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SPS - KACA012 - 0142

ULPA 필터여재 성능 시험

Testing Methods of ULPA Filter Media

1. 적용범위 이 규격은 초고성능 ULPA 필터에 사용되는 여재(이하 필터여재라고 한다)의 에어로졸 여과

성능과 물리적 특성을 평가하기 위한 시험에 대하여 규정한다.

비고 1. 규격 중 { }를 붙여 표시한 단위 및 수치는 종래 단위에 따른 것으로 참고로 병기한 것이다.

2. 인용규격 다음에 나타내는 규격은 이 규격에 인용됨으로써 이 규격의 일부를 구성한다. 이러한 인

용규격은 그 최신판을 적용한다.

KS A 0010 오염 물질 조정 용어

KS A 0090 시험용 분체 및 시험용 입자

KS A 0611 플로우트형 면적 유량계에 의한 유량 측정 방법

KS A 0612 조임 기구에 의한 유량 측정 방법

KS B 6311 송풍기의 시험 및 검사 방법

KS B 6336 광산란식 자동 입자 계수기

KS L 2303 이화학용 유리기구

KS M 7013 종이 및 판지-평량의 측정

KS M 7015 종이 및 판지-인장 강도 특성의 측정-제2부 : 정속 신장률법

KS M 7017 종이-파열 강도의 측정

KS M 7021 종이 및 판지-두께 및 겉보기 벌크 밀도 혹은 겉보기 시트 밀도의 측정

KS M 7022 종이, 판지 및 펄프-900oC 회화 잔류물(회분)의 측정

KS M ISO 2493 종이 및 판지-스티프니스 시험

3. 정의 이 규격에서 사용하는 주된 용어의 정의는 KS A 0010에 따르는 외에 다음에 따른다.

a) ULPA 필터여재 지정된 정면속도에서 최대투과입자크기(전형적으로 0.1～0.2 μm)에 대해 최대 0.001

%의 입자통과율을 가진 필터여재

b) 정면속도(Face velocity) 필터여재의 정면에서의 평균공기속도. 즉, 공기유량을 필터여재의 유효 여과면

적으로 나눈 값

c) 유효 여과면적 공기와 접촉하여 에어로졸의 여과에 사용되고 있는 필터여재 부분의 면적

d) 입자통과율(Par ticle penetration) 필터여재로 유입되는 에어로졸 입자농도에 대한 유출되는 입자농도의

백분율(%)

e) 기류저항도(Air flow resistance) 필터여재를 지나가는 공기에 의해 야기된 압력강하(kPa)

f) 평량(Basis weight, Grammage) 필터여재의 단위면적의 질량(g/m2)

g) 인장강도 파괴 전의 내력에 저항하는 응력으로 단위 나비당 최대 인장력(kN/m)

h) 인장파괴 신장률 파괴 순간에 측정한 신장률로 초기시험 길이의 백분율(%)

i) 스티프니스(Stiffness) 휨에 대한 저항성(mN)

j) 회분 900±25oC의 전기 회화로에서 연소 후에 남아 있는 잔류물의 잔량(%)

－ 50 －

4. 시험항목 필터여재의 시험 항목은 다음과 같고 입자통과율과 기류저항도는 에어로졸 여과성능을,

평량, 두께, 인장강도, 인장파괴 신장률, 스티프니스, 습기흡수율, 가압파열강도는 물리적 특성을 평

가하기 위한 것이다.

a) 입자통과율 시험

b) 기류저항도 시험

c) 평량 시험

d) 두께 시험

e) 인장강도 시험

f) 인장파괴 신장률 시험

g) 스티프니스 시험

h) 회분 시험

i) 습기흡수율 시험

j) 가압파열강도 시험

5. 시험방법

5.1 시험조건 회분 및 습기흡수율을 제외한 입자통과율 및 기류저항도 등의 4에서 규정하는 모든 시험항

목의 시험 조건은 다음에 따른다.

a) 온도 15～35oC의 온도로 한다.

b) 습도 40～70 %의 습도로 한다.

5.2 입자통과율 시험

5.2.1 시험용 필터여재 시험에 사용되는 필터여재는 직경 70±7 mm의 원형으로 성형한 것을 5개 이상 사

용한다.

5.2.2 시험용 입자

a) 재질은 KS A 0090에서 규정하는 프탈산디옥틸(DOP) 또는 이것과 동등하거나 그 이상의 것으로 한다.

b) 입자지름 분포는 0.15 μm 부근의 입자를 많이 포함하는 것으로 표 1의 규정에 적합하여야 한다.

항 목 값

중위 지름(개수 기준, CMD) 0.1～0.2 μm

기하표준편차 σg 1.4 이하

표 1. 시험용 입자의 입자지름 분포

c) 입자농도는 시험중인 필터여재의 상류에서 0.15 μm의 입자지름에 대해 104～10

5particles/cm

3의 범위로

한다.

