클린룸은 반도체, 바이오, 제약, 정밀기계 등 다양한 산업 환경에서 필수적인 작업 환경으로 공조냉동 관련 전공 분야에 입문하는 엔지니어나 기술직 종사자들 분들도 해당 내용에 대해 반드시 알아야 할 핵심 개념입니다.
클린룸의 정의
클린룸(Clean Room)은 공기 중의 부유입자, 미생물, 화학적 오염 등 따위 등을 높은 수준으로 제어하여 일정 등급 이상의 청정 상태를 유지하는 공간을 의미합니다. 클린룸은 일반적인 작업 공간과는 달리 공기청정도 수준이 정해진 기준 이하로 유지되어야 하고 온도, 습도, 압력 등의 환경 요소도 세밀하게 조절됩니다. 클린룸은 관리 등급 기준은 ISO(국제표준화기구) 또는 FED-STD(미국 연방표준) 등에서 규정한 입자 농도 기준에 따라 등급이 나뉘고 그 목적은 미세 오염물로 인해서 제품의 생산 불량 혹은 실험값 변화 방지 등에 목적이 있습니다. 일반적으로 반도체 제조 공정에서 0.1마이크로미터 크기의 먼지 하나로도 회로가 망가질 수 있기 때문에 반도체 생산현장에서 초정밀 작업을 위한 필수 시설입니다. 클린룸에 출입하기 위해서는 작업자나 장비에서 발생하는 입자도 억제되어야 하기 때문에 출입 시 에어샤워를 거치고 또한 전용 방진복을 착용해야 합니다.
클린룸의 종류
클린룸은 그 목적과 구조에 따라 다양한 종류로 분류됩니다. 일반적으로는 하향기류형(Vertical Laminar Flow), 수평기류형(Horizontal Laminar Flow), 난류혼합형(Turbulent Flow) 등으로 구분하며 각 방식은 청정도 유지 방식에 차이가 있습니다. 각각의 방식에 대한 설명을 하자면 하향기류형은 천장에서 바닥으로 공기가 일방향 흐름을 이루어 오염 입자가 바닥으로 밀려나며 외부로 배출되는 구조입니다. 이 방식은 특히 높은 수준의 청정도가 필요한 반도체나 바이오 실험실에 주로 사용됩니다. 반면 수평기류형은 벽면에서 반대편으로 공기가 흐르며, 제한된 공간에 적합합니다. 이 경우는 벽면 한쪽에는 HEPA 필터 반대 쪽으로 환기시키는 방법입니다. 난류혼합형 클린룸은 비교적 비용이 적게 들고 유지관리가 쉬운 구조로 비교적 낮은 청정도가 요구되는 곳에서 많이 활용됩니다. 이러한 구조는 필터를 통해 정화된 공기가 무작위로 순환되며 청정 환경을 유지합니다. 이때는 천장 일부에 필터를 설치하고 바닥부분으로 환기를 하는 방식입니다. 하향기류형과의 차이는 난류방식은 바닥에 댐퍼를 설치하는 것과 실내 공기가 난류를 형성한다는데 서 차이가 있습니다.
클린룸의 관리 기준
클린룸의 청정도는 국제적으로 통용되는 ISO 14644-1 규격에 따라 분류됩니다. 또는 미연방기준과 미항공우주국 기준이 사용되는데 CLASS란 1세제곱 피트당 0.5 마이크로미터 이상의 입자가 몇개가 있는지를 의미합니다. 예를 들면 CLASS 1000은 1세제곱 피트당 0.5마이크로미터 이상의 입자가 1000개 이하인 것을 의미합니다. 또한 최근 반도체 산업의 발전에 따라 클린룸의 입자 기준을 0.5마이크로미터가 아닌 0.1마이크로 미터 이하의 입자제거에 대한 요구 수준도 필요되고 있습니다. 클린룸의 관리 수준에서의 핵심은 해당 클린룸이 얼마 정도의 관리 수준을 요구하는 지 확인하는 것이 가장 중요합니다. 또한 목표 관리 수준을 정하였다면 해당 클린룸의 공기질 수준을 항시 모니터링하여 관히고 필터 등의 소모품을 주기적으로 교체하여 최고의 관리를 행해야 클린룸의 본래의 목적을 달성할 수 있습니다.