클린룸의 성능평가 2006-03-29 (조회수:10006)

 

클린룸의 성능평가

머리말

클린룸은 부유입자의 농도가 제어되고 내부에서 입자의 유입, 발생 및 정체가 최소화되도록 건설되어 사용되며,온도,습도,압력 등의 관련 인자들이 필요에 따라 제어되는 공간으로 정의된다. 이러한 클린룸은 입자 오염이 주로 문제가 되는 반도체, 액정표시장치(LCD), 전자. 신소재, 정밀기계 공업, 반도체용 화학약품을 제조하는 화학 공장뿐만 마니라 미생물오염이 문제가 되는 병원, 의약품 공장, 식품 공업, 농업 분야 나아가 우주개발에도 사용되고 있다. 선진국에서는 클린룸의 구매자와 공급자 사이의이해와 의사소통을 위한 기반이 되는 클린룸 관련규격을 자국에 적합하게 제정하여 사용함으로써, 클린룸 산업을 활성화시키고 나아가 클린룸 관련 기술수준의 향상을 도모하고 있다. 클린룸 관련 규격은 크게 공기 청정도 등급에 대한 규격(미국 Federal Standard 209E; 일본 JIS B 9920; 한국 KS M ISO 14644-1, KACRA-94-01-OOIA), 종합적인 성능평가에 대한 규격(미국 IEST-RP-CCO06.3: 일본 JACA No.24, 한국 KACRA-94-01-OOIA), 이외에도 시공제작, 운영관리에 대한 규격이 있다. 클린룸의 중요성이 점차 증대함에 따라 각국의 상이한 관련 규격의 국제적 통일화, 기업체의 부담 완화, 클린름 시장 및 투자의 확대, 실질적인 기술개발과 개발도상국으로의 기술 이전을 촉진시키기 위하여 클린룸에 대한 국제 표준화 작업이 1993년부터ISO/TC 209를 중심으로 진행되고 있으며, 1999년부터 일부 내용이 국제 규격으로 확정되고 있다(ISO 14644-1, ISO 14644-2, ISO 14644-4). 소형 클린룸의 성능평가에 한국공기청정협회의단체 표준 규격인 KACRA-94-01-001A가 일부사용되어 왔는데, 활용도를 높이기 위하여 KACRA-94-01-001A를 개정할 필요가 있다. 한편. ISO/TC 209에서도 클린룸의 성능평가 시험 방법에 관한 규격(ISO/FDIS 14644-3)이 인정 단계에 있으므로, 이에 부합되는 국내 규격을 제정하여 국제적인 추세에 신속히 대응하기 위하여 한국공기청정협회에서는 2000년에 자본재 표준 규격 개발사업의 지원을 받아 "클린룸 성능평가 시험방법"에대한 단체 표준 규격을 작성하였으며, 최근 개정 작업을 수행하여 개정안이 거의 완성되었다. 본 고에서는 이 개정안에 대하여 소개하고자 한다. "클린룸 성능평가 시험방법"은 클린룸의 성능평가에 널리 사용되고 있는 국내외 단체 표준 규격(미국 IEST-RP-CC006.3; 일본 JACA No.24; 한국 KACRA- 94-01-001A)과 국제 규격으로 인정되는 단계에 있는 ISO/FDIS 14644-3(2005)을 종합적으로 비교, 검토한 후 향후 국제 규격에 대응하기 위하여 ISO/F야S 14644-3의 내용을 기본 골격으로 국내 실정을 감안하여 다른 규격의 내용을 보완하여 클린룸의 성능을 종합적으로 평가할 수 있는시험방법을 표준화한 것이다. 공기 청정도 등급은 KS M ISO 14644-1에 따라 평가하도록 작성되었다. "클린룸 성능평가시험방법"에는 산업용 클린룸의 성능평가에 많이사용되는 11개 항목(클린룸의 공기 청정도 분류와 시험 측정을 위한 공기부유입자의 계수, 기류, 구역간 압력차. 설치 필터 시스템의 누설. 기류 방향 및 가시화, 온도, 습도, 정전기 및 이온 발생기, 공기 청정도 회복. 오염물의 실내 유입, 소음)에 대한 시험방법이 규정되어 있다. 각 시험에 대하여 시험의 목적 및 적용, 시험절차, 시험기기, 성능평가, 보고서작성에 관한 사항이 규정되어 있다. 또한. 클린룸의 기류 방식과 시험 상태에 따른 시험 항목의 선택에 대한 지침을 제시하고 있다.
■ 클린룸 성능평가 시험방법(안)
Test methods for performance evaluation of cleanrooms and associated controlled environments
1. 적용 범위
이 규격은 산업용 클린룸의 주요 성능을 평가하기 위한 시험 방법에 대하여 규정한다.
2. 인용 규격
다음에 나타내는 규격은 이 규격에 인용됨으로써 이 규격의 일부를 구성한다. 이러한 인용 규격은 그 최신판을 적용한다.
