난류 감소: 플러시 마운트 방식 클린룸 창문의 영향

병원 수술실, 제약 공장, 반도체 클린룸 등 핵심 환경에서 간과하기 쉬운 잠재적 위험 요소는 공기 흐름의 난류입니다. 입자는 난류 소용돌이에 갇혀 정체 구역을 형성하고 팬 필터 유닛(FFU)의 효율을 저하시킵니다. 난류를 유발하는 원인 중 가장 자주 간과되는 요소는 바로 클린룸 창문이며, FFU, 디퓨저, 흡기 그릴의 배치에는 상당한 주의가 기울여집니다. 창틀의 외부 돌출부나 깊은 창턱, 불규칙한 창문 표면은 층류 흐름을 제공하지 못합니다. 반면, 벽면과 동일한 평면으로 설치되는 플러시 마운트 클린룸 창문은 공기 흐름의 방해 요소가 없습니다.

1. 돌출된 프레임 및 받침대 제거

벽면에서 창문의 일반적인 돌출 크기는 10~30mm이다. 이 돌출부에서는 유체가 거부되어 벽면 프로파일이 해당 구간에서 변형된다. 천장에서 고속으로 하강하는 공기가 이 장애물에 충돌하면, 벽면에서 공기가 후퇴하면서 소용돌이가 발생한다. 이러한 소용돌이는 창문 하류 방향으로 최대 200~500mm까지 확장될 수 있으며, 배기 그릴로 입자들이 제거되지 않는 난류 영역을 유발할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 화오(Huaao)의 플러시 마운트 창문은 클린룸 패널의 표면과 정렬된다. 플러시 마운트 설계로 인해 화오 제품의 창문 프레임 설치 시 받침대, 계단형 단차 또는 오목함 등이 필요하지 않다. 패널과 유리 사이의 매끄러운 전환이 가능하다. 화오의 플러시 마운트 창문에 대한 유체 역학(CFD) 시뮬레이션 결과, 창문 경계에서 벽면까지의 공기 유속은 5% 미만으로, 기존 창문의 20~30%에 비해 상당히 낮다. ISO Class 5 클린룸(0.2~0.5m/s의 단방향 흐름)에서는 난류가 낮기 때문에 난류 감소는 입자 제거 효율 향상과 직접적으로 비례하며, 오염 위험이 감소한다.

2. 틈새 없이 유리와 프레임이 매끄럽게 연결됨

난류는 큰 돌출부에 의해서도 발생할 수 있습니다. 작은 틈새, 결함, 울퉁불퉁한 표면 등 유리와 프레임의 접합부에서 미세 와류가 생성되기도 합니다. 특히 벽면 근처에서 발생하는 이러한 미세 와류는 입자 침착이 가장 빈번하게 일어나는 영역으로, 특히 문제가 됩니다. 시간이 지남에 따라 입자들이 이러한 틈새에 쌓이게 되고, 이후에는 청소가 불가능해지며 지속적인 오염원이 될 수 있습니다.

화오사의 클린룸 창문은 벽 패널에 평면으로 설치되며, 연속된 실리콘 또는 EPDM 개스킷이 장착된 정밀 압출 알루미늄 프레임을 갖추고 있어 창문 유리와 프레임 사이에 매끄럽고 평탄한 표면을 형성합니다. 개스킷은 압축되어 유리와 프레임 사이의 간격이 0.5mm를 초과하지 않도록 합니다. 유리 가장자리는 매끄럽게 마감되어 걸림이나 거칠어짐이 없으며, 유리는 강화유리 또는 적층유리로 제작됩니다. 이는 수소퍼옥사이드 증기나 알코올 닦개를 소독제로 자주 사용하는 제약용 클린룸에서 잔류물 및 화학 액체의 고임을 줄이고, 층류 흐름과 청결도를 확보하는 데 기여합니다.

