HEPA·ULPA 필터

HEPA·ULPA 필터란

HEPA 필터는 공기 속 미세입자를 촘촘한 섬유 매트로 걸러내는 장치다.

정격 풍량에서 0.3μm 입자를 99.97% 이상 제거하는 고효율 미립자 공기필터다.

체로 거르듯 크기로 막는 것이 아니라 확산·차단·관성충돌로 포집한다.

이 필터의 원리, 등급, 계산, 시험 포인트를 차례로 본다.

세 가지 포집 기구

포집에는 확산, 차단, 관성충돌의 세 기구가 작용한다.

확산은 0.1μm 이하 미세입자를 잡고, 기류 속도가 낮을수록 지배적이다.

차단은 중간 크기 입자를, 관성충돌은 큰 입자를 주로 포집한다.

세 기구의 효율은 입경에 따라 역전되어 0.3μm 근처에서 최저가 된다.

이 입경이 최대 투과입경 MPPS이며, HEPA 시험은 이 크기를 기준으로 삼는다.

등급과 성능 기준

기준은 HEPA와 ULPA가 잡는 입자 크기와 최소 효율로 구분한다.

HEPA는 0.3μm 입자를 99.97% 이상, ULPA는 0.12μm 입자를 99.999% 이상 제거한다.

ISO와 유럽 기준은 같은 0.3μm 입자에 대해 99.95% 이상을 요구하므로 기준을 밝힌다.

등급이 올라갈수록 효율은 높아지지만 압력 손실이 커져 송풍기 동력이 늘어난다.

효율 계산 예제

필터 효율은 상류 농도와 하류 농도의 비로 정의한다.

상류 10,000개/㎥, 하류 3개/㎥이면 효율을 계산해 보자.

하류 농도 비를 1에서 뺀 뒤 100을 곱하면 99.97%가 된다.

HEPA의 최소 기준 99.97% 이상과 같으므로 기준을 충족한다.

통과율은 100%에서 η를 뺀 0.03%이며, 이것이 관통율 P다.

흔한 실수와 채점 포인트

앞 문제의 정답은 99.97%다. 하류 농도가 상류의 0.03%이기 때문이다.

가장 흔한 실수는 필터가 체로 거르듯 크기만으로 막는다고 보는 것이다.

섬유 여과재는 확산·관성충돌·차단의 복합 작용으로 입자를 포집한다.

답안에는 효율 기준 체계와 누설 시험을 빠뜨리지 않게 써야 한다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

HEPA는 0.3μm 입자 99.97% 이상, ULPA는 0.12μm 입자 99.999% 이상이다.

포집은 확산·차단·관성충돌 세 기구로 이루어지며 0.3μm 근처가 가장 약하다.

확산은 저풍속, 관성충돌은 고풍속에서 우세하다는 점도 기억한다.

기준 체계는 DOE와 EN 1822·ISO 29463으로 나뉘므로 함께 적는다.