KS A 0078 습도 - 측정 방법
KS A 0511 온도 측정 방법 통칙
KS A 0701 소음도 측정 방법
KS B 6336 광산란식 자동 입자 계수기
KS M ISO 14644-1 클린룸 및 관련된 제어환경 제1부 : 공기청정도 등급 분류
KS M ISO 14644-2 클린룸 및 관련된 제어환경 제2부 : KS M ISO 14644-1의 지속적인 등급유지를 위한 시험 및 모니터링 규격
3.용어의 정의
다음 용어의 정의는 이 규격을 위한 것이다
3.1 일반
a)격리 장비
정해진 공간의 내부와 외부를 확실한 수준으로 분리시키기 위하여 구조적 및 이동적 도구를 사용하는 장비
비 고: 특정 산업에 사용되는 격리 장비로는 청정공기 후드, 폐쇄 용기(containment enclosures). 글로브 박스, 격리기(isolator), 국소환경(mini-environment) 등이 있다.
b)청정 구역
공기 중 부유입자의 농도가 제어되고 그 구역내 입자들의 유입, 생성 및 체류를 최소화하기 위한 방법이 사용되며, 아울러 온도. 습도, 그리고 압력 등이 필요에 따라 제어되는 전용 공간.
비 고: 이 청정 구역은 개방된 형태 또는 폐쇄된 형태의 공간이며. 클린룸내에 위치할 수도 있으며, 위치하지 않을 수도 있다.
c)청정실
클린룸 또는 하나 혹은 그보다 많은 청정 구역으로 구성되어 있으며, 모든 관련 구조물들, 공조 시스템, 공급 시설 그리고 유틸리티를 포함한다.
d)클린룸
공기 중 부유입자의 농도를 제어하고 입자의 유입, 생성 및 체류를 최소화할 수 있는 방을 의미하며, 또한 온도, 습도 및 압력 등이 펼요에따라 제어되는 방.
3.2 공기부유입자 측정
a)개수 중앙 입경(CMD)
입자 수를 근거로 구한 중앙 입경.
비 고 : CMD보다 작은 입자의 수가 절반을 차지하고, CMD보다 큰 입자가 나머지 절반을 차지한다.
b)공기부유입자
일반적으로 1nm~10㎛의 크기를 갖고 공기에 부유되는 증식성 또는 비증식성, 고체 또는 액체 물질(또는 복합물),
비 고: 공기 청정도 등급을 분류하기 위하여 크기가 0.1㎛에서 5㎛ 범위내의 누적분포상에 존재하는 고체 또는 액체의 물체가 측정된다.
c)시험 에어로졸
크기 분포와 농도가 알려지거나 제어된 고체 또는 액체 입자가 공기에 부유된 것.
d)시험 에어로졸 발생기
일정 농도에서 적절한 크기 범위(예로 0.05~2㎛)의 입자상 물질을 발생시킬 수 있는 측정기기. 에어로졸 발생기는 열적, 수력학적, 공압적, 음향적 또는 정전기적 원리에 의해 분류될 수 있다.
e)입자 농도
공기의 단위 체적당 입자의 수.
f)입자 크기
주어진 입자 측정장비에 의해 측정된 입자가 나타내는 물리적 반응에 상당하는 반응을 나타내는 구의 직경.
비 고 : 개별 입자 계수를 위한 광산란식 개별 입자 계수기의 경우 광학적 등가 입자 직경 사용.
g)입자 크기 분포
입자 크기의 함수로서 입자농도의 누적 분포.
h)질량 중앙 입경 (MMD)
입자 질량을 근거로 구한 중앙 입경.
비 고: MMB보다 작은 입자의 질량이 절반을 차지하고, MMD보다 큰 입자의 질량이 나머지 절반을 차지한다.
3.3 에어필터 및 시스템
a)누설
불완전한 결합 또는 결함에 의해 설정된 하류 농도를 초과하는 오염물질의 투과.
b)설정 누설치
개별 입자 계수기 또는 에어로졸 광도계를 사용하여 청정실을 주사하는 동안 누설되어 감지되는 최대 허용 누설치로 구매자와 공급자 사이의 약정에 따라 결정된 값.
c)설치 필터 시스템
천장, 벽, 장치 또는 덕트에 장착된 필터 시스템.
d)설치 필터 시스탬의 누설 시험
청정실에서 바이패스 누설이 없음을 입증하기 위하여 필터가 적절하게 설치되어 있는지, 필터와 격자 시스템의 누설과 결함이 없는지를 확인하기 위한 시험.
e)에어로를 시험
시험 에어로졸을 사용하는 필터나 설치 필터 시스템의 누설 시험.
f)주사
에어로졸 광도계나 개별 입자 계수기의 프로브(probe) 입구를 정해진 시험 영역을 가로지르도록 겹쳐진 일정 간격으로 움직이면서 필터나 유닛의 부분에서 누설을 찾아내는 방법.
g) 최종 필터
공기가 클린룸으로 들어가기 전인 최종 위치에 사용되는 필터.
h)표준 누설 투과량
샘플 프로브가 누설 부분에서 정지하고 있을 때 표준 샘플링 공기량을 갖는 개별 입자 계수기 또는 에어로졸 광도계에 의해 측정되는 누설 투과량.
