티어드롭 조명(teardrop light)은 단면이 물방울 모양인 클린룸 전용 매달기식 등기구로, 천장 T바 그리드 아래, 두 장의 HEPA 필터 또는 FFU 사이에 끼워 설치합니다. 이 조명이 존재하는 이유는 하나뿐입니다. 일방향류 클린룸의 천장은 필터로 가득 차 매입형 평판등을 넣을 자리가 없고, 기류 속에 매달린 조명은 층류를 흐트러뜨려서도 안 됩니다. 이 글은 기류 모식도 한 장으로 티어드롭 형상의 역할을 설명하고, 시판되는 네 가지 방식의 차이를 비교하며, 조도와 설치 수량의 계산법을 제시합니다.
클린룸 천장의 딜레마: 필터로 가득 채운 뒤 조명은 어디에 달까
ISO 4–6(Class 10–1000) 일방향류 클린룸은 천장 그리드의 거의 모든 칸이 FFU 또는 HEPA 필터의 토출면이며, 기류는 100–200 fpm(약 0.5–1.0 m/s)으로 수직 하향으로 흐릅니다. 사무실처럼 천장에 매입하는 평판등을 여기에 쓰면 두 가지 대가를 치러야 합니다.
- ▸필터 한 칸을 잃습니다: 조명이 한 칸을 차지하면 그 칸에는 여과 급기가 없어져 천장의 필터 피복률이 떨어집니다.
- ▸밀봉 부위가 하나 늘어납니다: GB 50073-2013(청정 공장 설계 규범) §9.2.2는 청정실의 일반 조명 등기구를 천장 노출형으로 설치해야 하고, 천장에 매입할 때는 설치 틈새에 신뢰할 수 있는 밀봉 조치를 하고 청정실 전용 등기구를 써야 한다고 규정합니다. 매입등 하나하나가 천장에 추가로 뚫린 구멍입니다.
1994년 미국 특허 US 5,313,375는 해법을 명확하게 적어 두었습니다. 조명을 물방울 모양으로 만들어 표준 천장 그리드의 T바 골조에 매달고 HEPA 필터 사이에 두면, 매끈한 측면 덕분에 양쪽을 지나는 층류가 교란되지 않습니다. 이것이 티어드롭 조명입니다.
평판등 vs 티어드롭: 일방향 기류에서의 차이
왼쪽: 매립형 평판등은 필터 한 칸을 차지하고 평평한 바닥 아래에 와류를 만든다. 오른쪽: 티어드롭은 그리드 아래에 매달려 기류가 측면을 타고 흘러 다시 합류한다
티어드롭 조명이란: 형상, 설치 방식과 그 한계
티어드롭 조명의 단면을 잘라 보면, 상단은 폭 약 50 mm의 좁은 면으로 2인치 T바 그리드 바로 아래에 걸터앉고, 아래로 내려오면서 먼저 넓어진 뒤 원호로 모아집니다. 양쪽 필터에서 나온 기류는 외함을 따라 미끄러져 내려와 등기구 아래에서 금세 다시 합류하며, 바닥이 평평한 등기구처럼 아래에 와류 덩어리를 끌고 다니지 않습니다. 상단에는 먼지가 앉을 평면이 없고 측면은 연속 곡면이어서 닦아낼 때 사각이 없습니다.
설치 방식은 두 가지입니다. T볼트로 그리드에 고정해 한 개씩 또는 끝과 끝을 이어 한 줄로 설치하거나, 그리드가 없는 천장에서는 직결 나사로 천장면에 고정합니다.
같은 특허는 한계도 솔직하게 적었습니다. 이 설치 방식에서는 보통 4피트마다 램프 한 줄만 들어가므로 광출력이 제한됩니다. 그래서 티어드롭 조명의 선정은 몇 개 살지의 문제가 아니라 조도를 먼저 계산해야 하는 일이며, 뒤에서 직접 계산해 보여 드립니다.
