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ISO 14644-1 표준은 공기 중에 떠다니는 입자의 수를 기준으로 클린룸을 등급 분류합니다. 낮은 등급 번호일수록 오염 수준에 대한 관리가 더 엄격하다는 의미입니다. 예를 들어 ISO Class 5는 입자 크기가 최소 0.5마이크론 이상인 물질이 1세제곱미터당 최대 3,520개만 존재할 수 있도록 허용합니다. 이처럼 철저한 관리는 무균 상태에서 의약품을 충전하는 작업과 같이 매우 중요한 과정에서 필수적입니다. 반면, ISO 8 클린룸은 훨씬 더 많은 먼지를 허용하며, 동일한 크기의 입자가 최대 3,520,000개까지 존재할 수 있습니다. 이러한 공간은 완전한 멸균이 절대적으로 중요하지 않은 의료기기 포장과 같은 작업에 적합합니다. 2024년에 발표된 '재료 유연성 연구(Material Flexibility Study)'의 최근 데이터를 살펴보면, 대부분의 제약 회사들이 운영을 ISO 5에서 7 사이로 유지하고 있는 것으로 나타났습니다. 이는 규제를 준수해야 하면서도 지나치게 높은 청정도를 유지함으로써 비용이 과도하게 발생하는 것을 피하려는 효율성 측면에서 타당한 결정이라 할 수 있습니다.
제약 회사들은 일반적으로 클린룸을 설치할 때 EU GMP 등급 A에서 D까지를 따릅니다. 이러한 등급들은 ISO 입자 기준에 더해 미생물과 현장에서의 운영 방식에 관한 추가 규칙들을 포함하고 있습니다. 등급 A는 기본적으로 ISO 5 사양과 일치하며, 공기 1입방미터당 1개 이하의 세균 콜로니 형성 단위(colony forming unit)를 허용합니다. 이 등급은 오염이 절대 발생해서는 안 되는 고위험 무균 제조 공정에 적용됩니다. 등급을 낮추어 내려가면 B, C, D 등급은 점차 엄격성이 낮아지는 보조 영역을 형성합니다. 등급 D는 ISO 8 기준에 해당하며, 비무균 정제 및 타블렛을 생산하는 시설에서 흔히 사용됩니다. 유럽의 대부분 시설은 이러한 통합된 ISO-GMP 시스템을 수용하고 있으며, 2025년 최근의 준수 보고서에 따르면 대륙 전체적으로 약 92%의 도입률을 보이고 있습니다. 이를 통해 FDA와 EMA 규정을 동시에 충족할 수 있지만, 일부 소규모 사업장은 여전히 완전한 시행에 어려움을 겪고 있습니다.
ISO 14644-1 표준은 주로 공기 중에 떠다니는 입자들을 중심으로 다루는 반면, GMP 규정은 온도 조절, 습도 수준, 미생물 검사 및 장비가 가동되지 않을 때와 실제 운전 중일 때의 청정실 성능과 같은 추가 요구사항을 포함합니다. 구식인 FS209E Class 100,000 등급은 대략적으로 ISO 8 분류와 일치하지만, 요즘 대부분의 시설들은 두 기준을 별개로 유지하기보다는 ISO와 GMP 요구사항을 통합하는 방향으로 전환하고 있습니다. 예를 들어 ISO 5는 GMP에서 요구하는 Grade A 입자 기준을 충족하지만, 기업들은 여전히 해당 공간 전체에서 최소 0.45m/s 이상의 일방향성 공기 흐름이 확보되어 있음을 입증해야 합니다. 제조업체들이 이러한 서로 다른 표준들을 별개의 규칙으로 취급하는 대신 통합할 경우, 일반적으로 검증 비용에서 약 18%에서 22% 사이를 절감할 수 있습니다. 이는 규제 측면뿐 아니라 경영적 관점에서도 타당한 접근입니다.
