클린룸 장비 설명: 층류, 패스 박스, 에어 샤워 및 계량 부스가 함께 작동하는 방식

클린룸 분류는 모든 장비 선택의 기준을 설정합니다

모든 조각 클린룸 장비 ISO 14644-1에 정의된 목표 입자 수에 대해 지정됩니다. 방은 ISO 1(가장 엄격한, 반도체 리소그래피에 사용됨)부터 ISO 9(일반 실내 공기와 거의 동일)까지 분류됩니다. 제약 및 생명공학 시설은 일반적으로 공정 단계에 따라 ISO 5와 ISO 8 사이에서 운영되며, 이 범위에서는 층류 공기 흐름 장치, 패스 박스, 에어 샤워 및 계량 부스가 대부분의 작업을 수행합니다.

실질적인 결과는 공기 변화율(시간당 전체 공간이 필터링되고 교체되는 횟수)이 분류가 강화됨에 따라 급격히 증가한다는 것입니다. ISO 8 방에는 시간당 20~30회의 공기 교체가 필요한 반면, ISO 5 방에는 240~480회가 필요합니다. 이 단일 숫자는 팬 크기, 필터 면적 및 궁극적으로 다른 모든 것에 비해 공기 처리에 사용되는 장비 예산의 양을 결정합니다.

층류 공기 흐름 장치 및 입자 제어 뒤에 숨은 물리학

층류 공기 흐름 장치는 HEPA 또는 울파로 필터링된 공기를 작업 영역을 통해 수직 또는 수평으로 단일 단방향 흐름으로 제어된 속도(일반적으로 초당 0.36~0.54미터)로 밀어서 작동합니다. 이러한 좁은 속도 범위는 의도적인 것입니다. 너무 느리면 공기 흐름이 작업 표면에서 입자가 침전되기 전에 제거하는 능력을 상실합니다. 너무 빠르고 작업 공간 가장자리에 난기류가 형성되어 여과되지 않은 실내 공기를 청정 구역으로 다시 끌어당깁니다.

필터 등급은 방정식의 나머지 절반입니다. H13 등급의 HEPA 필터는 가장 투과성이 높은 입자 크기(약 0.3 마이크론)에서 입자를 99.95% 포착하고, H14는 99.995%를 포착합니다. ULPA 필터는 이를 0.12 미크론에서 99.9995%까지 끌어올려 ISO 5 및 미량 입자 유입도 수율에 영향을 미치는 더 엄격한 환경용으로 예약되어 있습니다. 방 분류에 필요한 것 이상의 필터 등급을 선택하면 측정 가능한 이점 없이 비용과 압력 강하가 추가됩니다. 이는 초기 단계 클린룸 설계에서 흔히 발생하는 과도한 사양 실수입니다.

패스 박스: 봉쇄를 깨지 않고 자재 이동

패스 박스는 가장 간단하게 기계적 또는 전자적으로 연동되어 동시에 열릴 수 없는 두 개의 도어가 있는 밀봉된 이송 챔버입니다. 이 인터록은 장치의 전체 지점입니다. 이 인터록이 없으면 두 도어를 함께 열면 청결도가 다른 두 구역 사이에 직접적인 공기 경로가 생성되어 시설의 나머지 부분이 의존하는 압력 폭포가 해제됩니다.

세 가지 변형이 대부분의 사용 사례를 포괄합니다. 정적 패스 박스는 순전히 인터록에만 의존하며 낮은 분류의 전송에 적합합니다. 동적 패스 박스는 챔버 내부에 자체 HEPA 필터링 공기 흐름을 추가하여 내부 도어가 열리기 전에 입자를 적극적으로 플러시하며 재료가 ISO 7 또는 더 좁은 공간으로 이동할 때마다 표준입니다. 바이오패스 박스는 물품을 무균 구역 또는 봉쇄 구역 안팎으로 옮기기 위해 일반적으로 UV 또는 기화된 과산화수소와 같은 오염 제거 사이클을 추가합니다.

패스 박스 크기 조정은 계획 단계에서 종종 과소평가됩니다. 현재 재료 크기에만 맞도록 제작된 챔버는 생산 규모 또는 포장 변경으로 인해 1~2년 내에 병목 현상이 발생하는 경우가 많습니다. 예상되는 최대 항목보다 15~20%의 추가 내부 여유 공간을 남겨 두는 것이 실제적인 경험 법칙입니다.

에어샤워와 개인 오염 제거 과학

에어 샤워는 직선이 아닌 여러 방향에서 몸에 닿도록 각진 노즐에서 필터링된 고속 공기(일반적으로 초당 20~28미터)를 인원에게 분사하는 짧은 연동 챔버입니다. 각도가 있는 다방향 제트 패턴은 기본 속도보다 더 중요합니다. 직진 폭발은 직물 접힌 부분이나 신발 자국에 갇힌 입자를 제거하지 않고 정지된 몸체 주위로 공기를 밀어내는 반면, 각진 노즐은 입자가 쌓인 표면에 직접 난류를 생성합니다.