시판 티어드롭 조명 4가지 방식 비교
티어드롭 조명은 외형이 모두 비슷하고, 차이는 본체를 어떻게 만드는지, 광원을 교체할 수 있는지, 어떻게 연결하는지에 있습니다. 시판 제품은 대체로 네 가지 방식으로 나뉩니다.
| 방식 | 본체 재질 | 광원 | 램프 고장 시 | 연결과 배선 | 특징과 대가 |
|---|---|---|---|---|---|
| A 분체도장 강판＋램프 | 냉간압연 강판 백색 분체도장, 일부 브랜드는 알루미늄 또는 스테인리스 옵션 | T8／T5 형광등 또는 LED 램프 | 램프 교체 | 등기구별 개별 배선이 기본 | 저렴하고 역사가 가장 오래됨, 도장면이 수년 뒤 초킹되어 가루가 떨어지며 그 위치가 바로 급기구 아래 |
| B 일체형 LED(유럽·미국 브랜드) | 유선형 알루미늄 외함 | 내장 LED 모듈, 한 대당 2,250–8,000 lm | 램프만 교체 불가, 통째로 교체 | 퀵 커넥터로 연속 연결 | 한 대당 광속이 높고 DALI 조광 선택 가능, 보호 등급은 IP40에 그치는 경우가 많고 작동 온도 0–35 °C |
| C PC 압출 일체형 LED(중국) | PC 압출 외함, 약 1200×45×84 mm | 내장 LED, L80 약 54,000 h 표기 | 통째로 교체 | 플러그식 퀵 커넥터 | IP65, IK05로 보호 등급이 높음, PC 외함은 황화물과 일부 세정제에 약함 |
| D 알루미늄 압출 본체＋교체형 Philips T8 LED 램프 | 알루미늄 합금 압출 배선 덕트＋PC+GF 덕트 커버 | Philips MASTER LEDtube 13 W／2100 lm／50,000 h, 4000 K 또는 옐로우 램프로 교체 가능 | 램프를 돌려 빼고 새것으로 교체, 등기구는 그대로 | 등기구에 3 Pin 퀵 커넥터 내장, 주 간선 전선 굵기 2.4 mm 이하 | 도장 가루가 없고 램프 교체 비용이 낮으며 100–240 V, 램프 한 개당 광속은 일체형보다 낮아 수량 계산 필요 |
표의 A–C 사양은 각 유형을 대표하는 제품의 공개 사양서에서 가져온 것으로, 해당 유형의 흔한 방식을 보여 주는 값이며 특정 모델의 보증값이 아닙니다. D는 클린룸 티어드롭 LED 조명의 사양입니다.
네 가지 방식에 절대적인 우열은 없으며, 실제로 격차를 벌리는 것은 세 가지입니다.
1. 십 년 뒤의 본체: 가루가 떨어지는가
분체도장이 클린룸에서 가장 두려워하는 것은 긁힘이 아니라 노화입니다. 도장면은 몇 년 쓰면 초킹되어 미세한 가루가 떨어지는데, 티어드롭 조명은 바로 급기구 아래, 작업면 바로 위에 매달려 있습니다. 알루미늄 압출에는 벗겨질 도장층이 없고, 대가는 긁히면 바로 눈에 띄는 흠집입니다. 그러나 등기구는 사람 손이 닿지 않는 높이에 걸려 있어 긁힐 확률은 낮은 반면, 발진은 매일 일어나는 일입니다.
2. 조명이 고장 나면: 램프를 바꾸는가, 통째로 바꾸는가
일체형 LED는 한 대당 광속이 높지만 LED 모듈이나 드라이버가 고장 나면 통째로 교체할 수밖에 없고 퀵 커넥터도 다시 연결해야 합니다. 램프 교체형은 수명이 가장 짧은 부품을 소모품으로 만들어 둔 방식입니다. Philips MASTER LEDtube는 정격 수명 50,000 h(광속 유지율 70%), 점멸 200,000회이며, 고장 나면 사다리에 올라가 돌려 빼고 새것을 끼우면 되고 등기구와 배선은 건드리지 않습니다. 클린룸에서는 등기구를 한 번 덜 떼어내는 것이 공사 인원의 출입을 한 번 줄이는 것입니다.
3. 연결: 퀵 커넥터에 얼마나 굵은 전선이 들어가는가
티어드롭 조명 한 줄은 퀵 커넥터로 이어져 등기구마다 피복을 벗기고 단자를 압착하는 일을 덜어 줍니다. 차이는 커넥터가 받아들이는 전선 굵기입니다. 2.4 mm까지 들어가는 커넥터라면 주 간선에 2.0 mm 전선을 쓰면서 1.6 mm로 낮출 필요가 없고, 같은 회로의 전류를 16–20 A까지 배정할 수 있어 한 회로에 이을 수 있는 등기구 수가 많아집니다. 2.0 mm 이하만 들어가는 커넥터라면 회로를 더 잘게 나눠야 합니다.
