지하철공기질

[KIMM TV(ENG)] KIMM develops the world-best filter-free fine particulate matter reduction technology

한국기계연구원(KIMM)은 미세먼지를 효과적으로 제거하면서도 인체에 유해한 오존을 거의 발생시키지 않는 획기적인 무필터 정전기 집진 기술을 선보였습니다. 지난 20여 년간의 정전기 기술 연구를 바탕으로 개발된 이 방식은 마이크로 섬유 전극에 미세한 전류를 흘려 이온을 생성하는 원리를 이용합니다. 공기 중의 초미세먼지(PM2.5)가 이 이온과 만나 전하를 띠게 되면, 강력한 정전기력이 작용하는 전도성 집진판으로 끌려가 포집됩니다. 기존 정전기 방식의 고질적 문제였던 오존 발생을 5ppb 미만으로 억제함으로써, 24시간 내내 가동해도 안전한 실내 환경을 조성할 수 있게 된 점이 이번 연구의 핵심 성과라고 할 수 있습니다. 현재 널리 쓰이는 공기 정화 시스템은 필터 방식에 의존하고 있어 주기적인 교체 비용과 유지보수에 따르는 재정적 부담이 큽니다. 특히 백화점이나 지하철 같은 대규모 공간에서는 필터에 먼지가 쌓일수록 공기 순환 효율이 급격히 떨어지는 문제가 발생합니다. 반면, 이번에 개발된 무필터 정전기 집진 기술은 공기의 흐름을 방해하지 않아 대용량의 공기를 한꺼번에 정화할 수 있는 탁월한 능력을 갖추고 있습니다. 별도의 대형 건설이나 설비 교체 없이도 지하철 터널 등에 즉시 적용이 가능하며, 기존 방식 대비 약 30% 이상의 비용 절감 효과를 거둘 수 있어 공공시설의 공기 질 개선에 최적화된 해결책으로 평가받습니다. 이 기술은 2024년 국제 정전기 집진 학회에서 수여하는 프레더릭 G. 코트렐 상을 받으며 그 혁신성과 기술력을 전 세계적으로 인정받았습니다. 현재 대전 지하철 역사와 터널에 적용되어 시민들에게 쾌적한 공기를 선사하고 있는 이 시스템은 앞으로 더욱 넓은 분야로 확장될 전망입니다. 연구팀은 지하철을 넘어 고도의 청정도가 요구되는 반도체 및 배터리 제조 공정의 클린룸에 이 기술을 도입하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 나아가 대기 오염 문제가 심각한 중국과 인도 등 해외 시장에도 진출하여 인류의 건강을 지키고 전 세계적인 대기 질 개선에 이바지하고자 하는 비전을 실현해 나가고 있습니다.

[KIMM TV] (ENG) 세계 최초 필터 없이 정전기로 실내 초미세먼지 박멸(무필터 공기청정)

지하철 역사나 터널처럼 광활한 공간의 공기를 신속하게 정화하기 위해서는 대용량의 공기를 처리할 수 있는 독자적인 기술이 필수적입니다. 최근 국내 연구진은 세계 최초로 물리적인 필터를 사용하지 않고도 초미세먼지를 효과적으로 저감할 수 있는 혁신적인 기술을 개발했습니다. 이 기술의 핵심은 아주 미세한 탄소 섬유 전극을 활용하여 전력 소모를 최소화하면서도 대량의 이온을 방출하는 방식에 있습니다. 방출된 이온은 공기 중의 미세먼지와 결합하여 하전시키며, 이를 통해 기존 필터 방식의 한계를 뛰어넘어 유해 물질을 정교하게 걸러낼 수 있는 새로운 정화 시스템을 구축했습니다. 기술 개발 초기에는 전극의 면적이 넓어짐에 따라 필름의 평탄도를 유지하는 데 상당한 기술적 어려움이 있었습니다. 전극이 휘거나 구겨지는 문제를 해결하기 위해 연구팀은 장치 내부의 슬릿 구조와 탄소 함량을 정밀하게 조정하는 과정을 거쳤습니다. 이러한 공정 최적화를 통해 전극 사이의 간격을 일정하게 유지하는 데 성공했으며, 그 결과 집진 효율이 비약적으로 향상되었습니다. 실제 테스트를 통해 미세먼지 농도가 '나쁨' 수준이었던 환경을 '좋음'으로 개선하는 성과를 거두며, 대규모 공간에서도 충분히 활용 가능한 기술임을 현장에서 성공적으로 입증해냈습니다. 기존의 하전 방식은 굵은 전극에 고전압을 인가해야 했기에 에너지 소모가 크고 유해 물질이 발생하는 고질적인 단점이 있었습니다. 연구팀이 제안한 신기술은 이러한 문제점을 해결함과 동시에 물을 전혀 사용하지 않고도 공기 질을 관리할 수 있는 혁신적인 방안을 제시합니다. 세척 과정에서 물 대신 바람과 진공 흡입기를 사용하여 집진판에 쌓인 먼지를 간편하게 제거할 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 건식 세정 방식은 유지보수가 매우 편리할 뿐만 아니라, 수자원 낭비를 방지하고 장비의 수명을 연장하는 데에도 긍정적인 영향을 미쳐 경제성과 환경 보호라는 두 마리 토끼를 모두 잡았습니다. 연구팀은 실제 지하철 이용 환경에서의 성능을 검증하기 위해 대전 유성온천역의 공조 시스템에 해당 기술을 적용했습니다. 외부에서 유입되는 오염된 공기를 정화하여 승강장으로 공급하는 공조 방식과 내부 공기를 순환시키는 공기청정기 방식을 동시에 운용하며 엄격한 성능 평가를 진행했습니다. 또한 시민들이 새로운 기술을 직접 눈으로 확인하고 안심하고 이용할 수 있도록 리빙랩을 운영하고 있습니다. 기술의 안전성과 효과를 상세히 설명함으로써 시민들의 불안감을 해소하고, 대중교통 이용객들에게 쾌적하고 맑은 공기를 제공하는 공공 서비스의 가치를 진정성 있게 실현하고 있습니다. 현재 승강장을 대상으로 진행된 실증 연구는 향후 열차가 운행하는 지하 터널과 환기실 등으로 그 범위를 점진적으로 확대할 계획입니다. 지하철 터널은 미세먼지 발생원이 많아 집중적인 관리가 필요한 곳인 만큼, 이번 기술의 확대 적용은 지하철 전 구간의 공기 질 개선에 결정적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 장기적으로는 지하철 역사를 넘어 백화점이나 전시장 등 유동 인구가 많은 다양한 다중이용시설에도 이 기술을 도입하여 보편적인 공기 정화 솔루션으로 발전시킬 비전을 가지고 있습니다. 지속적인 연구 개발을 통해 시민들이 숨 쉬는 모든 공간을 더욱 깨끗하게 만드는 데 앞장설 예정입니다.

지하철공기질

[KIMM TV(ENG)] KIMM develops the world-best filter-free fine particulate matter reduction technology

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[KIMM TV] (ENG) 세계 최초 필터 없이 정전기로 실내 초미세먼지 박멸(무필터 공기청정)

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