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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 기존의 wire-toplate(이하 WTP) 방식의 하전부를 갖는 공기청정기에 대하여 전압 및 코로나 와이어의 극성변화에 따른 오존과 NOx 발생량을 측정하여 그 특성을 분석하였다. 하전 부의 형상이 needle-to-plate(이하 NTP)인 것에 대해서도 전압, 코로나 와이어의 극성, 침(needle)의 수에 따른 오존 및 N* O 발생량 등을 조사하였고 이를 WTP 방식의 결과와 비교, 분석하였다.
- 본 연구는 실내 공기청정용 전기집진기에 대한 오존 및 NOx 발생량과 입자의 제거효율을 조사하기 위한 것이다. 따라서 모든 조건은 실내용 전기 집진기 의 가동조건을 기준으로 실험하였다.
제안 방법
- WTP 방식의 경우, 오존 및 NOx의 발생량, 입자 제거효율에 대한 조사는 전압-전류 특성곡선에 맞추어 값을 측정하였고, NTP 방식의 경우에는 침의 수에 따라 코로나 방전부의 전류-전압 특성이 달라지기 때문에 침(needle)의 수에 따라 전압을 기준으로 5~12kV에서 오존 및 NOx의 발생량, 입자제거효율을 측정하였다. 또한, 코로나 와이어에 인가된 양 또는 음의 방전극성에 따른 오존 및 NOx에 관한 발생특성의 변화와 입자 제거효율을 관찰하기 위하여 양코로나(positive corona) 와음코로나(negative corona)에 대한 실험을 모두 수행하였다.
- 하전 부의 형상이 needle-to-plate(이하 NTP)인 것에 대해서도 전압, 코로나 와이어의 극성, 침(needle)의 수에 따른 오존 및 N* O 발생량 등을 조사하였고 이를 WTP 방식의 결과와 비교, 분석하였다. 그리고 WTP 방식과 NTP 방식의 전기집진기에서 입자의 제거효율을 측정하여 오존발생량과 입자 제거효율에 대한 비교, 분석을 수행하였다.
- 위한 것이다. 따라서 모든 조건은 실내용 전기 집진기 의 가동조건을 기준으로 실험하였다. 전기집진기의 코로나 방전부는 그 방식에 관계없이 전류-전압곡선에 의하여 안정성이 유지되는 최대의 전압을 인가전압의 한계로 하여 그 값보다 낮은 전압에서 실험을 수행하였다.
- 측정하였다. 또한, 코로나 와이어에 인가된 양 또는 음의 방전극성에 따른 오존 및 NOx에 관한 발생특성의 변화와 입자 제거효율을 관찰하기 위하여 양코로나(positive corona) 와음코로나(negative corona)에 대한 실험을 모두 수행하였다. 유속은 모든 실험에서 lm/s로 일정하게 유지하였다.
- 본 연구에서는 전기집진기의 코로나 방전에 의해 발생된 오존(6)과 N* O의 농도를 조사하기 위하여 오존분석기(ozone analyzer, model 400A, API) 와 NOx분석기 (NOx analyzer, model 200A, API)를 사용하였고, 전기집진기의 on/off시에 시험장 치부의 50cm 후방에서 각각의 농도를 측정하였다. 입자의 제거효율을 조사하기 위하여 HEPA필터 후단에서 응축식 단분산 입자발생기 (condensation monodisperse aerosol generator, model 3475, TSI)로 입경 0.
- 인가전압의 증가에 따라 WTP와 NTP-1, 2, 3에 대한 오존 및 NOx 발생량을 측정하였다. Fig.
- 전기집진기에 적용될 수 있는 하전부인 WTP 방식 및 NTP 방식의 전기집진기에서 발생되는오존, NOX 발생량과 입자제거효율에 대한 조사를 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 따라서 모든 조건은 실내용 전기 집진기 의 가동조건을 기준으로 실험하였다. 전기집진기의 코로나 방전부는 그 방식에 관계없이 전류-전압곡선에 의하여 안정성이 유지되는 최대의 전압을 인가전압의 한계로 하여 그 값보다 낮은 전압에서 실험을 수행하였다. 집진 부의 전압은 코로나 방전부 전압의 1/2을 인가하였다.
- 코로나 방전부방식과 종류에 따라 입자제거 특성이 어떻게 변하는지를 관찰하기 위하여 입경 별수 농도를 측정하여 입 자제거 효율을 계 산하였 다.
- 하전 부의 형상이 needle-to-plate(이하 NTP)인 것에 대해서도 전압, 코로나 와이어의 극성, 침(needle)의 수에 따른 오존 및 N* O 발생량 등을 조사하였고 이를 WTP 방식의 결과와 비교, 분석하였다. 그리고 WTP 방식과 NTP 방식의 전기집진기에서 입자의 제거효율을 측정하여 오존발생량과 입자 제거효율에 대한 비교, 분석을 수행하였다.
대상 데이터
- NTP 방식의 침 끝과 판 사이의 간격은 13mm로 WTP 방식과 동일하다. 집진부의 크기는 16(L)x280(H)x 100(W)mm 이고 총 8레인으로 구성되어 있으며, 판과 판사이의 간격은 8mm이다. 고전압 발생기(high voltage power supply)는 전압 0~30kV, 전류 0~6mA까지 발생이 가능한 장치로 하전부 및 집진부에 연결하여 사용하였다.
