99.95 %와 99.995 %는 0.045 % 차이로 들립니다. 그러나 —— 필터를 통과하는 입자 수는 10배 차이입니다.
9가 하나 늘면 값도 한 자릿수 올라갑니다
EN 1822 / ISO 29463 국제 규격에 따라 고효율 필터는 다섯 등급으로 나뉩니다:
차트 1: HEPA / ULPA 효율 사다리(EN 1822 / ISO 29463)
한 단 오를 때마다 투과 수가 한 자릿수 내려갑니다 — 효율이 10배 차이
| 등급 | 효율(@MPPS) | 백만 개당 투과 수 |
|---|---|---|
| H13 | 99.95 % | ≤ 500 개 / 백만 |
| H14 | 99.995 % | ≤ 50 개 / 백만 |
| U15 | 99.9995 % | ≤ 5 개 / 백만 |
| U16 | 99.99995 % | ≤ 0.5 개 / 백만 |
| U17 | 99.999995 % | ≤ 0.05 개 / 백만 |
효율 %는 EN 1822 / ISO 29463에 따라 MPPS(최대 투과 입경, 약 0.12–0.25 μm)에서 잽니다. 투과란 도전 입자 100만 개 가운데 필터를 통과한 개수입니다.
한 단계 올라갈 때마다 투과율이 한 자릿수 내려갑니다. 바꿔 말하면:
- ▸H13(≥99.95 %) — 도전 입자 100만 개당 최대 500개 통과
- ▸H14(≥99.995 %) — 최대 50개
- ▸U15(≥99.9995 %) — 최대 5개
- ▸U16(≥99.99995 %) — 최대 0.5개
- ▸U17(≥99.999995 %) — 최대 0.05개
효율은 H13에서 U17까지 1만 배 차이가 납니다. 이것이 9 하나가 갖는 진짜 의미입니다.
MPPS: 필터가 가장 약한 그 한 점
입자가 작을수록 막기 어려울 것이라고 생각하기 쉽습니다. 틀렸습니다.
필터의 포집은 세 가지 메커니즘이 섞여 작동합니다. 관성 충돌(큰 입자), 차단(중간 입자), 브라운 확산(작은 입자)입니다. 그 사이의 0.1–0.3 μm 구간에서는 세 메커니즘 어느 것도 가장 강하지 않습니다. 이것이 MPPS(Most Penetrating Particle Size, 최대 투과 입경)입니다.
EN 1822 / ISO 29463의 모든 효율 표시는 MPPS에서 측정합니다. 아무 입경에서나 재서 보기 좋은 숫자를 골라 적는 것이 아니라 필터가 가장 약한 그 한 점에서 잽니다.
H14 ≥99.995%의 진짜 의미는 이렇습니다. 가장 막기 어려운 그 입자조차 50 ppm만 빠져나갈 수 있다는 뜻입니다.
압력손실을 27% 더 내고 무엇을 사는가
같은 치수(Baisheng Tech 610 × 610 × 292 mm), 같은 풍량(1,000 CMH)에서:
차트 2: H14 HEPA와 U15 ULPA의 초기 압력손실 비교
Baisheng Tech 610 × 610 × 292 mm 필터, 정격 풍량 1,000 CMH에서의 실측값
압력손실이 60 Pa 오를 때마다 송풍기 동력이 약 10–15% 더 필요하고 FFU 한 대가 한 해에 200–400 kWh를 더 씁니다. ULPA로 과잉 상향하면 구매 비용만이 아니라 운영·정비 전기요금도 뚜렷하게 늘어납니다.
U15는 H14보다 60 Pa 높습니다 —— 압력손실이 약 27 % 늘어납니다.
이 60 Pa은 공짜로 붙는 것이 아닙니다. 이런 뜻입니다:
- ▸송풍기가 공기를 밀려면 10–15 % 더 많은 동력이 필요합니다
- ▸FFU 한 대가 한 해에 200–400 kWh를 더 씁니다(운전 시간에 따라)
- ▸FFU 1,000대짜리 웨이퍼 공장이면 한 해 전기요금을 수십만 대만달러 더 태웁니다
9를 하나 더할 때마다 압력손실과 에너지도 같이 올라갑니다. 쓸 데는 쓰고 쓰지 않을 데는 쓰지 마십시오.
