Transcript 043-BCR

Table of Contents
생물학적 공기 오염과 청정도
무균실(BCR)청정도 기준
다양한 청정도 기준
KGMP 기준
분야별 무균실(BCR)청정도 기준
무균(BCR)기술의 특징
시스템의 장점
시스템의 가격 경쟁력
바이오 스펙트럼
시스템 개념도
바이오 비활성화 메커니즘
시험 현황
시스템 효율
시스템 시험결과
시스템 필드테스트 결과
인증현황(인증서)
기존 살균 시스템의 기능적 특징
진성 HEPA / 유사 HEPA SYS
기존 기술 제품들의 기술적 해결과제
HEPA BCR의 기술적 보완
Peculiarity Existing Facilities &
Technologies
생물학적 공기 오염과 청정도
• 미국 질병통제센터에 의하면 미국:5~10%,영국9.2%(1980년),병원감염관리학회에 의하면 감염율(ICU) :10~40%,외과 환자
수술 후의 창상감염 9.8%까지 보고되고 있으나, 실제로 감염률은 보다 심각한 수준으로 알려져 있다.
• 일부 병원 실내의 공기 중 미생물 오염에 대한 연구(백남원 외1998)에 의하면 병원실내 오염 정도가 300~1,000CFU/M³ 정
도로 알려져 있고, 병원의 규모에 따라 오염 정도가 범위 값에 다양하게 분포되어져 나타남.
• Laminar Flow (HEPA SYSTEM)이 설치되어 있는 Clean Room의 경우에도 대체로 20~40CFU/m³정도로 실제 Clean Room
기준인 Class100(3.5CFU/m³), Class10,000(17.6CFU/m³)보다 높게 나타나는데, 이러한 경우는 외국의 경우도 유사하게 나타
나고 있으며, 그 이유는 HEPA 시설의 기술적 한계 및 관리 한계 등에 기인하는 것으로 연구되고 있음.
• HEPA Clean Room은 1940년 미국 맨하탄 (원자탄 개발)계획에서 VOC를 제거할 목적으로 개발된 이래 ICR에 주로 적용되
어 오면서 실내의 입자 관리로 미생물을 간접적으로 제어하는 설비로 사용되어 왔으나 실내에서 자생하는 다양한 미생물(곰
팡이 등)을 UV살균 및 Chemical Fumigation 등을 사용하여 관리해 왔음.
• 무균실(BCR) 청정도 기준은 미국 항공우주국(NASA)이 1970년대 말부터 우주개발을 진행하면서 만든 기준(NHB-5340-2)
으로 가장 공신력 있는 생물학적 청정도의 기준으로 FDA, GMP, WHO, EPA 등도 이 표준에 따르고 있음. 특히 GMP BCR시
설은 NASA의 기준을 토대로 만들었음.
• NASA 기준에 의한 생물할적 오염 균집의 채취방법으로 낙하균과 부유균 방법이 있으나, NASA에서는 주로 RCS방식에 의
한 부유균 채집방법에 중요도를 두고 있음.
Peculiarity Existing Facilities &
Technologies
무균실(BCR) 청정도 기준
Cleanlines
s
Particles
입경
µm
Colonies
누적입자수
개/ft³
부유량
개/m³
개/ft³
침강량
개/m³
개/ft³/주
개/m³/주
100
≥0.5
100
3,500
0
3.5
1,200
12,900
10,000
≥0.5
10,000
350,000
0.5
17.6
6,000
64,600
100,000
≥5.0
65
2,300
2.5
88.4
30,000
323,000
Peculiarity Existing Facilities &
Technologies
다양한 청정도 기준
입자농도(개/m³)
0.5~5micron
>5micron
부유균 농도
(CFU/m³)
A
3,500
0
1>
A
-
-
>1
B
35,000
0
5
B
3.5 / (0.1)
3.5 / (0.1)
5
C
350,000
2,000
100
C
17.6(2.5)
100
D
3,500,000
20,000
500
D
88 / (2.5)
500
Glade
Glad
e
FDA
NASA
WHO/GMP
ea/m³ (ea/ft³)
ea/m³ (ea/ft³)
ea/m³ (ea/ft³)
88 / (2.5)
Cleanliness Class
Particles
부유균 농도ea/m³ (ea/ft³)
중요구역
