[논문]항균 필터의 미생물 오염에 관한 수치적 연구

항균 필터의 미생물 오염에 관한 수치적 연구
Numerical Study on the Microbial Contamination of Antimicrobial Air Filters 원문보기

윤기영 (연세대학교 기계공학과) , 박재홍 (연세대학교 기계공학과) , 김양선 (연세대학교 기계공학과) , 박철우 (연세대학교 기계공학과) , 황정호 (연세대학교 기계공학과)

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(2003)은 항균 처리된 공조용 필터가 미생물의 번식을 지연시키는 역할을 하며, 이를 완벽하게 억제할 수 없다는 것을 실험적으로 규명하였다. 본 연구에서는 수치적 모델을 이용하여 항균필터 상에서 미생물이 번식하는 현상에 대해 모델링을 수행하였다.

공간에 적용되었을 경우를 모델링하였다. 이 때, 필터의 면적 lcm²를 대상으로 계산하였고, 필터를 통과하는 유속은 0.1m/s로 가정하였匸" 필터의 집진 성능은 80%로 설정하였고, 항균 성능은 1%~99% 로 설정하였다. 본 조건에서의 계산 결과를 그림 2에 나타내었다.
[은 필터상의미 생 물이 번식 하는 번식 속도를 의미 하며 , Nsurv는 필터 에포집된 바이오에어로졸 중, 항균 필터의 항균 성능에 의해 생명성이 저하된 후, 필터 상에서 번식할 수 있는 생명성을 지닌 바이오에어로졸의 수를 의미한다. 필터 상의 미생물은 식(1)에 의해 번식하며, 번식된 미생물 중 일정 비율만큼 비산되어 실내 공간으로 유입된다고 가정하였다.

본 연구에서는 특정 환경 내에서 개체수의 증가를 모델링하기 위해 주로 사용되는 logistic model을 항균 필터의 특성에 맞게 다음과 같이 변형하여 사용하였다.
이를 바탕으로 다양한 항균 성능을 갖는 항균 필터가 500CFU/m3의 농도로 바이오에어로졸이 존재하는 공간에 적용되었을 경우를 모델링하였다. 이 때, 필터의 면적 lcm²를 대상으로 계산하였고, 필터를 통과하는 유속은 0.

Trial-and-error 방식으로 실험결과와 계산 결과를 비교하며, 적절한 [값을 설정할 수 있었다. 이렇게 구해진 [값과 Verdenelli et 乩(2003)의 실험 조건을 식 (1)에 대입함으로 항균필터 상에서 미생물이 번식하고 비산되는 경향을 계산할 수 있었다.
(2003)의 실험 결과와, 본 연구에 의해 계산된 결과를 비교하여 그림 1에 나타내었다. 실험결과와 유사한 경향을 보이며, 필터 상의 미생물이 번식하고, 비산되는 것을 수치적으로 모델링 할 수 있었다.
본 조건에서의 계산 결과를 그림 2에 나타내었다. 항균 성능이 높을수록 항균 필터 상에서의 미생물 번식이 억제되며, 따라서 미생물 번식에 의한 바이오에어로졸 비산도 지연되는 것을 수치적으로 확인할 수 있었다.

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