선단 공정 공장을 위해 케미컬 필터를 고르고 있다면 공급업체는 반드시 세 가지 견적을 줄 것입니다. Panel(판형) / 딥 플리츠 / V-Bank입니다. 한 걸음 더 들어가면 V-Bank는 다시 4V / 6V 두 구성으로 나뉩니다.
많은 구매 담당자가 용량이 가장 큰 것을 곧바로 주문하는데, 반년 뒤에야 송풍기 전기요금이 8% 더 들었다는 것을 알게 되고 5년이면 전기요금이 필터 값을 넘어섭니다.
이 글은 TCO(Total Cost of Ownership, 총소유비용) 관점에서 이 선정 문제를 다시 보는 법을 알려 드립니다.
1. 세 구조의 본질적 차이
케미컬 필터의 원리는 오염 가스가 활성탄이나 함침탄과 오래 접촉해 흡착되게 하는 것이라 두 핵심 지표가 늘 줄다리기를 합니다:
- ▸접촉 면적이 크면 → 용량이 크고 수명이 깁니다
- ▸기류가 빨리 지나면 → 압력손실이 낮고 송풍기 전기가 절약됩니다
| 구조 | 설계 논리 | 접촉 면적 | 압력손실 | 알맞은 현장 |
|---|---|---|---|---|
| Panel(판형) | 평면 충전, 가장 단순 | 작음 | 낮음 | 일반 HVAC, 낮은 오염 부하 |
| 딥 플리츠(Deep-Pleat) | 주름으로 면적 증가 | 중간 | 중간 | 중간 오염, 설치 깊이 제한 |
| V-Bank(V형) | V자로 여러 장 배열 | 큼 | 중간-낮음 | 높은 오염 부하, 긴 수명 요구 |
V-Bank의 핵심은 V자 기하로 여러 장의 여재를 같은 프레임에 밀어 넣는 것입니다. 면적을 키우는 동시에 기류를 여러 면으로 분산시키니 면적이 아주 큰데도 압력손실이 같이 치솟지 않습니다.
차트 1: 활성탄 종류 × 공경 × 적용 VOC
활성탄마다 공경 분포가 달라 어떤 분자를 가장 잘 잡는지가 정해집니다
| 활성탄 종류 | 공경 경향 | 알맞은 흡착 대상 | 전형적 VOC |
|---|---|---|---|
| 야자껍질 탄소 | 미세공극 주도 | 저분자 VOC | 폼알데하이드, 아세트알데하이드, 저분자 함산소 화합물 |
| 석탄질 탄소 | 미세공극 + 중간공극 | 중·고분자 VOC, 벤젠계 물질 | 톨루엔, 자일렌, TVOC |
| 목질 탄소 | 중간공극 주도 | 고분자 유기물 | 색소, 타르류 고분자 |
| 합성(구형 탄소) | 공경 주문제작 가능 | 특수 공정 용도 | 반도체 공정, 의약급 |
비표면적은 보통 800–1,200 m²/g이며, 미세공극(< 2 nm)이 주도하면 작은 분자에 강하고 중간공극(2–50 nm) 비율이 높으면 큰 분자에 강합니다.
2. 4V vs 6V: 무엇이 다른가
V-Bank의 V 수는 글자 그대로 프레임 하나에 V자 구조가 몇 개 있느냐입니다.
| 구성 | V자 수 | 여재 장수 | 상대 면적 | 상대 압력손실 | 상대 비용 |
|---|---|---|---|---|---|
| 4V | 4 | 8 | 1.0×(기준) | 1.0×(기준) | 1.0×(기준) |
| 6V | 6 | 12 | 약 1.5× | 약 0.85× | 약 1.3× |
핵심 발견은 이것입니다. 6V는 용량이 50% 늘어나는데 압력손실은 오히려 15% 내려갑니다. 기류가 더 많은 여재로 분산되어 장마다 받는 선속도가 오히려 느려지기 때문입니다.
다만 6V는 구매 단가가 30% 비싸고 설치 깊이가 더 두꺼울 수 있어 오래된 공장 개조에서는 걸립니다.