3. 층류 공기 흐름 형성을 위한 일관된 벽면 표면

층류 흐름에서는 경계층이 벽 전체 표면에 걸쳐 균일하게 발달해야 한다. 창문이나 문, 전기 콘센트 등과 같은 장애물이 발생하면 그 하류 쪽에 새로운 천이 흐름 영역이 형성된다. 기존의 창문은 동일한 벽면에 여러 개가 설치된 경우 벽을 따라 여러 곳에서 경계층 교란을 유발할 수 있으며, 이로 인해 공기가 환기구로 도달하기 전에 완전히 발달된 층류 흐름이 형성되지 않을 수 있다.

플러시 마운트 창문은 창문 사이에 연속적인 벽면을 형성합니다. 화아오(Huaao)의 클린룸에 적용된 창문은 다른 클린룸 패널과 동일한 표면 마감 처리를 갖추고 있습니다(분체 도장 알루미늄 프레임 및 매끄러운 유리). 마찰 계수와 표면 거칠기 또한 흐름 교란을 최소화하기 위해 일치시켰습니다. 마지막으로, 클린룸이 매우 길고 좁은 구조이며 FFU가 천정 전체에 설치된 경우, 플러시 마운트 창문을 사용하면 클린룸 전반에 걸쳐 형성되는 층류 흐름 효과를 활용할 수 있어, FFU의 공급측 및 배기측 모두에서 입자 제거 효율을 극대화할 수 있습니다.

4. 높은 공기 교환율과의 호환성

병원 내 클린룸의 일반적인 공기 교환율은 시간당 20~300회(ACH)이다. 일반적으로 수술실은 시간당 20~25회(ACH)로 설정되며, 일반적인 제약용 클린룸은 시간당 50~150회(ACH)로 설정된다. 고속 공기 흐름 조건에서는 표면에 미세한 불규칙성이 존재할 경우 난류 효과가 발생한다. 작은 돌출부(5mm 돌출된 창틀)가 있는 경우, 시간당 100회(ACH)에서 주요 와류가 형성될 수 있다. 화오(Huaao)에서 시험에 사용된 창은 벽면과 동일한 평면에 설치되었으며, 최대 공기 유속 1.0m/s(천장 높이 3m인 실내에서는 약 시간당 200회(ACH)에 해당) 조건에서 시험되었다.

열선형 풍속계를 사용하여, 평면형 프로파일을 고체 벽면과 비교했을 때 난류 강도 증가가 없음을 확인하였다. 열선형 풍속계를 이용한 유속 맵핑을 통해 평면형 프로파일이 확인되었으며, 고체 벽면과 비교했을 때 측정 가능한 난류 강도 증가가 발생하지 않는 것으로 입증되었다. 기존 창문 개구부를 리모델링 시에 재사용해야 하는 경우, 화아오 창호 부재를 사용하여 거친 개구부 내부를 100% 매끄럽게 설치할 수 있는 창문을 설치할 수 있다.

요약

플러시 마운트형 클린룸 창호가 난류를 제거하는 4가지 방법은 돌출된 프레임 제거, 유리와 프레임 간의 이음매 없는 전환 구현, 층류 흐름을 위한 균일한 벽면 표면 확보, 그리고 고공기 교환율과의 호환성입니다. 이 플러시 창호는 국가 고신기술 기업인 화아오 클린 테크놀로지 그룹(Huaao Clean Technology Group)에서 제조합니다. 화아오는 총 6개의 공장, 연면적 250,000m², 숙련 기술자 800명, 연간 매출액 10억 위안(RMB)을 보유하고 있습니다. 당사는 클린룸 샌드위치 패널, 도어 및 창호, 알루미늄 프로파일, PVC 바닥재, 정화 장비, 무그림 램프(Shadowless Lamp), 환기 밸브 등을 공급하는 업체입니다. 클린룸 리모델링 프로젝트에서 창호를 활용해 난류 제어 성능을 향상시키는 방안을 알아보시려면 지금 바로 화아오(Huaao)에 문의하세요.