커버 없음 vs 탈착식 PC 커버: Class 1000이 분수령입니다
| 항목 | 커버 없음 | 탈착식 PC 커버 추가 |
|---|---|---|
| 광원 위치 | 프로스트 유리 T8 램프가 반사판 안에 노출 | 램프가 PC 커버 안에 들어감 |
| 램프 교체 | 램프를 돌려 빼면 끝 | PC 커버를 벗긴 뒤 교체, 커버는 반복 탈착 가능 |
| 빛 | 직접광, 효율 높음 | PC 커버를 거쳐 부드러워지고 눈부심이 낮음 |
| 청소 | 외함과 램프를 닦음 | 바깥면이 연속면이어서 물걸레 청소 가능 |
| 적용 | ISO 7–8(Class 10,000 이상)의 일반 전자·광전자 청정 구역 | Class 1000(ISO 6) 및 더 엄격한 등급, 정기적으로 물걸레 청소나 소독제 분사가 필요한 GMP 구역, 충돌 위험이 있는 곳 |
판단 기준은 간단합니다. 청정 등급이 Class 1000(ISO 6) 이상으로 엄격해지면 커버를 추가합니다. 램프, 소켓, 접점이 모두 덮이므로 램프가 깨져도 파편이 청정 구역에 떨어지지 않습니다. 다만 PC 커버와 소켓 같은 플라스틱 부품은 황화물, 석유계 용제, 일부 세정제의 영향을 받으므로 선정 시 현장에서 쓰는 세정제를 공급업체에 알려야 합니다.
조도는 얼마가 필요하고 티어드롭 조명은 몇 개를 달아야 하나
| 출처 | 구역 | 일반 조명 조도 |
|---|---|---|
| GB 50073-2013 §9.2.3 | 채광창이 없는 청정실의 생산용 방 | 200–500 lx |
| GB 50073-2013 §9.2.3 | 보조실, 인원·자재 청정화실, 에어록, 복도 | 150–300 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | 전자 산업 청정실의 주요 생산용 방 | 300–500 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | 전자 공장의 보조 작업실, 청정화실, 에어록, 복도 | 200–300 lx |
GB 50073-2013 §9.2.4는 또한 일반 조명의 조도 균제도를 0.7 이상으로 요구합니다. 반도체와 패널 공장의 공정 구역은 흔히 더 높게 정하며, 일본 조명 제조사의 클린룸 설계 자료는 작업면 약 1,000–2,000 lx를 흔한 목표로 잡습니다.
수량은 광속법으로 대략 추정합니다. 수량 ＝ 목표 조도 × 면적 ÷ (램프 한 개의 광속 × 조명률 × 보수율). 단일 램프 2100 lm, 조명률 0.6(백색 내장, 등기구 저위 설치), 보수율 0.8이라는 가정으로 계산하면 다음과 같습니다.
| 목표 조도 | 100 m²당 4피트 단일 램프 수량 | 램프 한 개의 평균 담당 면적 |
|---|---|---|
| 300 lx | 30개 | 약 3.3 m² |
| 500 lx | 50개 | 약 2 m² |
| 750 lx | 75개 | 약 1.3 m² |
| 1,000 lx | 100개 | 약 1 m² |
1200 mm 그리드 모든 줄에 단일 램프를 연속으로 가득 걸면 램프 한 개가 약 1.44 m²를 담당하며, 환산하면 약 700 lx가 단일 램프의 상한입니다. 목표가 더 높으면 램프 두 개짜리 모델을 쓰거나 가로 방향 600 mm 그리드에도 조명을 걸어야 합니다. 이 수치는 초기 추정일 뿐이며, 정식 배치는 평면도와 천장 그리드 도면으로 조명 설계 소프트웨어를 돌려야 합니다.
옐로우룸(포토리소그래피 구역): 6500 K 백색광을 그대로 쓸 수 없습니다
포토리소그래피 구역은 포토레지스트를 감광시키는 단파장을 막아야 하며, 포토레지스트 제조사는 보통 500 nm 이하를 전부 걸러내도록 요구합니다. 6500 K 백색 LED는 450 nm 부근에 강한 청색 피크가 있어 옐로우룸에 그대로 설치할 수 없습니다. 램프 교체형 티어드롭 조명은 여기서 실질적인 이점이 있습니다. 등기구 본체는 그대로 두고 LED 옐로우 램프로 바꾸거나 램프 바깥에 앰버 필터 슬리브를 씌우면 됩니다. 옐로우 램프를 고를 때는 제조사에 로그 눈금의 스펙트럼 그래프를 요청해야 하는데, 적지 않은 제품이 420–450 nm에 여전히 사이드 로브를 갖고 있고 이는 일반 선형 스펙트럼 그래프에서는 보이지 않기 때문입니다.
