실험실 급기(給氣)는 왜 배기보다 더 중요할까요?

실험실 구축 상담을 하다 보면 고객분들이 가장 많이 하는 질문이 있습니다.

"배기팬은 몇 마력이면 되나요?"

"흄후드는 몇 대까지 설치할 수 있나요?"

"덕트는 몇 파이로 해야 하나요?"

하지만 재미있는 사실이 있습니다.

실험실에서 발생하는 환기 문제의 상당수는 배기 부족 때문이 아니라 급기 부족 때문에 발생합니다.

오늘은 많은 연구원과 실험실 관리자들이 놓치고 있는 실험실 유틸리티의 핵심.

바로 급기(Supply Air) 에 대해 이야기해보겠습니다.

연구원

"배기팬도 크고 흄후드도 새것인데 왜 풍속이 안 나올까요?"

실제로 있었던 사례입니다.

어느 분석연구소에서 연락이 왔습니다.

"흄후드가 8대인데 면풍속이 기준 이하로 떨어집니다."

현장에 도착해 보니 옥상에는 5마력 배기팬 2대가 설치되어 있었습니다.

배기용량만 보면 충분했습니다.

그런데 흄후드 도어를 열자 풍속이 급격히 감소했습니다.

원인을 조사해 보니 놀랍게도 문제는 배기가 아니었습니다.

급기가 없었습니다.

실험실은 진공청소기가 아닙니다

많은 분들이 생각합니다.

"배기만 잘하면 되는 것 아닌가요?"

그렇지 않습니다.

배기가 나가면 반드시 그만큼의 공기가 들어와야 합니다.

예를 들어 보겠습니다.

흄후드 1대가 시간당 1,500㎥를 배기합니다.

흄후드 4대라면?

시간당 6,000㎥가 외부로 배출됩니다.

그런데 급기장치가 시간당 2,000㎥만 공급한다면 어떻게 될까요?

부족한 4,000㎥는

문틈
창문 틈
복도
화장실
엘리베이터 홀

등에서 무작위로 끌어오게 됩니다.

결국 실험실 내부 공기 흐름은 완전히 무너지게 됩니다.

어느 날 문이 열리지 않았습니다

실제로 있었던 일입니다.

연구원

"실험실 문이 왜 이렇게 무겁죠?"

실험실장

"원래 그런 거 아니었나요?"

아닙니다.

급기 없이 배기만 가동되면서 실험실 전체가 과도한 음압 상태가 된 것입니다.

배기는 계속 공기를 빨아내는데 들어오는 공기가 부족하니 실험실 내부 압력이 계속 낮아졌습니다.

결국 문을 열 때마다 큰 힘이 필요했고,

출입문 틈에서는 휘파람 같은 소리까지 발생했습니다.

급기는 어떤 장비가 담당할까요?

많은 분들이 항온항습기를 급기장비라고 생각합니다.

하지만 대부분의 항온항습기는 실내 공기를 순환시키는 장비입니다.

실제 급기는 다음과 같은 장비들이 담당합니다.

MAU (Make-Up Air Unit)

실험실에서 가장 많이 사용하는 급기장비입니다.

배기로 빠져나간 공기를 보충하는 역할을 수행합니다.

예를 들어

흄후드 6대

배기량 9,000㎥/h

라면

MAU가 약 8,000~9,000㎥/h의 공기를 공급해야 합니다.

화학실험실, 분석실, 합성실에서 가장 많이 사용됩니다.

AHU (Air Handling Unit)

외부 공기를 필터링하고 냉각 또는 가열하여 공급하는 공조장비입니다.

주로

제약회사
연구소
GMP 시설

에서 사용됩니다.

온도와 습도까지 함께 제어할 수 있습니다.

DOAS (Dedicated Outdoor Air System)

100% 외기를 처리하는 전용 급기시스템입니다.

최근 친환경 연구소나 대형 연구시설에서 많이 적용되고 있습니다.

