| 연구개발개요 |
- 최근 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5) 오염이 이슈로 부각되어 미세먼지 오염에 대한 국민의 관심이 매우 높으며, 국민이 실생활에서 체감하는 미세먼지 오염도는 매우 높은 상황임. 특히 지하철은 대표적 미세먼지 오염 생활공간으로 언론매체 보도를 통해 국민의 관심사로 다뤄지고 있음. - 지하철 (초)미세먼지는 열차가 운행하면서 레일과 차륜, 팬토그래프와 급전시설의 마찰과 마모에 의해 발생하거나, 레일 연마작업과 지하구조물 유지보수작업 등으로 바닥에 쌓여있던 미세먼지가 운행하는 전동차의 열차풍에 의해 비산되는 것이 주요한 발생원임. - 지하철 (초)미세먼지는 호흡을 통해 승객의 체내로 유입되어 호흡기계, 심혈관계 질환을 야기함. 또한 (초)미세먼지는 노출량이 증가함에 따라 발병률과 사망률이 증가하는 유해물질이므로 적극적인 저감 노력이 필요함. - 승객의 입장에서는 지하철 전체의 미세먼지 농도보다 승객이 실제 이용하는 국부 공간에서의 미세먼지 농도가 중요하므로 승객의 미세먼지 노출 저감에 초점을 둔 기술 개발이 필요함.
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| 연구내용 및 범위 |
○ 본 연구단 과제의 최종목표는 국민 건강 보호를 위한 승객 이동 공간의 (초)미세먼지 제거기술 개발이며, 이를 통해 지하철 이용 승객의 (초)미세먼지 노출을 50% 저감하고자 함. 이를 위해 각 세부과제는 다음의 연구 개발 목표를 설정하였음.○ 1세부과제: 인공지능 기반의 조기 대응형 (초)미세먼지 저감 및 고속 저감기술 개발 - 지하철 공기질 빅 데이터 수집 및 인공지능 기반 예측기술 개발 - 재실자 기반의 조기 대응형 공조 환기 제어기술 개발 - 전동차 HVAC 부착형 (초)미세먼지 제거기술 개발 - 고속 대용량 (초)미세먼지 집진시스템 개발 - (초)미세먼지 제거기술을 적용한 철도차량의 안전성 평가 - 지하철 이용 승객의 (초)미세먼지 노출 저감 평가- 1, 2, 3세부과제 시제품의 현장 평가 · Test-bed 구축 및 평가 시나리오(안) - 수도권 및 지방에서 인접한 2개 지하철 역사에 (초)미세먼지 저감 시제품을 적용하고, 지하철 터널의 경우 전동차 HVAC 부착형 필터 개발 및 고속, 고용량 집진장치를 적용하여 이용객의 (초)미세먼지 노출을 평가하고자 하며, - 지하철 공간에 따른 이용객의 (초)미세먼지 노출 저감율과 평균 이용시간을 반영하여 총 노출량의 변화를 평가하고자 함 (지하역사-전동차 객실-지하역사)(참고자료: 서울연구원 「대중교통 출근자 평균 통행 행태 (2013년)」에 따르면 지하철 출근자는 평균 대합실에서 11분, 승강장에서 6분, 전동차에서 35분의 시간을 보냄) - Test-bed 평가 시나리오는 도시철도 운영기관 환경협의회, 학회 자문(도시철도학회, 철도학회 등), 전문가 자문을 통해 확정할 예정임○ 2세부과제: 도시철도 (초)미세먼지 저감 효율 향상 핵심기술 개발 - 저에너지 소모형 초미세먼지 제거기술 개발 ？ 초미세먼지 응집, 조대화 기술 개발 ？ 차량 또는 공조환기장치 장착형 저에너지 소모형 초미세먼지 제거장치 설계 및 제작 ？ 철도시설의 기존 집진장치(공조환기설비, 전기집진설비 등)와의 연계 운전체계 구축 - 공조 환기시스템 리트로핏 기술 개발 ？ 초미세먼지 제거장비의 모듈화 기술 개발 ？ 하전, 집진, 응집, 건습식 세정 장치 등 모듈 상호 결합 및 환기 공조 설비 인터페이스 기술 개발 ？ 공조 환기설비 구조, 형태별 최적 모듈 조합 도출 및 시스템 개발 ？ 초미세먼지 제거효율 : 90% 이상 (처리 유량 6,000 CMH급) · 초미세먼지 제거량: 80 g/일 ？ 초미세먼지 저감 시스템 압력손실 : 40 mmAq 이하 ？ 초기 성능 대비 세정효율 : 90% 이상 ？ 세정 주기 : 20 시간 이상 ？ 오존 발생량 : 0.03 ppm 이하 (24시간 연속 운전 기준) (대기환경기준 8시간 0.06 ppm 1시간 0.1ppm) ？ 리트로핏 모듈 제작 및 현장 적용·구축 기술 - 외기 농도 조건에 따른 공조 환기설비 운전 시나리오(안) ？ 외기 농도 낮음: 외기를 1차 전처리 필터 측에서 정화 후 역사에 공급하여 초미세먼지 농도를 10~20% 저감 ？ 외기 농도 높음(나쁨): 2차 공기정화장치에 의한 청정 공기를 역사에 공급하여 초미세먼지 농도 30~50% 저감
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