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[IT뉴스]저전력으로 지하철 터널 초미세먼지 제거…"국민 편익 위한 기술 개발"

온카뱅크관리자

2025-03-24 16:17:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 기계연, 무오존·무필터 공기정화시스템 실증 
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 <img alt="24일 대전 서대전네거리역 공조실에서 김학준 한국기계연구원 도시환경연구실 책임연구원이 기계연 무필터 공기정화 시스템 앞에서 원리를 설명하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324161018631ampp.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="5m700B6FLm" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324161018631ampp.jpg" width="658">
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 24일 대전 서대전네거리역 공조실에서 김학준 한국기계연구원 도시환경연구실 책임연구원이 기계연 무필터 공기정화 시스템 앞에서 원리를 설명하고 있다. 이병구 기자 2bottle9@donga.com
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 국내 연구팀이 지하철역 터널에서 초미세먼지를 제거하는 무오존·무필터 공기정화 시스템 실증 시험을 마쳤다. 기존 대형 무필터 공기정화 시스템의 문제였던 오존 방출을 약 10분의 1로 줄여 실내에 적용한 게 핵심이다. 필터를 교체할 필요가 없이 간단히 세척할 수 있어 유지보수 비용도 절감된다. 향후 다른 지하철역이나 학교, 백화점 등 집단이용시설로 확대 적용될 것으로 기대된다.
 김학준 한국기계연구원 도시환경연구실 책임연구원은 24일 오후 대전 서대전네거리역 역사 내에서 진행된 성과 시연 및 기자간담회에서 "기존 정전기 방식의 한계로 실내에 적용하기 어려웠던 오존 발생 문제를 근본적으로 해결한 기술"이라고 말했다.
 미세먼지 제거 방법은 필터·무필터 방식으로 구분된다. 주택 내부 등 실내 공간에서는 보통 필터 방식이 사용된다. 필터 방식은 미세먼지가 공기 흐름에 따라 이동하다 필터에 걸린다. 먼지가 필터에 쌓이면 흡입되는 공기와 배출되는 공기 사이의 압력이 커진다. 그러면 공기정화 효율이 줄고 필터가 손상될 수 있어 필터 교체 등 유지보수 비용이 증가한다는 점이 단점이다.
 필터를 쓰지 않는 정전기식 공기정화 시스템은 보통 반도체 공장 등 제조 산업에서 큰 규모로 활용된다. 이때 높은 전력이 필요한데 전력이 높으면 오존이 다량 발생한다는 점이 해결 과제였다. 인체에 오존이 많이 노출되면 호흡기나 눈에 자극을 주거나 폐 기능을 저하할 수 있다.
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 <img alt="한국기계연구원이 개발한 대용량 무필터 초미세먼지 저감 기술 개념도. 한국기계연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324161020095twsz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="06qYYtqynk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324161020095twsz.jpg" width="658">
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 한국기계연구원이 개발한 대용량 무필터 초미세먼지 저감 기술 개념도. 한국기계연구원 제공
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 연구팀은 극세사 탄소섬유를 활용해 저전력에서도 미세먼지를 붙잡는 음이온이 생성될 수 있도록 하는 기술을 개발하고 이를 실증하는 데 성공했다. 사용되는 전력이 높지 않기 때문에 오존 방출량이 기존보다 약 10분의 1로 감소했다. 
 지하철 터널에서 발생하는 미세먼지가 외부로 유출되거나 외부 미세먼지가 지하철 터널로 유입된다. 이 때문에 지하철 터널의 미세먼지 저감 기술에 대한 수요도 꾸준히 제기됐다. 현재 지하철 터널 구간에 사용되는 공기정화 시스템은 전력 소비가 크고 물청소가 필요한 등 유지보수가 까다롭다. 이 때문에 서울 20%, 부산 5% 이내 등 보급률이 저조한 상황이다.
 연구팀은 개발한 기술을 활용해 지하철 터널용 공기정화 시스템을 개발해 실증을 수행했다. 대전시 서대전네거리역과 오룡역, 용문역 3개 역사에 설치돼 운영됐다.
 실험 결과 공기정화 시스템 필터를 거치고 바로 나온 공기는 약 90% 이상, 역과 역 사이 터널에 배출되는 공기에서 73%의 초미세먼지가 제거됐다. 터널 내부의 공기와 섞인 후 측정한 초미세먼지 저감율은 22%다. 시스템을 전 역사에 확대 설치하면 공기정화 효과가 커질 것으로 기대된다.
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 <img alt="24일 대전 서대전네거리역 공조실에서 기계연 무필터 공기정화 시스템 가동·미가동일 때 PM2.5 초미세먼지 농도를 6초 평균으로 측정해 실시간 기록하는 모습. 공기정화 시스템 가동 전 초미세먼지 농도는 세제곱미터당 약 40~45마이크로그램이었지만 가동 후 필터를 거쳐 배출되는 공기의 초미세먼지 농도는 한 자릿수 대로 감소했다(빨간 동그라미). 이병구 기자 2bottle9@donga.com" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324161021374aroj.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="UXDRRoDxiA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324161021374aroj.jpg" width="658">
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 24일 대전 서대전네거리역 공조실에서 기계연 무필터 공기정화 시스템 가동·미가동일 때 PM2.5 초미세먼지 농도를 6초 평균으로 측정해 실시간 기록하는 모습. 공기정화 시스템 가동 전 초미세먼지 농도는 세제곱미터당 약 40~45마이크로그램이었지만 가동 후 필터를 거쳐 배출되는 공기의 초미세먼지 농도는 한 자릿수 대로 감소했다(빨간 동그라미). 이병구 기자 2bottle9@donga.com
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 정전식 필터는 매일 청소된다. 김 책임연구원은 "지하철 운행이 끝나면 전원이 꺼지면서 자동으로 필터에 있는 먼지를 청소한다"고 설명했다.
 연구팀은 개발한 기술을 학교용 공기청정기 형태로 개량해 부산시의 한 초등학교에도 설치해 실증과 관련 인증을 진행하고 있다. 경기도의 한 백화점에서도 실증 시험을 완료해 미세먼지 저감효과를 확인했다.
 이번 연구성과는 수요가 먼저 제기된 기술개발 사례라는 점이 특징이다. 대전교통공사에서 먼저 미세먼지 정화시스템에 대한 수요를 제기하고 이를 한국연구재단과 과기정통부에서 발굴해 기계연이 수행한 것이다.
 황판식 과기정통부 연구개발정책실장은 "국가 연구개발 성과가 논문에 머무르지 않고 국민 생활에 직접적인 편익을 제공하는 진정한 기술사업화의 실현이라는 점에서 이번 성과는 매우 뜻깊다"며 "연구개발의 종착지가 사회와 시장이 되어야 한다고 생각한다"고 밝혔다.
 류석현 기계연 원장은 "20년 이상 정전기술을 연구해 온 기계연에서 세계 최고 수준의 미세먼지 저감기술을 개발했고 2년간의 실증을 통해 그 안정성과 효과를 입증했다"며 "더 많은 공공시설에 확대 적용해 국민 건강 증진에 기여하겠다"고 말했다.
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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