정전기로 필터없이 초미세먼지 줄이는 공기청정 기술 나왔다

한국기계연구원

대전 유성온천역에 설치된 공기청정기 내 초미세먼지 집진부. 기계연 제공

정전기를 활용해 필터 없이 초미세먼지를 줄일 수 있는 공기청정 기술이 개발됐다. 

한국기계연구원은 김학준 친환경에너지변환연구부 지속가능환경연구실 책임연구원 연구팀이 정전기력으로 초미세먼지를 모은 뒤 바람으로 세정하는 ‘무필터 공기청정 기술’을 개발했다고 11일 밝혔다. 

기존 정전기 집진방식을 이용한 공기청정기는 이온을 만들면서 많은 오존을 발생시키고 먼지가 모인 집진부를 물로 씻어야 해 말리는 데 최소 1일 이상 시간이 소요됐다. 겨울철에는 세정수 배관 동파 및 세정 후 폐수 발생 가능성까지 고려해야 하는 단점도 있었다.

또 지금까지 보편적으로 사용된 필터 방식 공기청정 기술은 필터에 먼지가 쌓이면 바람을 막아 압력 손실이 커 전기 소모량이 많았다. 필터 교체비용도 발생한다.

연구팀은 무필터 방식 초미세먼지 저감장치를 개발하기 위해 극세사 방전극과 비금속 탄소판을 이용해 저배압 모듈을 만들었다. 이 모듈에 낮은 전류를 흘려보내면 지하철 역사 내부에 떠다니는 초미세먼지를 만나 정전기를 띠게 만드는 공기 이온을 발생시킨다. 

이렇게 발생한 이온이 붙어 있는 초미세먼지는 공조기와 공기청정기로 흡입돼 정전기를 끌어당기는 집진부에 포집된다. 포집이 누적돼 정화 능력이 떨어지면 집진부 앞에 강한 바람을 일으켜 초미세먼지를 집진부에서 분리하고 동시에 뒷면에서 진공청소기로 먼지를 흡입해 물을 이용하지 않고 건식으로 세정한다.

개발된 기술을 적용하면 이온을 만들 때 오존이 거의 발생하지 않고 집진부 세정 시 물 대신 바람을 사용해 2차 오염 발생 가능성이 없다. 전력 사용도 80%를 줄일 수 있어 기존 방식보다 훨씬 경제적이다. 연구팀은 지하철 역사 500개에 이번에 개발한 공기청정 기술을 적용하면 연간 유지보수비 20~30억원, 팬 교체비용 150억원을 줄일 수 있을 것으로 기대했다. 

실제 연구팀이 대전도시철도 유성온천역에 이 기술을 적용한 결과 유입되는 공기 중 초미세먼지 농도가 최대 90% 이상 줄어든 것으로 분석됐다. 연구팀은 서대전네거리역, 오룡역, 중구청역 등으로 이어지는 터널에서도 실증에 나설 예정이다.

김학준 책임연구원은 “정전기를 이용한 초미세먼지 저감기술은 바람을 막지 않아 지하철 역사 등 대면적 공간에 많은 양의 청정공기를 빠르게 공급할 수 있다”며 “학교, 사무실, 건물 등 다양한 공간에 적용할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

기계연 제공

[윤영혜 기자 yyh@donga.com]