클린룸의 온도와 습도는 서로 독립된 지표이지만 흔히 하나로 다뤄집니다. 온도가 높으면 냉방을 더하고, 습도가 높아도 냉방을 더합니다. 냉방을 늘리면 온도도 내려가고 제습도 되지만, 과냉각된 공기를 다시 재열해야 하므로 에너지 소비가 몇 배로 늘고 습도는 여전히 목표에 못 미칠 수 있습니다.
문제는 판단 기준을 잘못 잡은 데 있습니다. 습도를 잡을 수 있는지는 급기의 장치 이슬점이 실내 공기의 이슬점보다 낮은지에 달려 있으며, 이는 냉수 공급 온도와는 별개의 문제입니다.
1. 세 가지 일반적인 방식의 능력 범위
| 방식 | 일반적인 실내 상대습도 범위 | 원리 | 주요 비용 |
|---|---|---|---|
| 냉각코일 제습 + 재열 | 약 45%~65% | 냉수 코일로 공기를 이슬점 이하로 냉각해 수분을 응축시킨 뒤 급기 온도까지 재가열 | 재열 에너지, 냉수 온도가 목표 이슬점보다 낮아야 함 |
| 코일 + 데시칸트 로터 | 약 30%~45% | 코일로 예냉·예비 제습 후 로터로 심층 제습 | 로터 재생 에너지, 재생 가열 방식이 운전비를 좌우 |
| 데시칸트 로터 위주 | 약 30% 미만 | 로터가 수분을 흡착하고 재생 측에서 가열해 탈착 | 재생 에너지가 크고 안정적인 재생 열원이 필요 |
세 방식은 서로를 대체하는 관계가 아니라 습도 구간에 따른 역할 분담입니다. 일반 공장은 첫 번째, 저습 공정은 두 번째, 초저습은 세 번째를 씁니다.
2. 판단 기준: 장치 이슬점과 실내 이슬점
어떤 방식이 가능한지는 한 가지 비교로 판단할 수 있습니다. 급기의 장치 이슬점이 실내 공기의 이슬점보다 낮은가입니다.
급기 이슬점이 실내 이슬점보다 높으면 공급하는 공기 자체가 습기원이 되어 실내 습도는 올라갈 뿐이며, 냉방을 아무리 늘려도 소용이 없습니다. 이때는 냉수 온도를 낮추거나 심층 제습이 가능한 설비로 바꿔야 합니다.
냉수는 보통 공급 7℃, 환수 12℃이며 코일 표면 온도가 이에 제한되므로 장치 이슬점은 대개 12~14℃까지만 가능합니다. 실내 22℃, 45%RH가 요구되면 해당 이슬점은 약 9.5℃로 코일이 도달할 수 있는 이슬점보다 낮으므로, 첫 번째 방식으로는 부족하고 데시칸트 로터, 냉수 온도 하향 또는 다른 심층 제습 방법을 검토해야 합니다.
이 판단은 계획 단계에서 끝내야 합니다. 시운전 때 습도가 내려가지 않는 것을 보고 나서 설비를 추가해서는 안 됩니다.
3. 습부하의 네 가지 구성
습부하는 흔히 '외기량 × 계수'로 단순화되지만 실제로는 네 가지 항목이 있습니다.
- 재실자: 활동 강도에 따라 달라지며, 경작업은 1인당 시간당 100~150g으로 추정할 수 있습니다.
- 외기: 실외 설계 조건과 외기량으로 계산합니다.
- 외피 침투: 차압과 외피 기밀성에 따라 달라집니다.
- 공정 발습: 개방 액면, 세정 공정, 스팀 사용 등.
네 항목 중 공정 발습이 가장 추정하기 어렵고 가동 후 초과하기도 쉽습니다. 계획 단계에서 공정 측에 개방 액면이나 고온다습 공정이 있는지 확인하고, 필요하면 제습 능력에 여유를 둡니다.
4. 재열 방식과 에너지 소비
코일 제습 후 공기는 급기 조건보다 차가우므로 재열이 필요합니다. 일반적인 방법은 세 가지입니다.
- 전기 히터: 초기 투자비가 낮고 제어가 간단하지만 운전비가 가장 높습니다. 제습량이 클수록 재열 부하가 커지고 전기요금 차이도 벌어집니다.
- 온수 또는 스팀 가열: 열원에 의존하며, 프로젝트에 이미 온수 계통이 있으면 경제적