비 고: 투과량은 필터의 상류 농도에 대한 하류농도의 비.
i)필터 시스템
필터, 틀 및 다른 지지 시스템 또는 다른 하우징으로 구성되는 시스템.
j)희석 장치
입자의 농도를 낮추기 위하여 정해진 체적비로 청정한 희석 공기를 에어로졸과 혼합시키는 장치.
3.4 기류 및 다른 물리량
a)균일 기류
많은 측정점에서 측정된 풍속이 평균 풍속의 정해진 비율 이내인 단일 방향류 패턴.
b)급기 풍량
단위 시간 동안 최종 필터나 공기덕트를 통하여 청정실로 공급되는 공기 체적.
c)단일 방향류
청정 구역의 전체 횡단면에서 안정된 속도와 거의 평행한 유선으로 제어된 기류. 비 고: 이러한 타입의 기류는 청정 구역으로부터 입자들을 일정 방향으로 운송한다. d)비단일 방향류
청정 구역으로 들어가는 공급공기가 유인에 의해 내부 공기와 혼합되는 공기 분배. e)측정 단면
풍속과 같은 성능 인자를 시험하거나 측정하기 위한 단면.
f)총 풍량
단위 시간 동안 청정실의 단면을 통과하는 공기 체적,
g)펑균 풍량
클린룸 또는 청정 구역의 환기회수를 결정하기 위한 단위 시간당 평균 공기 체적. 비 고: 풍량의 단위는 ㎥/h.
h)혼합류
동일한 청정 구역에 단일 방향류와 비단일 방향류가 함께 존재하는 기류.
i) 환기회수
단위 시간 동안 공급되어진 공기의 체적을 공간의 체적으로 나누어 계산되고, 단위 시간 동안 공기 교환 회수로 표현되는 공기 교환율.
3,5 정전기 측정
a)누설 저항
표면과 접지 사이의 저항.
b)방전 시간
절연된 도전성 대전 감지판의 정전압이 초기 전압의 10%로 감소되는데 걸리는 시간. 일반적으로 초기 전압을 1000V로 설정한다.
c)잔류 전압(오프셋 전압)
초기에 대전되지 않은 절연된 도전성 대전 감지판이 이온화된 공기에 노출되었을 때 축적되는 전압.
d)정전 소산성
작업면 또는 제품 표면의 정전기적 대전 상태를 전도 또는 다른 메커니즘에 의해 특
정한 값 또는 영(zero)의 정격 대전 수준으로 감소시키는 능력.
e)표면 저항
표면에서 다른 두 위치 사이의 저항.
f) 표면 전압
적절한 기기를 사용하여 측정된 작업면 또는 제품 표면의 정전기적 대전 상태의 양 또는 음 전압.
3.6 측정기기 및 측정조건
a)개별 입자 계수기
특정 유량에서 개별 입자의 수와 크기를 표시하고 기록할 수 있는 측정기기.
b)계수 효율
주어진 입경 범위에서 입자의 실제 농도와 측정 농도의 비.
c)동축 샘플링
샘플 프로브의 입구로 들어가는 기류의 방향이 샘플링되는 단일 방향류의 방향과 동일한 샘플링 조건.
d)등속 샘플링
샘플 프로브의 입구로 들어가는 공기의 평균 속도가 측정점에서 단일 방향류의 평균 속도와 동일한 샘플링 조건.
e)비동속 샘플링
샘플 프로브의 입구로 들어가는 공기의 평균 속도가 측정점에서 단일 방향류의 평균 속도와 크게 다른 샘플링 조건.
f) 에어로졸 광도계
전방 산란 광학 챔버를 사용하여 입자를 측정하는 광산란식 공기부유입자 질량농도 측정기기.
g)오계수(배경 노이즈 계수, 제로 계수)
입자가 존재하지 않을 때 내부 또는 외부의 전기적 노이즈에 의해 개별 입자 계수기에서 측정되는 입자 수.
h)최소 한계 입경
어떤 크기 이상의 입자 농도를 측정하기 위해 선택된 최소 입자 크기.
i)후드 유량계
청정실의 각 최종 필터나 공기 디퓨져에서 직접적으로 풍량을 측정할 수 있는 유량 계가 부착되어 있으며, 필터나 디퓨져를 완전히 덮을 수 있는 측정기기.
3,7 시험 상태
a)비운전 상태
청정실내 생산장비의 설치가 완료되고 구매자와 공급자 사이의 약정에 따라 작동되지만 작업자가 없는 상태.
b)운전 상태
청정실이 계약서상의 방법대로 작동되며, 명시된 수만큼의 작업자가 계약서상의 방법으로 작업을 하고 있는 상태.
c)준공 상태
청정실 설치가 완료되어 모든 유틸리티가 연결되고 작동되지만, 생산장비, 재료 혹은 작업자 등이 없이 작동되는 상태.
- 공기청정기술 Vol.18 에서 발췌 -