Ⅰ. 머리말

대기오염의 증가 및 바이러스 같은 병원균 증가의 영향으로 어느때보다도 실내 공기청정도에 많은 관심이 쏠리고 있다. 미세먼지(PM10.0), 초미세먼지(PM2.5), 초초미세먼지(PM1.0)등 기존의 필터로는 걸러낼 수 없는 많은 유해 입자들이 우리의 호흡기를 공격하고 있으나 실내 공기 질을 담당하고 있는 공기조화 설비의 필터는 종래의 제품과 크게 발전이 없는 게 사실이다. 이 시대에 직면한 포스트 코로나(Post-COVID) 및 환경오염의 증가에 좀 더 안전한 실내 환경을 제공하기 위한 필터링 시스템의 선택이 매우 중요하다. 이 글을 통하여 기존의 필터링(Mechanical filter)방식보다 보다 월등한 초정밀 정전기 필터(Nano Electrostatic filter)의 원리와 활용에 대한 이해를 돕고자 한다.

Ⅱ. 초정밀 정전기 필터의 원리

초정밀 정전기 필터(Nano Electrostatic filter)는 공기조화 시스템에서 필수로 적용되는 필터 중 공기 중에 포함되어 있는 입자를 포집 하기 위한 가장 진보된 시스템 중 하나로 다른 유형의 필터에 비해 높은 효율과 지속적인 수명을 보장할 수 있는 필터이다.  

초정밀 정전기 필터는 방전 전극 과 수집 전극으로 구성되어 있으며 두 전극 사이에 높은 전위 차를 적용하여 방전 전극 근처에 강한 전자 계를 생성하는 것에 기초한다. 공기 중의 산소가 방전 전극 표면 주위에서 이온화 되는 과정인 코로나방전(Corona discharge)을 통하여 생성된 이온은 오염된 입자와 충돌하면서 양전하(+)가 되며, 양극으로 충전된 입자(+)가 수집전극(-)을 향해 끌어 당겨져 포획 및 포집이 된다.

초정밀 정전기 필터는 방전 전극이 있는 스테이지와 수집 전극이 있는 스테이지 2가지 요소 섹션으로 구성되어 있다.([그림 1] 참조)

Stage1은 “액티브섹션(active element section)” 으로 전극과 절연 부품으로 구성 되어 있고 Stage2는 “수동섹션(passive element section)” 으로 오염물질의 적재 및 쉬운 청소를 위한 요소로 구성되어 있다. 액티브섹션의 부품은 고정되어 있으며, 정기적인 유지 보수가 필요 없는 구조로 되어 있어 저렴한 관리 비용과 신뢰성 및 안전성을 보장할 수 있어야 하고, 수집기가 있는 수동 섹션은 다양한 크기로 제작이 가능한 알루미늄 판으로 되어 있어 필터의 구성 및 전체 치수 측면에서 여러 가지 요구 조건을 충족하도록 설계되었다.

이 초정밀 정전기 필터 시스템은 이물질의 포집을 위한 수집기에 추가적인 전원 공급 장치 없이도 표면에 전기장을 생성할 수 있도록 하였으며, 수집기를 각각 분리시켜 독립적인 파트로 설치되어, 한 섹션의 단락 및 소손으로 인한 고장 발생에도 필터의 작동에 전체적인 영향을 미치지 않는 필터로 제작되었다.

Ⅲ. 초정밀 정전기 필터의 성능

초정밀 정전기 필터는 95%에서 99% 수준의 여과효율(F8,F9 : 90~95%, MERV9,12 : 95~98%) 을 가지고 있으며 0.1µm의 나노 입자도 여과할 수 있다. 필터가 오염되어도 최대 20Pa 이하로 압력 강하를 유지 시킬 수 있어 전기에너지 소모량을 매우 낮게 유지할 수 있다. 습기에 강한 재질로 부식되거나 고장의 염려가 없고, 반 영구적으로 사용이 가능하다.

3.1 미디움 필터의 여과 효율  

미디움 필터 효율 기준은 유럽의 EN779, 미국 ASHARE STANDARD 52.1의 기준을 준하여 성능 및 등급을 표기한다. ([표 1, 2] 참조)

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전체 기사는 2021년 2월호 ‘월간 설비기술’ 기획특집 코너에 게재되어 있습니다. (월간지 구입문의(02)2633-4995)

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