클린룸설비 KDS 31 65 25 :2024 건설 설계기준

클린룸설비 KDS 31 65 25 :2024란?

KDS 31 65 25 :2024는 한국건설기준(KDS) 중 클린룸 설비에 대한 기준을 명시한 문서입니다. 이 기준은 클린룸의 설계, 시공, 시험 및 운영에 필요한 요구사항들을 상세히 규정하고 있습니다. 구체적으로는 클린룸의 분류, 공기 청정 시스템, 환경 모니터링, 시설 관리 등 클린룸을 구축하고 유지 관리하는 데 필요한 다양한 기술적 사항과 절차들을 포함합니다. 따라서 이 기준은 반도체, 의약품 제조, 정밀기계 제작 등 클린룸이 필수적인 산업 분야에서 클린룸 설비의 품질과 성능을 확보하는 데 중요한 역할을 합니다.

클린룸설비 KDS 31 65 25 :2024 건설 설계기준

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1. 일반사항

1.1 목적

이 기준은 클린룸설비에 필요한 최소한의 설계 지침을 제시함으로서 클린룸설비가 필요한 대상공간이 사용목적에 적합하도록 유지시키는 설계기준을 제시하기 위한 것이다.

1.2 적용 범위

이 기준은 산업용 시설과, 바이오관련 시설의 클린룸설비 설계에 적용한다.

1.3 참조기준

1.3.1 관련 법규

● 건설기술진흥법, 동법 시행령‧시행규칙

● 건설기술개발 및 관리 등에 관한 운영규정

● 실내공기질 관리법

● 산업안전보건법, 산업보건기준에 관한 규칙

● 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙

● 의료법 시행규칙 시설기준(보건복지부)

● 전기사업법령, 전기공사업법령, 전력기술관리법령

● 전기설비기술기준(산업통상자원부)

1.3.2 관련 기준

(1) 관련 기준

● KCS 33 10 10 산업환경설비 설계기준

● KDS 31 25 15 공기조화설비 설계기준

● KDS 31 25 30 덕트설비 설계기준

(2) 상기규정 및 기준의 적용범위 이외의 경우에는 다음의 규정 및 기준을 참조하되, 반드시 적용된 규정 및 기준을 명기해야 한다.

● International Mechanical Code

● 설비공학편람, 제4판, 제4권

● Federal Standard Clean Room and Work Station Requirements, Controlled Environment, FED-STD- 209D, 1988

● Federal Standard Clean Room and Work Station Requirements, Controlled Environment, FED-STD- 209E, 1992

1.4 용어의 정의

KDS 31 25 05를 따른다.

1.5 기호의 정의

내용 없음

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1.6 설계고려사항

클린룸설비는 기본계획 단계에서부터 철저한 검토가 필요하다. 자연조건, 교통조건 등의 입지조건, 온습도, 청정도 및 기류를 제어하는 조건, 가스오염, 정전기, 진동, 소음 등의 요인에 대한 검토, 생산에 필요한 냉각제, 드라이에어, 진공 및 가스 등의 유틸리티, 안전대책 등, 폭 넓은 요구항목, 그 외에 생산에 따른 배기, 폐수, 각종 폐기물의 환경에 대한 배려, 지구 온난화 방지에 관한 에너지 절약대책 등의 기준내용을 충분히 검토하고 아래 사항을 고려하여 설계하여야 한다.

(1) 외부환경 조건, 건축적인 조건, 실내 조건, 설비적인 조건

(2) 클린룸 구조적 특성

(3) 클린룸 구역(zoning) 설정

(4) 클린룸 공조설비 특성

(5) 클린룸 공정

1.6.1 세부 조사 항목

(1) 분진발생의 원인

(2) 기기발생의 발진량

(3) 기기 배기

(4) 정압의 설정

(5) 발열장비 확인

(6) 열원설비

(7) 배기설비

1.6.2 재료선정 및 설계 시 고려사항

(1) 클린룸 내장재(Clean Panel)

(2) 클린룸 내장재의 종류 및 특성

(3) 클린룸의 전자 차폐

(4) 정전기 방지대책

(5) 미소진동 대책

1.6.3 공조설비 계획 시 고려사항

(1) 환경적 요구수준의 검토

(2) 열부하 요소의 검토

(3) 필요 송풍량의 검토

(4) 화학물질(Chemical) 오염대책의 검토

1.6.4 차세대 클린룸 환경

(1) 인간을 위한 쾌적 설계

(2) 초청정화 대책

(3) 총 오염제어(Total Contamination Control) 개념 도입

(4) 패턴의 미세화

2. 조사 및 계획

(1) 내용 없음.