FFU (Fan Filter Unit)

클린룸이나 세포배양실에서 사용하는 청정공기 공급장치입니다.

HEPA 필터를 통해 고청정 공기를 공급합니다.

항온항습기가 가장 싫어하는 환경

항온항습기는 공기를 만드는 장비가 아닙니다.

공기를 관리하는 장비입니다.

그런데 급기가 부족하면 항온항습기는 가장 먼저 고장납니다.

예를 들어

실험실 목표조건

23℃

50% RH

외부 환경

35℃

80% RH

급기가 부족하면 외부 공기가 틈새로 계속 유입됩니다.

항온항습기는 이 환경을 맞추기 위해 24시간 쉬지 않고 운전하게 됩니다.

결국 압축기 과부하,

에너지 비용 증가,

장비 수명 단축으로 이어집니다.

연구원이 가장 먼저 느끼는 증상

급기 부족은 장비보다 사람에게 먼저 나타납니다.

연구원들이 자주 하는 말이 있습니다.

"오후만 되면 머리가 아파요."

"약품 냄새가 계속 남아 있어요."

"실험실에 오래 있으면 피곤합니다."

"에어컨을 틀어도 덥습니다."

이런 현상은 단순한 피로가 아니라 환기 불균형 때문일 수 있습니다.

좋은 실험실은 공기가 느껴지지 않습니다

좋은 실험실은 공기의 존재를 느끼지 못합니다.

덥지도 않고
춥지도 않고
냄새도 없고
문도 부드럽게 열리고
흄후드 풍속도 안정적입니다.

그 이유는 배기팬이 커서가 아닙니다.

급기와 배기의 균형이 맞기 때문입니다.

LQS는 왜 급기를 먼저 계산할까요?

실험실 구축 상담을 할 때 고객은 보통 배기팬부터 이야기합니다.

하지만 LQS는 먼저 질문합니다.

"배기량은 얼마인가요?"

"흄후드는 몇 대인가요?"

"실험실 차압은 어떻게 유지할 계획인가요?"

"급기량은 얼마나 공급할 예정인가요?"

좋은 실험실은 장비로 완성되지 않습니다.

좋은 공기 흐름으로 완성됩니다.

배기는 오염물질을 제거합니다.

하지만 급기는 연구원을 보호하고 실험실을 살립니다.

좋은 연구 결과는 좋은 장비에서 시작되지 않습니다.

좋은 공기에서 시작됩니다.

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"급기 예산이 없습니다."

그래도 실험실은 숨을 쉬어야 합니다.

실험실 구축 상담을 하다 보면 종종 이런 이야기를 듣습니다.

고객

"MAU를 설치하면 좋은 건 알겠습니다."

"그런데 예산이 없습니다."

"건물 구조상 급기 덕트도 어렵습니다."

"공사가 너무 커집니다."

사실 현실에서는 이런 경우가 훨씬 많습니다.

신축 연구소라면 처음부터 MAU나 AHU를 설계할 수 있습니다.

하지만 기존 건물 리모델링이나 임대 연구소는 이야기가 다릅니다.

배기는 있는데 급기는 없습니다.

그렇다고 급기를 포기하면 안 됩니다.

실험실도 사람처럼 숨을 쉬어야 하기 때문입니다.

오늘은 MAU 없이도 사용할 수 있는 현실적인 급기 방법들을 이야기해 보겠습니다.

출입문 갤러리창

가장 많이 사용하는 방법입니다.

출입문 하부 또는 상부에 갤러리(루버)를 설치합니다.

연구원

"문에 구멍을 내는 건가요?"

맞습니다.

생각보다 단순합니다.

배기로 인해 발생하는 음압을 복도 공기로 일부 보충하는 방식입니다.

장점

시공비 저렴
유지관리 거의 없음

단점

복도 공기가 유입됨
온습도 제어 불가

릴리프 댐퍼

실험실에서 매우 많이 사용하는 방법입니다.