5.2.3 시험장치 시험장치는 다음에 나타내는 것으로서 구성예를 그림 1에 나타낸다. 　

a) 시험용 입자발생기 5.2.2의 입자를 발생할 수 있는 것으로 한다.　

b) 광산란방식 계측기 KS B 6336에 규정하는 광산란식 자동입자 계수기 중 0.15 μm를 포함하는 입자지

름 채널을 가지는 것을 2대 사용한다.

c) 홀더 5.2.1에 규정하는 시험용 필터여재를 장착할 수 있는 것으로서 필터여재의 보호를 위한 지지망을

마련한 것으로 한다. 이때 지지망으로 인한 압력강하에 대한 영향은 1 % 미만이어야 한다.

－ 51 －

d) 유량계 KS A 0611 또는 KS A 0612에 규정하는 성능을 가지는 것으로 한다.　

e) 흡인펌프 5 cm/s 이상의 정면속도를 얻을 수 있는 것으로 한다.　

f) 청정용 필터 시험용 필터여재와 동등 이상의 입자 여과성능을 가지는 것으로 한다. 　

g) 배관 각부의 접속부분으로부터 공기의 누설이 없도록 한다.

1：청정용 필터　 2：시험용 입자발생기　 3, 5：광산란 방식 계측기

4：시험용 필터여재 및 홀더(지지망 부착) 6：흡인 펌프 7：유량계 8：유량조절 밸브

그림 1. 입자통과율 시험장치의 구성예

5.2.4 입자통과율의 측정방법 입자통과율 시험장치를 이용해서 시험용 입자발생기에 의해 일정량의 입자

를 발생시켜, 청정한 공기에 의해 소정의 농도로 희석 조제한 것을 5.33±0.533 cm/s{10.5±1.05 ft/min} 의

정면속도(1)로 필터여재를 통과하도록 흡인 펌프로 조절해 흡인한다. 이 경우, 필터여재 전후의 입자농도

를 각각 동시에 5.2.3 b)에 규정하는 광산란방식 계측기로 측정하여 다음의 식에 의해 입자통과율을 계산

한다. 　　　　　

P=C o

C i

×100 (1)

여기서, P： 입자통과율(%)

C i：여재필터전의 0.15 μm 지름을 가진 입자의 농도(particles/cm3)

C o：여재필터후의 0.15 μm 지름을 가진 입자의 농도(particles/cm3)

주(1) 정면속도는 다음의 식에 의해 구한다.

V=QA

(2)

여기서, V : 정면속도(cm/s)

Q：공기의 유량(cm3/s)

A：필터여재의 유효 여과면적(cm2)

5.2.5 입자통과율의 구하는 방법 5개 이상의 동일 시험용 필터여재에 대해, 5.2.4의 방법에 따라 각각의

입자통과율을 측정하고 그 평균치를 입자통과율로 한다.

5.2.6 시험 결과의 표시 5.2.5의 방법에 따라 구한 값을 유효 숫자 3자리수로 나타낸다. 단위는 %이다.

5.3 기류저항도 시험

5.3.1 시험용 필터여재 5.2.1에 규정한 것을 5개 이상 사용한다.

5.3.2 시험장치 압력손실 측정장치는 다음에 나타내는 것으로서 구성예를 그림 2에 나타낸 다.

1

2

3

4

5

7

8

6

－ 52 －

a) 덕트 풍속의 분포가 가능한 한 균일한 구조로 한다.

b) 정압구멍, 마노미터 필터여재 고정점에서 덕트 내경의 절반만큼 떨어진 상류측 및 하류측의 관벽에

수직으로 좌우 2곳에 정압구멍을 설치하고 이 좌우 2곳의 정압구멍에서 마노미터로 측정된 값들의 평균

을 취한다. 그리고 KS B 6311에 규정하는 정압구멍을 이용해 실시한다.

c) 홀더, 흡인 펌프, 유량계 5.2.3에 규정하는 것으로 한다.

d) 배관 각부의 접속부분으로부터 공기의 누설이 없도록 한다.

1：덕트　 2：시험용 필터여재 및 홀더(지지망 부착)　 3, 4：정압구멍　 5：마노미터　

6：흡인 펌프　 7：유량계　 8：유량 조절 밸브

그림 2. 기류저항도 시험장치의 구성예

5.3.3 기류저항도의 측정방법 기류저항도 시험장치를 이용하여 5.33±0.533 cm/s{10.5±1.05 ft/min} 의 정

면속도로 필터여재를 통해 공기를 흡인해서 필터여재 전후의 정압의 차이를 마노미터로 측정하고 다음의

식에 의해 압력 손실을 계산한다.

