[논문]차량용 에어컨필터 교환시점 알림 시스템 및 과농도 먼지 차단 시스템

이규세; 변성욱; 김영민; 박성우; 염영진

doi:10.3795/ksme-a.2008.32.11.1035

차량용 에어컨필터 교환시점 알림 시스템 및 과농도 먼지 차단 시스템
Auto Alarm System of Replacement Period for Vehicle Cabin Filter & Interception System of High Concentration Dust 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.32 no.11 = no.278, 2008년, pp.1035 - 1040

이규세 ((주)일광 부설연구소) , 변성욱 ((주)일광 부설연구소) , 김영민 ((주)일광 부설연구소) , 박성우 (울산대학교 기계자동차공학부) , 염영진 (울산대학교 기계자동차공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Replacement period for vehicle cabin filter of most automobiles is fixed without consideration of conditions of filter and environment. Auto alarm system of replacement period at vehicle cabin filter and interception system of high concentration dust were developed. Control program which is related with the AQS has been developed based on the circuit drive algorithm. This system is expected to be beneficial to passenger's health and to extend the life of the filter which regulates vehicle HVAC system by ventilation mode change at the time of high concentration dust.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

앞절에서 필터 수명을 필터에 누적되는 먼지의 양이 15g이 쌓였을 때 필터를 교체하여야 할 시기라고 정의하였다. 15g의 먼지가 필터에 누적되었을 때 공조기의 송풍량에는 어떠한 변화가 있는 지 시험해 보았다. 필터는 앞서 사용한 NF 소나타의 순정필터를 사용하였으며 공조기 역시 NF의 순정부품(Fig.
자동차 제조사에서는 교환시점을 필터나 사용설명서에 명시를 해두 었으나 이는 외부환경조건을 전혀 고려하지 않은 일률적인 교환시점으로, 소비성인 필터를 자주 교환하게 되면 자원을 낭비하게 될 뿐 아니라 산업폐기물이 필요이상 발생하게 되며, 적절한 교환시점을 지나게 되면 차량의 성능저하와 인체에 악영향을 미칠 수도 있게 된다. 따라서 본 연구에서는 이를 개선하기 위한 방안으로 적절한 필터교환 시점을 소비자에게 알려주고 부가적으로 필터수명을 연장시킬 수 있는 과농도 먼지 차단 시스템을 개발하고자 한다.

제안 방법

8). 또한 Dust Sensor의 출력값과 먼지입자계 수기에 읽어 들이는 먼지량을 실시간 컴퓨터를 통해 비교를 하면서 실험의 정확성을 더하였다(Fig. 9). 총 실차 테스트 구간 중 약 50분 동안의 결과가 Table5에 나와 있다.
앞서 설정한 필터에 누적된 먼지의 양이 15g이되었을 때 소비자로 하여금 교환할 수 있도록 알림부저 및 LED(Fig. 7)를 점멸시키도록 하였다.
차량에 장비를 장착하여 10일간 하루 4시간씩 총시간은 40시간, 총거리 2,000km 동안 여러 환경의 도로(일반국도, 고속도로, 공사장근처, 산길 등)에서 실험을 실시하였다. 필터 중심부에 Dust Sensor와 먼지입자계수기의 흡입부를 설치하였다(Fig.

대상 데이터

1)를 사용하였다. 사용된 필터는 NF소나타의 순정필터를 사용하였으며 100CMH의 풍량을 발생시켰을 때 초기 차압은 2.2mmH₂O였다. 차압이 30% 증가한 2.
즉 초기 대비 필터에 먼지가 누적되었을 때의 압력차이가 30% 증가시 수명 완료한 것으로 정의를 하였다. 시험 장비는 DIN71460 part1⁽⁵⁾에 준하여 설치한 필터성능시험장치(Fig. 1)를 사용하였다. 사용된 필터는 NF소나타의 순정필터를 사용하였으며 100CMH의 풍량을 발생시켰을 때 초기 차압은 2.
필터 교환 시점 알림 시스템의 주된 부품중 하나인 Sensor는 SHARP사의 GP2Y1010AU0F Dust Sensor를 사용하였으며 Fig. 1의 필터성능시험장치를 이용하여 먼지농도별 Dust Sensor의 출력값을 Table 3과 같이 정의하였다.

