| 2차년도 |
본 연구에 있어서 1차년도의 개발은 정전분무를 이용한 미세먼지기의 기존적인 집진 시스템의 구축을 목표로한다.세부 목표는 다음과 같다.○ 탄소나노튜브로 코팅된 미소 액적을 발생 전극 개발○ 다중 노즐방식이 적용된 정전분무 방식의 전기집진장치 개발○ 탄소나노튜브를 적용한 정전분무 방식 전기집진기의 대전된 미소 액적의 특성을 분석하고 실내 부유 미세먼지 집진을 위한 전기집진기의 최적화 설계 기술 확립○ 탄소나노튜브를 적용한 정전분무 방식의 미세먼지 전기집진기의 성능평가 및 적용성 검토○ 미세먼지 집진기의 성능평가
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본 연구에서 1차 년도에 진행되는 세부 목표에 대한 연구 내용은 다음과 같다. ○ 탄소나노튜브로 코팅된 미소 액적을 발생 전극 개발 - 탄소나노튜브 전극의 구조와 인가전압 등 전도성 미소 액적 발생을 위한 전기집진기 구조 최적화 조건 확립 - 탄소나노 튜브 전극을 통해 발생되는 200㎛ 이하 크기의 대전된 미소액적 발생 특성 분석 - 발생되는 전도성 미소 액적의 유량과 탄소나노튜브 인가전압에 따른 대전 액적 전류의 크기 분석을 통한 운전 최적화 조건 확립○ 다중 노즐방식이 적용된 정전분무 방식의 전기집진장치 개발 - 분무 노즐의 구조, 배치, 개수 등에 따른 정전분무 특성 분석 - 분무 노즐의 분무액 유량, 전기장의 세기, 탄소나노튜브 전극과의 이격 거리 등에 따른 정전분무 특성 평가 - 분무액 유량과 인가전압 등에 대한 미소액적의 형상, 전기전도가 다른 액체의 미소액적의 전기적 특성 검토○ 탄소나노튜브를 적용한 정전분무 방식의 미세먼지 전기집진기의 성능평가 및 적용성 검토 - 전기장 세기, 분무액 유량 등에 대한 액적의 크기와 분사특성을 검토하고 완성된 1차 시제품 상태에서 미세먼지 크기별 전기집진기 성능평가 ○ 실내 미세먼지의 농도를 실시간 검출하고 분석하는 모니터링 시스템 개발 - 5종류 (미세먼지, 초미세먼지, 일산화탄소, 이산화질소, 아황산가스) 대기오염원의 측정방법 및 센서 선택 - 실내 미세먼지의 농도를 실시간 검출, 분석 및 데이터 저장하는 소프트웨어 개발 - 실내 부유 미세먼지에 대한 모니터링 시스템 구축 ○ 미세먼지 집진기의 성능평가 - 실험실 규모의 미세먼지 집진 성능 시험장치 구성 - 실험실 규모에서의 성능평가 성능목표 : TSP 제거효율 > 95.0%, PM10 제거효율 > 95.0 %, PM2.5 제거효율 > 95.0 %
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
본 연구 개발을 통한 기술적 기대성과는 다음과 같이 예측할 수 있다.- 그래핀은 탄소들이 벌집모양의 육각형 그물처럼 배열된 층으로 물리적, 화학적 안정성이 매우 높은 나노물질 신소재이며 기존의 방진망이 가지고 있는 섬유간 분리현상, 취약한 내구성을 보완할 수 있으며, 내구성과 항균성, 집진기능을 향상 시킬 수 있다. - 전기식 집진방식은 필터식 집진에 비해 수분의 영향을 덜 받기 때문에 항상 좋은 집진효과를 기대 할 수 있으며, 바이러스의 번식 또한 필터식에 비해 어렵다. 또한 대부분의 세균들은 전기 집진식으로 제거가 가능하다.- 좁은 공간에도 설치할 수 있으며, 적은 유량의 물로도 미세한 액적을 만들어 공급을 하여 유입되는 미세먼지를 효과적으로 대전 시킬 수 있어서 전기 집진기에서의 높은 집진 효율을 달성 할 것으로 기대할 수 있다.- 연소가스가 발생하는 화력발전소 뿐만 아니라 컴팩트한 장치에 의한 대용량의 배기가스 처리기술 적용이 필수적인 대형 선박에서의 미세입자 저감 적용이 가능할 것으로 기대할 수 있다.
