공기조화시스템(HVAC)은 제품의 품질과 작업 환경을 유지하는 핵심 요소입니다. 특히, 미생물 오염과 교차오염을 방지하기 위해서는 공기 청정도 관리가 필수적입니다. 이에 따라 공기조화시스템의 적격성평가(Validation)를 철저히 수행해야 하며, 이는 제조 환경의 신뢰성을 확보하는 중요한 과정입니다.
공기조화시스템 구성 시 고려해야 할 사항
공기조화시스템을 설계하고 설치할 때는 제품의 특성과 제조공정을 반영하여 신중하게 구성해야 합니다. 필터의 종류와 위치는 제품의 품질특성에 맞게 결정해야 하며, 독성이 강하거나 교차오염의 위험이 있는 물질을 취급하는 경우 100% 배기 시스템을 적용해야 합니다. 또한, 공기 배출구와 필터의 위치는 작업 환경과 오염 방지 측면에서 적절하게 배치되어야 합니다.
공기 흐름을 조절하는 Diffuser(디퓨저)의 형태도 중요합니다. 목적에 맞게 설계하여 공기 순환이 원활하게 이루어지도록 해야 합니다. 또한, 공기조화 장치는 작업 환경의 위험도와 동성을 고려하여 최적화된 방식으로 설계되어야 합니다.
HVAC 시스템의 설치 및 운영 목적
- 청정 공기의 공급: 미생물 및 의약품 오염을 방지하고, 무균 제품과 청정 지역을 보호합니다. 또한, 페니실린계 의약품, 세포독성 의약품, 약리 활성 의약품 등의 확산과 오염을 방지합니다.
- 환기 횟수 조절: 공기 순환을 최적화하여 작업 환경을 유지합니다.
- 공기압 조절: 청정 지역과 일반 지역 간의 공기 이동을 제어합니다.
- 온·습도 조절: 작업자와 제품의 품질을 보호하기 위한 적정 온·습도를 유지합니다.
- 작업원 보호: 유해물질에 대한 노출을 최소화하여 작업자의 안전을 확보합니다.
- 환경 보호: 배기 시스템을 통해 외부 환경으로의 오염 확산을 방지합니다.
공기조화시스템 밸리데이션 원리
공기조화시스템의 밸리데이션은 외기 도입 → 처리 → 공급 → 배출의 과정을 철저히 평가하는 것이 핵심입니다. 주요 구성 요소로는 사전 여과 처리, 온·습도 제어, 최종 공기 여과, 순환 및 배기 시스템이 포함됩니다. 공기 흐름은 반드시 청정도가 높은 지역에서 낮은 지역으로 이동하도록 설계해야 하며, 이를 위해 급기량과 배기량의 균형을 유지하고 기류 패턴과 차압을 조절해야 합니다.
특히, 중요 작업의 경우 단일 방향류(Laminar Flow)에서 수행하는 것이 바람직하며, 난기류가 발생하면 공기 질이 악화될 수 있으므로 주의해야 합니다.
공기조화시스템 밸리데이션 절차
공기조화시스템의 적격성평가는 다음과 같은 단계로 진행됩니다.
- 공기 품질 기준 선정
- 공기조화시스템 설계 및 제작 특성 결정
- 제작 및 설치 적격성 평가(DQ, IQ) 수행
- 시험운전 및 운전 적격성 평가(OQ) 수행
- 운전 적격성 평가 및 성능 적격성 평가(PQ) 수행
- 재밸리데이션 또는 지속적인 모니터링 수행
이 과정에서 공기 청정도 등급에 따른 평가 기준을 충족해야 하며, 오염 위험을 최소화하기 위한 설계 및 운영이 필수적입니다.
공기청정도 등급 및 기준
청정도 등급은 단위 공기 중 부유 입자의 수로 정의되며, 국제표준화기구(ISO)의 공기 청정도 기준을 따릅니다. 일반적으로 0.5μm 이상의 입자 수를 기준으로 등급을 나누며, 의약품 제조 환경에서는 Class 100(Class 5), Class 1,000(Class 6), Class 10,000(Class 7) 등의 기준이 적용됩니다.
단일 방향류(Laminar Flow) 제어 장비 요건
청정 환경을 유지하기 위해 단일 방향류 제어 장비를 활용할 수 있으며, 이때 다음과 같은 요건을 충족해야 합니다.
- 매끄럽고 내구성이 강하며, 파편이나 분진을 발생시키지 않는 재질 사용
- 공기 전처리 필터는 1회용이거나 적절하게 세척 가능해야 함
- HEPA 필터는 누설 시험을 통해 완전성을 보증해야 함
- 급기부에서는 평균 90ft/min(약 0.45m/s)의 속도로 층류 공기흐름을 제공해야 함
- 설정된 기준을 준수하기 위해 모니터링 프로그램을 수립 및 문서화해야 함
청정도 평가 항목 및 미생물 모니터링
청정실의 미생물 부하를 평가하는 주요 항목은 아래와 같습니다.
- 부유 입자 수
- 부유 미생물 수
- HEPA 필터 완전성 시험
- 풍속 및 기류 패턴
- 환기 횟수 및 차압 측정
부유 미생물은 10~20μm 크기의 미립자와 결합하여 부유하는 특성이 있으며, 미생물 모니터링을 통해 환경 내 오염원을 정량적으로 평가해야 합니다. 검체 채취 방법으로는 Slit-to-Agar Sampler(STA), Sieve Impactor, 원심성 샘플러, 낙하균 배지 등의 장비를 활용할 수 있습니다.
작업자 교육 및 환경 관리의 중요성
무균 제품의 주요 오염 요소는 작업자로부터 기인하는 경우가 많습니다. 따라서 작업자 교육 및 훈련을 적격성 평가 및 밸리데이션 수행 전에 반드시 실시해야 합니다. 또한, 미생물 환경관리 프로그램을 설계할 때는 검체 채취 위치를 적절히 선정하고, 제품과 직접 접촉하는 부위에 대한 모니터링을 강화해야 합니다.
의약품 제조 공정에서 공기조화시스템 밸리데이션은 제품의 품질을 유지하고, 안전한 제조 환경을 보장하는 필수 과정입니다. 철저한 모니터링과 적격성 평가를 통해 신뢰성 높은 제조 환경을 구축하는 것이 중요합니다.
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