ΔP=P 1-P 2 (3)

여기서, ΔP : 기류저항도 (kPa) {mmH2O}

P 1 : 필터여재 전방의 정압 (kPa) {mmH2O}

P 2 : 필터여재 후방의 정압 (kPa) {mmH2O}

5.3.4 압력손실을 구하는 방법 5개 이상의 동일 시험용 필터여재에 대해, 5.3.3의 방법에 따라 각각의 압

력 손실을 측정하고 그 평균치를 기류저항도로 한다.

5.3.5 시험결과의 표시 5.3.4의 방법에 따라 구한 값을 유효 숫자 3자리수로 나타낸다. 단위는 kPa이다.

5.4 평량 시험 평량 시험은 다음에 따라 실시한다.

a) 평량의 측정 방법 KS M 7013의 규정에 의해 측정한다.

b) 평량을 구하는 방법 a)의 방법에 따라 각각의 평량을 측정해서 그 평균치를 평량의 값으로 한다.

c) 시험 결과의 표시 b)의 방법에 따라 구한 값을 유효 숫자 3자리수로 표시한다. 단위는 g/m2이다.

5.5 두께 시험 두께 시험은 다음에 따라 실시한다.

82

7

64

5

3

1

－ 53 －

a) 두께의 측정 방법 KS M 7021의 단일 시트의 두께에 대한 규정에 의해 측정한다.

b) 두께를 구하는 방법 a)의 방법에 따라 각각의 두께를 측정해서 그 평균치를 두께의 값으로 한다.

c) 시험 결과의 표시 b)의 방법에 따라 구한 값을 유효 숫자 3자리수로 표시한다. 단위는 μm 이다.

5.6 인장강도 시험 인장강도 시험은 다음에 따라 실시한다.

a) 인장강도의 측정 방법 KS M 7015의 규정에 의해 측정한다.

b) 인장강도를 구하는 방법 a)의 방법에 따라 각각의 인장강도를 측정해서 그 평균치를 인장강도의 값

으로 한다.

c) 시험 결과의 표시 b)의 방법에 따라 구한 값을 유효 숫자 3자리수로 표시한다. 단위는 kN/m 이다.

5.7 인장파괴 신장률 시험 인장파괴 신장률 시험은 다음에 따라 실시한다.

a) 인장파괴 신장률의 측정 방법 KS M 7015의 규정에 의해 측정한다.

b) 인장파괴 신장률을 구하는 방법 a)의 방법에 따라 각각의 인장파괴 신장률을 측정해서 그 평균치를

인장파괴 신장률의 값으로 한다.

c) 시험 결과의 표시 b)의 방법에 따라 구한 값을 소숫점 첫째 자리까지 표시한다. 단위는 %이다.

5.8 스티프니스 시험 스티프니스 시험은 다음에 따라 실시한다.

a) 스티프니스의 측정 방법 KS M ISO 2493 의 규정에 의해 측정한다.

b) 스티프니스를 구하는 방법 a)의 방법에 따라 각각의 스티프니스를 측정해서 그 평균치를 스티프니스

의 값으로 한다.

c) 시험 결과의 표시 b)의 방법에 따라 구한 값을 유효 숫자 3자리수로 표시한다. 단위는 N 또는 mN 이다.

5.9 회분 시험 회분 시험은 다음에 따라 실시한다.

a) 회분의 측정 방법 KS M 7022의 규정에 의해 측정한다.

b) 회분을 구하는 방법 a)의 방법에 따라 각각의 회분을 측정해서 그 평균치를 회분의 값으로 한다.

c) 시험 결과의 표시 b)의 방법에 따라 구한 값을 소숫점 첫째 자리까지 표시한다. 단위는 %이다.

5.10 습기흡수율 시험 습기흡수율 시험은 다음의 방법에 따라 실시한다.

5.10.1 시험용 필터여재　5.2.1에 규정하는 것을 5개 이상 사용한다.

5.10.2 장치 및 기구 장치 및 기구는 다음에 나타내는 것을 사용한다.

a) 건조기 온도 조절이 가능한 것.

b) 화학 천칭 0.01 mg의 자리수까지 측정할 수 있는 것

c) 유리병 및 데시케이터 KS L 2303 에 규정하는 것.

d) 습기흡수율 측정장치 및 기구 다음에 나타내는 것으로 구성예를 그림 3에 나타낸다.

(1) 가습공기 공급장치 시험용 필터여재와 동등 이상의 입자통과율을 가지는 필터를 통과시킨 청정 공기

를 습도 (85±5) % 로 가습하고 시험용 필터여재에 대해 정면속도 5.33±0.533 cm/s{10.5±1.05 ft/min} 이상

의 가습 공기를 공급할 수 있는 것.

