필터 뱅크의 압력 강하 수치는 다음 세 가지 사항과 연계될 때만 팬 선정에 활용할 수 있습니다. 즉, 뱅크를 통과하는 기류, 해당 저항을 발생시키는 필터 구성, 그리고 해당 수치가 깨끗한 필터의 상태를 나타내는지, 아니면 필터 교체가 필요한 오염된 상태를 나타내는지 여부입니다. 이러한 조건이 명시되지 않은 저항 수치는 팬 곡선과 대조하여 확인할 수 없습니다. 필터 저항은 대략적으로 유량에 비례하여 증가하며, 필터 매체가 오염됨에 따라 다시 증가하기 때문입니다. 팬의 용량을 결정하기 전에, 제시된 허용치가 현재 논의 중인 필터뿐만 아니라 공기가 통과하는 모든 단계를 포괄하는지 확인해야 합니다.

기류 및 세정-교체 압력 기준을 정의하십시오.

팬 선정의 기준은 명시된 풍량, 명시된 필터 구성, 그리고 명시된 저항 조건(청정 상태 또는 예정된 교체 상태)입니다. 이 세 가지 요소는 서로 밀접하게 연관되어 있습니다. A 중간 필터 특정 저항값으로 정격된 장치는 해당 곡선상의 기류에서만 그 저항값을 통과하며, 뱅크가 그 지점보다 높거나 낮은 수준에서 작동할 경우 실제 값도 그에 따라 변동합니다.

‘청정 상태’와 ‘교체 상태’의 구분은 시스템이 필터의 전체 수명 동안 설계 공기 유량을 유지할 수 있는지 여부를 결정합니다. 깨끗한 필터의 저항만을 기준으로 용량이 결정된 팬은 시운전 당일에는 설계 유량을 충족하지만, 먼지가 쌓이면서 유량이 점차 감소하게 됩니다. 클린룸에서는 이러한 현상이 필터 경보가 발생하기 전에 먼저 공기 교환 횟수 감소와 압력 강하 약화로 나타납니다. 반면, 합의된 교체 조건을 기준으로 용량이 산정된 팬은 해당 범위 전반에 걸쳐 유량을 유지할 수 있는 여유 압력을 확보합니다. 프로젝트에서 어떤 조건을 설계 기준으로 삼을지 조기에 결정하고 이를 서면으로 명시해야 합니다. 동일한 필터 모델이 두 가지 수치를 모두 지원하므로, 공급업체가 귀사가 의도하는 바를 추측할 수 없기 때문입니다.

필터 구성은 동일한 문장에 포함되어야 합니다. 주어진 유량에서 필터 요소의 깊이와 여과재 면적은 압력 손실에 영향을 미칩니다. 즉, 동일한 면적을 가진 얕은 패널형 필터에 비해 더 깊은 V-뱅크 또는 박스형 여과재 필터는 여과재 면적이 더 넓기 때문에 동일한 유량에서 압력 손실이 더 낮습니다. 압력 손실 수치를 문의할 때는 면적, 필터 요소의 깊이 또는 형식, 여과 등급, 그리고 뱅크 내 필터 요소 수를 반드시 명시해야 합니다. 그렇지 않으면 해당 수치는 귀하가 구매하려는 필터와 다른 제품을 나타내는 것이 될 수 있습니다.

병렬 요소 및 조립된 뱅크 손실을 반영한다

한 뱅크에 나란히 장착된 요소들은 공기 흐름을 공유하므로, 각 요소가 뱅크 전체의 공기 흐름을 모두 받는 것은 아닙니다. 뱅크의 저항은 각 요소를 차례로 통과하는 것처럼 개별 압력 강하를 단순히 합산하는 방식이 아니라, 하나의 요소를 통과하는 유량을 측정하여 해당 요소의 압력 곡선과 대조함으로써 산출됩니다. 이를 직렬로 합산하면 뱅크의 저항이 심각하게 과대평가되어, 팬 선택 시 출력이 제한되거나 효율 범위를 벗어난 상태로 작동하는 기계를 선택하게 될 수 있습니다.

따라서 실제 계산 값은 ‘엘리먼트당 유량’입니다. 뱅크의 공기 유량을 설치된 엘리먼트 수로 나눈 뒤, 해당 값에서 엘리먼트 곡선을 확인하고, 그 결과를 필터 단계의 저항으로 간주하면 됩니다. 이는 또한 엘리먼트 수가 단순한 세부 사항이 아니라 설계 변수인 이유를 설명해 줍니다. 동일한 뱅크에 필터 요소를 추가하면 각 요소가 처리하는 유량이 감소하여 압력 강하와 표면 속도가 모두 낮아지며, 일반적으로 과부하 상태에 도달하기까지의 간격이 연장됩니다. 다만, 이로 인해 플레넘의 크기가 커지고, 비축 및 교체해야 할 필터의 수가 늘어나는 단점이 있습니다.