HEPA 필터는 약 0.3마이크론 크기의 입자 중 약 99.97%를 포획하며, ULPA 필터는 더 높은 성능을 제공하여 0.12마이크론 크기의 입자에 대해 거의 99.999%의 효율을 달성합니다. 이러한 사양 덕분에 입자가 0.5마이크론 이상인 경우 입자 수를 세제곱미터당 3,520개 미만으로 유지해야 하는 ISO 5 클린룸을 운영하는 데 필수적입니다. 기존의 재순환 방식이 아닌 단일 통과형(Single Pass) HVAC 시스템과 결합할 경우, 2023년 제약 산업에서 수행된 연구에 따르면 이 조합은 미생물 오염 위험을 약 4분의 3가량 감소시킵니다. 많은 제조업체들이 단지 규격 준수를 넘어 실제로 더 효과적이기 때문에 이러한 방식을 도입하기 시작했습니다.
인접한 구역 사이에 약 10~15파스칼의 양압 차이를 유지하면 틈새와 균열을 통해 오염된 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 층류 공기 흐름 시스템은 HEPA 필터를 통과한 공기를 초당 약 0.45미터(±20%) 속도로 실내 위에서 아래로 직접 내려보내며, 이는 엄격한 ISO 5 기준을 충족하기 위해 실제로 요구되는 조건이다. 최근 스마트 HVAC 엔지니어들은 공간 내 공기 교환 빈도를 정밀하게 조정하기 위해 전산유체역학(CFD)이라는 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하고 있다. 지난해 여러 HVAC 학술지에 발표된 연구에 따르면, 이러한 접근 방식은 기존 방법 대비 에너지 비용을 약 22% 절감할 수 있는 것으로 나타났다.
주요 공학적 제어 장치로는 정전기 방지 벽재 및 바닥재, 연동된 에어록 입구 시스템, 자동화된 HEPA 필터 장착 공기 샤워기가 포함됩니다. 12개월간 진행된 유럽 규제 감사에서 이러한 통합 조치를 적용한 시설은 GMP 부록 1의 미생물 한도 기준을 99.2% 준수한 것으로 나타났으며, 이는 전통적으로 설계된 공간의 84% 준수율보다 현저히 높은 수치입니다.
현대의 모듈형 클린룸은 정전기 분산형 PVC, 폴리프로필렌, 304등급 스테인리스강과 같은 비분진성·내화학성 재료로 제작됩니다. 이러한 재료들은 강력한 살균제에 견딜 수 있으며 입자 발생을 방지합니다. 가공 공정은 ISO 14644-5 표준을 준수하여 기밀 조립과 장기적인 성능 신뢰성을 보장하며, 치수 허용오차는 0.3% 이하입니다(Terra Universal, 2024).
모듈형 제조업체는 간소화된 워크플로우를 따릅니다:
이 방법은 시설 가동 중단 시간을 줄이며, 제약 산업의 설치 작업 중 85%가 2주 이내에 완료됩니다.
제조업체는 용접 품질 및 필터 밀봉을 포함한 22개의 항목에 걸쳐 엄격한 품질 보증(QA)을 시행합니다. 제3자 검증 기관에 따르면, 자동 검사 시스템 덕분에 기밀성 테스트에서 99.6%의 1차 통과율을 달성하고 있습니다. 설치 후 사전 인증된 모듈을 사용하는 운영자의 80%는 24시간 이내에 ISO 5 등급을 달성합니다(PDA Technical Report 86, 2023).
검증 절차는 설치 적격성 평가(Installation Qualification, 약칭 IQ)로 시작됩니다. 이 단계에서는 모든 물리적 부품이 올바르게 설치되었는지, 그리고 HVAC 시스템이 최초 설계된 내용과 일치하는지를 확인합니다. 다음으로 운전 적격성 평가(Operational Qualification, OQ)가 진행되며, 이 과정에서 시스템의 작동 성능을 실제로 테스트합니다. 우리는 ISO 14644-3에 명시된 기준에 따라 공기 유속과 HEPA 필터의 효율성 등을 측정합니다. 마지막으로 성능 적격성 평가(Performance Qualification, PQ)를 수행하여 실제 운영 조건을 시뮬레이션할 때도 모든 요소가 지속적으로 관리 상태를 유지하는지 확인합니다. 사람들의 움직임이 있는 청정실 내부에서도 입자 농도는 ISO 14644-1 표준에서 규정한 특정 한계 이하로 유지되어야 합니다. A등급으로 분류된 구역의 경우, 작업자는 0.5마이크론보다 큰 입자의 입자 수를 입방미터당 3,520개 이하로 유지해야 합니다. 이러한 요구사항은 제약 제조 시설 전반에 걸친 적절한 공정 검증을 위한 FDA 가이드라인과 일치합니다.
