FFU(팬 필터 유닛): 구조, 수량 산출 공식 및 클린룸별 선정

HEPA 및 ULPA 필터가 클린룸의 "심장"이라면 FFU(Fan Filter Unit)는 "순환계"입니다 — 공기를 공급하고, 여과하며, 각 구역의 차압을 유지합니다. 대형 전자 클린룸이나 제약 공장에서는 수백에서 수천 대의 FFU가 필요할 수 있으므로, 구조의 올바른 이해와 정확한 수량 산정은 투자 비용과 운영 비용을 모두 결정짓는 요소입니다.

1. FFU란?

FFU - Fan Filter Unit는 송풍 모터가 통합된 공기 여과 장비입니다. 즉 FFU = 송풍기 + HEPA/ULPA 필터 + 하우징으로, 클린룸 천장(또는 바닥)에 직접 설치합니다.

FFU는 클린룸, 시험실, 의료 시설 또는 마이크로 환경에서 순환되는 공기 중 유해 입자를 제거하여 정화된 공기를 공급하는 데 사용됩니다. 장비는 시스템의 천장 또는 바닥 그리드에 설치됩니다. 대형 클린룸에는 그에 상응하는 대량의 FFU가 필요한데, 경우에 따라 수백에서 수천 대에 이를 수 있습니다.

실의 청정 등급에 따라 FFU에는 HEPA(H13/H14 등급) 또는 ULPA(U15-U17)가 장착됩니다. 필터와 송풍기 외에도 FFU 내부에는 공기 분배 부품이 있어 고등급 클린룸에서 균일한 단류(laminar flow) 송풍을 만들어 줍니다.

2. FFU의 기본 구조

표준 FFU는 5가지 구성 요소로 이루어집니다:

• 하우징(housing) - 일반적으로 분체도장 강판, 알루미늄 또는 SUS 304. SUS 하우징은 VHP/H₂O₂ 살균 환경과 GMP 제약 공장에 사용. 알루미늄 하우징은 가볍고 천장 부하 절감.
• 입구 보호 그릴 - 이물질이 송풍기에 떨어지는 것을 방지.
• 원심 송풍기(centrifugal fan) - 두 가지 주요 형태: 전통적인 AC 모터 또는 30-50% 전력 절감 및 무단 제어가 가능한 EC 모터(Electronically Commutated).
• 공기 분배기(diffuser) - 공기가 천장에서 평평하고 균일하게 토출되도록 보장.
• HEPA 또는 ULPA 필터 - 하단에 장착, 바이패스를 막는 기밀 개스킷 적용.

송풍기 속도는 보통 두 가지 방식으로 제어됩니다:

• FFU 본체의 직접 조작 스위치 제어.
• LAN 네트워크 컴퓨터 제어 - 대형 프로젝트에서 보편적이며, 차압, 송풍기 효율 모니터링, HEPA 막힘 시 경보 가능.

3. HEPA 또는 ULPA 선택에 따른 청정 수준

FFU의 정화 능력은 내부 필터에 직접적으로 좌우됩니다:

• HEPA H13/H14 - 0.3 µm 이상 입자를 99.97% 효율(미국 기준) 또는 99.95-99.995%(EN 기준)로 제거.
• ULPA U15-U17 - 0.12 µm 이상 입자를 99.999% 이상의 효율로 제거.

일부 고급 FFU에는 HEPA 교체 시점을 경보하는 파티클 카운터 또는 차압 센서가 통합되어 있습니다.

4. 클린룸 FFU 수량 산출 공식

이것은 클린룸 설계에서 가장 중요한 부분입니다. 기본 공식:

nFFU = (V × N) / S

여기서:

• V - 실 내부 체적(m³)
• N - 시간당 공기 교환 횟수(회/h, 약자 ACH - Air Change per Hour)
• S - FFU 1대의 풍량(m³/h)

구체적 계산 예시

길이 50 m, 너비 20 m, 바닥에서 천장까지 높이 2 m인 실에 설치할 575 × 1175 × 240 mm 치수의 FFU 수량 계산.

1단계 - 체적 산정: V = 길이 × 너비 × 높이 = 50 × 20 × 2 = 2,000 m³

2단계 - 필요 공기 교환 횟수 결정: 실 요구를 N = 54회/h(클린룸 B등급에 근접)로 가정.

