자기력을 이용한 지하터널 미세먼지 제거특성

초록

1. 서 론 최근 수도권 지하철 역사에는 PSD 설치로 인하여 승강장 내 미세먼지의 농도는 낮아졌으나, 터널 내 미세입 자의 농도는 높아지는 경향이 있다.1) 터널 내 미세먼지는 도시철도 곡선부와 정류장에서 강한 마찰에 의한 금속마모로 인하여 약 65~66%가 금속성 미세먼지 인 것으로 조사되었다.2) 이에 본 연구에서는 전자석을 이용 하여 Fe계 미세먼지를 제거하기 위해 자기력을 이용한 미세입자 처리장치를 개발하고 제거특성을 연구하였다. 2. 연구방법 2.1. 실험장치 자기력을 이용한 미세입자 처리장치는 3단의 영구자석을 Fig. 1과 같이 적용하여 제작하였다. 또한 미세먼지 제거효율을 측정하기 위하여 풍동을 제작하였으며, 풍동 전단에는 수집된 터널 내 미세입자를 뿌려주기 위한 먼지발생기를 설치하였다. 그리고 풍속과 미세입자의 농도를 측정하기 위하여 Testo 445와 Grimm사의 Dust Monitor 1.109를 사용하였다. 2.2. 미세입자 입경분포 분석 지하철 터널 내 먼지를 수거하고 500 μm 입경 이하로 걸러낸 풍동 투입용 미세입자 시료와자기력을 이용한 미세입자 처리장치를 통해 포집된 미세입자의 입경분포를 Malvern 사의 입경분석기(Mastersizer2000)을 사용 하여 분석하였다. 3. 결과 및 고찰 자기력을 이용한 미세입자 처리장치의 미세먼지 제거 효율을 파악하기 위하여 풍동에서 8.2 m/s, 3.3 m/s의 풍속으로 측정을 실시하였다. 측정시간은 각 풍속마다 4분간 측정을 실시하였으며, 측정데이터는 측정 1분 후 부터 2분간 데이터를 사용하였다. 입경별 효율평가 결과 8.2 m/s 풍속에서 TSP, PM10, PM2.5순으로 20%, 20%, 18% 저감효과를 보였으며, 3.3 m/s에서 36%, 36%, 33%의 저감효과를 보였다. 미세입자의 입경분포는 Fig. 2와 같다. 터널 내 미세먼지는 2 μm, 10 μm와 100 μm에서 봉우리형태를 나타 내었으며, 특히 10 μm, 100 μm에 집중되어 있다. 그리고 자기력을 이용한 미세입자 처리장치에 의해 포집된 미세입자의 입경은 약 5 μm 이상부터 포집되었다. 자기력을 이용한 미세입자 처리장치는 PM10 및 TSP의 제거효율이 동일하며, 포집입경이 5 μm 이상인 미세 먼지 제거 특성을 가지고 있다.