지하철 객실 공기정화장치(SCAP) 시험차량 성능평가에 대한 연구

초록

현대 사회를 살아가는 사람들은 대부분의 생활을 실내공간에서 지내고 있으며 고유가시대 에너지 절약을 목적으로 건물의 기밀화와 환기부족으로 실내공기질은 점점 악화되어 가고 있다. 특히 불특정 다수의 사람들이 이용하는 대중교통의 공기질은 더욱 중요시 되고 있으며, 수도권 주요 교통수단인 도시철도의 공기질은 지하공간 운행과 PSD의 설치로 인해 많은 오염원을 가지고 있다. 하지만 도시철도 객실내 공기질을 향상시키기 위한 대책은 미비한 실정이며, 도시철도 객실내 청정설비의 설치는 기술적인 어려움 보다, 유지보수의 문제로 인해 상용화되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 도시철도 객실의 천장부에 밀폐형의 청정장치를 개발하여 미세먼지와 CO2를 포함한 가스상 오염물질(VOCs 및 HCHO)를 제거할 목적으로 지하철 객실 공기정화장치(SCAP)을 개발하고 있으며, 3차년도 연구개발 중 2차년도 개발을 진행중에 있다. SCAP은 입자상 오염물질을 정전롤필터를 사용하여 미세먼지(PM10)과 초미세먼지(PM2.5)를 동시에 제거하도록 설계하였으며, 유지보수 기간을 충분히 고려하여 최장 6개월의 교체주기를 가지도록 하였다. 또한 정전롤필터 밑단에 카트리지 흡착제를 설치하여 입자상 오염물질이 제거된 가스상 오염물질을 제거하도록 설계하였으며, 현재 CO2를 포함한 가스상 오염물질의 제거효율을 향상시키기 위한 연구가 진행중에 있다. 미세먼지와 가스상 오염물질을 제거하는 단일 시제품의 실험결과를 바탕으로 SCAP 시제품을 제작하였으며, 한국철도기술연구원에서 보유하고 있는 특대형 챔버내에서 실험차량에 장착하여 성능평가를 수행하였다. 실험은 시험차량 면적의 1/3을 대상으로 차량의 중간지점에서 양 쪽 끝부분을 비닐로 막고 미세먼지와 CO2에 대한 저감효율을 각각 측정하였다. 미세먼지의 경우 입자발생장치를 이용하여 입자를 발생 시킨후 SCAP 가동에 따른 농도저감효과를 측정하였다. 입자발생 후 실험공간내 입자의 고른 분포를 위해 내부 송풍기를 가동하여 유동을 발생 시켰고, 측정장비를 가동하여 600～500 ㎍/㎥ 정도까지 유지 시킨 후 350 ㎍/㎥ 까지 안정화 시켰다. 그 후 SCAP을 가동하여 시운전차량 SCAP 평가시 달성목표인 100 ㎍/㎥ 까지 도달하는 시간을 알아봤고, 30분 가동 후 최종 저감농도를 대상으로 저감효율을 산정하였다. CO2의 경우 탄산가스를 송풍기 전단부에 분사시킨 후 차량 대상면적에 고루 분사 시킨 후 6000 ppm까지 유지 시킨 후 5000 ppm까지 안정화하여 SCAP을 가동 30분 후 최종저감 농도를 대상으로 저감효율을 산정하였다.