정전분무액적 특성이 미세먼지 집진효율에 미치는 영향

신항주; 최성호; 이대균; 박준수; 유정훈; 장진영; 최영찬; 이영주; 최종원; 황정호

정전분무액적 특성이 미세먼지 집진효율에 미치는 영향

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The Impact of Electrostatic Spraying Droplet Characteristics on Fine Dust Collection Efficiency

자료유형: 학술대회자료

저자정보: 신항주 (한국에너지기술연구원) 최성호 (한국에너지기술연구원) 이대균 (한국에너지기술연구원) 박준수 (한국에너지기술연구원) 유정훈 (한국에너지기술연구원) 장진영 (한국에너지기술연구원) 최영찬 (한국에너지기술연구원) 이영주 (한국에너지기술연구원) 최종원 (한국에너지기술연구원) 황정호 (연세대학교)

저널정보: 대한설비공학회 대한설비공학회 학술발표대회논문집 대한설비공학회 2024년도 하계학술발표대회 논문집

발행연도: 2024.6

수록면: 324 - 327 (4page)

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연구주제: 본 연구는 정전분무에서 하전된 물방울의 특성이 미세먼지 집진효율에 미치는 영향을 이론적으로 평가하는 것을 목표로 한다.

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연구배경: 미세먼지(PM10 및 PM1)는 환경과 건강에 해로운 영향을 미치며, 기존의 필터 기술로는 PM1의 집진효율이 낮아 정전분무가 효과적인 대안으로 제안된다.

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연구방법: 정전분무와 압력분사에서 물방울의 직경과 속도를 측정하기 위해 5mL/min의 유량과 25kV의 전압을 사용하여 실험을 진행하였다.

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연구결과: 정전분무에서 하전된 물방울의 집진효율은 PM1에서 100%에 달하며, 일반 물방울에 비해 미세먼지 집진에 더 효과적임을 나타낸다.

정전분무액적 특성이 미세먼지 집진효율에 미치는 영향

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미세입자를 포집하기 위한 설비에 직물필터가 주로 사용된다. 그러나 먼지누적으로 인해 시간이 지남에 따라 높은 차압이 발생되어 주기적인 교체가 필요하다. 이를 해결하기 위해 필터를 사용하지 않고 미세먼지를 포집하는 장치인 스크러버 를 이용한 연구가 진행왔으나 분사된 물방울은 PM 1 범위의 포집효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 PM 1의 집진효율을 높이기 위해 정전분무에서 하전된 물방울을 이용하여 집진성능을 이론적으로 평가하였다. 물방울이 미세먼지 를 포집하기 위해 확산(Diffusion), 차단(Interception), 관성충돌(Impaction)의 메커니즘이 사용되고, 하전된 물방울은 추가로 정전기적 인력(Electrostatic force)추가되어 PM 1구간에서 집진효율을 높이게 된다. 이때, 물방울의 직경과 미세먼지와의 상대 속도가 중요한 요소로 작용한다. 이를 측정하여 집진효율을 계산한 결과 일반물방울과 하전물방울의 포집효율은 Dp=0.05μm 구간에서 0%, 100, Dp=1μm구간에서 6.4%, 9.33% Dp=5μm구간에서 78.34%, 61.06%, Dp=10μm구간에서 100%, 87.88%의 효율 을 보였다. 이는 PM 1의 미세먼지를 포집하기 위해 하전물방울이 더욱 유리하며, 1μm 이상의 크기에 미세먼지는 물방울의 직경과 미세먼지와 상대속도에 비례하여 집진효율이 높아짐을 알 수 있었다. 따라서 무필터 고효율의 집진장치를 설계함에 있어서 집진성능을 극대화 할 수 있는 기술로 정전분무를 선정할 수 있는 요인으로 본 연구가 기여할 것으로 기대된다.

#Electrostatic spray(정전분무) #Fine dust(미세먼지) #Collection efficiency(집진효율) #Droplet(액적) #Air quality(공기질)

AI 요약

연구주제

본 연구는 정전분무에서 하전된 물방울의 특성이 미세먼지 집진효율에 미치는 영향을 이론적으로 평가하는 것을 목표로 한다.

연구배경

미세먼지(PM10 및 PM1)는 환경과 건강에 해로운 영향을 미치며, 기존의 필터 기술로는 PM1의 집진효율이 낮아 정전분무가 효과적인 대안으로 제안된다.

연구방법

정전분무와 압력분사에서 물방울의 직경과 속도를 측정하기 위해 5mL/min의 유량과 25kV의 전압을 사용하여 실험을 진행하였다.

연구결과

정전분무에서 하전된 물방울의 집진효율은 PM1에서 100%에 달하며, 일반 물방울에 비해 미세먼지 집진에 더 효과적임을 나타낸다.

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