3. TCO로 계산해 봅시다
24시간 돌아가는 케미컬 필터 구역 하나의 5년 총지출을 가정해 봅시다:
TCO(5년) = 구매 비용 × 교체 횟수 + 송풍기 에너지 + 교체 공수 + 폐기 처리
전형적인 610×610×292mm V-Bank 케미컬 필터를 예로 듭니다(가정값이며 실제는 사양에 따라 공급업체에 문의하십시오):
| 항목 | 4V | 6V |
|---|---|---|
| 장당 구매(NTD) | 8,000 | 10,500 |
| 용량(kg 활성탄) | 12 | 18 |
| 예상 수명(개월) | 18 | 24 |
| 5년 교체 횟수 | 3.3회 | 2.5회 |
| 5년 구매 비용 | 26,400 | 26,250 |
| 송풍기 추가 에너지(5년) | +18,000(기준) | +15,300(−15%) |
| 교체 공수(회당 NTD 1,500) | 4,950 | 3,750 |
| 5년 TCO | 49,350 | 45,300 |
결론은 이렇습니다. 6V의 5년 총비용이 오히려 8% 쌉니다. 단가는 30% 비싼데도 그렇습니다.
다만 이 결론이 만능은 아닙니다. 핵심 변수는 교체 빈도와 전기요금 수준입니다.
차트 4: 케미컬 필터가 분자를 붙잡는 세 가지 메커니즘
활성탄 필터는 물리 흡착, 화학 흡착, 이온교환 세 가지 방식으로 AMC를 잠급니다
일반 활성탄은 물리 흡착이 주된 방식이지만 높은 습도에서는 흡착력이 떨어집니다. 산·염기성 AMC를 다루려면 함침 활성탄(KOH/K₂CO₃/H₃PO₄ 함유)으로 바꿔 화학 반응으로 영구히 잠급니다.
4. 언제 4V를 고르고 언제 6V를 고르나
4V를 고를 상황
- ▸설비 구역의 설치 깊이가 한정될 때(< 290mm)
- ▸일회성 프로젝트이거나 공장을 곧 옮길 때
- ▸오염 부하가 낮아 교체 빈도가 원래 낮을 때
- ▸송풍기 에너지가 TCO에서 차지하는 비중이 작을 때(24시간 운전이 아닌 경우 등)
6V를 고를 상황
- ▸24시간 연속 운전하는 선단 공정
- ▸화학 오염 부하가 높을 때(EUV 포토레지스트 구역, AMC 관리단 등)
- ▸전기요금에 민감할 때(계약 전력에 다가가는 경우 등)
- ▸예산을 첫 구매가가 아니라 5년 TCO로 보는 경우
그래도 Panel / 딥 플리츠를 고를 상황
- ▸낮은 오염 구역(사무 건물, 일반 HVAC 등)
- ▸용량 요구가 작고 교체 빈도가 높지 않을 때
- ▸설치 깊이가 100~150mm뿐일 때
5. 선정에서 밟기 쉬운 3가지 함정
함정 1: 활성탄 무게만 비교하기
활성탄 무게가 크다고 흡착 용량이 큰 것은 아닙니다. 함침탄(impregnated carbon)의 특정 가스에 대한 흡착 효율은 보통 활성탄의 5-10배가 될 수 있습니다. 산성 가스(HCl, SO₂)에는 K₂CO₃ 함침을 고르고 아민류(NH₃)에는 인산 함침을 골라야 합니다. 공급업체에 안에 탄소가 몇 킬로그램이냐고 묻는 것보다 우리 목표 가스에 대한 파과 시간이 얼마냐고 묻는 편이 실질적입니다.
