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Clean Room
크린룸의 정의
21세기를 향한 기술의 발달과 함께 첨단 산업분야의 연구개발과 생산과정에서 중대한 방해를 초래한 공기중의 부유 입자를 제거한 것이 Clean Room입니다.
Clean Room은 공기속에 부유하는 입자뿐만 아니라 온도, 습도, 기류, 압력 및 조도 등이 환 경적으로 제어되는 밀폐된 공간을 말합니다.
크린룸의 정의
21세기를 향한 기술의 발달과 함께 첨단 산업분야의 연구개발과 생산과정에서 중대한 방해를 초래한 공기중의 부유 입자를 제거한 것이 Clean Room입니다.
Clean Room은 공기속에 부유하는 입자뿐만 아니라 온도, 습도, 기류, 압력 및 조도 등이 환 경적으로 제어되는 밀폐된 공간을 말합니다.
크린룸의 4원칙
대기중 입자의 크기
대기중에 떠도는 입자들은 대체로 실조각, 모래입자, 금속분진, 사람피부의 분진, 담배연기 뿐만 아니라, 박테리아, 바이러스, 곰팡이와 같은 미생물 등 매우 작은 물체입니다.
그 입자들의 크기는 0.001μm에서 100μm정도까지 대기중에 106 개 정도로 광범위하게 포함하고 있습니다. 특히 공기오염이 있는 대도시에서는 1m3(35.3ft3)의 공기중에 0.5μm이상의 입자가 약 3억개 존재합니다.
아래 그림에서는 대기중 입자의 크기를 나타내고 있습니다.
크린룸의 규격
크린룸에 관계 있는 규격은 KS, JIS규격이 있씁니다만 ICR(공업용 크린룸)에는 미국연방 규격(U.S.Fed.Std.209D)과 BCR에는 (바이오 크린룸) 미국항공 우주국 규격(NASA-NHB 5340-2)이 일반적으로 사용되고 있습니다.
Fed Std. 209D의 개요 [연방규격 309D 요지]
| 크린룸 클라스 | 미립자 | 압력 (mmAq) |
온도 | 습도 | 기류/환기횟수 | 조도 | |||||
| 입경(㎛) | 입자수(ft3) | 범위(℃) | 권장차(℃) | 오차(℃) | 최고(%) | 최저(%) | 오차(%) | Lux | |||
| 1 | ≥0.1 | ≤35 | |||||||||
| ≥0.2 | ≤7.5 | ||||||||||
| ≥0.3 | ≤3 | ||||||||||
| ≥0.5 | ≤1 | ||||||||||
| 10 | ≥0.1 | ≤350 | |||||||||
| ≥0.2 | ≤75 | ||||||||||
| ≥0.3 | ≤30 | ||||||||||
| ≥0.5 | ≤10 | ||||||||||
| 100 | ≥0.2 | ≤750 | 1.25 이상 | 19.4 ' 25 |
22.2 | ±2.8 특별한 경우는 ±0.28 |
45 | 30 | ±10 특별한 경우는 ±5 |
층류방식 0.45m/s ±20% 난류방식 ≤20회/hr |
1,080 ' 1,620 |
| ≥0.3 | ≤300 | ||||||||||
| ≥0.5 | ≤100 | ||||||||||
| 1,000 | ≥0.5 | ≤1,000 | |||||||||
| ≥5.0 | ≤7 | ||||||||||
| 10,000 | ≥0.5 | ≤10,000 | |||||||||
| ≥5.0 | ≤70 | ||||||||||
| 100,000 | ≥0.5 | ≤100,000 | |||||||||
| ≥5.0 | ≤700 | ||||||||||
* 입자수 10개/ft3/(0.3개/L)이하의 입자농도는 샘플량에 많지 않는한 신뢰성이 낮습니다.
