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코안다 효과를 이용한 에어 블로어와 흡입구의 유동 제어
정우태(Wootae Jeong) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.3
도시철도 터널 내에 축적된 미세먼지(PM10 and PM2.5)의 제거를 위해 사용되는 분진흡입차량은 에어 블로어와 흡입시스템으로 구성된 하부흡입시스템의 설계방법에 따라 성능이 달라진다. 본 논문에서는 터널 집진차량의 하부에 설치된 먼지 흡입시스템의 효율 향상을 위하여 흡입구와 에어 블로어에 코안다 효과를 이용한 유속 조절장치를 적용하여 그 효과를 확인하였다. 특히, 공기 유동에 대한 수치해석을 통하여 진공 흡입구 내에 코안다 효과를 이용한 유속조절장치를 적용하였으며, 유속 조절각이 약 90도 내외일 때 유속의 상승과 더불어 유동의 안정화가 동시에 이루어질 수 있음을 확인하였다. 또한 링 블로어에 의해 동작되는 에어 나이프형 공기 블로어는 양쪽 끝 가장자리에 코안다 효과를 유도할 수 있는 엣지 구조를 삽입함으로써 블로어 양 끝단의 유속 저하를 개선할 수 있음을 확인하였다. 이러한 4개의 통합된 모듈 형식의 흡입 시스템의 설계는 최적화를 통하여 바닥 먼지가 비산됨과 동시에 흡입구로 흡입되어 궤도면에 누적된 미세먼지와 초미세먼지의 제거에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The efficiency of railway track cleaning vehicle for eliminating fine particulate matter (PM10 and PM2.5) in a subway tunnel depends strongly on the structure of the air blowing and suction system installed under the train. To increase the efficiency of underbody suction system, this paper proposes a novel method to use the Coanda effect for the air blower and dust suction module. In particular, through Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis, the flow control device induced by the Coanda effect enables an increase in the overall flow velocity and to stabilize the flow distribution of the suction module at a control angle of 90°. In addition, the flow velocity drop at the edge of the air knife-type blower can be improved by placing small inserts at the edge of the blower. Those 4 modular designs of the dust suction system can help remove the dust accumulated on the track and tunnel by optimizing the blowing and suction flows.
정우태(Wootae Jeong),박덕신(Duck-Shin Park) 한국철도학회 2011 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2011 No.10
Conserving clean air and removing contaminants and particular matters accumulated in the ventilation system of the subway stations are key issue for green railway environment. There is no national guideline or industrial regulations to sustain clean duct and ventilation system which requires rapid reformation of cleaning procedure and system. In fact accumulated various particular matters and dusts can occur secondary air contamination and become a primary health harm factor for subway passengers. This study investigates various duct cleaning technologies and trends. In additon effective cleaning method with an automated robot device is proposed. In particular current dust cleaning technologies and duct cleaning robots are analyzed based on their functions and feasibilities. The proposed design of automated device is expected to save the operating cost of subway HVAC system and sustain clean air environment.
사이클론 전처리부를 지닌 터널집진차량의 집진효율 최적화
정우태(Wootae Jeong) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.3
지하철 터널 내에 축적된 미세먼지와 초미세먼지를 제거하기 위해서는 새로운 형식의 분진흡입차량이 필요하다. 따라서 최근 개발된 분진흡입차는 초미세먼지 제거를 위한 흡입시스템과 사이클론형식의 전처리부 및 전기집진기를 장착하고 있다. 본 논문에서는 집진차량의 하부에 설치된 먼지 흡입시스템이 다양한 크기의 먼지입자를 효과적으로 흡입하고 처리하기 위해 사이클론형식의 전처리부가 포함된 집진시스템을 설계하고 집진효율을 ANSYS FLUENT의 전산유체해석을 통해 확인하였다. 흡입구와 사이클론형 프리필터가 연결된 격자모델을 기반으로 공기유동과 상차분모델(Discrete Phase Model)을 이용하여 다양한 입자의 크기와 종류 및 흡입팬의 용량에 따른 입자의 거동을 해석하였다. 다양한 입자의 크기와 종류, 흡입팬의 용량에 대해서 해석결과 집진차량의 운영속도 5km/h에서 미세먼지처리를 위해서는 흡입팬의 용량 1500m3/min에서 흡입구가 궤도면으로부터 약 100mm이내일 때 100μm 이하 크기의 먼지를 모두 처리할 수 있음을 확인하였다. 이러한 흡입구와 사이클론형식의 프리필터를 탑재한 터널집진차량은 후단에 설치된 전기집진기의 부하를 줄이고, 지하 터널내의 미세먼지와 초미세먼지의 제거에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. A new dust cleaning vehicle is needed to remove fine and ultra-fine particulate matter in subway tunnels. Therefore, the recently developed tunnel cleaning vehicle is equipped with an efficient suction system and cyclone-based prefilter to handle ultra-fine particles. To treat various sizes of particulate matter with an underbody suction system, this paper proposes a cyclone-based prefilter in the suction system and validates the dust removal efficiency through Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis using ANSYS FLUENT. Using the created surface and volume mesh, various particle sizes, materials, and fan flow rates, the particles were tracked in the flow with a discrete phase model. As a result, the dust cleaning vehicle at a normal operational speed of 5km/h requires at least a fan flow rate of 1500m3/min and 100mm of suction inlet height from the tunnel track floor. Those suction modules and cyclone-based prefilters in the dust cleaning vehicle reduces the dust accumulation load of the electric precipitator and helps remove the accumulated fine and ultra-fine dust in the subway tunnel.
청소효율 개선을 위한 덕트 청소로봇 브러쉬의 힘제어 방안
정우태(Wootae Jeong),전승우(Seung Woo Jeon),박덕신(Duck Shin Park) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11
Most of underground facility and modern high storage building requires a HVAC (Heating, Ventilating, and Air Conditioning) system that supplies fresh and clean air from outdoor environment. The air duct system consists of various components such as turning ducts, diverging ducts, air dampers and filters. As the reason of complexity of duct structure, infiltrated particles and pollutants are accumulated at inner surface of duct without being exhausted. Therefore, automated duct cleaning robots and systems are recently under development to eliminate various contaminants inner duct system. In this paper, a force control logics has been applied to the designed duct cleaning robot for constant cleaning force control and proved feasibility of the autonomous duct cleaning robot.