(2) 홀더, 유량계　5.2.3에 규정하는 것

－ 54 －

1：가습공기 공급장치 2：시험용 필터여재 및 홀더 3：흡인 펌프 4：유량계

5：유량 조절밸브 6：습도 센서

그림 3. 습기흡수율 시험장치의 구성예

5.10.3 습기흡수율의 측정 방법 습기흡수율의 측정 방법은 다음에 따른다.

a) 필터여재의 가습전의 질량의 측정 필터여재를 유리병에 넣은 채로 105±3oC(

2) 로 조정한 건조기에

넣어 병의 뚜껑을 개방한 뒤 l～2 시간 가열한 후, 건조기내에서 뚜껑을 닫고, 이것을 데시케이터 내부로

옮긴 뒤 실온이 될 때까지 식힌 후, 유리병으로부터 꺼내어 화학 천칭으로 0.1 mg 의 자리수까지 측정하

고 질량을 구한다.

주(2) 멤브레인 필터 등과 같이 105±3

oC, 1～2 시간의 가열에 견디지 못하는 것에 대해서는 90

oC, 약

1 시간의 건조를 실시한다.

b) 필터여재의 가습후의 질량의 측정 a)에서 측정한 필터여재를 5.10.2의 시험장치에 장착해서 습도

(85±5) % 의 가습 공기를 5.33±0.533 cm/s{10.5±1.05 ft/min} 의 정면속도로 통과시킨다. 10분간 통과시킨

뒤 필터여재를 꺼내어 화학 천칭으로 0.1 mg 의 자리수까지 측정하고 질량을 구한다.

비고 필터여재의 습기흡수율의 측정은 습도 (90±5) %의 가습 분위기내에 24시간 방치한 후, 질량의 측

정을 실시할 수가 있다.

c) 습기흡수율의 계산방법 습기흡수율은 a) 및 b)에서 구한 가습 전후의 필터여재의 질량(3)으로부터 다

음의 식에 의해 계산한다.

M=M 2-M 1

M 1

×100 (4)

여기서, M : 습기흡수율 (%)

M 1 : 가습 전의 필터여재의 질량 (mg)

M 2 : 가습 후의 필터여재의 질량 (mg)

주(3) b)의 비고에 기재한 방법을 이용했을 경우 가습 방법으로서 습도 (90±5) % 분위기내에 24시간

방치했다는 것을 기재한다.

5.10.4 습기흡수율을 구하는 방법 원칙적으로 5개 이상의 같은 시험용 필터여재에 대해 5.10.3의 방법에

6

1

2

5

4

3

－ 55 －

따라 각각의 습기흡수율을 측정해서 그 평균치를 습기흡수율로 한다.

5.10.5 시험 결과의 표시 5.10.4의 방법에 의해 구한 값을, 유효 숫자 2 자리수로 나타낸다. 단위는 %이다.

5.11 가압파열강도 시험 가압파열강도 시험은 다음에 따라 실시한다.

a) 가압파열강도의 측정 방법 KS M 7017의 규정에 의해 측정한다.

b) 가압파열강도를 구하는 방법 5개 이상의 동일한 시험용 필터여재에 대해 a)의 방법에 따라 각각의

가압파열강도를 측정해서 그 평균치를 가압파열강도의 값으로 한다.

c) 시험 결과의 표시 b)의 방법에 따라 구한 값을 유효 숫자 2자리수로 표시한다. 측정 시료가 모두 98

kPa{1.0 kgf/cm2} 이상의 경우 98 kPa{1.0 kgf/cm

2} 이상이라는 표시를 한다. 단위는 kPa 이다.

6. 시험 결과의 보고 보고서에는 다음 사항을 기재하고 보고서 양식예를 표 2에 나타낸다.

a) 명칭 및 종류

b) 재질

c) 제조 번호 또는 로트 번호

d) 제조업자명 또는 그 약호

e) 제조년월

f) 시험 결과

(1) 입자통과율의 측정값

(2) 기류저항도의 측정값

(3) 평량의 측정값

(4) 두께의 측정값

(5) 인장강도의 측정값

(6) 인장파괴 신장률의 측정값

(7) 스티프니스의 측정값

(8) 회분의 측정값

(9) 습기흡수율의 측정값

(10) 가압파열강도의 측정값

－ 56 －

표 2. ULPA 필터여재 성능시험 보고서 양식예

ULPA 필터여재 성능시험 보고서

시험의뢰자

제조사

제품명

보고서 No.

시험 No.