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| 사회 경제적 파급효과 |
본 연구 개발을 통한 사회적 경제적 파급효과는 다음과 같다. 본 연구는 현대사회에서 매우 심각하게 대두되고 있는 대기질 개선에 관한 연구로 실내 공간 미세먼지 집진 장비를 개발하여 친환경 생활공간 조성 기술을 개발하고자 한다. 이를 통하여 대기 오염에서 부터 인간의 삶의 질을 개선하고 건강권 확보에 기여하고자 한다. 기존 필터와 집진시설에 소요되는 전력과 유지관리 비용 절감은 물론 새로운 방식의 실내공기질 정화기술에 대한 원천기술 확보로 산업적 대외 경쟁력 제고에도 기여 할 수 있으며, 공기 포집 후 필터를 이용한 기존 제거 방식의 경우 에너지 소모가 많고, 필터에서 2차 세균 번식은 물론 잦은 교체주기, 집진 후 먼지처리 등 유지와 관리에 많은 문제점이 있다. 이러한 기술을 적용할 경우 저전력 에너지를 활용해 미세먼지의 침전을 지속적으로 방지할 수 있으며, 기존 공기의 포집 후 필터에 연계 시 실내 공기질의 개선에 크게 기여할 것으로 기대할 수 있다. 또한 전기식 집진장치의 필터는 반영구적으로 사용이 가능하여 경제적이다
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| 활용방안 |
본 연구 개발을 통한 개발된 기술의 활용 방안은 다음과 같다. ○ 실내 공간 내의 부유 미세먼지를 효과적으로 제거하고 제거 수준을 실시간으로 모니터링 함으로써 쾌적한 실내 환경 제공 ○ 미세먼지에 대한 실시간 대기오염 통계 및 모니터링 용도로 활용 ○ 미세먼지 PM10, 초미세먼지 PM2.5 이외에 일산화탄소, 이산화질소, 아황산가스 5종류에 대한 대기 오염 상황에 적용 ○ 좁은 공간에도 설치할 수 있으며 기존의 코로나 방전을 이용하는 전기집진기의 오존 발생문제가 없기 때문에 다양한 형태의 실내 건축 구조물에 적용 ○ 연면적 1,000m2 이상인 노인요양시설, 소규모 영화관 및 30세대 이상 신축 공동주택 ○ 학원 대규모 점포, 숙박시설, 위락시설, 공동주택, 교육연구시설, 군사시설, 노유자 시설, 지하역사 등 다중 이용시설 ○ 타 환경 산업시설과의 유사성 검토 및 연계를 통한 환경 기술 파급적용 가능하며 산업체에 적용 ○ 화석에너지 사용 발전소와 산업체에서 배출되는 배가스 특성과 공장의 입지적 특성에 적합 ○ 연소가스가 발생하는 화력발전소 및 대용량의 배가스 처리기술 적용이 필수적인 대형 선박에서의 미세입자 저감에 적용이 가능 ○ ICT 기반 기술의 적용을 통해 공동주택 이외에 대용량의 산업 시설의 작업 환경 개선에 있어 고효율 및 경비 절감 방안 대응 ○ ICT 기술 접목을 통한 지능형 설비 기술 확보를 통해 건축구조물의 선진화 기술 대응 가능 ○ 다양한 산업 시설의 작업환경 개선과 고효율 지능형 기술을 토한 유지관리비용 저감 효과 기대 ○ 상용화 기반 구축 및 산업 활성화를 통한 부가가치 창출 가능 ○ 운전유지비, 설치비, 처리효율 등 환경, 에너지 및 경제적 측면에서 뛰어난 정전집진 기술 확보 ○ 타 산업시설과의 연계를 통한 환경 기술 파급적용 가능하며 산업체에 적용 가능한 기술
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