HEPA를 고를까 ULPA를 고를까: 자기 ISO Class를 보십시오
HEPA와 ULPA 선택은 높을수록 좋다는 문제가 아니라 ISO 14644-1의 청정도 요구로 돌아가는 문제입니다:
차트 3: ISO Class와 필터 등급 대조
ISO 14644-1 청정도 등급에 따라 권장 필터 등급과 기류 형태를 대응시킵니다
| ISO Class | 권장 필터 | 전형적 용도 | 기류 |
|---|---|---|---|
| Class 3 (↓) | U15 / U16 ULPA | 선단 반도체 리소그래피, EUV 광학 구역 | 층류 |
| Class 4–5 | H14 HEPA | 일반 반도체, OLED, 무균 제제 | 층류 |
| Class 6–7 | H13 HEPA | 전자 조립, 광학 검사, 제약 C/D | 난류 가능 |
| Class 8–9 | 미디엄/고효율 필터 | 식품 포장, 수술실 주변, 일반 청정 | 난류 가능 |
이는 일반적인 공학적 권고입니다. 실제 선정에서는 적용 공정, 입경 관리 목표, 낙진 한계값, 검수 상태를 고려해야 합니다. ISO Class 1–2는 이 표의 범위를 넘어서는 극단적 용도입니다.
곧바로 쓸 수 있는 대조 몇 가지입니다:
- ▸선단 반도체 리소그래피 / EUV(ISO Class 3 이하) —— U15나 U16 ULPA를 반드시 씁니다
- ▸일반 반도체, OLED, 무균 제제(ISO Class 4–5) —— H14 HEPA면 충분합니다
- ▸전자 조립, 광학 검사, 의약 C/D 등급(ISO Class 6–7) —— H13 HEPA로 족합니다
- ▸식품 포장, 수술실 주변(ISO Class 8–9) —— 중성능·고성능 필터면 됩니다
ISO Class 5의 무균 충전 구역에 U16을 억지로 올리는 것은 돈을 태우는 것 말고는 공학적 의미가 없습니다. 반대로 EUV 광학 구역에서 돈을 아끼려고 H14를 쓰면 포토마스크 한 장에 수백만 대만달러를 폐기할 수도 있습니다.
실무 선정의 세 가지 함정
함정 1: 무작정 최고 등급을 좇는 것
과잉 사양은 초기 구매 비용과 장기 운영·정비 비용(압력손실이 높을수록 전기요금이 늘어남)을 함께 밀어 올립니다. 먼저 ISO Class를 확인하고 그다음에 필터를 고르십시오. 거꾸로 하지 마십시오.
함정 2: 평균 효율만 보고 대별 스캔 시험을 보지 않는 것
필터 한 장의 평균 효율이 H14에 닿았다고 해서 국부에 핀홀 누설이 없다는 뜻은 아닙니다. EN 1822-4는 H14 / U15 이상 필터에 대해 대별 스캔 시험(Scan Test)을 반드시 하도록 정합니다. 이동식 프로브로 필터 전면을 훑어 어느 한 점의 국부 투과율도 기준을 넘지 않는지 확인합니다.
입고할 때 반드시 제조사에 그 필터의 스캔 시험 보고서를 요구하십시오. 스캔 시험이 없으면 평균 효율 증명서 한 장일 뿐이고 국부 누설은 잡아내지 못합니다.
함정 3: 최종 압력손실 = 교체 시점을 정해 두지 않는 것
필터가 초기 압력손실을 영원히 유지하지는 않습니다. 분진이 쌓이면서 압력손실은 계속 올라갑니다. 공학 실무에서는 최종 압력손실을 초기 압력손실의 2–2.5배로 정해 교체 시점으로 삼기를 권합니다.
H14 HEPA를 예로 들면 초기 압력손실 220 Pa → 최종 압력손실을 440–550 Pa로 정합니다. 거기에 닿으면 갈고, 송풍기가 높은 압력손실을 끌고 달리게 두지 마십시오. 전기요금과 수명 모두 대가를 치릅니다.
결론: 필터는 등급이 높을수록 좋은 것이 아니라 딱 맞는 것이 가장 좋습니다
HEPA와 ULPA를 고를 때 정말 물어야 할 것은 어느 쪽이 가장 세냐가 아니라 이것입니다:
- 1우리 ISO Class 요구는 얼마인가?
- 2MPPS에서의 효율을 실제로 검증했는가?(스캔 시험이 필요합니다)
- 3압력손실과 에너지가 우리 송풍기 곡선과 맞는가?
- 4최종 압력손실에는 언제 닿는가? 교체 예산은 몇 번을 준비해야 하는가?
비싼 것을 고르는 것보다 맞는 등급을 고르는 것이 중요합니다.