Class 100
0.1 / 3.5
관리구역
Class 10,000
2.5 / 88
Peculiarity Existing Facilities &
Technologies
KGMP 기준
청정등급
해당 작업실
구조 조건
관리 기준
I
무균조작을 요하는 제
제의 원료 칭량, 조제,
충진
Clean Booth, Clean Bench,
Laminar Clean Room
HEPA FILTER 풍속:
0.3~.05m/sec
수직, 수평류 온·습도 조절
낙하균 최대치 1개/hr/9cmØ 이내, 부유균
최대치 1개/m³ 이내
Particles : Class 100 기준
1B 내에 설치
무균 복장
II
작업관리구역(주사제,
점안제, 안연고제 등)
Turbulence Clean Room
환기횟수 20회/hr 이상
Filter : Pre + Med + HEPA
양압, 온·습도조절
전용의 갱의실 및 준비실 요구
Pass Box
낙하균 최대치 5개/hr/9cmØ이내,
부유균 최대치 20개/m³
입자수 : Class 10,000
탈의, 수세, 갱의, 무균복장
각종 자제 및 원료의 외부 살균 반입
III
중앙칭량실 비무균 제
제의 조제, 충진, 무균
실의 전실(탈의실, 준비
실, Pass Box내)
Turbulence Clean Room
환기횟수 10회/hr 이상
Filter : Pre + MED + HEPA
온·습도 조절액제, 연고제: 영압,
내용고형제 주변양압
낙하균 20개/hr/9cmØ 또는 부유균
부유균 최대치 200개/m³
입자수 : Class 100,000
갱의, 수세, 마스크
IV
I, II 이외의 작업실, 보관
소, 시험실
환기
Filter : Pre
낙하균 20개/hr/9cmØ 또는 부유균
부유균 최대치 200개/m³
입자수 : Class 100,000
갱의, 수세, 원부자재 외부 청소
Peculiarity Existing Facilities &
Technologies
Measurement
Method
Electronic Microscope
Affection Scope
of Filtration
System
Optical Microscope
Naked Eye Inspection
Hybrid HVAC System
Laminar Flow Clean Room
Stand For
Pollution Factors
Smog
Smock of Cigarette
Exhaust fumes
Mold
Atmosphere Most
Aerosol
Pollen
Bacteria
Viruses
Endotoxin*
Pozzolana (Volcanic Ash)
Size (µm)
Peculiarity Existing Facilities &
Technologies
기존 살균 기술의 특징
< HEPA /Ozone >
• 18C부터 상용화된 이후 지금까지 과량오존을 차폐하여 인체에 피해를 입히지 않는 방향으로 기술개발이 진행되어 오고 있
음.
• 통상 미생물 치사량인 0.2ppm이상이 되어야 살균효과가 큰 것으로 발표됨.
• O³차폐 및 센서기능 제품은 매우 고가로 출시되는 상태.
• O³ 측정 센서 및 자동조절 기능이 있어야 안정적으로 이용할 수 있음.
• O³ 의 강산화 반응을 통해서 다양한 형태의 오염된 공기 중의 GAS류와 반응을 하면 2차 오염물질의 발생여지가 있으나,
이러한 온갖 형태의 GAS를 모두 측정하는 것은 현실적으로 불가.
• O³의 강산화력으로 인한 시스템 내부의 부식 등의 문제를 유발하기도 하며, 내구성 문제를 유발시키기도 함.
• 미국 및 캐나다의 환경보호 기관 등에서는 사용을 법적으로 억제하고 있음.
<Ultra Violet>
• 빛의 직진성으로 이론적 50% 이하의 고유 살균 기능이나 자외선 램프의 효율이 시간이 지남에 따라 열화되기 시작하면 그
효율은 편차가 아주 심해지고, 6개월 정도에 자외선 램프의 교체가 요구되고, 일상적인 먼지가 램프 표면 부착하여 살균효율
현저하게 저하시킴.
• 공기의 살균 공간(UV LAMP의 가역 구간) 통과시간의 제한으로 인하여 머무르는 시간에 따라 살균효율이 낮아져 살균의
능률을 저하시킴.
