어져 나갈뻔 할 정도로 장시간은 힘들었다.

꿀팁을 드리면 한 명은 스캔은 한명은 파티클카운터를 보면서 어느 포인트 위치에서 누설이 일어나는지를 값을 확인을 해야 하는 평가 작업이라 2인 1조 진행을 추천한다. 혼자서는 힘들다