문이 닫혀 있어도 일정 압력 차이가 발생하면 자동으로 열립니다.

연구원

"자동 급기창 같은 건가요?"

정확합니다.

음압이 발생하면 스스로 열려 부족한 공기를 공급합니다.

특히 흄후드가 많은 연구실에서 효과가 좋습니다.

고정 루버창

외벽에 루버를 설치하는 방법입니다.

외부 공기가 자연스럽게 유입됩니다.

과거 연구소에서 많이 사용했습니다.

장점

비용 저렴
구조 단순

단점

미세먼지
외기 온도 영향

방충망형 급기창

창문 일부를 급기 전용으로 개방하는 방식입니다.

생각보다 대학 연구실에서 많이 사용됩니다.

다만 화학실험실에는 적극 권장하지 않습니다.

외부 환경 변화가 너무 크기 때문입니다.

급기팬 설치

가장 현실적인 차선책입니다.

외벽에 소형 급기팬을 설치합니다.

예를 들어

배기량 3,000CMH

이라면

급기팬 2,000CMH

정도만 설치해도 상황이 크게 개선됩니다.

비용도 MAU 대비 훨씬 저렴합니다.

필터박스 급기

외벽 → 프리필터 → 급기팬

구조입니다.

연구원

"그럼 먼지는 줄일 수 있나요?"

그렇습니다.

단순 외기 유입보다 훨씬 쾌적합니다.

소규모 분석실에서 자주 사용합니다.

전실(Anteroom) 활용

전실을 급기 버퍼 공간으로 사용하는 방법입니다.

복도

↓

전실

↓

실험실

공기 흐름을 만듭니다.

세포배양실이나 분석실에서 자주 사용됩니다.

창문 개방 + 인터락 운영

가장 원시적인 방법입니다.

하지만 실제로 사용됩니다.

흄후드 가동 시

창문 일부 개방

↓

급기 확보

다만

온습도
미세먼지
소음

문제가 있습니다.

응급조치 수준입니다.

복도 급기 활용

건물 HVAC가 잘 구성된 경우 가능합니다.

복도는 양압

실험실은 약음압

으로 설계합니다.

그러면 복도 공기가 자연스럽게 실험실로 유입됩니다.

실제로 병원 검사실이나 연구센터에서 자주 사용하는 방식입니다.

에어커튼 활용

많은 사람들이 모르지만 에어커튼도 제한적인 급기 보조 역할을 합니다.

특히 출입이 잦은 공간에서 외부 공기 흐름을 안정화하는 효과가 있습니다.

급기 대체는 아니지만 공기 흐름 보조에는 도움이 됩니다.

실제 사례

몇 년 전 23평 규모의 분석실을 컨설팅한 적이 있습니다.

시설

흄후드 8대
캐노피 후드 1대
ICP 분석실
항온항습기 1대

문제

MAU 설치 공간 없음

예산 부족

우리가 적용한 방법은

릴리프댐퍼 4개
출입문 갤러리 설치
복도 양압 확보
급기팬 1대 추가

였습니다.

완벽한 해결책은 아니었습니다.

하지만 흄후드 풍속은 안정되었고,

문 흡착 현상도 사라졌으며,

연구원들의 두통과 냄새 문제도 크게 개선되었습니다.

솔직히 말씀드리면

가장 좋은 방법은 MAU입니다.

그 다음은 AHU입니다.

하지만 현실은 항상 이상적이지 않습니다.

예산이 부족하다고 급기를 포기하면 안 됩니다.

급기는 장비보다 먼저 연구원을 보호하는 설비입니다.

릴리프댐퍼 하나,

갤러리창 하나,

소형 급기팬 하나가

실험실 전체의 공기 흐름을 바꿀 수도 있습니다.

좋은 실험실은 비싼 장비가 만드는 것이 아닙니다.

공기가 들어올 수 있는 길을 만들어 주는 것에서 시작됩니다.