ISO 21501-4 표준을 따르는 입자 계수기는 ISO 5에서 8 등급으로 분류된 클린룸 전반의 오염 수준을 추적하는 데 도움을 줍니다. 표면 면봉 샘플은 그렇지 않으면 탐지되지 않을 수 있는 미생물 잔여물을 채취하는 데 필수적입니다. 공기 흐름 관리와 관련해서는 차압 모니터가 중요한 역할을 합니다. 이러한 장치들은 약 10~15파스칼의 압력 차이를 유지함으로써 공기가 올바른 방향으로 흐르도록 합니다. 흥미롭게도 대부분의 검증 문제는 사실 이러한 압력 설정에 기인합니다. 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해 시설 관리자는 일반적으로 모든 센서에 대해 매년 재교정을 실시합니다. 이 과정은 산업 보고서에서 언급된 것처럼 NIST 표준에 소급 가능한 기준을 사용하며 ISO/IEC 17025 프레임워크에서 명시한 엄격한 지침을 따릅니다.
주요 제조업체들은 이제 현장 점검 시 40시간에서 60시간까지 절약할 수 있는 NSF 기준을 충족하는 미리 제작된 HEPA 필터, 정전기 방지 패널 및 바닥재를 사용하여 시스템을 구축하고 있습니다. 출하 전에 모든 부품은 재료 품질에 대해 엄격한 테스트를 거칩니다. 예를 들어, 공기 중 휘발성 유기화합물(VOC) 농도가 1입방미터당 1마이크로그램 이하인지 확인합니다. 또한 각 배치의 서류를 모두 검토하여 모든 것이 정확한지 확인합니다. 설치 완료 후에는 FDA 규정(Part 11)과 유럽 지침(Annex 1)을 준수하는 설치 적격성 문서(IQ), 운용 적격성 문서(OQ), 성능 적격성 문서(PQ)를 기업에서 표준적으로 제공합니다. 이를 통해 기존의 전통적인 건설 방식 대비 약 25% 더 빠르게 규제기관의 승인을 받을 수 있습니다.
모듈형 클린룸 제조업체의 경우, 까다로운 ISO 및 GMP 요건을 충족하면서도 설치 속도를 높이는 것이 점점 중요해지고 있습니다. 2023년 모듈러 건설 보고서에 따르면, 기존의 시공 방법과 비교했을 때 프리패브 솔루션은 검증 시간을 약 70% 단축시킬 수 있습니다. 그러나 운영을 신속하게 확장하면서도 엄격한 ISO 5~8 입자 농도 기준을 준수하려면 상당한 공학적 전문 지식이 필요합니다. 여기서 진정한 혁신은 내장형 HEPA 필터가 장착된 사전 검증된 벽 시스템입니다. 이러한 시스템을 통해 기업은 이미 구축된 청정 구역을 교란시키지 않고도 시설을 확장할 수 있습니다. 이는 지난해 포너몬 연구에서 밝힌 바와 같이, 짧은 프로젝트 지연만으로도 매월 수십만 달러의 손실이 발생할 수 있는 제약 및 의료기기 제조 분야에서 특히 중요한 의미를 갖습니다.
이러한 요구사항을 충족시키기 위해서는 FDA 21 CFR Part 11의 전자 기록 규정을 준수하는 감사 준비 완료 모듈을 제공하는 주요 제조업체의 솔루션이 필요합니다. 공기 흐름에 대한 실시간 모니터링과 예지 정비 기술을 활용하면 품질 기준을 전혀 해치지 않고 25일 이내에 설치를 완료할 수 있습니다. 이러한 시스템은 전체 과정 내내 ISO 14644-1 Class 5 사양을 지속적으로 유지합니다. 이는 현대적인 클린룸 제조 방식을 사용할 경우 빠른 처리 속도와 규제 준수가 상충되지 않음을 보여줍니다. 기업들은 이제 운영에서 속도와 안전성을 동시에 확보할 수 있다는 것을 깨닫고 있습니다.
