[논문]타공판 전기집진기와 유전필터를 조합한 공기청정용 필터의 집진성능 실험

박석주; 임정환; 김상도; 최호경; 박현설; 박영옥

타공판 전기집진기와 유전필터를 조합한 공기청정용 필터의 집진성능 실험
Experiment of Filtration of an Air-Cleaning Filter Combing an Dielectric Filter to an Electrostatic Precipitator with a Perforated Plate 원문보기

박석주 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센터) , 임정환 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 김상도 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 최호경 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 박현설 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센) , 박영옥 (한국에너지기술연구원 집진기술연구센터)

실내공간에 존재하는 먼지입자를 제거하는데 적용되는 대표적인 방법들로는 섬유상 필터를 이용한 먼지입자 여과 기술과 전기집진기를 이용한 여과 기술이 있다. 섬유상 필터를 이용한 여과 기술은 입자의 관성충돌(inertial impaction), 차단(interception) 및 확산(diffusion) 메카니즘을 이용한 기술로써, 입자포집 효율이 아주 우수한 반면 압력손실이 큰 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 개발된 필터로써 정전부착(electrostatic deposition) 메카니즘을 이용한 정전여과필터(electret filter)라고 것이 있는데, 이것은 섬유 자체에 정전 하전을 주입시킨 특수한 필터이다. (중략)

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문제 정의

기존의 개발된 여과필터는 압력 손실이 크고 주기적 교환의 요구조건 때문에 가정용 에어컨에 적용하는데 기술적 경제적 한계가 있으며, 전기집진 기술 또한 호흡기 질환을 가져오는 미세먼지 입자의 제거 효율이 낮고 처리 유량에 증가에 따른 집진성능의 과도한 저하 때문에 가정용 에어컨에 사용하기가 부적합하다. 본 연구에서는 가정용 에어컨이나 공기청정기에 직접 적용이 가능한 공기청정 필터로써, 압력손실이 아주 낮은 폴리우레탄 섬유로 만들어진 유전필터(dielectric filter)와 타공판을 유동에 수직하게 두고 접지 극으로 사용한 전기집진기를 조합한 2.5/加 이하의 미세먼지 입자를 제거할 수 있는 카트리지형 유전 집진 필터(dielectric electrostatic precipitating filter)의 성능평가를 위한 실험을 수행하였다.

제안 방법

대하여 실험을 수행하였다. 1 inch내의 공극의 숫자에 따라 구분되는 20, 25, 40, 45, 60 PPI (pore number per inch)의 유전 필터를 실험에 사용하였다. PPI 수가 작을수록 공극의 크기가 큰 엉성한 필터를 의미한다.
입자발생기로부터 유출된 입자들과 공기는 입자 확산기를 통하여 건조된 후 실험장치 내로 유입된다. 유입된 입자들이 장치 내부에서 넓은 영역으로 확산되게 하기 위하여 입구 바로 다음에 확산기 (diffuser)를 만들었다. 장치 내부로 넓게 확산되어 중력 방향에 반대 방향으로 부유방식으로 상승 이동하는 입자들은 방전와이어를 지나고 타공판에 도달한다.
타 공구멍 직경과 구멍간의 피치(pitch) 거리, 타공율(opening ratio)을 변수로 하는 여러 종류의 타공판에 대하여 실험을 수행하였다. 1 inch내의 공극의 숫자에 따라 구분되는 20, 25, 40, 45, 60 PPI (pore number per inch)의 유전 필터를 실험에 사용하였다.

성능/효과

타공 직경이 5mm인 경우가 타공율이 더 높은데도 불구하고 집진효율이 더 높은 것은 타공 사이의 피치거리가 5mm인 경우가 더 길기 때문에 타공판의 벽면올 지나는 정체유동(stagnation flow) 궤적이 더 길어서 하전된 입자가 타 공판 표면에 부착될 수 있는 확률이 더 높기 때문이다. 그리고 타공판 하류 면에 60PPI의 유전 필터를 붙였을 때 집진 효율이 최대 40%까지 증가하는 것올 알 수 있다. 이는 하전된 입자가 유전 필터에 의하여 일반 필터링 메카니즘과 정 전 집진 효과에 의하여 집진되기 때문이다.

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