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세계보건기구(WHO)에서 2013년 미세먼지를 1군 발암물질로 지정하는 등 인체유 해성 연구결과가 발표되면서 미세먼지에 대한 일반인들의 관심도 크게 높아졌다. 연도별 미세먼지 측정통계는 전체적으로 개선되고 있는 것으로 보고되지만 일반인들은 최근 공기질이 과거대비 악화된 것으로 인식하는 괴리가 존재하여, 향후 정밀한 대기질 측정과 함께 교육을 통해 과학적인 정보를 전달하는 노력이 필요하다.
미세먼지로 인해서 최근 몇 년간 공기청정기 시장이 급격하게 성장하고 있다. 일반적으로 공기청정기는 먼지제거를 위한 HEPA필터와 냄새 등 가스 제거를 위한 ...

세계보건기구(WHO)에서 2013년 미세먼지를 1군 발암물질로 지정하는 등 인체유 해성 연구결과가 발표되면서 미세먼지에 대한 일반인들의 관심도 크게 높아졌다. 연도별 미세먼지 측정통계는 전체적으로 개선되고 있는 것으로 보고되지만 일반인들은 최근 공기질이 과거대비 악화된 것으로 인식하는 괴리가 존재하여, 향후 정밀한 대기질 측정과 함께 교육을 통해 과학적인 정보를 전달하는 노력이 필요하다.
미세먼지로 인해서 최근 몇 년간 공기청정기 시장이 급격하게 성장하고 있다. 일반적으로 공기청정기는 먼지제거를 위한 HEPA필터와 냄새 등 가스 제거를 위한 활성탄 필터로 구성되어 있다. HEPA필터의 집진효율은 매우 높지만 공기저항도 높아서 공기청정기 시스템 관점에서는 풍량 및 공기청정성능 확보에 불리한 특성이 있다. 미세먼지 제거를 위해서 HEPA필터 외 전기집진 방식의 필터기술 적용이 가능하 다. 전기집진 방식은 먼지를 전기적으로 대전시키고 대전된 먼지를 전기적 인력으로 포집하는 기술로서 기계적인 여과원리를 이용하지 않기 때문에 공기저항이 매우 낮은 특징으로 고풍량 시스템에 유용한 기술이다. 전기적인 입자 하전성능과 집진부 전기장 세기 및 설계 형상에 따라 집진효율이 결정되기 때문에 HEPA필터 동등 수준의 높은 집진효율을 위해서는 입자 하전성능 향상이 필요하다. 그러나 고농도 이온 생성을 위해서 하전부 방전세기를 높이면 호흡기 질환 유발 등 인체에 유해한 오존 가스도 비례해서 많은 양이 생성되는 문제가 있다.
본 연구에서는 전기집진식 필터를 적용한 공기청정기의 성능향상을 위해서 입자 하전 성능은 높이면서 오존 발생은 최소화할 수 있는 기술에 대한 이론적 접근에서 시작하였다. 입자의 하전성능 향상을 위해서 고농도 이온 생성과 충분한 거주시간의 확보가 필요하다. 오존 발생 최소화를 위해서 방전은 최소화하고 거주시간을 극대화 하는 방법으로 대기방전을 통한 확산하전 방식을 제안하였으며, 가장 중요한 설계사 항은 유동이 없는 정지 공기에 이온을 공급해야 하며 주변 환경에 영향을 쉽게 받기 때문에 기술적용 대상에 따라 최적화 설계가 필요하다. 그리고 일반적으로 방전 극과 대응극으로 구성되는 입자 하전기의 구조 설계인자를 최적화를 통해서 오존 발생을 저감하는 방법이 있다. 주요한 설계변수인 전극 사이 거리는 전체 방전극 길이와 종속관계이기 때문에 단일 구조변수와 방전극 길이 변수를 포함해서 최적설계를 진행하였다.
최적 Wire-plate 하전부 설계인자로 전극간 거리와 대응극 높이를 15 mm로 결정하였으며, 공기청정기 제품에 적용했을 때 기존 설계 대비 동등 공기청정성능과 1/3 수준의 오존 발생농도 결과를 확인하였다. 그리고 제품 특성상 에어컨은 확산하 전기의 최적 설계를 통하여 냉방용량과 동등 수준의 공기청정용량에서 오존 발생 농도는 약 3ppb 수준으로 일반적인 실내 공기 수준과 유사함을 확인하였다.

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