페이지 No. /

시험대상

필터여재

여재 재질 여재 종류

제조번호

제조년월

시험조건

온도 (oC) 습 도 (%RH)

정면속도

(cm/s)

입자통과율 시험 기류저항도 시험 습기흡수율 시험

입자통과율 측정용

에어로졸

입자의 물질

상류농도 개/cm3 (0.15 μm 포함 채널 기준)

시험결과

항목 평균값 비고

입자통과율 (%)

기류저항도 (kPa)

평량 (g/m2)

두께 (μm)

인장강도 (kN/m)

인장파괴 신장률 (%)

스티프니스 (mN)

회분 (%)

습기흡수율 (%)

가압파열강도 (kPa)

시험일

시험 장소시험 책임자 (인)

－ 57 －

ULPA 필터여재 성능 시험방법의 해설서

이 해설은 본 규격에 규정한 사항 및 이와 관련된 내용을 설명하는 것으로서 규격의 일부는 아니다.

1. 개 요

1.1 제정의 취지 이 규격은 여재필터, 클린룸 설비, 공기청정기 등의 공기청정기기에 사용되는 ULPA 필

터여재의 품질을 보증하는 것을 목적으로 제정되었다.

1.2 제정의 경위 ULPA 필터여재의 성능평가에 널리 사용되고 있는 국외 표준규격인 미국의 IEST-RP-

CC021.1, 유럽의 EN-1822-3, ULPA 필터여재와 유사한 제품인 여과재에 대한 국내외 표준규격인 일본의

J IS K 0901, 한국 KS M 6764를 종합적으로 비교, 검토하고 국내 실정을 감안하여 ULPA 필터여재의 물

리적 특성과 필터링 성능을 종합적으로 평가할 수 있는 시험방법을 표준화하였다.

2. 규격 개발 중에 특히 문제가 된 사항 ULPA 필터여재의 가장 중요한 시험항목인 입자통과율과 기류

저항도의 평가에 있어 본 규격에서 규정할 정면속도를 결정하는데 깊은 토론이 있었다. 미국의 IEST-

RP-CC021.1의 경우, 입자통과율 시험에서는 2.54 cm/s(5 ft/min)를, 기류저항도 시험에서는 5.33 cm/s(10.5

ft/min)를 지정하여 서로 다른 정면속도를 제시하고 있었다. 유럽의 EN-1822-3의 경우 특정한 정면속도를

지정하지 않고 8 cm/s 이하로만 규정하고 있었다. 일본의 J IS K 0901의 경우 두 시험항목 모두에 대해

20 cm/s의 정면속도를 지정하고 있었다. 본 규격에서는 상기의 규격들을 참고하여 중간값인 5.33 cm/s를

선택하였다. 한편, 상기의 두 시험항목에 사용하기 위해 만들어야 할 원형의 필터여재의 직경에 있어 미

국의 IEST-RP-CC021.1과 유럽의 EN-1822-3의 경우 시험덕트내의 공기에 접촉해야 하는 필터여재의 노출

면적이 100 cm2(약 56.4 mm의 직경)이 되도록 규정하고 있었으며 일본의 J IS K 0901의 경우는 노출면적

이 아닌 직경 40 mm의 원형 여과재를 만들도록 지정하고 있었다. 본 규격에서는 필터여재 홀더의 여재고

정부위가 차지하는 필터여재의 잠식부위에 여유를 줄 수 있도록 필터여재의 직경을 70 mm로 지정하였다.

3. 적용 범위 고성능 필터여재는 집진성능에 따라 크게 HEPA 필터여재와 ULPA 필터여재로 구분되는데,

일반적으로 HEPA 필터여재는 0.3 μm의 입자를 99.97 %, ULPA 필터여재는 0.15 μm의 입자를 99.9995 %

로 제거하는 것으로 알려져 있으며 현재로서는 그 이상의 고성능을 발휘하는 새로운 필터여재의 개발에

대한 필요성은 없다. 따라서, 본 규격은 적용 범위를 ULPA 필터여재로만 제한하고 있으며 시험용 입자의

크기도 0.15 μm을 기준으로 작성되었으며 대부분의 ULPA 필터여재들이 99.999 % 이상의 포집효율

(collection efficiency)을 가지므로 에어로졸입자에 대한 여과성능의 표현의 자유도 및 변별력을 높이기 위

하여 포집효율이 아닌 입자통과율(penetration)로 표현하였다.

