지하철 공기질 향상을 위한 휠-레일 접촉 발생 나노입자 저감 연구

초록

지하철 시스템은 친환경적으로 인식되지만, 실제로는 다양한 접촉면에서 미세마모 입자를 발생시키고 있다. 특히, 휠-레일 접촉은 지하철 미세먼지의 가장 주된 원인임에도 불구하고 관련 연구는 아주 드물다. 나노입자는 인체에 쉽게 호흡을 통해 침투하고 혈관을 통해 인체 장기에 쌓여 다양한 질병을 일으킨다. 이러한 나노 입자들은 열차 주행 시 피스톤 효과에 의해 터널에서 터널로, 터널에서 역사로 쉽게 이동하여 이용자들의 건강에 유해한 영향을 미친다. 따라서, 이러한 마모를 통해 발생하는 나노입자 저감 연구는 시급하다. 따라서, 본 연구에서는 Twin-disk 시험기를 활용하여 휠-레일 접촉 미세마모 입자 발생 모사시험을 통해 나노입자 발생 저감 방법에 대한 연구를 수행하였다. 저감 방법으로는 살수 방법을 적용하였고 건조 조건 시험을 통해 비교 데이터를 확보하였다. Fast Mobility Particle Sizer 를 활용하여 6-560 nm의 입자들의 수농도를 측정하였다. 측정된 수농도와 슬립율과의 관계 및 전체합, 그리고 입자 크기 분포 등의 분석을 수행하여 살수 방법의 효과를 확인하였다. 시험 결과 건조 조건과 살수 조건에서는 다른 발생 경향을 나타내었다. 살수 조건은 전체 입자 발생 수를 저감시켰지만, 일부 아주 작은 입자의 수농도는 오히려 증가시켰다. 이는 아마도 살수에 쓰인 수돗물에 포함된 미네랄의 영향을 판단된다. 결론적으로 살수 방법은 나노입자 발생 저감에 효과가 있는 것으로 판단된다.