NASA NHB-5340-2의 개요
| CLASS | 미립자 | 세균 | ||
| 입경 ㎛ |
입자수 EA/ft3(EA/ℓ) |
세균수 EA/ft3(EA/ℓ) |
낙하균수 EA/ft3(EA/ℓ) |
|
| 100 | ≥0.5 | ≤100(≤3.5) | ≤0.1(0.0035) | 1,200 |
| 10,000 | ≥0.5 | ≤10,000(≤350) | ≤0.5(0.0176) | 6,000(64,600) |
| ≥5.0 | ≤65(≤2.3) | |||
| 100,000 | ≥0.5 | ≤100,000(≤3,500) | ≤2.5(0.0884) | 30,000(323,000) |
| ≥5.0 | ≤700(≤25) | |||
미항공우주국 NASA 규격 (NHB 4340.2)
| 입경 ㎛ Size | 청정도 클래스 Cleanliness class | |||||||
| 클래스1 Class 2 |
클래스2 Class 2 | 클래스3 Class 3 | 클래스4 Class 4 | 클래스5 Class 5 | 클래스6 Class 6 | 클래스7 Class 7 | 클래스8 Class 8 |
|
| 0.1 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 |
| 0.2 | 2 | 24 | 236 | 2,360 | 23,600 | - | - | |
| 0.3 | 1 | 10 | 101 | 1,010 | 10,100 | 101,000 | 1,010,000 | 10,100,000 |
| 0.5 | (0.35) | (3.5) | 35 | 350 | 3,500 | 35,000 | 350,000 | 3,500,000 |
| 5.0 | - | - | - | - | - | 29 | 2,900 | 29,000 |
| 청정도 클래스 입경범위 Cleanliness class size range | 0.1~0.3 | 0.1~0.5 | 0.1~0.5 | 0.3~5.0 | ||||
CLEAN ROOM의 각실간의 필요압력차
|
Room |
압력차(mmAq) |
|
청정도 Class가 다른 Clean Room |
0.5 |
|
Clean Room과 Clean복도 . 갱의실 |
0.5~1.0 |
|
Clean . 갱의실 등과 일반실 |
1.0 |
|
Clean Room과 일반실 |
1.5 |
CLEAN ROOM의 CLASS별 표준적 순환풍량
|
청정도 |
환기회수(회/h) |
|
Class 100 |
200~600 |
|
1,000 |
50~70 |
|
10,000 |
30~40 |
|
100,000 |
20~30 |
HEPA FILTER의 규격
|
중량법 |
HEPA FILTER Institute Dust Weight Arrest EFF. |
|
비색법 |
National Bureau of Standard Dust Spot Efficiency |
|
계수법 |
Diocty Phthalate Fractional Efficiency |
FILTER 측정법의 종류
|
중량법 |
HEPA FILTER Institute Dust Weight Arrest EFF. |
|
비색법 |
National Bureau of Standard Dust Spot Efficiency |
|
계수법 |
Diocty Phthalate Fractional Efficiency |
입자 발생수
|
움직입 없음(기립 또는 착석) |
100,000 |
|
|
가벼운 두, 수, 팔의 움직임(착석) |
500,000 |
|
|
몸, 팔의 보통움직임, 발끝으로 마루를 때림(착석) |
1,000,000 |
|
|
착석에서 기립하는 동작 |
2,500,000 |
|
|
보행 |
3.2km/hr(느리게) |
5,000,000 |
|
5.7km/hr(보통) |
7,500,000 |
|
|
8km/hr(빠르게) |
10,000,000 |
|
|
계단을 오르는 동작 |
10,000,000 |
|
|
도약동작 |
15,000,000~30,000,000 |
|
크린룸의 클래스별 표준식 순환풍량
|
Class |
Contamination Level/ft3 Fabric |
|
A |
Less than 1,000 5Micron & Larger Particles |
|
Maximum 10Fibers |
|
|
B |
Less than 5,000 5Micron & Larger Particles |
|
Maximum 25Fibers |
|
|
C |
Less than 10,000 5Micron & Larger Particles |
|
Maximum 50Fibers |
|
|
D |
Less than 15,000 5Micron & Larger Particles |
|
Maximum 50Fibers |
|
|
E |
Less than 25,000 5Micron & Larger Particles |
|
Maximum 175Fibers |
크린룸 청소방법과 빈도
|
ROOM
|
Ceiling Methods & Frequency
|
Vacuum
|
Remarks
|
||||
|
Daily
|
Weekly
|
Monthly
|
|||||
|
점착MAT
|
B닦아냄 | A닦아냄 | Every 2Hrs | ||||
| Semi- Clean Room |
Floor | B닦아냄 | A닦아냄 | Twice a Day | |||
| Window | B닦아냄 | Monthly | 2개월 마다 A닦아냄 |
||||
| Ceiling | Monthly | 6개월 마다 B닦아냄 |
|||||
| Clean Room | Floor | Class 100 | B닦아냄 | A닦아냄 | Daily | ||
| Class 1,000 | B닦아냄 | A닦아냄 | Daily | ||||
| 상기이하 | B닦아냄 | A닦아냄 | Daily | ||||
| Window | Class 100 | B닦아냄 | A닦아냄 | Daily | |||
| Class 1,000 | B닦아냄 | A닦아냄 | Daily | ||||
| 상기이하 | B닦아냄 | B닦아냄 | Weekly | 2개월 마다 A닦아냄 |
|||
| Ceiling | Class 100 | Monthly | 6개월 마다 B닦아냄 |
||||
| Class 1,000 | 6개월 마다 B닦아냄 |
||||||
| 상기이하 | Every Two Month | ||||||
* A액체 : 물 또는 중성세제를 넣은 수용액을 구멍경 0.1㎛의 박막필터로 여과한 것.
