클린룸 창문이 FFU 클린룸의 층류 흐름에 미치는 영향

FFU(팬 필터 유닛) 클린룸에서 오염 제어의 기본 원리는 층류 흐름입니다. 이는 제약 제품 충전 라인, 반도체 웨이퍼 스테퍼 또는 병원 수술대일 수 있지만, 공기 흐름은 항상 입자가 제거되는 곳으로 핵심 영역에서 발생합니다. 그러나 층류 흐름은 민감합니다. 표면의 불규칙성, 압력 차이 또는 온도 차이에 의해 쉽게 방해받을 수 있습니다. 창문은 수동적 건축 요소로 간주되지만, 실제로는 층류 흐름 성능에 영향을 미치며 그 영향은 측정 가능합니다. FFU 클린룸에서 창문이 층류 흐름에 영향을 주는 방식은 네 가지입니다.

1. 표면 돌출부가 난류 와크를 생성함

물리적 프로파일은 창문이 층류 흐름에 미치는 첫 번째 영향입니다. 전통적인 창문과 그 프레임 사이, 그리고 손잡이/창틀과 창문 사이의 '간격'은 평면에서 10~30mm 벗어나 있습니다. FFU에 의해 생성된 기류는 아래쪽으로 유도되며(ISO 5 등급 클린룸에서는 일반적으로 0.3~0.5m/s), 이 돌출부와 접촉한 후 벽에서 분리됩니다. 장애물 하류에서는 장애물 높이의 10~20배에 달하는 난류 와크가 형성됩니다. 20mm만큼 돌출된 프레임의 경우, 난류 구역의 범위는 벽에서 200~400mm까지입니다.

"플러시 마운트(flush mounted)" 방식의 창문을 사용하면 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 화아오(Huaao) 클린룸 창문은 클린룸 벽면에 끼워지는 방식으로 제작되며, 프레임이 유리 면 뒤쪽에 완전히 숨겨지고 손잡이는 전혀 없습니다. CFD 시뮬레이션 결과에 따르면, 화아오의 플러시 마운트 창문에서 벽면과 창문 경계 사이의 유속 차이는 5% 미만이며, 기존 창문의 경우 20~30%에 달합니다. 이 유속 차이는 병원 수술실과 같은 층류 흐름이 중요한 환경에서 수술 부위에 형성되는 입자 수에 직접적인 영향을 미칩니다.

2. 표면 거칠기로 인한 경계층 교란

창문 프레임이 돌출되지 않더라도, 창문 프레임 및 유리의 표면 질감으로 인해 층류 흐름이 여전히 영향을 받을 수 있습니다. 층류 경계층은 극도로 얇은 층으로, 클린 구역에서는 두께가 단지 몇 밀리미터에 불과합니다. 경계층 두께보다 큰 표면 거칠기는 흐름을 난류로 전환시킬 수 있습니다.

화아오의 창틀 제조는 표면 마감 두께가 0.8마이크로미터 이하인 분체 도장 알루미늄을 소재로 하며, 유리는 매끄러운 플로트 유리로 광학적 품질을 갖추고 있습니다. 모든 창틀과 유리의 접합부는 연속적으로 처리되어 계단이나 틈새가 없습니다. 이러한 수준의 마감은 벽 전체 표면 영역에서 층류 흐름과 경계층 형성을 보장합니다. 특히 ISO 클래스 4 및 ISO 클래스 5 정화실에서는 입자 계수에 있어 표면 조도가 매우 중요한 고려 사항입니다.

3. 공기 누출로 인한 FFU 여과 우회

압력 밀폐성은 중요하지만 층류 공기 흐름을 위한 매끄러운 공기 흐름 역시 중요합니다. 일반적인 중간 품질 창문의 공기 누출 규격은 50파스칼(Pa)에서 1m³/h입니다. 창문에서 1m³/h/Pa의 공기 누출이 발생하면 필터링되지 않은 공기가 정화실로 유입되게 됩니다. 이는 FFU에 의해 제거되지 않은 입자를 포함하는 우회 공기로, 입자 오염이 심한 구역을 초래합니다.

화아오의 모든 창문 및 유리 패널은 GB/T 7106 및 ISO 13830에 따라 공기 누출 테스트를 실시합니다. 당사 창문에는 폐쇄 셀 EPDM 또는 실리콘 개스킷과 다중 포인트 압축 락을 사용하여 50 Pa에서 공기 누출률이 시간당 0.5 m³ 미만이 되도록 보장합니다. 특히 중요한 용도의 경우, 창문을 분해하지 않고도 밀봉 성능을 검사할 수 있는 선택형 테스트 가능 캐비티가 포함된 이중 밀봉 구조도 제공됩니다. 화아오 창문은 누출을 방지하여 클린룸 내 공기가 FFU HEPA 필터를 통해 정화되도록 합니다.

4. 온도 기울기로 인한 국부적 축적

부력의 또 다른 영향은 정상 상태에서 이상 기체의 흐름에 나타납니다. 창문의 한 면의 온도가 실내 온도에 비해 매우 높거나 낮은 경우 자연 대류 전류가 발생합니다. 이러한 전류는 FFU에 의한 하향 흐름과 반대 방향으로 작용하며, 재순환 영역으로서 입자 '정착'이 일어나는 구역을 형성합니다.

화아오의 클린룸 창문은 아르곤 또는 크립톤 가스로 채워진 이중 또는 삼중 유리 구조입니다. 프레임에 열차단재를 적용하여 열다리 현상을 방지합니다. 이러한 열적 특성은 병원 클린룸에서 외벽으로 사용되거나, 온도를 일반적으로 ±0.5°C 범위 내로 정밀하게 제어해야 하는 제약 클린룸에서 특히 유용합니다. 이는 균일하고 예측 가능한 층류 흐름을 생성합니다.

요약

표면 돌기로 인한 난류 와류 발생, 표면 거칠기, 경계층 교란, FFU 주변의 누출, 필터 우회, 온도 차이로 인한 부력 기반 재순환 등 네 가지 메커니즘이 FFU 클린룸 내 층류 흐름에 영향을 미친다. 이러한 문제는 국산 고신기술 기업인 화아오 클린 테크놀로지 그룹(Huaao Clean Technology Group)이 제조하는 클린룸 창호를 통해 해결할 수 있다. 화아오 클린 테크놀로지 그룹은 6개의 공장, 25만 m² 규모의 생산 라인 면적, 800명의 숙련된 직원, 연간 매출 10억 위안(RMB)을 보유하고 있다. 화아오는 클린룸 패널, 문 및 창호, 알루미늄 프로파일, PVC 바닥재, 정화 장비, 무그림 램프, 환기 밸브 등 전 분야를 아우르는 모듈식 클린룸 원스톱 시스템을 제공한다. 지금 바로 화아오에 문의하여 FFU 클린룸 창호가 층류 흐름을 방해하지 않고 오히려 촉진하도록 하자.