고전압 인가장치와 나무를 이용한 초미세먼지 제거에 관한 연구

Abstract

한국은 OECD 주요국 중 세계에서 연 평균 미세먼지의 농도가 가장 높은 나라 중 하나이다. 연 평균 미세먼지 농도는 세계보건기구(WHO) 권장 기준의 약 3배이고 미세먼지 증가폭은 OECD 국가 중 가장 높다. 미세먼지로 인한 조기 사망자 수는 한 해 3만 명 정도 되고 이러한 미세먼지 오염이 2060년까지 계속 될 경우 900만 명이 조기 사망한다는 연구 결과도 있다. 이러한 상황 속에서 미세먼지를 제거하는 것은 매우 중요한 일이다. 본 연구는 이러한 심각한 상황 속에서 미세먼지를 제거하기 위하여 우리 주변에서 가장 흔히 볼 수 있는 나무와 고전압인가장치(High Voltage Power Supply)를 이용하여 코로나 방전을 일으켜 대기 중 미세먼지를 제거하려고 한다. 실험은 1 chamber에서 진행하였고 Collison type atomizer를 사용해 NaCl 용액으로 GMD(Geometry Mean Diameter)가 94.81인 입자를 발생시켜 미세먼지를 모사 하였다. 그리고 나무에 의한 미세먼지 제거율을 알아보기 위하여 전압을 걸어주지 않고 나무의 유무에 따라 미세먼지 변화량을 측정 하였다. 그 이후엔 코로나 방전(Corona discharge)에 의한 제거율을 알아보기 위해 전압을 1부터 5까지 변화 시키면서 실험 하였다. CPC(Condensation Particle Counter)를 통해 총 농도를 측정하여 제거 효율을 구하였고 SMPS(Scanning Mobility Particle Sizer)를 통해 각 전압마다 입자의 분포가 어떻게 변화하는지 관찰하였고 입자 크기에 따라 제거 효율을 구하였다. 실험 결과 이론에서 계산한 결과대로 3부터 코로나 방전이 일어나 전극 주변 입자가 이온화 되었으며 전극과 나무사이에 형성된 전기장에 의해 주변 입자가 제거 되었다. CPC로 입자 제거 효율을 계산해본 결과 3에서 16.7% 4kV는 31.7% 5에서는 20.4%의 제거 효율을 보였으며 SMPS로 측정을 해본 결과 나무가 없는 경우 전압이 증가할수록 큰 입자의 하전율이 증가하여 제거율이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 나무가 있는 경우 작은 입자도 하전율이 올라가 작은 입자에서도 제거율이 증가함을 볼 수 있었다. 코로나 방전에 의한 입자 제거 방법은 안전상의 문제만 보안한다면 미세먼지를 효과적으로 제거 할 수 있는 한 방법이 될 것으로 사료된다.