함정 2: MAU와 RC의 차이를 무시하기
케미컬 필터를 MAU(Make-Up Air, 외기 보충단)에 쓰는 것과 RC(Recirculation, 순환단)에 쓰는 것은 논리가 다릅니다:
- ▸MAU: 바깥에서 들어오는 오염 가스의 피크를 막아야 하므로 용량이 우선이고 6V가 알맞습니다
- ▸RC: 순환 풍량이 크고 오염 농도가 낮으므로 압력손실이 우선이고 4V나 딥 플리츠면 충분합니다
함정 3: 압력손실을 초기값만 보기
케미컬 필터의 압력손실은 흡착 용량이 차면서 서서히 올라갑니다(입자 필터처럼 가파르게 오르지 않습니다). 다만 최종 압력손실을 얼마로 잡을지 봐야 합니다. 흔한 최종값은 초기의 1.5배이고 그때가 갈 때입니다. TCO를 계산할 때는 반드시 평균 압력손실을 쓰고 초기 압력손실을 쓰지 마십시오.
6. 구매 엔지니어를 위한 선정 목록
주문하기 전에 공급업체에 이 5가지를 먼저 물으십시오:
- 1이 케미컬 필터가 우리 목표 가스(구체적인 이름을 대십시오: HCl / NH₃ / TMAH / NMP / Boron…)에 대해 파과 시간이 얼마입니까?
- 2초기 압력손실과 최종 압력손실이 각각 얼마입니까? 권장 최종값은요?
- 3함침 종류가 무엇입니까? 어떤 가스를 흡착하는 데 대응합니까?
- 4프레임 재질과 실링 방식은요(젤 / 실리콘 / 나이프 에지)?
- 5샘플을 먼저 주어 현장 AMC 채취 시험을 할 수 있습니까?
이 5가지 답을 구매 비교표에 적어 두면 용량이 크다는 식의 단편적인 숫자에 속지 않습니다.
자주 묻는 질문
Q: 6V가 4V보다 용량이 50% 크다면 4V를 6V로 바꿀 때 교체 주기가 곧바로 50% 늘어납니까?
A: 이론적으로는 그렇지만 실무에서는 깎입니다. 실제 수명은 목표 가스 농도의 오르내림, 온습도, 경쟁 흡착의 영향을 받습니다. 보통 6V의 수명이 4V보다 30~40% 길다고 잡는 것이 보수적입니다.
Q: 케미컬 필터가 용량에 다다르면 흡착했던 가스를 도로 내놓습니까?
A: 그렇습니다. 재방출(re-emission)이라고 합니다. 하류 가스 농도가 필터 안의 흡착 농도보다 낮아지면 물리 흡착된 가스가 서서히 나옵니다. 그러니 완전히 포화될 때까지 기다리지 말고 조금 일찍 가는 편이 낫습니다. 최종 압력손실에 닿지 않았더라도 권장 주기를 넘겼다면 갈아야 합니다.
Q: V-Bank 케미컬 필터를 HEPA와 직렬로 이어도 됩니까?
A: 되고 흔합니다. 전형적인 선단 공정 AMC 관리단의 순서는 입자 프리필터 → 케미컬 필터(V-Bank) → HEPA H14입니다. 케미컬 필터를 HEPA 앞단에 두어 유기 가스가 하류 HEPA의 접착제를 오염시키지 않게 합니다.
Q: 케미컬 필터를 재생해 다시 쓸 수 있습니까?
A: 소수의 브랜드(YESIANG 등)가 재생 서비스를 제공하며 여재를 전문 공장으로 보내 고온 탈착과 재함침을 해야 합니다. 직접 가열해 재생하는 것은 안 됩니다. 함침층이 망가집니다. 공급업체에 재생 서비스가 있는지 물어보고 평가하십시오. 탄소 감축의 흐름이기도 합니다.
Q: 우리 공장은 4V 설치 깊이뿐인데 예산으로는 6V의 용량을 내고 싶습니다. 어떻게 할까요?
A: 딥 플리츠로 바꾸고 교체 빈도를 높이거나 앞단에 활성탄 프리필터를 더하는 것을 고려하십시오. 깊이가 모자란 자리에 6V를 억지로 밀어 넣지 마십시오. V자 기하의 효과가 눌려 오히려 압력손실이 급증하고 용량은 나오지 않습니다.