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산업용 크린룸 (I.C.R) : Industrial Cleanroom
 
 
     
클린룸의 개요
클린룸이란 공기 중의 부유 입자가 규정된 입경에서 규정된 수치 이하로 청정도가 관리되며 그 공간에 공급되는 재료, 약품, 가스, 물 등에 대해서도 공급 유틸리티에 규정된 청정도가 유지되도록하며 온도/습도/압력/기류/소음/진동 등의 환경조건 등에 대해서도 관리가 이루어지는 공간을 말합니다. 최근 클린룸 관리의 경향은 마이크로 단위의 입자관리에서 나노 단위의 유해가스 관리쪽으로 변해가고 있습니다.

클린룸은 반도체 산업뿐만 아니라 디스플레이 등의 최첨단 기술분야로부터, 전자산업, 광학기계, 실험실 등 광범위한 범위까지 다양하게 적용되고 있습니다.
 
클린룸의 4대원칙
4대원칙 고려사항 조치사항
유입, 침투방지 실내 공기 압력 실간의 차압조정, 양압유지, 도입외기량 조정
건축적인 동선계획 작업원, 물류, 원료의 동선 구분청정과 오염지역 구분 AIR LOCK, AIR SHOWER 설치
FILTER FILTER LEAK 방지
발생방지 인원관리 필요인원 출입통제, 작업원 동선 최소화
인원의 복장관리 무진복, 청정장갑 착용, 인체호흡 기류차단
건축내장재, 재료 표면가공처리, 무발진 재료사용
집적방지 실내기류 취출구 위치조정, 층류풍속 및 환기회수조정
건축내장재 무정전 내장재 사용
실내청소 청소기준에 따른 지속 실시
신속제거 CLEAN ROOM방식 시설용도의 정확한 파악
실내기류 기류분포 예상 및 확가구 위치 조정발진부분 배기
환기횟수 환기회수를 높게 유지
 
청정도 등급
1963년 미국연방규격 209B(Federal Standard 209B)을 제정하였습니다. 이는 본격적인 공업용 클린룸 규격으로 청정도 이외, 압력, 기류속도, 온도, 습도, 조도에 대해서도 규정하고 있습니다. 이후 209D(1988년)와 209E(1992년)로 변경되었습니다. 다른 나라에서도 독자 규격을 제정하여 사용하고 있지만, 공업용 클린룸에서는 주로 미국 연방 규격이, 바이오클린룸에서는 미국 항공우주국 규격(NASA-NHB5340-2)이 일반적으로 사용됩니다.
 
미국연방 규격
GSA(General Service Administration)의해 제정된 미국연방 규격은 209에서 시작해서 최신의 209E까지 개정되어 왔다. 1963년 12월 F.S209가 발표되었고, 1966년 8월에 209A, 1973년 4월에 209B, 1987년 10월에 209C, 1988년 6월에 209D, 1992년에 209E까지 발표되었습니다.

다음은 연방규격에서 규정하는 Class Limit의 정의입니다.(NA: Not Application)
Fed.Std.209E
 
 
클린룸 규격들
 
NASA의 BCR규격(NHB 5340.2)
 
Industrial Cleanroom
  산업용 클린룸(Industrial Cleanroom)은 반도체, 정밀기기에서 식품 포장, 특수 인쇄 등에 이르기까지 산업 전반에서 제품의 생산, 연구 등의 목적으로 이용되고 제품의 특성에 따라, 각 공정에 따라 요구 청정도 또한 상이하게 구분됩니다.

미국연방규격에 명기되어 있듯이 주로 공기 중 부유 먼지제어가 주목적인 클린룸으로 특히 반도체 공업에서는 최근0.1㎛이하의 먼지 제거를 목표로 한 초고청정도의 크린룸이 요구되고 있습니다.
 