3. 재료

(1) 냉난방 열원장비, 공조기, 외조기, 에어필터(전처리필터, 중성능필터, 고성능필터, 초고성능필터, 케미컬필터, 카본필터), FFU(팬필터유닛), BFU(블로어필터유닛), 에어샤워, 패스박스, 클린부스, 클린벤치, 차압조정 댐퍼, 클린라커 등이 있다

(2) KCS 32 65 10에 따른다.

클린룸설비 KDS 31 65 25 :2024 건설 설계기준

4. 설계

4.1 클린룸설비의 기본적 요구사항

4.1.1 클린룸설비 계획 시 고려사항

(1) 클린룸설비 계획 시에는 초기투자비, 운전비, 공사기간, 검수조건을 명확히 하고, 건축주는 예산을 명시하여 시공사와 상세한 검토·절충을 하고, 최종 계획 및 예산 금액을 결정한다.

(2) 클린룸건설 계획 시에 설정하는 청정도는 건설 초기투자비 뿐만 아니라, 운전비에 도 영향을 주기 때문에 건축주와 충분히 협의하고 영역마다 적정한 청정도나 합리 적으로 경제적인 시스템을 계획해야 한다.

4.1.2 클린룸설비의 설계 순서

(1) 클린룸의 사용목적을 명확히 검토하여 클린룸의 대상이 무엇인지 결정한다.

(2) 설계 전 건물주와의 협의단계에서 대상 오염물질과 그 크기를 파악한다.

(3) 대상 건물의 용도에 적합한 청정도를 설정한다.

(4) 건물의 전체계획을 수립한 후, 해당 실의 용도와 중요도에 따라 각 제실을 배치하고, 에어샤워, 클린벤치 등의 부대설비와 실내 마감을 검토한다.

(5) 클린룸방식은 작업공정, 작업동선, 경제성, 건축적 조건과 같은 여러 조건을 충분히 고려하여 결정한다.

(6) 비단일방향류(난류방식)은 실내공기가 난류상태가 되기 때문에 ISO 클린룸 규격 Class 3~5 (미국 연방 규격 클린룸 Class 1,000～100,000) 정도의 청정도가 요구되는 실에 적용한다.

(7) 단일방향류(수직, 수평층류방식)은 ISO 클린룸 규격 Class 2 (미국 연방 규격 클린룸

Class 100) 이상의 청정도가 요구되어지는 실에 적용한다.

(8) 병용방식은 클린벤치와 필터유닛 등을 사용하므로 작업대 위에서는 ISO 클린룸 규

격 Class 2 (미국 연방 규격 클린룸 Class 100) 이상의 청정도가 된다.

(9) 실외 오염물질이 실내로 침입하는 것을 방지하기 위하여 가압이 되도록 하며, 통상 차압조절댐퍼와 정풍량장치를 병용한다.

(10) 필터의 선정은 외기의 오염도, 실내의 발진량, 유지보수의 편리성 등을 고려한다. 필 터 선정 후에는 실내오염농도를 산정하고, 선정된 필터로 요구되는 청정도가 기대되 는지를 확인한다.

(11) 시스템의 에너지를 절감할 수 있는 방안을 고려한다.

4.2 클린룸설비의 설계방법

4.2.1 클린룸설비 설계 계획 시 검토 항목

(1) 클린룸의 용도

(2) 청정도 기준

(3) 온·습도 설계 기준

(4) 특수 급·배기 필요 여부 확인

(5) 유틸리티(Utility) 라인(line)의 종류 및 필요 용량

(6) 시설 운용 방침

(7) 온·습도 제어 방법

4.2.2 클린룸설비 방식의 선정

(1) 클린룸설비 기류방식

① 운영관리면: 작업역 청정도, 청정도의 유지·회복특성, 온습도 제어성, 소음대책, 유 지보수성, 고장 시 성능저하 등

② 비용면: 초기비용, 운영경비, 에너지 절약성 등

③ 건축, 시공면: 시공기간, 기계실 점유면적, 유연성(장래성도 포함) 등

(2) 공기조화방식

① 열부하 분포나 설비비 외에 청정도나 제어성을 고려하여 방식을 선정한다.