사이클 시간은 철저함과 처리량 간의 균형입니다. 직원이 교대당 수십 번 통과하는 교통량이 많은 시설에서는 15초 주기가 일반적이며, 가장 민감한 ISO 5 구역보다 먼저 30초 주기가 사용됩니다. 사이클 시간을 약 40초 이상으로 연장하면 효과가 감소하는 것을 보여줍니다. 가장 측정 가능한 입자 제거는 처음 20초 내에 발생하며, 그 이후에는 제트 노출 시간보다는 사람 자신의 미세한 움직임이 제한 요인이 됩니다.

정확하고 오염 없는 자재 취급을 위한 계량 부스

분말 및 원자재 계량은 클린룸에서 가장 높은 입자 생성 활동 중 하나이므로 개방형 공간에서 수행하기보다는 거의 항상 자체 전용 인클로저에 격리됩니다. 계량 부스는 층류 또는 하향 기류 공기 패턴과 천공된 작업대를 결합하므로 공기 중의 분말이 더 넓은 공간에 분산되는 대신 방해를 받는 즉시 작업자의 호흡 영역에서 아래쪽으로 당겨져 제거됩니다.

계량 부스의 하향 흐름 속도는 일반적으로 초당 약 0.45~0.5미터(표준 층류 장치 사양에 가깝습니다)이지만, 공기 흐름 패턴은 단순한 수평 스윕이 아닌 작업대 또는 그 아래의 하향 배기 그릴과 함께 작동하도록 특별히 설계되었습니다. 이 수직 격납 패턴은 동일한 역할을 하는 일반 층류 후드와 특수 제작된 계량 부스를 구분하는 것입니다.

하나의 클린룸 레이아웃 내에서 4개의 시스템이 함께 작동하는 방식

이러한 장치 중 어느 것도 독립적으로 기능을 수행하지 않습니다. 각 장치가 하위 장치를 보호하는 계층화된 장벽 시스템을 형성합니다.

일반적인 제약 레이아웃에서 직원은 제어 구역에 들어가기 전에 에어 샤워를 통과하고, 재료는 직원과 재료의 혼합을 피하기 위해 동적 패스 박스를 통해 별도로 도착하고, 층류 공기 흐름 장치는 일반 워크스테이션을 덮고, 모든 분말 처리는 개방형 벤치가 아닌 계량 부스를 통해 특별히 라우팅됩니다. 이러한 레이어링을 건너뛰는 시설(예: 직원이 동일한 도어를 통해 재료를 이동할 수 있도록 허용)은 모든 개별 장비가 자체 사양을 충족하는 경우에도 환경 모니터링 중에 진입점 근처에서 일상적으로 더 높은 입자 수를 나타냅니다.

클린룸 장비 인증을 유지하는 유지 관리 일정

필터 무결성 테스트는 필터가 프레임 씰에 미세한 누출이 있는 동안에도 간단한 육안 및 압력 강하 검사를 통과할 수 있기 때문에 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 이러한 결함은 적절한 에어로졸 챌린지 테스트(일반적으로 DOP 또는 PAO)를 통해서만 포착할 수 있습니다. 압력 강하 모니터링만을 위해 이 테스트를 건너뛰는 것은 시설을 기술적으로 종이에 "유지"하는 동시에 실제로 입자 수를 조용히 실패하게 만드는 빈번한 지름길입니다.

성능을 저하시키는 일반적인 크기 조정 및 배치 실수

• 패스박스를 에어샤워 출구에 너무 가깝게 배치하는 경우: 장치가 칸막이 벽 없이 서로 몇 미터 이내에 위치할 경우 샤워기 제트의 난기류가 패스 박스의 내부 세척 주기를 방해할 수 있습니다.
• 계량 부스의 배기 덕트 크기 축소: 면속도에 맞게 크기가 조정되었지만 크기가 작은 덕트에 연결된 부스는 실제로 일부 오염된 공기를 실내로 재순환시키는 동안 작업대에서 잘못된 판독 값을 표시합니다.
• 패스 박스 설치 시 실내 압력 계단식 무시: 비슷한 압력의 두 방 사이에 설치된 패스 박스는 그 목적을 상실합니다. 실제로 교차 오염을 방지하려면 인터록에 대해 차동 장치 자체가 먼저 존재해야 합니다.
• 의류 유형에 비해 에어 샤워 주기가 너무 짧습니다. 버니 슈트와 코팅된 의류는 표준 클린룸 작업복과 다르게 입자를 보유하며, 한 의류 유형에 대해 보정된 15초 주기로 다른 의류 유형을 덜 세척할 수 있습니다.
• 문이나 교통량이 많은 통로 근처에 층류 공기 흐름 장치를 배치합니다. 층류 장치 흡입구에서 1~1.5m 이내의 유동인구와 문 열림 난류는 단방향 패턴을 상당히 방해할 수 있습니다.