성능/효과
- (1) 코로나전류는 코로나 방전부의 형상에 관계없이 인가전압의 증가와 함께 증가하고, 동일한 전압에서 양코로나에 비해 음코로나에서 전류 값이 더 크며 NTP 방식의 경우, 침의 수가 증가함에 따라 코로나전류도 증가한다.
- (2) 오존의 발생량은 코로나 영역의 크기와 매우 밀접한 관련이 있으며 동일한 인가전압에서 WTP 방식의 경우, 양코로나에 비해 음 코로나에서, NTP 방식의 경우, 음코로나에 비해 양 코로나에서 훨씬 많은 오존이 발생한다.
- (3) N* O의 증가량은 오존발생량과 밀접한 관련이 있으며 오존발생량이 클수록 N* O의 증가량도 크게 나타난다.
- (4) 인가전압의 증가함에 따라 NO의 양은 감소하나 NO?의 양은 증가하게 되는데 이는 NO가 NOz로의 산화반응 때문이며 결국 특정전압 이상이 인가되면 NOx의 양은 증가하게 된다.
- (5) 입자제거효율은 코로나 방전방식에 관계없이 양코로나에 비해 음코로나에서 더 크게 측정되었다.
- 오존에 관한 기준들。)을 근거로, 본 연구에서 실험한 전기집진기들을 평가한다면 9kV 이상에서 모든 장치들이 기준치를 초과하는 것으로 나타났다. 특히 WTP 방식, 양코로나의 경우를 제외하고는 모든 방식들에서 오존발생량이 위의 기준들을 훨씬 초과되는 것으로 나타났다.
- 075ppm) 을 근거로 본 연구에서 사용된 전기집진기를 평가한다면 NTP 방식, 양코로나의 경우 9kV 이상에서는 이 기준치를 초과하는 것으로 나타났다. WTP 방식의 두 가지 경우와 NTP 방식, 음코로나 경우에는 WHO의 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 실내의 공기질이 점차 강화되고 있는 시점에서 기존의 입자 및 가스제거용 전기집진기에 대하여 여러가지 운전조건에 따른 오존 및 NOX 발생에 관한 보다 분석적인 실험연구가 필요하다고 판단된다.
- 0kV로 측정되었다. 그리고 NTP 방식의 코로나 개시전압은 NTP-1, 2, 3 모두 양코로나인 경우 7kV, 음코로나인 경우 6kV로 거의 같게 측정되었다. Fig.
- WTP 방식과 NTP 방식 모두 인가전압의 증가와 함께 코로나전류도 증가하는 것을 볼 수 있다. 그리고 동일한 전압에서의 코로나전류는 음 코로나가 양코로나보다 큰 것으로 측정되었다.
- 특히 WTP 방식, 양코로나의 경우를 제외하고는 모든 방식들에서 오존발생량이 위의 기준들을 훨씬 초과되는 것으로 나타났다. 또한 WHO의 NO2에 대한 실내 허용기준(24시간평균, 0.075ppm) 을 근거로 본 연구에서 사용된 전기집진기를 평가한다면 NTP 방식, 양코로나의 경우 9kV 이상에서는 이 기준치를 초과하는 것으로 나타났다. WTP 방식의 두 가지 경우와 NTP 방식, 음코로나 경우에는 WHO의 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
- 모든 실험에 대해서 입자제거효율은 양코로나에 비해 음코로나가 더 큰 것으로 나타났다. 또한 코로나의 종류에 관계없이 침의 수가 증가할수록 입자제거효율은 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 동일한 전압에서 음코로나가 양 코로나보다 더 큰 이온전류가 흐르기 때문이다.
- 5kV일때의 입경별 입자제거효율을 보여준다. 모든 실험에 대해서 입자제거효율은 양코로나에 비해 음코로나가 더 큰 것으로 나타났다. 또한 코로나의 종류에 관계없이 침의 수가 증가할수록 입자제거효율은 증가하는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 사용된 WTP 방식의 코로나 개시전압은 양코로나인 경우 4.6kV, 음코로나인 경우 5.0kV로 측정되었다. 그리고 NTP 방식의 코로나 개시전압은 NTP-1, 2, 3 모두 양코로나인 경우 7kV, 음코로나인 경우 6kV로 거의 같게 측정되었다.
- 5는 코로나 방전부의 방식 및 코로나의 종류에 따른 코로나 영역을 보여주는 사진이다. 사진에서 보는 바와 같이 코로나 영역의 크기는 NTP, 양코로나 > WTP, 음코로나 > NTP, 음코로나 > WTP, 양코로나의 순서로 나타났다. 이는 Fig.
- 특히 WTP 방식, 양코로나의 경우를 제외하고는 모든 방식들에서 오존발생량이 위의 기준들을 훨씬 초과되는 것으로 나타났다. 또한 WHO의 NO2에 대한 실내 허용기준(24시간평균, 0.
후속연구
- WTP 방식의 두 가지 경우와 NTP 방식, 음코로나 경우에는 WHO의 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 따라서 실내의 공기질이 점차 강화되고 있는 시점에서 기존의 입자 및 가스제거용 전기집진기에 대하여 여러가지 운전조건에 따른 오존 및 NOX 발생에 관한 보다 분석적인 실험연구가 필요하다고 판단된다.
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