[부직포] HEPA 필터

1. HEPA 필터

HEPA(High Efficiency Particulate Air Filter) 필터는 공기 중의 먼지 등을 제거하는 에어필터로 등급에 따라 0.3㎛의 입자에 대해 85 ~ 99.975% 이상의 포집 능력을 가지며 필터의 여과지는 주로 직경 1~10㎛ 이하의 유리 섬유로 구성되어 있음

HEPA 필터 등급표

 

 

2.  HEPA 필터 구성

 

1) 여재

- 여재는 유리섬유를 사용하는 것이 일반적이며 유리섬유의 배합비율 및 접착제의 종류는 제작자의 노하우로 공개 X

- HEPA 필터의 유리섬유 직경은 0.7~0.8㎛ 이며 ULPA 필터에는 보다 작은 직경의 유리섬유가 사용됨

- 여재의 포집효율, 압력손실, 두께, 인장강도 및 발수성 등의 성능상 중요한 요소에 대해서는 미연방군규격을 참조

 

2) 세퍼레이터

- 세퍼레이터 방식 필터에는 알루미늄 또는 종이를 파형으로 성형하여 세퍼레이터로 사용하는 경우가 일반적, 최근에는 알루미늄을 사용하는 방식이 주류를 이루고 있음

- 세퍼레이터 재질은 사용조건에 따라 달라지므로 신중하게 고려해야 함. 미니플리트 방식 필터는 여재 사이에 핫멜트 수지를 내장하여 절곡수를 증가(유효 면적 증가 가능)시킬 수 있으므로 필터의 박형화에 적합

 

3) 프레임

- 합판이나 알루미늄 인발재를 사용하는 경우가 많으며, 동판이나 스테인레스, 철 등을 사용하는 경우도 있음. 최근에는 클린룸 수준이 향상됨에 따라 알루미늄 인발재(알루마이트처리)를 사용하는 경우가 많으며, 대형 크기의 필터에서는 강화형 프레임을 사용하는 것이 강도 면에서 보다 유리함

 

 

3. HEPA 필터의 원리

 

1) 관성효과

- 공기가 필터를 통과할 때 섬유를 만남에 따라 공기의 흐름은 섬유를 만남에 따라 자연적으로 방향을 바꾸게 됨. 하지만 입자의 경우 관성에 의해 계속해서 같은 방향으로 진행하려는 경향이 있어 입자들은 필터의 섬유에 충돌하여 운동에너지를 상실하여 포집됨

- 충돌의 효과는 공기흐름의 속도가 빠를수록, 섬유의 굵기가 가늘수록 효과가 높아짐

 

2) 확산효과

- 공기입자와 같은 아주 작은 미립자는 관성이 약해 공기의 흐름속에서 충돌의 효과가 높지 않음 미립자의 농도가 높은 공기와 낮은 공기가 있다면 미립자는 높은 농도의 공기에서 낮은 농도의 공기로 두 공기의 농도가 같아질 때까지 이동함

- 많은 미립자가 포함된 공기가 필터를 통과할 때 여재 근처의 입자 농도는 0에 가까움. 따라서 공기 중에 부유하는 작은 미립자가 필터의 여재로 이동하여 여재에 붙게 되고 이러한 효과를 확산효과라고 함. 

- 확산효과는 미립자가 작을수록, 공기 속도가 낮을수록 높게 나타남

 

3) 차단효과

- 입자가 공기의 흐름을 타고 운동을 하고 있어도 입자에는 크기가 있어 필터의 섬유에 부딪쳐 포집됨.

- 입자의 크기와 섬유경의 차이가 클 때 효과가 나타남

 

4) 중력효과

- 공기의 흐름을 타고 섬유에 접근한 입자가 자신의 중력 때문에 공기로부터 벗어나 필터의 섬유상에 침강되어 포집

- 입자의 중량이 크고 여과속도가 작을 때 나타남.