O³ Generic Harmful Research
오존의 유해성 - 일반
오존에 반복적으로 노출되면 폐가 손상될 수 있습니다. 오존이 비록 아주 낮은 농도일지라도 흡입하게 되면 가슴통증, 기침, 메
스꺼움, 인후자극, 충혈과 같은 다양한 건강문제가 야기되며 기관지염, 심장병, 폐기종, 천식을 악화시킬 수 있고, 폐용량을 감
소시킬 수 있습니다. 또한 건강한 사람도 오존에 노출되면 호흡의 곤란을 경험합니다. 따라서, APT등 거주 공간에서의 사용은
용인하기 어렵습니다. 효과에 비해서 부담해야 하는 위험성이 너무도 크기 때문입니다.
오존의 유해성 - 증상 및 주의보
오존은 코나 혀를 자극하는 냄새가 특징이며 예민한 사람은 0.001ppm의 농도에서도 느낄 수 있으며 0.05 - 0.1ppm이면 불쾌
한 냄새를 맡을 수 있고, 대기 중에 오존의 농도가 높아지면 기침, 두통, 피로, 숨막힘 등의 증상이 나타나고 호흡기 감염에 잘
걸리게 된다.
환경부에서 정한 우리나라의 오존관련 환경기준은 연간 평균치는 0.02ppm이하, 1시간 평균치는 0.1ppm이하인데 1년 동안 세
번 이상 넘으면 안 되고 1시간 평균치가 0.12ppm 이상이면 오존주의보를 내리게 된다.
오존(O3)의 인위적 응용의 한계
지금까지 상품화된 제품들은 단순히 오존가스를 공기 중에 방출하거나 기포를 물과 함께 내보내는 초보적인 형태가 대부분이
다. 이 경우 부작용을 줄이는 방법으로 타이머를 부착해서 유출량을 줄이는 조잡한 방식이 고작이다. 따라서, 유해성을 줄일 수
있는 방법이 확률이나 운에 의존할 수 밖에 없는 것이다.
현재까지 기술력으로는 오존의 효능을 유지하고 그 유해성을 제어하게 위해서는 많은 비용과 설비의 대형화가 불가피하기 때
문에 오존의 상업적 응용까지는 아직은 먼 미래의 얘기이다.
생활환경 개선기기로서의 역할 불가(O3-오존)
• 미국 환경보호청(EPA)은 '사람의 호흡기에 아무런 이상을 초래하지 않을 정도로 낮은 오존 농도에서 실내 공기오염물질, 냄새
유발 화학물질, 생물학적 오염물질(세균, 진균 등)을 제거할 수 없다'고 밝힘. (세균을 죽일 수 있는 조건은 인체에도 유해하다는
의미임)
• 미국에서는 오존을 이용한 공기청정기를 실내 거주공간에서 사용하도록 승인한 사례가 없음.
• 업체에서도 실 사용조건에서의 공기청정에 관한 객관적 자료는 제시하지 못하고 있음. 따라서 과학적으로 검증되지 않은 효
능표시는 하지 않도록 할 필요가 있음.
O³ and UVA, UVB, UVC Generic Harmful
태양광선의 강도는 일년 중 여름에 가장 강하고, 하루 가운데는 오전11시∼오후2시경 사이가 가장 강하다. 정오경에 지구상에
도달하는 자외선의 광량은 자외선B의 경우 많은 양이 차단되므로 자외선A가 100배 정도 많다. 그러나 동일한 광량에서 자외선
A와 자외선B의 홍반을 초래하는 강도의 비는 1대1000이므로 실제로 정오에 태양광선에 노출되어 홍반을 초래하는 경우는 자
외선A 광량이 10% 정도 기여하게 된다.
자외선A는 피부 깊숙한 진피까지 침투하여 피부색을 검게 하고 주름을 발생시킨다. 멜라닌의 증가를 유발하며 과다 노출 시
탄력섬유와 교원섬유의 변성으로 피부노화를 촉진시킨다. 또 자외선B는 주로 피부의 표피에 작용하며 과다 노출 시 일광화상
을 입힐 수 있고, 만성적으로 자외선B에 노출되면 피부암의 발생가능성이 높아진다.
자외선C는 생체에 치명적인 손상을 초래하는 파장이지만 다행히 오존층에 의해 모두 차단된다. 그러나 최근 오존층을 파괴하
는 여러 가지 물질의 증가로 인해 지구상의 오존층이 점차 감소하고 있다. 이러한 오존층의 파괴는 지표에 도달하는 자외선량
을 증가시키며, 이 자외선량의 증가는 피부암의 발생을 증가시키고 광노화를 촉진시킨다.그밖에 적외선에 의해 피부온도가
45℃까지 올라가면 피부화상을 입게 되며 특히 0.1초 동안 20W/㎠에 노출되면 망막화상도 입게 된다.
