HEPA 필터

HEPA 필터의 정의

HEPA 필터는 공기 속 아주 작은 먼지를 거의 전부 걸러 내는 고효율 필터다.

정식 정의는 0.3μm 입자를 99.97% 이상 포집하는 고성능 미립자 공기여과기다.

유럽 표준은 99.95% 이상을 요구하며, 이 필터는 성능 등급으로 규정된 필터 군이다.

구성과 포집 원리

공기는 프리필터를 거쳐 HEPA 여재를 통과하면서 깨끗해진다.

구성은 여재, 주름 판, 프레임·밀봉재다. 여재가 입자를 실제로 잡는다.

포집은 관성 충돌, 차단, 확산 세 메커니즘이 조합되어 일어난다.

큰 입자는 관성 충돌과 차단이, 아주 작은 입자는 확산이 지배한다.

밀봉이 불량하면 우회 누설로 효율이 크게 떨어진다. 설치 누설 관리가 중요하다.

입경별 포집 메커니즘

HEPA 효율은 0.3μm 입자 기준으로 규정한다.

큰 입자는 관성 충돌과 차단이, 아주 작은 입자는 확산이 주로 잡는다.

0.1~0.3μm 부근은 세 메커니즘 모두 효율이 낮은 구간이다.

이 최소 포집 입경을 MPPS라 하며, 성능 시험은 이 근처 입자로 한다.

면풍속 계산

면풍속은 체적 유량을 여과 면적으로 나눈 값이다.

Q = 3,000㎥/h, A = 4.0㎡인 HEPA 필터를 계산해 보자.

먼저 유량을 초 단위로 환산하면 0.833㎥/s다.

면풍속은 0.833을 4.0으로 나눈 약 0.21m/s다.

면풍속이 커지면 압력손실이 늘어나므로, 면풍속을 낮출수록 동력 부담이 줄어든다.

압력손실과 매체 비교

고효율 HEPA 필터의 단점은 압력손실이 크고 교체 비용이 높다는 것이다.

매체 비교에서 멜트블로운 여재는 전 입경에서 효율이 더 높다.

같은 풍량에서 소비 전력은 유리섬유 여재가 더 크다.

그래서 같은 효율이라면 압력손실이 낮은 매체가 운전비에 유리하다.

등급이 높을수록 압력손실이 커져 송풍기 동력이 증가한다.

흔한 실수와 정리

마지막으로 흔한 실수를 짚는다. HEPA 효율은 모든 입경이 아니라 0.3μm 기준이다.

PM10은 10μm 이하, PM2.5는 2.5μm 이하 입자다. 정의 기준을 함께 밝혀야 한다.

포집 메커니즘은 입경별 우세 구간까지 함께 설명해야 점수가 된다.

정리하면 HEPA는 0.3μm 제거율로 정의하고, 프리필터와 누설 관리로 성능을 지킨다.

이상으로 HEPA 필터 설명을 마친다.