요소 곡선은 필터 자체를 나타낼 뿐, 필터를 둘러싼 조립체는 포함하지 않습니다. 고정 프레임, 차단 패널, 헤더 씰, 플레넘으로 들어가고 나가는 덕트 이음매, 그리고 필터 면 상류에 있는 모든 굴곡부나 수축부는 필터 데이터시트에 명시되지 않은 저항을 추가합니다. 불균일한 유입 속도는 이 문제를 더욱 악화시킵니다. 뱅크 면의 한 부분에 다른 부분보다 더 큰 부하를 가하는 이음매가 있으면, 조립된 필터의 압력 강하가 각 부품의 압력 강하를 단순히 합산한 값보다 높아지기 때문입니다. 제시된 수치가 필터 요소 자체에 대한 것인지, 아니면 프레임 시스템이 포함된 조립된 뱅크에 대한 것인지 확인하십시오. 만약 필터 요소 자체에 대한 수치라면, 하우징 설계를 담당하는 담당자에게 조립 시 추가되는 저항이 얼마인지 문의하십시오.

전체 공기 흐름 경로의 압력 균형을 수립한다

팬은 공기 흐름 경로에 있는 모든 장애물을 극복해야 하므로, 압력 계산 시에는 현재 논의 중인 필터 단계뿐만 아니라 설계 공기 유량에서 직렬로 연결된 모든 저항을 모두 포함해야 합니다. 프리필터, 중간 필터, 최종 HEPA 단계, 냉각 및 가열 코일, 가습 장치, 감쇠기, 댐퍼, 피팅이 포함된 급기 및 환기 덕트, 터미널 하우징 또는 팬 필터 유닛, 그리고 다시 공기 처리기. 이들 각각은 동일한 공기 유량에 맞춰 설계되어 있으며, 공기가 이 모든 부품을 차례로 통과하기 때문에 저항이 합산됩니다.

필터 하나를 따로만 점검하면 문제점이 드러나지 않습니다. 중형 필터만 보면 문제가 없어 보일지라도, HEPA 단계, 오염된 프리필터, 긴 덕트 구간 등이 설계 시 고려되지 않았던 압력을 소모하고 있다면 시스템에 압력 부족이 발생할 수 있습니다. 반대의 경우도 마찬가지입니다. 즉, 최종 HEPA 하우징이 최종 저항의 대부분을 차지하고 있다면, 중형 필터를 개선하더라도 사양에서 예상하는 것만큼의 효과가 나타나지 않을 수 있습니다.

예산 항목 중 두 가지에는 명확한 조건이 명시되어야 합니다. 필터가 가장 대표적인 예입니다. 각 필터 단계에 대해 합의된 ‘청정’ 또는 ‘부하’ 값을 단계별로 일관되게 입력하고, 어느 값인지 명시해야 합니다. 다른 하나는 최종 단계입니다. 최종 HEPA 하우징은 중앙 팬의 부하에 저항을 추가하는 반면, 팬 필터 유닛(FFU)은 자체 팬과 필터를 갖추고 있으므로, 그 저항은 에어 핸들러가 아닌 해당 유닛에 귀속됩니다. 다만 에어 핸들러는 여전히 요구되는 정압으로 유닛의 흡입구에 조절된 공기를 공급해야 합니다. 이 경계를 잘못 설정하면 HEPA의 저항이 이중으로 계산되거나 아예 누락될 수 있습니다. ISO 14644-4:2022 클린룸의 설계, 시공 및 시운전을 서로 연결된 프로젝트 과정으로 다루는데, 이는 개별 구성 요소가 아니라 공기 흐름 경로야말로 실제로 구축되고 검증되는 대상이라는 점을 상기시켜 주는 유용한 지침이다.

다음은 프로젝트 측에서 가정한 값을 적용한 계산 예시입니다. 설계 공급 풍량을 각 필터 뱅크에 설치된 요소 수로 나누어 요소당 풍량을 구한 다음, 해당 풍량에서 각 단계의 저항을 해당 곡선에서 확인하고, 프레임 및 이음매로 인한 조립된 뱅크의 손실을 더한 후, 동일한 풍량에서 코일, 덕트, 댐퍼 및 터미널의 저항을 더하고, 마지막으로 합의된 필터 부하 여유분을 더합니다. 해당 풍량에서 산출된 이 총합이 견적 산정을 위한 팬 부하가 됩니다.