NO + O
NO2
O2 + O
O3
Exhaust GAS(No, Vocs)
대류권 내에서의 유해물질 O3의 생성
강한 햇빛
O³ and UVA, UVB, UVC Generic Harmful
Ultraviolet radiation(자외선방사)
태양으로부터 자외선의 파장은 100nm에서380nm. 자외선의 영역은 크게 나누어 UV-C, UV-B, UV-A로 나뉩
니다.
600
UVC
UVB
UVA
500
400
300
200
100
140
150 160
170 180
190 200
210
220
230 240
250
260
270 280
290
300
310 320
330 340
350 360 370
380
390
400
UV-C (100 to 280nm) 지구의 대기권, 즉 오존층에서 UVC를 걸러준다.
UV-B (280 to 320nm) UVC보다 파장이 길고, 대기권에서도 일부 걸러주지만 대부분의 UVB는 다년간 직접적으로 노출된
채 방치하면 에너지가 크기 때문에 피부화상 및 피부암의 원인이 될 수도 있다. 그러나, UVB는 일반유리 즉 칼라유리나 보통
유리를 통해서도 많은 양이 차단된다.
UV-A (320 to 380nm) 자외선 중에서UVA의 파장이 제일 긴데다 UVA는 일반유리를 통해서도 직접적으로 통과되고, 또한
UVB보다 더 깊이 피부로 침투되기 때문에 세심한 주의를 요한다. 미국의 피부암의학협회에서도 경고하듯이 자외선은 피부
암의 직접적인 원인이 되며 한해 약 2,100여명이 피부암으로 사망하고 있다. 결과적으로 자외선B(UVB)는 물론 자외선
A(UVA)도 99%이상 차단하는 확실한 대책이 자외선의 위험으로부터 보호받을 수 있는 것이다.
O³ and UVA, UVB, UVC Generic Harmful
부유세균 및 낙하균에 대한 대책
자외선을 활용한 공기중의 세균을 멸균 또는 살균 시키는 방법은 자외선의 살균능력과 Utility의 적용 간편성 및 유지비가 적
은 비용효율적인 측면에서 꽤 유용한 방법이다. 하지만, 자외선의 조사 범위가 음영지역에 대한 살균효과가 보장되지 않고
또한, 조사 거리가 넓어질수록 그 효과가 급감하는 것에 문제가 있다. 그렇지만 가장 큰 문제는 자외선의 영향은 인체에 미치
는 영향이 절대적이라는 것이다. 자외선은 세포막을 파괴시키는 작용이 있어, 생물의 물성변이를 초래한다. 따라서, 이를 활
용함에 있어 많은 제약적 요소를 고려하여야만 하며, 설비에 반영하도록 해야한다. 도입자(사)는 자외선(자외선은 오존을 다
량 양산하기도 한다. 오존의 유해 부분은 다음장에 언급하도록 한다.) 파장을숙지하고 이에 알맞은 적절한 대책을 강구하여
야만 한다.
자외선의 살균효율은 조사거리, 빛의 강도, 조사시간, 균 부유액의 매질, 온도, 풍속 등의 영향을 받으며, 영양형 세포 및 아포
에도 강한 살균력을 가진다고 알려져 있다.
■ 자외선의 4대 작용
1) 광화학 반응(화학선:365nm) : 빛의 작용에 의해 일어나는 화학반응 - 합성화학, 형광작용.
2) 홍반 현상(건강선:297nm)
: 바다나 산 등의 자외선이 강한 곳에서 특히 일어나는 홍반현상.
3) 살균작용(살균선:253.7nm) : 살균램프에서 인공적으로 발생 - 각종 살균에 응용.
4) 오존(o3)발생(184.9nm)
: 200nm이하에서 오존이 발생, 184.9nm에서 최적-살균, 탈취작용.
■ 광재활 (광활성)
자외선의 조사를 받은 불활성화한 세균이 조사 후, 곧바로 강렬한 빛(파장 350∼500㎚)을 충분히 받아 배양된 경우에 상당수
번식 온도와 영양소 등의 영향으로 필루빈 산, TAC사이클의 대사산물의 첨가 등으로 (대장균의 경우, 1000배나) 생균수가
증가
UV조사 이후, 불활성세균 배양온도가 높을수록 세균의 회복율 및 증가율이 급격히 증가하는 현상도 인정되고 있다.
