지하역사 안의 미세먼지를 줄이기 위한 관리기준이 강화되고 있는 가운데 수시로 교체 및 세척이 필요해 번거로웠던 기존의 공조기용 미세먼지 에어필터를 대체할 수 있는 반영구적인 다중 사이클론 시스템 기술을 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 홍순만(洪淳晩)) 권순박 박사팀이 세계 최초로 개발하여 8월 24일, 서울메트로 4호선 이촌역에 현장 부설을 완료했다.

원심력의 원리를 이용한 새로운 방식의 공기조화기, 다양한 용량에도 적용 가능

ㅇ 다중 사이클론 방식은 공기조화기를 통과하는 미세먼지 자체의 원심력을 이용하여 미세먼지를 분리해내는 원리로 가정용 진공청소기 및 산업용 집진설비 등에 적용되고 있다. 기존에 적용되고 있는 공조기용 에어필터의 경우 막힘 현상으로 인한 잦은 세척과 지속적인 교체비용 발생 등의 애로사항이 발생하여 효과적인 미세먼지 제거가 이루어지지 않고 있는 실정이다.

ㅇ 공조기내 에어필터를 대체할 수 있는 다중 사이클론 시스템은 먼지를 포함한 공기가 동일 축으로 사이클론을 통과(축류형 사이클론)하기 때문에 설치공간을 최소화할 수 있으며, 동일한 사이클론 유닛을 공기조화기의 단면 크기에 따라 다중으로 설치함으로써 다양한 용량의 공기조화기에 적용 가능하도록 개발됐다.

미세먼지를 확실히 잡아주는 포집부로 미세먼지 저감효율와 유지관리비 최소화

서울메트로 4호선 이촌역에 설치된 다중 사이클론 시스템은 820 CMM급 승강장용 공조기내에 축류형 사이클론 72개가 다중으로 설치됐으며, 공조기 하단부에 분리된 미세먼지를 걸러낼 수 있도록 먼지 포집부(트레이)가 설치됐다.

ㅇ 다중 사이클론 시스템은 지하역사에 유입되는 2.5마이크론 크기의 미세먼지 개수를 50%이상 저감할 수 있으며, 10마이크론 이상 입자는 95% 이상 저감하는 효율을 목표로 하고 있다.

ㅇ 기존 공조기용 에어필터의 경우, 필터의 세척 및 주기적인 교체비용이 공조기 한 대당 연간 1,200천원, 지하역사 1곳 기준으로 연간 약 7,000천원(역사당 공조기 수 6대 기준)이 소요됐으나 새로 개발된 다중 사이클론 시스템을 적용할 경우 지하역사 100개 기준으로 유지관리비를 연간 약 7억원 정도 절약할 수 있을 것으로 기대된다.

세계 최초의 사이클론 방식 에어필터로 세계적 권위지 등재 신청 및 국내외 특허 출원 완료

다수의 축류형 사이클론을 공조기에 적용하여 기존 에어필터를 대체한 세계 최초의 사이클론 방식 에어필터로(SCI논문 1편, 국내 특허 2건, 국제 특허 1건 출원), 현장 적용 후 이촌역 승강장 공기질 개선효과에 대한 원격 모니터링을 통해 하루 24시간, 총 6개월간의 지속적인 성능평가 연구가 진행되고 있다.

이번에 개발된 다중 사이클론 시스템은 국토해양부 미래도시철도 연구개발사업인 역사 설비 핵심장치 개발연구의 일환으로 철도연 도시철도 공기질 개선연구단(권순박 박사)에서 2007년부터 개발을 시작하여 2012년 본격 상용화될 예정이다.

한편, 사이클론 방식 공조기용 미세먼지 저감장치가 상용화될 경우, 최소의 유지보수 비용으로 지하역사 미세먼지를 관리할 수 있는 세계 최초의 기술이 확보될 것으로 기대된다. 또한 지하상가 및 코엑스와 같은 초대형 쇼핑몰 등 미세먼지 농도가 높은 곳에 적용되면 공기질 개선을 통해 시민 건강 보호에도 기여할 것으로 보인다.