입찰가를 비교하고 팬 제어 범위를 확인하세요

두 필터 견적은 동일한 기류량, 동일한 필터 요소 크기, 동일한 설치 요소 수로 표준화되었을 때만 비교할 수 있습니다. 그렇지 않은 경우, 견적된 초기 압력 강하가 더 낮다고 해서 단순히 필터가 더 열심히 작동하거나 필터 뱅크에 더 많은 요소가 포함되어 있다는 것을 의미할 뿐입니다. 필터 요소 수가 더 많은 것을 기준으로 한 견적은 요소당 유량이 적기 때문에 저항값이 낮게 나타나며, 이는 더 우수한 필터로 보일 수 있지만 실제로는 다른 필터 뱅크입니다. 두 제안서를 순위를 매기기 전에 지정된 구성에 따라 재구성하고, 입찰자가 다른 필터 요소 수나 두께를 제안하는 경우, 이를 단순히 더 저렴한 필터로 간주하지 말고 별도의 플레넘, 비용 및 교체에 대한 영향을 수반하는 필터 뱅크 설계 변경으로 취급해야 합니다.

비교의 두 번째 측면은 팬 자체이며, 이는 용량과는 별개의 문제입니다. 팬의 공칭 정격은 기기가 이동시킬 수 있는 공기량을 나타낼 뿐, 필터 저항이 교체 시점에 가까워질수록 시스템이 설계 공기 유량을 어떻게 유지할 수 있는지는 명시하지 않습니다. 이에 대한 해답은 제안된 제어 방식(가변 속도, 유량 또는 압력 제어, 그리고 작동하는 제어 범위)과 함께, 사용 가능한 팬 압력 및 합의된 필터 부하 운전 조건에서의 작동 한계입니다.

이 확인 작업을 확실하게 하기 위해서는 세 가지 사항이 필요합니다. 필터가 깨끗한 상태와 부하가 걸린 상태 모두에서 시스템 저항선이 표시된 팬 곡선을 요청하여, 필터 수명의 양 끝점에서 작동 지점을 확인할 수 있도록 하십시오. 또한 이 두 지점이 팬의 안정 작동 영역 및 속도, 전력, 온도 한계치에 비해 어디에 위치하는지 물어보십시오. 또한 제어 루프가 이 두 점 사이에서 필요한 기류를 어떻게 유지하는지 — 측정된 유량, 덕트 압력 설정값, 또는 고정 속도 일정에 반응하는지 —를 확인하십시오. 필터가 깨끗할 때는 올바른 고정 속도 방식도 부하가 증가함에 따라 편차가 발생하기 때문입니다. 깨끗한 상태의 점만 고려한 선택은 부하가 걸린 상태의 작동에 대한 해답을 제시하지 못한 것이며, 실제로 공간이 감당해야 하는 것은 바로 부하가 걸린 상태의 작동 조건입니다.

저항 비교와 필터의 기타 특성은 별도로 고려해야 합니다. 여과 등급, 여과재 유형, 내습성, 프레임 재질 및 예상 수명 등은 모두 필터 선택에 영향을 미치지만, 이러한 요소들은 압력 수치만으로는 파악할 수 없습니다. 따라서 초기 저항값만으로 낙찰된 입찰은 여러 비교 항목 중 단 하나만 충족한 것에 불과합니다.

활용 가능한 시운전 기준치를 기록한다

필터 뱅크의 시운전 기준 데이터는 간결하고 구체적인 기록으로, 측정 시점의 뱅크 공기 유량, 뱅크 양측의 압력 측정구 위치, 설치된 필터의 세부 정보(제조사, 모델, 등급, 크기 및 필터 요소 수) 및 별도의 측정구가 있는 각 단계별 차압 측정값을 포함합니다. 각 측정값 세트에 날짜를 기재하고, 측정 당시 적용되던 송풍기 속도 또는 제어 설정값을 기록해야 합니다.

각 항목은 나중에 해소하게 될 특정 모호성 때문에 존재합니다. 기류가 없다면, 1년 후 더 높은 차압은 필터가 막혔음을 의미할 수도 있고, 단순히 유량이 증가했음을 의미할 수도 있습니다. 동일한 필터의 경우 유량이 증가하면 저항도 함께 증가하기 때문입니다. 측정 지점이 정해져 있지 않으면, 나중에 측정된 수치는 공기 경로의 다른 부분(필터 요소만, 프레임과 필터 요소 전체, 또는 플레넘 전체)을 나타낼 수 있으며, 이 경우 두 수치를 비교할 수 없습니다. 필터의 식별 정보가 없다면, 두께나 여과재가 다른 교체용 필터 요소만으로도 기준선이 자체적으로 변동할 수 있습니다. 또한 단계별 측정값이 없다면, 다단계 필터 뱅크 전체에서 저항이 상승하더라도 어느 단계에서 저항이 발생하는지 알 수 없어, 단순히 프리필터를 교체하는 것과 HEPA 필터를 점검하는 것의 차이를 구분할 수 없게 됩니다.