구매 전 공급업체에 물어야 할 7가지 질문
- 1본체가 알루미늄 압출인지, 도장 강판인지, PC 압출인지? 도장품이라면 도장면 노화 후 가루 떨어짐 대책을 물어보십시오.
- 2광원을 단독으로 교체할 수 있는지? 램프 모델, 정격 수명(L70 몇 시간)과 점멸 횟수는 얼마인지?
- 3퀵 커넥터에 들어가는 최대 전선 굵기는 얼마인지? 16–20 A 회로 하나에 몇 대를 이을 수 있는지?
- 4커버는 탈착식인지 일체 밀봉형인지? Class 1000 이상 구역용 커버 모델이 있는지?
- 5보호 등급(IP)과 작동 온도 범위가 현장의 청소 방식과 환경 온도를 포함하는지?
- 6PC 커버와 소켓이 현장의 세정제, 소독제와 호환되는지?
- 7평면도와 그리드 도면에 따라 조도 계산과 배치도를 제공할 수 있는지?
7가지 답을 나란히 놓으면 네 가지 방식의 차이가 한눈에 드러납니다. 다른 클린룸 주변 설비의 선정 논리는 클린룸 설비 시리즈와 FFU 선정 가이드를 참고하십시오.
자주 묻는 질문
Q: 티어드롭 조명과 일반 LED 평판등은 무엇이 다릅니까?
위치와 형상이 다릅니다. 평판등은 천장에 매입되어 필터 한 칸을 차지하고 밀봉해야 할 개구부를 하나 더 만듭니다. 티어드롭 조명은 그리드 아래, 필터 사이에 매달리며 물방울 단면이 층류를 외함을 따라 미끄러지게 합니다. GB 50073-2013 §9.2.2는 청정실 등기구를 천장 노출형으로 설치하고 매입 시 틈새를 신뢰성 있게 밀봉하도록 요구하는데, 티어드롭 조명은 본래 노출형입니다.
Q: ISO 7, ISO 8 클린룸에도 티어드롭 조명을 써야 합니까?
꼭 그렇지는 않습니다. ISO 7–8은 대부분 덕트에 고효율 급기구를 단 천장이어서 매입형 청정 등기구를 넣을 빈칸이 있고, 틈새 밀봉만 잘하면 됩니다. 티어드롭 조명의 주 무대는 ISO 4–6, FFU가 가득 깔려 천장에 빈칸이 없는 일방향류 구역입니다.
Q: 13 W, 2100 lm 티어드롭 조명 한 개로 충분히 밝습니까?
한 개를 한 개로 바꾼다고 생각하면 안 됩니다. 36 W T8 형광등의 약 3070 lm보다 약 30% 낮고, 아끼는 것은 전기(13 W 대 36 W)와 램프 교체 횟수(수명 약 3배)입니다. 수량은 광속법으로 계산해야 합니다. 60 m² 방에 500 lx가 필요하면 조명률 0.6, 보수율 0.8 가정에서 4피트 단일 램프 약 30개입니다.
Q: 알루미늄 압출 본체에 흠집이 나면 청정도에 영향이 있습니까?
알루미늄 압출은 도장품보다 흠집이 눈에 잘 띄지만 흠집 자체는 발진하지 않으며 영향은 외관에 그칩니다. 도장품은 반대로 흠집은 잘 안 보이지만 도장면이 노화되면 가루가 계속 떨어집니다. 클린룸 등기구는 사람 손이 닿지 않는 높이에 걸려 있어 긁힐 확률이 도장면이 노화될 확률보다 훨씬 낮습니다.
Q: 일체형 LED 티어드롭 조명이 L80 약 54,000시간으로 표기되어 있으면 램프 교체형보다 더 오래 갑니까?
숫자를 그대로 비교할 수 없습니다. L80은 광속이 80% 유지되는 시간이고, Philips 램프의 50,000 h는 광속 유지율 70% 기준의 정격 수명으로 두 정의가 다르며, 뒤에 붙는 B값(고장 비율)도 흔히 다릅니다. 진짜 차이는 고장 난 뒤에 있습니다. 일체형은 통째로 교체하고 다시 연결해야 하지만 램프 교체형은 램프 하나만 바꿉니다.