[STEP 한국기술대학] 반도체 장비 시설 운영 Part 1. - (6) 클린룸 에어필터

반도체 장비 시설 운영 Part 1.
(6) 클린룸 에어필터

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에어필터의 개요

 

1. 에어필터의 기능과 사용범위

 

1) 에어필터

 • 어떠한 유체(공기, 기름, 연료, 물 등)를 일정한 시간 내에 일정한 용량을 일정한 크기의 입자로 통과시키는 장치

 • 대기 중에 존재하는 분진을 제거하여 필요에 맞는 청정한 공기를 만들어냄

 

2) 에어필터의 사용범위

 

2. 에어필터의 구조

 

1) 프레임(외곽틀)

• 합관, 알루미늄 및 강판, 스테인리스강, 플라스틱류 등 사용

 

2) 여과재(여재)

• 유리섬유, 부직포 등 사용

 

3) 밀봉제

• 여과재 전체와 외곽틀 사이를 밀봉하는 재료

• 우레탄계, 네오프렌계, 에폭시계 등의 자기소화성 재료 사용

 

4) 가스킷(Gasket)

• 코르크류, 고무합성품류, 네오프렌계 스펀지류 등 사용

 

5) 분리판

• 분리판 사용 방식 필터

- 알루미늄, 크라프티지(Kraft Paper)등을 파형으로 성형하여 사용

 - 경우에 따라 플라스틱, 석면 등의 재료를 파형으로 성형하여 사용

 

• 분리판 비사용 방식 필터

- 핫-멜트(Hot-Melt) 수지, 리본과 접착제를 사용하여 여재와 여재 사이의 공간을 이루도록 함

 

 

3. 에어필터의 포집 효과

 

1) 관성 충돌효과(Inertial Impaction Effect) 

 • 공기의 흐름을 타고 섬유에 접근한 입자가 관성에 의해 유선으로부터 벗어나 필터 섬유에 충돌되어 포집

 • 0.5μm 이상의 입자가 통과속도가 클 경우 효과적

 

 

2) 확산효과(Brownian Diffusion Effect)

• 여재 사이에서 이동거리가 길고 방향성이 없기 때문에 분진간의 견인력 에 의해 작은 입자까지 섬유에 포집

• 0.01~0.1μm 입자가 통과속도가 작을 경우 효과적

 

3) 차단효과(Interception Effect)

• 입자가 공기의 흐름을 타고 운동을 하고 있어도 큰 크기의 입자가 있기 때문에 필터의 섬유에 부딪혀 포집

• 0.1μm 이상의 입자가 섬유경보다 클 경우 효과적

 

 

 

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에어필터의 종류

 

1. 필터의 성능에 따른 분류

 

1) 저성능 필터(Pre Filter)

 • 비교적 입자가 큰 분진 제거용

 - 미세한 오염입자의 제거 효과는 없음

• 중성능 필터의 전 단계에 설치

 - 중성능 필터의 사용 기간을 영장시키는 역할

• 중량법에 의한 효율을 기준으로 부직포 분류

 - 세척형, 1회용, 무전원 정전형, 자동 롤형, 자동 집진형

• 일반적으로 급기 및 배기용으로 사용

 

2) 중성능 필터(Medium Filter)

• 고성능 필터의 전처리용

• 공기조화기(AHU) 최종 필터

• 포집 효율

 - 비색법 65%, 85%, 95%가 주로 사용

• 여재

 - 바이오 시네틱 파이버, 유리섬유 등

• 종류 

- MULTI, CELL, BAG, SLIM-TYPE

 

3) 고성능 필터(HEPA Filter)

• 미세한 분진 제거용

• 반도체 클린룸, 병원 수술실, 제약회사 등 사용

• 계수법(DOP법) 측정 0.3μm 기준 99.97% 이상

 

4) 초고성능 필터(ULPA Filter)

• 99.9999%의 효율

 - 담배연기 같은 입자의 흡착이나 흡수되어 있는 가스까지 어느정도 제거 가능

 

5) 카본 필터(Carbon Filter)

• 정수기용 • 산업용

 - 식음료 및 화학, 도금산업 등 탈색, 냄새 제거, 특정 유기물 제거, 냄새 제거

• 활성탄(Acrivated Carbon)을 이용하여 물속의 유기물 등을 흡착하여 저장

 

2. 여재 교환방식에 따른 분류

 