또한, 나중에 실내 공기량이 부족해질 때 조사 경로를 합리적으로 설정할 수 있게 해주는 것도 바로 각 단계별 측정값입니다. 현재 측정값을 동일한 공기 유량 및 동일한 측정 지점에서 얻은 기준값과 비교하십시오. 프리필터에서만 변화가 관찰된다면 정상적인 오염 축적을 의미하며, 최종 단계에서 변화가 나타난다면 HEPA 필터나 밀봉 부위, 또는 우회 현상을 시사합니다. 반면, 공기 유량이 감소하는 상황에서 차압이 일정하게 유지된다면 문제는 필터가 아닌 팬, 구동 장치 또는 제어 시스템 쪽에 있음을 시사합니다. ISO 14644-3:2019 이 문서는 설치된 클린룸의 성능 매개변수에 대한 시험 방법을 설명하며, 매번 동일한 측정 범위를 기록하는 기준선을 통해 연속적인 결과를 서로 비교하여 해석할 수 있게 해줍니다.

부하가 걸린 뱅크를 교체할지, 계속 가동할지, 아니면 작업 후 다시 가동할지는 프로젝트의 승인된 절차와 지정된 승인 담당자에 따라 결정되며, 이는 기준치에 의해 결정되는 것이 아니라 기준치를 참고하여 이루어집니다. 이 모든 과정에 앞서 공급업체와 논의할 때는 각 뱅크의 설계 공기 유량 및 필터 수, 각 단계에서 적용될 필터 등급 및 형식, 해당 공기 유량에서 공기 경로에 존재하는 기타 저항 요소 목록, 합의된 교체 조건, 그리고 실의 압력 및 공기 교환 요건을 준비해야 합니다. 그래야만 제공받은 저항 수치가 실제로 제작 중인 뱅크의 상황을 정확히 반영할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q: 최종 필터 구성이 아직 결정되지 않은 경우, 고객 문의 시 어떤 내용을 포함해야 하나요?
A: 단일한 조건이 명시되지 않은 압력 강하 허용치를 제시하는 대신, 후보 구성들을 구체적으로 명시하십시오. 각 옵션에 대해 필요한 풍량, 필터 요소의 크기와 개수, 그리고 청정 상태 및 예정된 교체 시의 저항 기준을 명시하십시오. 팬 비교 시 전체 운전 조건을 고려할 수 있도록 나머지 공기 경로 손실도 포함시키십시오.

Q: 필터를 병렬로 더 많이 설치하면 팬 압력 여유치를 줄일 수 있나요?
A: 단순히 요소 수만 보고 압력 강하가 줄어들 것이라고 가정해서는 안 됩니다. 각 요소가 뱅크 공기 유량에서 차지하는 비율에 따른 압력 곡선을 확인한 다음, 조립된 프레임과 이음매 부분을 고려해야 합니다. 수정된 뱅크 허용치는 다른 필터 단계 및 공기 흐름 경로 구성 요소에 대한 압력 예산 범위 내에 반드시 포함되어야 합니다.

Q: 필터 사양을 변경할 때 기존 팬을 계속 사용할 수 있나요?
A: 유지율을 단순히 동등한 제품으로 교체한다는 가정보다는 필수 점검 항목으로 간주하십시오. 제안된 필터를 필요한 풍량 조건에서, 특히 의도된 부하 상태를 포함하여 비교한 다음, 전체 공기 흐름 경로를 기준으로 기존 팬의 가용 압력, 제어 범위 및 작동 한계를 확인하십시오. 깨끗한 필터 상태에서의 비교만으로는 의도된 작동 범위 전반에 걸쳐 적합성을 입증할 수 없습니다.

Q: 은행 압력 수치가 높다는 것은 필터가 교체 시점에 도달했다는 뜻인가요?
A: 단순히 측정값이 높다고 해서 그 결론을 내릴 수는 없습니다. 먼저 시운전 기준치와 공기 유량, 압력 측정 지점 위치, 필터 종류를 비교하십시오. 가능한 경우 개별 단계의 측정값을 활용하여 측정 결과를 명확히 하십시오. 결정을 내리기 전에, 합의된 교체 조건과 비교하여 해당 결과를 평가하십시오.