성능/효과

총 실차 테스트 구간 중 약 50분 동안의 결과가 Table5에 나와 있다. 개발된 장비를 장착하기 전에 비해 장착 후 필터에 누적되는 먼지의 양이 14% 감소한 것을 알 수 있다. 실질적으로 개발된 장비를 장착하기 전 하루 1.
대기먼지의 많은 부분이 기상조건에 따른 자연적인 현상의 결과로 이루어지고 있으나 이렇게 자연현상의 결과로 발생되는 먼지의 입자는 크기가 큰 것들이 대부분으로서 대기 중에 부유하는 시간이 비교적 짧고 호흡과정에서 인체노출이 이루어지더라도 호흡기를 통과하면서 거의 걸러지게 되기 때문에 인체에 악영향을 미칠 가능성은 희박한 것으로 평가된다. 한편 인간 산업 활동의 부산물로 배출되고 있는 먼지의 경우는 상대적으로 미세한 입자크기를 지니고 있을 뿐만 아니라 다양한 독성물질로 구성된 것으로 알려져 있다.
본 연구에서 개발한 차량용 에어컨 필터 교환 시점 알림 시스템은 기존의 자동차 제조사에서 제시하는 일률적인 교환시점 대신 다양한 자동차에 장착되는 각 필터의 능력을 감안하고 또한 자동차가 운행되는 주위환경을 고려하여 적절한 교환시점을 소비자에게 알려줄 수 있게 하였다. 이로 인해 수명이 덜된 필터를 교환함으로써 발생 되는 자원낭비를 사전에 막을 수 있을 뿐 아니라 수명이 지난 필터를 계속 사용함으로써 발생되는 탑승자에 대한 악영향을 사전에 방지할 수 있을 것이다.
2g의 먼지가 필터에 누적되게 된다. 하지만 본 장치를 설치하고 운행을 할 경우 과농도의 먼지발생시 외기모드를 내기모드로 변환을 하게 되며 이로 인해 필터에 누적되는 먼지의 양은 줄어들게 되며 결과적으로 1년의 수명이 51일 연장되는 필터 수명 연장 효과를 볼 수 있었다.

후속연구

이로 인해 수명이 덜된 필터를 교환함으로써 발생 되는 자원낭비를 사전에 막을 수 있을 뿐 아니라 수명이 지난 필터를 계속 사용함으로써 발생되는 탑승자에 대한 악영향을 사전에 방지할 수 있을 것이다. 또한 부대효과로 대기 중에 과농도의 먼지 발생시 내기모드를 외기모드로 강제 변환을 시킴으로써 필터의 적정수명을 상단기간 연장시켜주는 역할을 하게 될 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자동차 배기가스의 특징은 무엇인가?	특히 도시에서의 주요 먼지 발생원은 자동차 배기가스로서, 배기가스에는 미세먼지가 차지하는 비율이 상대적으로 높기도 하며 각종 질병을 유발할 수 있는 중금속이나 유기화학물질의 함유량이 높은 것으로 나타나고 있다.(1,2) 이러한 이유로 자동차 제조사에서는 대기 중의 오염물질을 사전에 여과하여 차량 실내로 유입시키기 위하여 공조필터를 확대 적용하고 있는 추세이다.
	현재 사용하는 공조필터가 포화상태에 이를 때 발생하는 것은 무엇인가?	(1,2) 이러한 이유로 자동차 제조사에서는 대기 중의 오염물질을 사전에 여과하여 차량 실내로 유입시키기 위하여 공조필터를 확대 적용하고 있는 추세이다. 하지만 현재 적용되고 있는 공조필터는 사용시간이 증가 함에 따라 오염 물질이 누적되어 오염물질이 포화상태에 이르게 되면 필터를 통과하는 송풍량이 급격하게 감소하게 되며 이로 인하여 차량 공조시스템의 성능저하는 물론 누적된 오염물질이 악취를 발생시켜 차량실내의 2차 오염을 유발하여 불쾌감을 주기도 한다. 그러나 공조필터가 장착된 사실조차도 모르는 소비자가 많은 실정이고, 또한 필터를 교환하려고 해도 교환시점을 제대로 알 수 없는 경우가 허다하다.
	실내공기의 오염도가 실외보다 2~5배 정도 높은 이유는 무엇인가?	또한 일반적으로 실내공기의 오염도는 실외보다 2~5배 정도 높다고 한다.(3) 그 이유는 밀폐된 공간이 거나 반 밀폐된 공간이고 그 내부에서 생활하는 사람들 외에도 각종 곤충, 미생물, 병원균들이 공존하고 있으며 외부로부터 들어와 환기되지 못한 먼지, 진드기, 담배연기, 곰팡이와 같은 각종 오염물질이나 오염물체들로 인하여 실내 공기가 오염되어 있다. 이에 인체의 건강과 생활환경의 건강상태를 모두 중시하는 Well-being이나 LOHAS(Lifestyles of Health and Sustainability)와 같은 생활방식의 진화에 따라 실내공기의 청정시스템의 필요성이 증대되고 있다.

참고문헌 (6)

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Wallace, Lance, 2000, "Real-Time Monitoring of Particles, PAH, and CO in an Occupied Townhouse," Applied Occupational and Environmental Hygiene, Vol. 15, No. 1, pp. 39~47

상세보기
Arkar, C., Vidrih, B., Medved, S., 2007, "Efficiency of free Cooling Using Latent Heat Storage Integrated Into The Ventilation System of a Low Energy Building," International journal of Refrigeration, Vol. 30, No. 1, pp. 134~143

상세보기
Lohse, P., 1995, "Testing of Adsorptive Cabin Air Filters According to DIN 71460 Part 2," AFS Society, American Filtration and Separations Society, pp. 164~170
Cumberbatch, S., 2004, "AIR QUALITY What Steps Councils are Taking Towards AQS Targets," Reed Business Publishing, Surveyor, Vol. 5806, pp. 22~23

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