② 온습도의 제어조건이 엄한 경우나 생산기기의 배기량이 커서 외기취입량이 방대 해질 경우에는 에너지 절약장치나 온습도 제어성 향상을 위해 외조기를 채용을 고려 한다.

③ 도입외기의 온습도를 제어하기 위하여 외조기 설치를 고려한다.

④ 분자상 오염물질을 저감할 수 있는 에어워셔를 채용 시에 미생물의 번식이나 수 질관리 등의 문제를 고려한다.

⑤ 외조기에 있어서 습도제어를 할 경우에는 순환공조기에 가습기능을 달지 않는 것 이 일반적이다.

(3) 클린룸설비 방식

① 클린룸 순환공기는 실내에서 발생한 입자나 분자상 오염물질을 포함하고 있으므 로 고성능필터를 사용하여 오염물질을 제거한다.

② 외기도 순환공기처럼 입자나 분자상 오염물질을 포함하고 있으므로 실 목적에 적 절한 필터를 설치하여 공기를 정화한다.

4.2.3 실압설정⋅계통분리⋅조닝

(1) 실압의 설정과 제어

① 클린룸은 외부에서의 입자나 분자상 오염물질의 침입을 방지하기 위해 클린룸 내 를 양(+)압으로 유지할 필요가 있고, 실간 차압을 계속 유지한다.

② 실압의 설정방법은 일반실에서 준클린룸, 저청정도 클린룸, 고청정도 클린룸 순으 로 실압이 높아지도록 계획한다.

③ 유해가스를 취급하는 방이나 제조 시 발생하는 분진이 다른 공정에 악영향을 미 칠 수 있는 방은 청정도를 상관하지 않고, 주변 방보다 부(-)압으로 한다.

④ 실압 및 실간차압을 유지하기 위해서는 생산기기의 배기량과 방으로부터의 누출 공기량의 합계치를 웃도는 외기량의 공급과 다음과 같은 제어 시스템이 필요하다.

가. 수동제어

압력조정 댐퍼 개폐를 수동으로 제어하고, 실내를 정압으로 제어한다. 생산기기 의 배기량이 변했을 때는 각 댐퍼(VD) 및 압력조정 댐퍼를 수동에 의해 재세트 한다.

나. 외기량제어

차압발신기에서 실간차압(또는 실압)을 검지하고 필요외기량 자동제어를 한다. 외기계통과 리턴계통에 설치하는 모터댐퍼(MD)는 역동작으로 한다. 또는 실간 차압이 존재할 때의 개구(또는 틈)면적에 대응한 방에서의 누출공기량을 고려한 다.

(2) 공기조화방식의 계통분리

① 과냉각 및 재가열 방지 등의 에너지 절약 설계가 될 뿐만 아니라, 부하변동에 추 종하기 쉬운 합리적인 시스템 구축이 중요하므로 적절한 조닝을 한다.

② 조닝방법은 클린룸의 사용목적이나 설계조건 등으로부터 경제성 등을 고려하여 종합적으로 판단한다.

③ 조닝은 청정도별 조닝, 사용시간대별 조닝, 실내온습도조건별 조닝, 열부하특성별 조닝, 사용화학물질별 조닝으로 나눌 수 있다.

(3) 생산기기 배기의 계통분리

클린룸의 생산기기에서 발생되는 산, 알카리, 알콜·유기액제류, 재료가스류 등의 배기 계통은 분리한다.

4.2.4 레이아웃의 검토⋅필터의 선정

(1) 취출구·흡입구의 배치 검토

취출구 및 흡입구의 배치는 실내의 공기들이 원활히 환기될 수 있도록 배치한다.

① 비단일방향류 방식의 취출구·흡입구

가. 비단일방향류 방식의 취출구는 평면적으로 많이 설치하는 편이 기류가 정체됨 을 적게 할 수 있으므로 바람직하다. 실제로는 비용이나 시공성을 고려하여 3~4m마다 한 군데씩 설치한다.