O³ and UVA, UVB, UVC Generic Harmful
자외선을 활용한 살균
일반적으로 행해지는 자외선 살균은 비용효율적인 것이 일반적이다. 또한 특정한 공정에 관하여는 가장 활성화 될 수 있는
제안이다. 하지만, 자외선은 음영지역과 조사의 범위 그리고 지속시간(공기의 유동성에 의한 유속에 종속적으로 반비례한
다.)에 대한 대책이 따로 마련되어져야 한다.
UV의 특장점은 또한 단점으로도 작용이 된다. 세포막을 훼손하여 활성도 억제 및 균사체 세포를 파괴하지만, 인체의 세포에
도 작용을 하고 원부재료에도 물성변이를 촉발한다.또한, 앞서 언급한자외선의 조사를 받은 불활성화한 세균이 조사 후, 곧
바로 강렬한 빛(파장 350∼500㎚)을 충분히 받아 배양된 경우에 상당수 번식해 가는 예가 1948년에 발견되어 광재활
(Photore activation) 등의 이름으로 문제가 되었다.( 온도와 영양소 등의 영향으로 필루빈 산, TAC사이클의 대사산물의 첨
가 등으로 대장균의 경우, 1000배나 생균수가 증가했다는 예도 있다). 게다가 배양온도가 높을수록 회복율이 크다는 현상도
인정되고 있다.
미국의 피부암의학협회에서도 경고하듯이 자외선은 피부암의 직접적인 원인이 되며 한해 약 2100여명이 피부암으로 사망하
고 있다. 결과적으로 자외선UVB는 물론 UVA도 99%이상 차단해야 한다.
공중 부유균 살균기 (Aerosol Type : Fogging Agent System)
공기 중에 부유하는 많은 미세 병원균에 대한 대비로써 공조설비만으로는 한계가 있는 실정이다. 병원균은 미세먼지와는 달
리 어느 정도의 운동능력과 자생능력을 가지고 있다. 따라서 미세먼지를 걸러 내기를 순환시키는 공조설비 방식만으로는 부
유세균에 대한 적극적인 대비를 할 수가 없는 것이다.
Reference Sites
현재 식품의약품안전청과 서울 및 부산의 보건환경연구원에서 조차 탄저균 및 기타의 병원체의 확산을 방비하기 위하여
Spraying-System을 도입하여 살균하고 있다.
O³ and UVA, UVB, UVC Generic Harmful
기존기술 제품들의 기술적 해결과제
< HEPA /Ozone >
• HEPA의 장점과 O³의 장점을 살려 만들어진 복합기술 제품들이 1995년 이후 시장에 출시.
• O³의 살균 능력은 Ozone 농도에 의존하고, HEPA의 효율은 송풍능력에 달여 있기 때문에 최적화를 시키기 위해서는
Ozone의 강산화성에 견디는 HEPA 재질, Ozone의 누설 방지 및 누설 Ozone의 자기 측정 기술 등을 통해야 우수한 제품이
완성할 될 수 있으나, 현재는 완성된 제품으로 인정할 수 는 없음.  Ozone만의 측정은 가능할 수 있지만, Ozone을 통해 반
응한 다양한 오염된 GAS(유기화합물 또는 유해가스)류를 제거 및 관리해야 함.
• 현재의 Sensor 기술을 이용하여 2차 발생 GAS류를 종합적으로 관리 운영하는 것은 대단한 낭비적 수준의 비용이 소요.
• 폐쇄되어 있지 않은 넓은 개방 공간으로서 병원급이 아닌 오피스 등 일반용도에 활용.
< HEPA / UV >
• 기존 병원에 많이 설치되어 있고 UV발생기로서 HEPA / Ozone방식에 비해 그 살균능력은 낮고, 주기적인 부품의 교체 및
Utility 비용과 시간에 따른 효율의 감소 등이 문제점.
• 직접 장시간 접촉 시 피부암 등 문제 유발 가능성 상존.
• 광재활성 등 아직까지 연구 해결 해야할 과제가 산재.
< Others Sterilizer >
• 열적외선, 플라즈마, RF, 감마Ray 등의 방식이 있으나, 단편적인 기능으론 최대효율에 도달하기 어려움.
• 감마 Ray의 경우 효과는 탁월하나, 장치적 한계와 초고비용으로 일반의 활용은 불가 함.