대전 도시철도역사 초미세먼지 잡았다… 기계연 무필터 저감장치 개발·실증

24일 서대전네거리역사서 기자간담회 열고 실증 시연
초미세먼지에 이온 붙이고 정전기로 빨아들이는 방식
오존 발생 문제 극세사 방전극·비금속 탄소판으로 해결

김학준 기계연 도시환경연구실 책임연구원이 24일 대전도시철도1호선 서대전네거리역에서 초미세먼지 저감장치에 대해 설명하고 있다. 임효인 기자

24일 오전 대전 중구 도시철도1호선 서대전네거리역 지하 3층 공조실. 한국기계연구원 도시환경연구실 김학준 책임연구원 연구팀이 개발한 '제로오존 특성의 대용량 무필터 공기청정 기술'(지하철 터널 초미세먼지 저감장치)이 실증 중인 이곳엔 열차가 다니는 터널 뒤편으로 60cm 정사각형의 패널 16개가 모듈식으로 높게 설치돼 있다. 연구팀이 실내 초미세먼지농도를 측정하기 위해 설치한 모니터를 켜자 실내 40PM(㎍/㎥)에 육박했던 실내 초미세먼지농도가 순식간에 아래로 떨어졌다. 연구팀이 개발한 이 장치는 도시철도역사 내 초미세먼지를 필터 없이 정전기로 빨아들이는 장치다. 세정장치를 통해 물로 씻을 필요 없이 바람으로 먼지를 흡입장치로 보내며 이 흡입장치를 비우면 필터 없이 반영구적으로 사용이 가능하다.

봄철 불청객 초미세먼지로부터 시민의 건강을 보호하고 관리 비용을 최소화할 수 있는 기술이 나왔다. 대전 도시철도 내 실증 결과 초미세먼지가 90% 제거되며 학교와 백화점 등으로 설치가 확대될 예정이다.

한국기계연구원(이하 기계연)과 과학기술정보통신부는 이날 연구성과 기자간담회를 열고 김학준 책임연구원 연구팀이 2021년부터 개발한 기술을 소개했다. 정전기력을 활용하면서도 오존 발생을 최소화환 세계 최고 수준의 무필터 공기정화 시스템이다.

이 기술은 초미세먼지에 이온을 붙이고 이를 정전기로 빨아들이는 원리를 이용한다. 집진패널 옆으로 설치된 하전장치를 통해 초미세먼지에 이온을 붙이고 정전기력으로 이를 흡입시켜 공기질을 개선하는 것이다. 그동안 이러한 정전기 방식을 사용했을 땐 오존이 발생해 이용에 어려움이 있었는데, 김학준 박사 연구팀은 연구를 통해 극세사 방전극과 비금속 탄소판을 활용해 오존 발생을 저감하는 방식을 찾아냈다.

서대전네거리를 비롯해 인근 오룡역과 중구청역에도 설치한 결과 초미세먼지를 90% 이상 제거하는 효과를 확인했다. 이 기술은 기존 필터 방식의 공기청정기가 필터 막힘으로 공기 흐름이 저하돼 교체에 드는 비용 문제를 해결한다. 지하철 터널용 장치는 덕트가 필요 없어 제작 비용도 30% 이상 절감됐다는 게 연구팀의 설명이다. 지하철 터널 환기구 적용 시 연간 1개 역당 전기료와 상수도, 하수도 등 유지보수비로 소요되는 금액은 1400만 원으로 기존 무필터 방식인 9400만 원보다 저렴하다. 이러한 방식으로 학교 공기청정기를 설치할 땐 연간 300억 원 규모의 필터 교체비를 절감할 수 있을 것으로 추산된다.

이번 연구는 대전교통공사의 수요에 따라 이뤄졌다. 대전 지하철 터널 내 미세먼지 저감장치 보급률은 0% 수준으로, 저비용·친환경적인 방식의 개발을 요청하며 기술개발이 시작됐다.

류석현 기계연 원장이 기자간담회서 발언하고 있다. 임효인 기자

김학준 기계연 책임연구원은 "그동안 기존 정전기 방식의 한계로 실내에 적용하기 어려웠던 오존 발생 문제를 근본적으로 해결한 유일한 기술이다. 초기 도입 후 3년 내 손익분기점에 도달할 수 있는 경제성까지 갖췄다"며 "과학자로서 국민 체감형 연구를 할 수 있다는 자체에 자부심을 느끼고 앞으로 이런 부분이 계속 활성화될 수 있도록 최선을 다하겠다"고 말했다.

류석현 기계연 원장은 "향후 여러 인증 절차를 거치고 나면 국내 다중이용시설은 물론 미세먼지가 심각한 인도나 중국에도 수출해 국익을 창출하는 계기가 되길 바란다"며 "기계연은 국민 체감형 기술로 미세먼지와 같은 이러한 사회적인 문제를 해결하는 데 선봉이 되도록 하겠다"고 말했다. 임효인 기자