클린룸 공조 시스템의 구조와 원리 – AHU, FFU, HEPA 필터 완전 정리

1. 클린룸 공조 시스템이란?

클린룸(Cleanroom)은 단순한 냉난방이나 환기 이상의 정밀한 공기 흐름 제어 시스템이 필요합니다.
입자, 온도, 습도, 압력, 유해가스까지 관리해야 하므로, 일반 공조와는 전혀 다른 구조로 설계됩니다.
이때 중심이 되는 것이 **공조 설비(공기조화기, 필터, 순환 시스템)**이며, 이에 따라 청정도 유지와 에너지 효율이 좌우됩니다.

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2. 공기 흐름 구조 – 1패스 vs 재순환 방식

클린룸의 공기 흐름 구조는 크게 **1패스(One-pass)**와 재순환(Recirculation) 방식으로 나뉩니다.

• 1패스 방식: 외부 공기를 AHU에서 정화한 후 바로 클린룸으로 공급하고, 배출함. 초기 비용은 낮지만, 에너지 낭비가 큼.
• 재순환 방식: 청정 공기를 클린룸 내부에서 다시 흡입하여 반복적으로 정화·공급. 대부분의 고청정도 클린룸에서 사용됨.

대부분의 반도체·제약 클린룸은 재순환 방식을 채택하며, 이때 FFU 또는 터미널 필터가 공기 재정화 역할을 합니다.

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3. 핵심 장비별 역할

설명도

AHU (Air Handling Unit)

• 실외 공기와 재순환 공기를 혼합 → 필터링 → 냉각/가열 → 습도 제어 → 클린룸 공급
• 전처리 필터(Pre Filter), 중간 필터(Medium Filter), HEPA 필터 탑재 가능

HEPA / ULPA 필터

• HEPA: ≥99.97% @0.3㎛
• ULPA: ≥99.9995% @0.12㎛
• 미립자 제거에 핵심 역할. ISO 5 이하 등급에서 필수

FFU (Fan Filter Unit)

• 팬 + HEPA 필터가 결합된 독립 유닛
• 천장에 개별 설치, 자체적으로 정화 공기를 불어넣음
• 설치 유연성, 구역별 제어 용이, 유지보수 간편

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4. FFU vs 터미널 필터 차이

항목	FFU (Fan Filter Unit)	터미널 필터
구조	팬 + 필터 일체형	필터 단독형
설치 위치	천장에 모듈화 설치	덕트 끝단에 연결
공기 이동	FFU 자체 팬이 공급	외부 AHU 팬이 밀어줌
제어 유연성	개별 제어 가능	구역 전체 제어
장점	유지보수 간편, 구역별 제어 용이	설치비 저렴, 소음 적음
단점	초기 비용 높음, 팬 전력 소모	전체 시스템 의존도 큼

반도체 산업처럼 구역별 청정도 제어가 중요한 경우 FFU,
제약 산업처럼 일괄 통제하는 경우는 터미널 필터가 유리합니다.

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5. 공조 방식에 따른 클린룸 설계 사례

• 반도체 FAB:
  ISO 5~6 수준 유지 필요 → FFU 방식 적용
  공정별 개별 제어 필요, 천장 전체에 FFU 모듈 설치
• 제약 GMP 생산실:
  ISO 7~8 구역 → 터미널 필터 적용
  AHU에서 일괄 정화 후, 구역별 차압 설계만 수행
• 소규모 실험실:
  HEPA 필터 1~2개 + FFU 소수 설치로 부분 청정도 확보

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6. 결론 – 설계 선택 요약

• 정밀한 공정 제어 필요: FFU 방식이 유리 (반도체 FAB, MEMS 제조 등)
• 설치비/운영비 절감 우선: 터미널 필터 중심의 중앙집중식 시스템 (제약 생산)
• AHU는 전체 시스템의 심장이며, 사전 필터 단계부터 청정도 목표에 맞춰 설계해야 함
• 유지관리 용이성과 교체 주기, 전력 소모까지 종합적인 판단 필요