반도체, 디스플레이 등의 전자산업
LED, 소자등의 광학산업
연구실•실험실 등의 청정환경
 
기류방향별 분류
항목 수직층류형 수평층류형 난류형
CLASS 1~100 100 1,000 ~ 10,000
설치경비 많다 보통 적다
유지경비 많다 보통 적다
환기수 400회 이상/HR 30~150회/HR 30~60/HR
적 용 CLEAN ROOM 전역
CLEAN BENCH
주로 CLEAN BENCH CLEAN ROOM
 
수직층류형 Clean Room(Vertical Laminar Flow)
기류가 천정 면에서 바닥으로 흐르도록 하는 방식으로 청정도 CLASS 100이하의 고청정 공간을 얻을 수 있습니다. 취출 풍속은 0.25~0.5m/sec입니다.
 
  - 공기의 저항 및 배기 저항이 적다
- 단위 시간당 청정공기 공급량이 크다
- 단시간에 높은 청정도를 달성 할 수 있다
  - 구조가 복잡하다
- 기계적 진동에 약하다
 
 
수평층류형 Clean Room(Horizontal Laminar Flow)
기류가 한쪽 벽면에서 마주보는 벽면으로 흐르도록 하는 방식으로 기류 상류 측의 작업의 영향으로 기류 하류 측에서는 청정도가 저하됩니다. 상류 측에서는 Class 100이하, 하류 측에서는 상류 측의 작업내용에 따라 Class 1,000정도의 청정도를 얻습니다. 취출 풍속은 0.45m/sec 이상입니다.
 
  - 특정부위 물품보관 용이하다   - 송풍부에서 멀어질수록 입자가 누적되어 떨어진다
 
 
난류형
일반 공조의 취출구에 HEPA Filter를 취부한 방식으로 청정한 취출공기에 의해 실내오염원을 희석하여 청정도를 상승시킵니다. HEPA Filter Box 또는 BFU(Blower Filter Unit)를 사용하여 공조기(AHU)로부터 정화된 공기를 취출하여 청정유지에 필요한 풍량을 순환시킵니다. 청정도는 CLASS 1,000~100,000 정도를 얻을 수 있습니다. 환기회수는 20~80회/hr 정도입니다.
 
  - 특정부위 부분별 청정도 향상에 좋다   - 공정와류 현상이 발생할 우려가 있다
 
Fan Filter Unit System
FILTER에 FAN을 조합한 FAN FILTER UNIT이 다수 천정 면에 설치되어 공기를 순환시켜 Axial Fan 방식에 비해 순환계의 저항을 줄이고 기계실 면적을 줄일 수 있는 장점을 갖고 있으나 FFU의 유지관리가 어렵고 천정내가 음(-)압이 되어 청정도가 다소 떨어지는 경향이 있습니다. 내부 발열을 제어하기 위해 Dry Coil을 설치합니다.
 
Axial Fan System
공조기가 외기를 처리하여 Return Plenum에 공기를 공급하면 Return Plenum에 설치된 대형 Fan(Axial Fan)이 이를 순환시키며, 클린룸 내의 지역별 요구 청정도에 따라 천정에 Filter와 Blind panel을 적절히 배치하여 청정 공간을 조성합니다. 팬 소음을 감쇠하기 위한 소음기를 팬 전후에 설치하고 Dry coil을 설치하여 내부발열을 제어합니다.
 
Clean Tunnel Module System
Fan, Filter 및 Cooling Coil이 조합된 Tunnel Module을 설치하여 원하는 청정도 및 온·습도를 얻는 방식입니다. 동력비가 타 방식에 비해 가장 적은 반면 청정도, 온·습도 유지성능이 약간 떨어지고, Tunnel Module의 이설이 어렵기 때문에 Flexibility에 문제가 있습니다. 공기가 Local 순환하여 기류간섭 기능성이 있어 각 Bay에서 사용하는 약품이 인접 Bay에 영향을 미칠 수 있다. 근래 Super Clean Room방식으로는 사양화 되고 있습니다.