나. 취출구의 형상은 유인이 적고 또 확산반경이 큰 것으로 한다.

다. 흡입구 개수는 취출구 개수보다 적어도 된다.

라. 취출구·흡입구의 위치·개수를 검토할 때에 유의점은 아래와 같다.

·벽에서 내뿜기·벽에서 빨아들이기, 또는 천정에서 내뿜기·천정에서 빨아들이기로 할 경우에는 쇼트 서킷(공급된 청정공기가 클린룸내의 환기에 기여하지 못하고, 배기되어 버리는 것)가 일어나지 않을지를 충분히 검토한다.

·흡입구를 한쪽으로 치우치게 배치하면 흐름정체가 발생하기 쉽기 때문에 가급적 균일하 게 배치한다.

·흡입구가 생산기기 등에 따라 막히지 않도록 생산기기 레이아웃을 충분히 검토한다.

·바이오 클린룸의 경우에는 바닥면 물청소를 많이 하기 때문에 바닥면에 흡입구를 설치하 는 것은 바람직하지 않다.

② 수직 단일방향류 방식 취출구·흡입구

가. 수직 단일방향류 방식에서는 취출구가 천정전면(80%이상), 흡입구가 그레이팅 구조로 만들어진 바닥으로 구성한다.

나. 기류분포의 문제에 대해서는 기류시뮬레이션을 이용한 해석으로 시공 전에 기 류의 문제점을 확인하고, 개선안을 검토해야 한다.

③ 혼재류 방식의 취출구·흡입구

가. 혼재류 방식은 위 두 방식의 조합이기 때문에 배치 방법이나 유의점 등은 기본 적으로 같으나, 클린부스나 클린벤치의 배치에 따라 단일방향류 부분을 결정한 다.

나. 클린부스나 클린벤치의 흡입구는 거의 대부분이 상부나 측면에 설치되므로 서 로 간섭하거나, 비단일방향류 측 취출구에서의 청정공기를 끌어들여 청정공기가 쇼트서킷(short circuit)이 되지 않도록 하며, 비단일방향류 영역과 단일방향류 영역이 서로 간의 간섭이 적어지도록 각각의 취출구·흡입구의 배치를 계획해 야 한다.

(2) 입자제거용 에어필터의 선정

① 클린룸에 있어서 가장 중요한 역할을 하는 것이 입자제거용 에어필터인데, 에어필 터를 급기덕트 안이나 취출구에 설치함으로서 청정한 공기가 공급될 수 있고, 클 린룸의 청정도를 유지해야 한다.

② 필터는 초고성능(ULPA) 필터, 고성능(HEPA) 필터, 준고성능(준 HEPA) 필터, 중 성능(Medium) 필터, 프리(Pre) 필터가 있는데, 동일 필터라도 취출풍속에 따라 효 율이나 저항치가 바뀌기 때문에 시스템에 맞춰 필터를 선정해야 한다.

(3) 케미컬 에어필터의 선정

① 반도체용 클린룸에서는 제품의 미세화에 따라 제어대상이 입자에서 분자상 오염 물질로 전환되고 있으므로 외조기나 순환공조기 내 또는 FFU 등에 입자 제거용 에어필터와 분자상 오염물질 제거용 케미컬 에어필터의 조합을 고려할 수 있다.

② 케미컬 에어필터는 설치해도 효과적인 오염물질 제거를 할 수 없을 뿐만 아니라, 반대로 오염을 확대시킬 우려도 있기 때문에 선정할 때에는 충분히 유의해야 한 다.

4.2.5 열부하의 산출

(1) 고도의 온습도제어를 요구하는 클린룸에서는 실내열부하의 자세한 계산이 필요하다.

(2) 기본적인 실내열부하의 계산방법은 KDS 31 25 05에 따른다.

4.2.6 풍량⋅수량의 산출

(1) 외기도입량의 산출은 클린룸 실내를 정압으로 유지하기 위해 일반적으로 환기회수 상 당으로 1~2회/h로 하고, 클린룸 형상, 사람·제품의 출입의 빈도 등에 의해 증감하는 필요한 외기량과 생산기기 사양에 표시된 수치를 합산하여 구하는 생산기기 배기량 의 합계로 구한다.