* B액체 : 물 또는 중성세제를 넣은 수용액을 구멍경 0.2㎛의 박막필터로 여과한 것.
기클린룸 설계시 유의점
1.기류방식(Patterns of Air Flow)
층류식(수직,수평), 난류식, 혼류식, 터널식이 있으며, 각각의 특징 및 사묭목적을 고려하여 결정합니다.
2. 청정도(Cleanliness Level)
크린룸의 청정도는 제품에 요구되는 정도에 의해 결정됩니다.
청정도 레벨은 기류방식, 환기횟수, 실내압력 등을 충분히 검토함으로서 달성됩니다.
3. 계획(Lay-out)
작업성 및 청정도를 만족시킬 수 있는 Lay-out을 구성합니다.
먼지 발생이 많은 작업은 다른 작업과 겨기하여 사람, 물건의 출입구, 통로, Utility, 유지보수 등이 종합적으로 검토되어야 합니다.
4. 구조, 재료(Structure & Materials)
가능한 한 실내 표면을 매끄럽게 해서 기류가 흐트러지거나 먼지가 쌓이지 않는 구조로 합니다.
먼지발생이 적을뿐만 아니라 입자가 잘 부착되지 않고 청소가 용이한 재료를 선택합니다. 작업내용에 따라 내약품성, 내습성, 내화성을 가진 재료를 사용하는 경우도 있습니다.
5. 부속장치(Equipments)
크린룸을 구성하는 주변장치에는 먼지제어용에 Air Shower(대인, 대물용), Pass Box(물건 입출인용), 압력유지용에 Relief Damper(실내압력조절용) 등이 있으며 물품, 포장 등의 보관을 위한 크린 스토카, 크린락카 등이 있습니다. 따라서 각각의 기능을 충분히 이해하지 않으면 안됩니다.
6. 사람과 물건의 관리
(Control to Working Persons and Materials)
작업자와 외부에서 반입되는 물품은 최대의 발진원입니다.
무진복과 화장의 문제 등을 포함하여 작업자는 크린룸화에 대한 기본지식이 필요합니다.
유틸리티(Utility)
급배수, 가스, 전기 등 에너지 공급을 위한 장치는 기류방식, Lay-out의 Flexibility를 고려하여 결정하여야 합니다.
또 유지보수시에는 청정도 저하를 초래하지 않도록 주의할 필요가 있습니다.
안전대책과 비상설치(Safety & EmergencyPlan)
크린룸은 밀폐구조이므로 화재, 가스누설 등에 대한 최대대책이 필요합니다.
또 정전에 의해 문제가 발생될 수 있는 장비에 대해서는 비상전원설비를 갖추는 것을 검토할 필요가 있습니다.
크린룸의 방식
| 방식 | 수직층류방식 Vertical Laminar Airflow Clean Room |
수평층류방식 Horizontal Laminar Airflow Clean Room |
난류방식 Turbulent Airflow Clean Room |
혼류방식 Mixed Airflow Clean Room |
터널방식 Tunnel Clean Room |
| 청정도 | M1.5~3.5 (CLASS 1~100) |
M3.5 (CLASS 100) |
M4.5~6.5 (CLASS 1,000~100,000) |
M4.5~6.5 (CLASS 1,000~100,000) |
M1.5~3.5 (CLASS 1~100) |
| 가동시청정도 | 작업자로 부터의 영향은 적다. |
상류의 발진이 하류에 영향을 끼친다. |
작업자로 부터의 영향 有 |
레이아웃에 따라 작업자로부터의 영향은 약간 有 |
작업자로 부터의 영향은 가장 적다 |
| 운전비 | 고 | 중 | 저 | 중 | 중 |
| 레이아웃 변경 | 용이 | 곤란 | 용이 | 용이 | 곤란 |
| 제조장치 보수 | Room안 혹은 Return Space부터 시행 |
Room안 혹은 Return Space부터 시행 |
Room안 부터 시행 | Room안 혹은 Return Space부터 시행 |
Room안 부터 시행 |
| 확장성 | 곤란 | 곤란 | 다소 곤란 | 곤란 | 라인마다 증설가능 |
| 정밀제어 | 실 전체 제어 떄문에 실내에서의 불균형 약간 있음. |
상류의 발진이 하류에 영향을 끼친다. |
불균형 있음 | 불균형 있음 | 작업부마다 고정밀도 제어 가능 |
| 방식 |  |
 |
 |
 |
 |
난류형 CLEAN ROOM의 모형도