4. 규정항목의 내용

4.1 시험항목 (본체의 4) 본 규격의 ULPA 필터여재에 필요한 시험항목을 지정하기 위하여 미국의 IEST-

RP-CC021.1과 유럽의 EN-1822-3, 일본의 J IS K 0901를 검토하였다. 그 결과, 필터여재의 가장 중요한 시

험항목인 입자통과율과 기류저항도는 공통적으로 포함되어 있었고 그 규격들을 바탕으로 작성되었다. 미

국 IEST-RP-CC021.1은 상기의 두가지 이외에 평량, 두께, 인장강도, 신장율, 스티프니스, 고온중량손실,

수분반발성 등의 시험항목들이 추가로 규정되어 있었고 유럽 EN-1822-3은 상기의 두가지 만을, 일본 J IS

K 0901은 상기의 두가지 이외에 습기흡수율, 가압강도, 함유금속의 분석 등의 시험항목들을 추가로 규정

－ 58 －

해설표 1. DOP 및 대체물질의 물성치

물 질 명 비중(-) 점도(cP) 비점(℃) 굴절률(-) σ g (-)

DOP 0.98682

(20℃)390 1.485 1.63

PAO(Emery 3004) 0.81916.9

(40℃)401 1.4556 1.44

DOS(Dioctyl-sebacate)

0.91517.4

(25℃)240 1.448 1.53

DEHS(Di-ethylhe-xylsebacate)

0.9119 *1 368 1.4496 *1

Mineral Oil, Heavy 0.845～0.905>125

(20℃)300 1.471 1.52

Ondina(EL), Extra Light 0.85337

(20℃)*1 1.467 1.46

Kydol Mineral Oil<1.0

(15℃)67

(40℃)230 1.4787 1.46

Corn Oil 0.918 *2 *3 1.464 1.53

PEG 400 1.128105

(25℃)*3 1.465 1.48

Parafin Oil 0.855 *1 *1 1.476 1.69

NaCl 2.165 *1 801 1.544 1.20

Polystyrene Latex 1.04-1.12 *1 60-80 1.52-1.60 CV 3-5 %*4

*1 : 불명 *2 : 농산물이기 때문에 일정하지 않음 *3 : 비점의 범위는 넓음

*4 : 변동계수(Coefficient of Variation, CV), KS A0090 참조

하고 있었다. 본 규격에서는 입자통과율, 기류저항도 이외에 추가로 평량, 두께, 인장강도, 인장파괴 신장

률, 스티프니스, 회분, 습기흡수율, 가압파열강도의 시험항목을 지정하였고 이 추가된 시험항목에 대해서

는 한국산업규격 KS에 규정되고 있는 방법들을 조사, 검토하여 적절하게 대응되거나 적합한 KS 규격으

로 지정하였고 대응 규격이 존재하지 않는 습기흡수율의 경우는 일본 J IS K 0901에 기초하였다.

4.2 시험방법 (규격 본체의 5) 필터여재의 입자통과율, 기류저항도, 평량, 두께, 인장강도, 인장파괴 신장

률, 스티프니스, 회분, 습기흡수율, 가압파열강도에 대해 규격 본체에서 기술하는 시험 조건 및 시험 방

법에 따라 시험을 실시하고 값을 구하는 것으로 하였다. 필터여재의 성능은 일반적으로 가압강도는 높고,

입자통과율과 기류저항도, 습기흡수율은 낮은 것이 이상적이다. 어느 성능을 중시하여 필터여재 선정의

기준으로 할지는 사용 목적, 사용 조건에 따라서 달라진다.

4.2.1 시험조건 입자통과율과 기류저항도, 평량, 두께, 인장강도, 인장파괴 신장률, 스티프니스, 가압파열

강도의 시험을 실시하는 경우의 조건(주로 시험실내의 조건)은 온도, 습도, 대기압에 대해 일정한 조건을

설정하였다. 그 이유는 가능한 한 동일한 환경조건하에서 시험한다는 것이 바람직하기 때문에 시험 조건

으로서는 특히 어려운 것은 없다. 다만, 습기흡수율과 회분 시험만은 습도와 온도가 현저하게 다르기 때

문에 이 시험조건으로부터 제외된다.

4.2.2 입자통과율 시험 (규격 본체의 5.2) 입자통과율 시험은 시험용 입자를 이용해서 필터여재에 의한

여과 전후의 입자 농도로부터 입자통과율을 구하는 방법을 채용하고 있다. 이 시험 방법을 간단히 설명

하면 다음과 같다.

a) 시험용 필터여재 및 홀더 입자통과율 시험에 사용하는 필터여재는 70 mm의 원형으로 하였다. 이 필

터여재의 주변부를 약 5～10 mm의 폭으로 패킹하여 필터여재 홀더에 끼워 단단히 조여서 유효 여과면의

직경은 약 50～60 mm가 되고 이 지름에 의해 정면속도를 결정한다. 또한, 여과재가 시험중 변형 또는 파

손을 막기 위해, 필요에 따라서 지지망(금속제 스크린)을 마련하도록 한다.