(2) 송풍량의 산출방법은 클린룸의 기류방식에 의해 달리 구한다.

① 비단일방향류 방식의 송풍량은 청정도(환기회수)에서 산출되는 량, 실내열부하에서 산출되는 양, 외기도입량의 3가지를 비교하여 최대치가 되는 것을 송풍량으로 결정 한다.

② 단일방향류 방식과 혼재류 방식에서의 단일방향류 부분의 송풍량은 실내기류속도와 바닥면적으로 송풍량을 결정한다. 그리고 통상 사용되는 기류속도는 수직 단일방향류 방식이 0.25~0.5m/s, 수평 단일방향류 방식이 0.45~0.5m/s이다. 또 클린룸 ISO규 격(ISO14644-4)은 기류속도를 0.2~0.5m/s로 하고 있다.

(3) 수량의 산출

냉수량, 온수량, 가습용 증기량의 산출방법은 KDS 31 25 10에 따른다.

4.2.7 기기의 선정

(1) 외 조 기

외조기를 설치하는 목적은 외기에 포함된 입자의 제거, 들어오는 외기의 열부하 제거 와 노점제어, 해염입자의 제거, 외기에 포함된 분자상 오염물질의 제거 등에 있다. 설 치하는 외조기에 상기의 모든 능력을 가지게 할 필요는 없고, 설계조건이나 환경조건 에 적합하도록 필요한 기능을 선정하면 된다. 또, 외조기의 기내압력손실이 큰 경우 에는 외조기에 팬을 설치한다.

(2) 순환용 공조기

외조기의 기능에 따라 순환용 공조기의 기능이 결정되지만, 순환용 공조기의 큰 목적 은 환기와 외기를 혼합 처리하여 실내환경 조건에 대응해야 한다.

(3) 순환송풍기

순환송풍기의 선정방법 및 유의점에 대해서는 일반공조의 경우와 같다.

(4) 생산기기 배기용 팬

생산기기 배기용 팬의 선정방법도 전술한 팬의 선정방법과 기본적으로 같다. 단, 배 기에 포함된 가스성분에 따라 팬의 재질이나 사양 등에 미치는 영향과 부식이나 폭 발 등의 문제에 대한 대책을 세워야만 한다.

(5) 열원기기

열원기기의 선정은 클린룸 특성을 고려하여 KDS 31 25 10에 따른다.

① 냉동기의 선정

냉동기를 선정할 때의 냉동기 부하, 냉수 및 냉각수 출입구 온도, 필요 냉수량, 냉 동기 동력원 등을 고려한다.

② 보일러의 선정

보일러를 선정 할 때에는 난방·급탕부하, 온수 출입구온도 및 증기압력, 연료종 류 등을 고려하여 결정한다.

③ 자동제어방식의 선정

환경조건의 효율적인 유지보전 및 합리적인 에너지 이용이 가능하고, 에너지절약 과 자원절약의 지원을 위해서 자동제어 항목이나 방법을 적합하게 선정한다.

4.2.8 에너지절약 대책

(1) 클린룸의 냉방부하는 실내기기 발열량, 외기도입량(=기기배기량), 공기반송동력 등이 크기 때문에 일반 오피스빌딩의 5~10배 이상으로 훨씬 크고, 24시간 운전할 경우가 많기 때문에 에너지 절약적인 요소를 반드시 고려하여야 한다.

(2) 클린룸의 에너지절약 대책은 여러 가지의 항목을 검토하여 실시한다. 그 항목은 열 원계, 반송계로 집약된다.

① 중간기에 실내온도 보다 낮은 외기를 도입하여 냉방부하를 절약하는 외기냉방 시스템을 적용한다.

② 실내 배기열, 장비 배기열을 회수하여 공조기 부하 감소시키는 폐열회수시스템을 적용한다.

③ 기타의 에너지절감 대책은 송풍기 풍량제어, 덕트 내의 정풍량(CAV) 및 변풍량 (VAV) 시스템 적용, 열교환기(Heat Exchanger) 사용, 보온의 강화, 장치용량의 최 적설계, 불필요한 배기장치, 누기(Air Leak)의 방지 등을 적용한다.

 

자료출처 :국가건설기준센터(KCSC)

 

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