3단계 - 575×1175 FFU 1대 풍량: 575×1175 FFU 1대의 일반 풍량은 18 cmm(cubic meter per minute). S = 18 × 60 = 1,080 m³/h

4단계 - 공식 적용: nFFU = (2,000 × 54) / 1,080 = 100대

따라서 실에 필요한 FFU는 100대입니다.

5. 클린룸 등급별 공기 교환 횟수(ACH) 결정

N의 결정은 클린룸 등급과 요구사항에 따라 달라집니다. 일반적으로:

클린룸 등급	공기 교환 횟수(회/h)
A등급(Class 100 / ISO 5)	60
B등급(Class 1,000 / ISO 6)	40
C등급(Class 10,000 / ISO 7)	30
D등급(Class 100,000 / ISO 8)	20

참고: ACH는 여러 파라미터 중 하나일 뿐입니다. 무균 조제 구역의 A등급(Grade A) 클린룸은 작업면에서 0.36-0.54 m/s 단류 풍속까지 요구하며, 이 경우 실제 FFU 수량은 위 공식보다 많아질 수 있습니다.

6. 프로젝트에 맞는 FFU 선정 방법

a. 클린룸 천장 모듈 치수별

베트남에서 가장 보편적인 모듈 치수 두 가지:

• 575 × 1175 mm - 600 × 1200 mm 그리드 천장 표준, 풍량 약 1,080 m³/h.
• 1175 × 1175 mm - 정사각형 모듈, 풍량 약 2,000 m³/h.

b. 하우징 재질별

• 분체도장 강판 하우징 - 경제적, 일반 전자 클린룸에 사용.
• 알루미늄 하우징 - 가벼움, 천장 설치 용이, 가벼운 부식 방지.
• SUS 304/316 하우징 - GMP-WHO/EU 제약 공장 및 화학 살균 환경에 필수.

c. 모터 종류별

• 전통 AC - 저렴, 소규모 프로젝트에 보편적.
• EC 모터 - 30-50% 전력 절감, 무단 제어, 긴 수명, 대형 프로젝트에 권장. 초기 투자 비용은 높지만 2-3년 내 회수 가능.

d. 필터 등급별

• FFU + HEPA H13 - D등급 클린룸(Class 100,000).
• FFU + HEPA H14 - C등급 클린룸(Class 10,000).
• FFU + ULPA U15 - A/B등급 클린룸(Class 1,000 또는 그 이하).
• FFU + ULPA U17 - Class 1-10 반도체 fab.

7. 설치 및 운영 시 주의사항

• T-그리드 천장 프레임은 FFU 1대당 약 25-40 kg + 송풍기 가동 시 음압 흡인력을 견뎌야 함.
• 분리된 예비 전원 회로 - 유지보수 용이성을 위해 FFU를 구역별로 묶음.
• 설치 후 실 전체 공기 균형: 여러 지점에서 풍속 측정, FFU별 속도 보정.
• HEPA/ULPA 정기 교체 계획 수립: 환경에 따라 HEPA 3-5년, ULPA 5-10년.
• 현장 HEPA 누설 시험(DOP/PAO test): GMP는 100% 필수, 전자 클린룸은 연 1회.

결론

FFU는 클린룸의 투자 및 운영 비용을 모두 결정짓는 핵심 부품입니다. 공식 nFFU = (V × N) / S의 올바른 적용, 적합한 HEPA/ULPA 필터 등급 및 하우징 재질 선택을 통해 프로젝트는 ISO 14644 / GMP 표준을 충족하면서 10년 수명 주기에서 수십억 동의 전력 및 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.

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Green Filter 소개

Green Filter는 HEPA H13/H14 또는 ULPA U15/U17, 강판/알루미늄/SUS 하우징, AC 또는 EC 모터 등 다양한 구성의 575×1175 및 1175×1175 FFU를 공급하고 설치합니다. Green Filter 기술팀은 도면에 따른 FFU 수량 산정을 지원하며 장기 품질 보증을 약속합니다.

📞 FFU 산정 및 프로젝트 견적을 위해 Green Filter로 연락 주십시오: [핫라인 / 이메일 / 웹사이트 추가]

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