 1) 자동 롤형 필터(Auto Roll Type Filter)

 • 자동으로 회전되어 순회 점검 및 매월 정기적인 여재의 교체가 필요 없음

 • 관리비가 적게 들고 연간 유지 비용 크게 절감

 • 설치 면적과 목적에 맞게 종형과 횡형 선택

 

2) 패널 교환 방식 필터(Panel Type Filter, Cartridge Type Filter)

 • 알루미늄 프레임에 부직포를 주재질로 함

 • 프레임 및 여재의 선택에 따라 다양하게 제작 가능

 • 가장 널리 사용됨

 

3) 여재 교체형 필터(Media Changed Type Filter)

• 패널 방식에서 여재만을 교체할 수 있도록 제작

• 프레임의 재질 선택에 따라 영구적으로 사용 가능

 

3. 에어필터 선정 시 유의사항

 

 1) 에어필터 선정 시 고려사항

 - 분진상태

 - 요구되는 청정도

 - 경제성

 

2) 에어필터 선정 시 고려사항

 • 정압은 가급적 낮을 것(팬 마력의 비용 증가)

 • 정격 풍량이 나오는지 검토할 것

 • 불규칙한 풍량이 증가하는 사항을 감안하여 적정한지 살필 것

 • 높은 효율일수록 청정도가 높음

 • 고효율의 필터 앞에는 반드시 저성능 필터를 사용할 것

 • 설치 공간이 가급적 작은 것에 유의할 것

 • 필터의 최종 저항치를 초과하여 사용하지 말 것

 • 필터를 선정할 때 필터 수명 측정기를 사용할 것

 • 필터 선정 시 경제성 및 유지관리 비용을 동시에 검토할 것

 

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에어필터 시험

 

1. 에어필터 시험방법

 

 1) 에어필터의 성능 평가방법 

  • 포집효율의 고·저차에 따라 시험 방법 선정

  • 중량법, 비색법(NBS법), 계수법(DOP법)

 

2) 중량법

• 상류측에 시험용 필터를 설치하고 하류측에 초고성능 필터를 설치하여 분진을 공급한 후, 시험용 필터와 초고성능 필터의 중량차이로 측정 • 적용

 - 입경 0.1μm 이상 분진

 - 일반 공조용 외기 및 실내 공기 중의 유분진 포집용

3) 비색법(NBS)법

• 시험 필터를 상류와 하류의 중간에 놓고 정격 풍량으로 조정 후, 상류에 표준분진을 투입해 여재의 색깔 변화를 비색계를 이용해 측정

• 적용

 - 입경 1μm 이상 분진

 - 중성능 필터의 측정

 

4) 계수법(DOP법)

• 중량법, 비색법으로 포집율 100%로 측정되는 고성능 필터 시험 방법

• 온도 조정과 공기류의 조정으로 발생한 0.3㎛의 DOP 입자의 광학적 편 광성을 이용해 산란광량을 광전류로 측정하여 포집율 계산

2. 에어필터 압력손실 측정

 

 1) 에어필터 압력손실

  • 에어필터에 공기가 통과될 때 발생되는 손실

  • 에어필터의 입구 압력과 출구 압력의 차이

  • 통과하는 풍속의 증가에 비례하여 압력손실 증가

  • 필터에 먼지가 포집될수록 압력손실 증가

 

2) 최종 압력손실

• 에어필터의 수명 

 - 송풍기의 효율 등을 고려하여 에어필터 설치 초기에 확인된 정압의 2배 정도가 적당

 

3. 에어필터 누기 측정

• 시험용 필터에 면풍속 0.4~0.5m/sec로 풍량 조정

• 필터의 하류에서 분진 측정기(Particle Counter) 이용

• Probe를 일정 속도로 이동

• 여재의 손상이나 필터 프레임과 여재의 접착 상태 확인 시험

 

4. 에어필터 난연성 시험

• 저성능 필터 여재 대부분이 부직포이므로 난연성 시험은 중요함

 

 1) 난연성 시험방법

 • 시험용 필터를 시험 장비 내에서 45o 각도로 설치하고 버너를 이용하여

   불을 붙이고 일정 시간 경과 후 탄화 면적, 탄화 거리 측정

 • 일본공업규격 JIS-1091

 • A-1법(마이크로 버너) : 중량 450g/m2 이하의 섬유

 • A-1법(기계식) : 450g/m2 이상의 섬유