－ 59 －

b) 시험용 입자 입자통과율 시험에 이용하는 입자는 재현성이 있고 안정되어 입자 지름이 비교적 구형의

단분산의 미립자로 하는 것이 바람직하다. 그 때문에 고성능 필터여재의 입자통과율의 규정은 국제적으

로도 DOP(디옥틸 프탈레이트)가 사용되고 있다. 그러나, DOP 입자에 대해서는, 발암성 물질로서의 논의

도 있어 취급에 대해서는 주의를 할 필요가 있고 본체에 이것과 동등하거나 그 이상의 것을 추가하였으

며 DOP 대체 입자에 대한 정보는 해설표 1에 나타내었다.

DOP의 입자 발생에 있어서는 응축법에 의한 방법이 일반적이다. 즉, 시료를 가열해서 그 증기를 발생시

키고 방전핵을 중심으로 그 증기를 냉각 응축시켜 입자를 생성시킨 것이다. 이러한 입자 발생기를 이용

해서 거의 일정 농도의 입자를 연속적으로 발생시켜 시험용 입자로 한다. 입자통과율은 입자 지름에 의

해 변화해서 입자 지름이 작아지는 만큼 입자통과율은 저하한다. 이 시험용 입자는 중위지름 0.15 μm로

꽤 작고, 시험 조건으로서는 어려운 것이라고 할 수 있다.

c) 시험용 입자의 농도 필터여재를 통과하기 전의 입자의 농도는 0.15 μm의 입자크기에 대해 104～10

5

particles/cm3의 범위로 해서 그것이 가능한 한 변동하지 않게 입자의 발생량을 조절한다. 이 경우, 입자

발생기에 의해 발생한 입자의 농도는 KS B 6336 (광산란식 자동 입자 계수기)에 규정하는 광산란 방식

계측기에 의해 측정하고 소정의 농도 범위내에 들어가도록 입자의 발생량을 조절한다.

d) 입자통과율 측정장치 입자통과율 측정장치는 본체 그림 1에 구성예를 나타냈다. 시험용 입자 발생기

에 의해 발생한 입자는 필터여재로 여과한 청정한 공기에 의해 소정의 농도로 희석되고 시험용 필터여재

의 상류에 설치한 광산란 방식 계측기를 통하여 상류의 입자농도를 측정하고 시험용 여과재에 의해 여과

된 후, 다음의 광산란 방식 계측기를 통해 하류의 입자농도를 측정하고 흡인 펌프로 유도하여 유량계를

거쳐 외부로 배출된다. 입자통과율의 측정에는 시험용 필터여재의 상류측과 하류측의 농도를 동시 또는

교대로 측정할 필요가 있다. 또한, 하류측은 여과 후이기 때문에, 상류측 농도의 10－4

까지 측정할 수 있

는 것이 필요하다. 이러한 계측기는　0.15 μm 부근에서 최대의 감도를 가지는 광산란 방식 계측기가 가

장 적합하다.

e) 입자통과율의 측정방법 입자통과율 측정장치를 이용해서 소정의 농도로 조절하고 5.33 cm/s의 정면속

도로 시험용 필터여재를 통과하도록 흡인펌프로 조절해 흡인한다. 여기서, 입자농도를 104～10

5

particles/cm3, 정면속도를 5.33 cm/s로 한 것은 일정한 시험 조건으로 하기 위해서이다. 입자통과율은 농도

에 따라서 다르고 농도가 높은 만큼 입자통과율은 높아지는 경향이 있다. 규정된 농도는 환경대기 정도

가 적당한 조건이라고 할 수 있다. 또, 입자통과율은 정면속도에 의해서도 변화한다. 정면속도가 매우 작

을 때에는 확산 효과에 의한 포집이 주요하지만, 정면속도가 증가하는 것에 따라 확산 효과로부터 관성

충돌에 의한 포집으로 이행하기 때문에 입자통과율은 한 번 저하된 뒤 상승한다.

여과 포집에서는 여과 시간의 경과와 함께 여과재에 포집되는 퇴적된 입자 자신이 필터여재가 책임을 다

하게 하여 포집성능은 포집 시간의 경과와 함께 저하된다. 따라서, 가능한 한 초기의 입자통과율을 구하

지 않으면 안 된다. 그 때문에, 측정 시간은 2～5 분간 정도로 한다. 시험용 필터여재의 상류 및 하류측

의 입자농도는 동시에 측정하는 것이 바람직하기 때문에, 통상 2 대의 광산란 방식 계측기를 이용한다.

그러나, 계측기가 1대 밖에 없는 경우는 상류와 하류의 농도를 교대로 3회 이상 측정하고 그것들의 평균

치를 이용해서 입자통과율 P 를 구한다. 입자통과율은 여과 전후의 0.15 μm 입자의 수농도로부터 계산하

여 구한다. 이 경우는 시험용 필터여재의 상류 및 하류측의 공기의 유량은 동일하다는 가정하에 계산식

이 성립하기 때문에, 공기의 누락이 없게 장치의 기밀에 충분히 주의한다.

