미세먼지 제거를 위한 정전분무 간접하전 방식에서 방전 전극판의 재질에 관한 연구

A Study on the Material of the Discharge Electrode Plate in the Electrostatic Spray Indirect Charging Method for Removing Fine Dust

대기오염의 주요 원인인 미세먼지는 대기 중에 떠다니고 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지를 말하며, 입자 크기에 따라 지름이 10㎛ 이하의 먼지는 PM10, 지름이 2.5㎛ 이하의 먼지는 PM2.5로 구분된다. 현재 대한민국은 미세먼지로 대기환경 오염, 생태계 파괴, 질병 발생 등의 여러 가지 문제가 발생하고 있으며, 국민의 건강과 일상을 위협하는 재난이 되었다. 미세먼지 이외에 다양한 형태의 분진, 분체, 분말 등의 미세입자들이 많이 존재하는데, 이러한 미세입자들은 실내 또는 밀폐된 공간에서 다량으로 존재하게 되면 작은 불씨 또는 열만으로도 연소가 진행되어 화재가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 미세먼지 입자들을 제거할 수 있는 정전분무 전기집진기의 개발에 관한 연구를 진행하였다. 정전분무의 방식은 대전된 미세 액적을 발생시키는 방식에 따라 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 분사 기구인 노즐에 직접 고전압을 인가하는 직접하전 방식과 분사 기구가 아닌 방전 전극에 고전압을 인가하는 간접하전 방식으로 구분된다. 기존 연구는 설계 및 구조가 단순하고 낮은 인가전압으로 미세액적 형성이 가능한 직접하전 방식에 대한 연구가 주로 진행되었다. 하지만, 접지 문제 및 설계적 제한 등의 이유로 절연 문제가 상대적으로 작고, 전기적으로 안정적인 간접하전 방식에 대한 검토가 진행되고 있다. 본 연구에서는 정전분무 간접하전 방식의 방전 전극에 스테인리스 강 및 다양한 전도성 전극 재질을 적용하였고, 전압 인가에 따른 미세액적 발생 특성과 전류 특성 분석 실험을 수행하였다. 또한, 방전 전극판의 재질에 따른 미세액적의 분무 특성을 영상 처리 프로그램을 이용하여 분석을 진행하였다. 실험 결과에 대해서 미세액적의 분무 특성과 집진 효율에 대한 상관관계를 분석하였고, 집진 효율 개선을 위한 최적 설계 방안을 제안하고자 하였다.