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탄소나노튜브를 적용한 정전분무 전기집진기의 간접하전 방식에서 미세액적 특성 연구
이지희(Jihee Lee),최지원(Jiwon Choi),남아란(Alan Nam),이보희(Bohee Lee) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.춘계
현대사회에는 다양한 형태의 미세입자들이 많이 존재하며 분진, 분체, 분말 등의 여러 가지 용어로 사용되고 있다. 그중에서도 공기 중에 떠도는 농도 짙은 분진이 열과 압력 등의 에너지를 수반하면 연소 및 폭발 등의 분진폭발로 진행되게 된다. 최근 대기 오염의 주요 원인인 미세먼지는 자동차 배출가스, 공장, 화력발전, 폐기물 소각장 등을 통해 배출되며 입경이 10㎛ 이하인 PM10과 입경이 2.5㎛ 이하인 PM2.5 등으로 분류되고 있다. 이러한 유해 대기오염물질인 미세먼지는 질산염, 황산염, 암모늄 이온 등의 탄소 화합물과 중금속 등으로 이루어져 있으며, 인체가 장기간에 미세먼지에 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되므로 호흡기 질환과 피부질환, 알레르기 질환, 안구 질환 등 각종 질병의 원인이 된다. 본 연구는 이러한 미세먼지 문제를 해결하기 위해 정전분무를 이용하여 미세입자들과 미세먼지를 제거할 수 있는 전기집진기의 개발에 관한 연구이다. 정전분무 방식에는 직접하전 방식과 간접하전 방식으로 나뉘는데, 직접하전 방식은 전도성 분사 기구인 노즐에 고전압을 직접 인가하고 간접하전 방식은 분사 기구와 집진 전극 사이에 위치하는 방전 전극판에 고전압을 인가하는 방식이다. 직접하전 방식의 경우 전기집진기의 절연에 대해 고려해야 할 부분이 많지만 본 연구에서 적용하는 간접하전 방식의 경우는 절연구간이 비교적 짧고 설치가 쉬우며 전기안전 측면에서 유리한 방식이다. 본 연구에서는 정전분무 방식의 전기집진기의 효율과 미세액적 발생 특성을 개선하기 위하여 탄소나노튜브 등의 다양한 전극 재질을 이용하여 실험을 수행하였다. 본 연구의 실험 결과를 통해 방전전극의 재질, 홀 직경, 이격거리, 분무액, 인가전압, 유량 등에 따른 미세액적의 분무 특성과 집진효율 개선을 위한 최적 설계 방안을 제안하였다. 향후 연구에서는 미세먼지 정전분무 전기집진기를 실제 현장에서 효율적으로 적용하기 위하여 미세먼지농도를 실시간으로 모니터링하고 미세먼지 제거를 효율적으로 관리할 수 있는 IT시스템을 구축할 예정이다.
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