입자통과율의 측정은 입자농도의 안정, 농도의 측정 정밀도, 그 외 여러 가지의 문제점이 있어, 측정치는

꽤 일정치를 얻지 못하고, 꽤 흩어지는 것이 많다. 따라서, 측정 결과의 처리 방법으로서 5개 이상의 시

험용 필터여재에 대해 평균을 구하는 것으로 하였다. 한편, 입자통과율의 변화의 정도로부터 시험 데이터

의 적합, 부적합을 판단하는 방법을 채용할 수도 있다. 시험 데이터가 규정한 변동 계수를 넘는 것은 채

－ 60 －

용하지 않는 것으로 하여 재차 시험을 실시할 필요도 있다. 입자통과율은 재질에 따라 달라지는 경우가

있고 대체로 셀룰로오스 섬유제의 필터여재는 높은 통과율의 경향을 보인다.

4.2.3 기류저항도 시험 (규격 본체의 5.3) 필터여재의 압력 손실은 여과 전후의 유로의 형상 및 단면적이

동일하면, 정압으로서 나타낼 수가 있다. 이때 정면 속도가 변화하면 압력 손실도 변하기 때문에, 시험조

건이 일정하게 되도록 정면속도를 입자통과율의 측정의 경우와 같게 5.33 cm/s로 하였다. 정압의 측정에

있어 정압구멍이 정확하게 덕트의 벽면에 직각으로 설치되어 정압구멍의 주위에는 벗겨지는 부분 등이

없게 특별히 주의한다. 정면속도의 조절은 흡인 펌프의 유량 조절 밸브와 유량계를 이용해 실시한다.

압력 손실과 정면속도와의 관계는 일반적으로 다음 식으로 주어진다.

ΔP=R⋅V n

여기서, ΔP는 압력 손실(mmH2O), R은 계수(무차원), V는 정면속도(cm/s), n은 보통 층류에서는 1, 난류

에서는 2로 근사되는 값이다. 위의 식으로부터 알 수 있듯이 압력 손실과 정면속도의 관계는 단순한 직

선적 비례 관계는 아니다. 재질적으로는 일반적으로 섬유(fiber)제보다 막(membrane)제의 필터여재의 압력

손실이 크다. 압력 손실을 측정하는 경우, 여과재의 변형, 파손을 막기 위해, 지지망을 단다. 이때, 지지망

으로 인한 압력 손실은 1 % 미만이어야 한다.

4.2.4 습기흡수율 시험 (규격 본체의 5.10) 보다 현실적인 수준인 (85±5) %의 가습 공기를 10분간 통과

시키는 것으로 하였다. 또한 비고에 (90±5) %의 습도에 24시간 방치하여 가습하는 방법도 덧붙였다. 필

터여재의 습기흡수율은 재료에 따라서 달라 일반적으로 셀룰로오스제의 필터여재가 가장 크고, 유리, 합

성 수지, 금속제 등의 필터여재는 작다. 습기흡수량의 증가는 압력 손실 증가의 원인이 된다. 가습하는

방법으로서는 종래의 정적 가습 방법(고습도 시험조 내에 일정시간 방치해 가습하는 방법)이 이용되었지

만, 여과재의 통기중의 습기흡수량의 계측이라는 점을 고려해서 동적 가습 방법(시험 여과재에 고습도 공

기를 통기시켜 가습하는 방법)을 이용하기로 하였다. 또, 하계에 있어서의 고습도 대기, 배기 덕트 중의

고습도 가스를 통기 하는 것을 생각해 가습 공기로서 습도 (85±5) %의 것을 사용한다.

4.2.5 가압파열강도 시험 (규격 본체의 5.11) KS M 7017 (종이-파열 강도의 측정)에 규정하는 방법으로

하였다. 가압파열강도 시험은 기계적 강도를 요구하는 하나의 방법으로서 종래에는 필터여재에 공기를

통과시켜서 일정한 압력으로 가압했을 경우, 필터여재의 변형 또는 파손으로부터 강도를 조사하는 방식

이었다. 그러나, 필터여재의 통기 저항이 낮은 경우, 차압을 높이기 위해서는 장치를 대형으로 만들지 않

을 수 없고, 또 2차측의 서포트 방식에 의해 가압 강도의 값이 크게 다르게 된다는 것을 생각할 수 있다.

이 때문에 본 규격에 있어서는 피터여재의 기계적 강도의 측정 방법으로서 KS에 대해 규정되고 있는 방

법을 조사, 검토하여 KS M 7017로 하였다.