팀명4 - 편집 역사

2022adenv104: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2022-06-18T03:39:14Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

2022년 6월 18일 (토) 03:38에 2022adenv104님의 편집

2022-06-18T03:38:14Z

차이 보기

2022adenv104: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */

2022-06-18T03:35:49Z

‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

2022adenv104: /* 관련 기술의 현황 및 분석(State of art) */

2022-06-17T03:54:12Z

‎관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

2022adenv104: /* 서론 */

2022-06-17T03:53:52Z

‎서론

2022adenv104: /* 서론 */

2022-06-17T03:53:21Z

‎서론

2022adenv104: /* 개발 과제의 배경 */

2022-06-17T03:52:04Z

‎개발 과제의 배경

2022adenv104: /* 개발 과제의 배경 */

2022-06-17T03:51:34Z

‎개발 과제의 배경

2022adenv104: /* 기술개발 과제 */

2022-06-17T03:51:06Z

‎기술개발 과제

2022adenv104: /* 개발 과제의 배경 */

2022-06-17T03:50:27Z

‎개발 과제의 배경

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 - 앞서 기술한 70 km/h를 가정한 터널 내 유동해석 결과에서도 전동차 하부의 유속은 측면에서 최대 13 m/s, 정중앙에서 6.5 m/s를 예상하였다.2) 이것이 사이클론을 포함한 집진장치의 설치가 하단 측면에 더 힘이 실리는 이유이다. 실제 측정결과에서도 측면과 중앙에서의 유속은 각각 9.5±1 m/s와 5.3±1 m/s로 더 낮았다. 평균 25.2 km/h 속도를 내는 1호선의 경우 훨씬 낮은 유속이 측정될 것이다. 또한 전동차 하부 공기유동 측정 결과에서 하부 풍속이 열차속도의 20~30% 수준이라는 데이터만 적용해 보아도 1.4 m/s~ 2.1 m/s라는 매우 낮은 풍속을 예상할 수 있다.
- 가장 중요한 것은 앞서 구한 사이클론 집진장치의 미세먼지 예상 제거량 역시 일정한 유속(10 m/s)을 가정한 계산과정이라는 점이다. 이를 다음과 같은 덕트 변형을 통해 보완하고자 하였다.
+가장 중요한 것은 앞서 구한 사이클론 집진장치의 미세먼지 예상 제거량 역시 일정한 유속(10 m/s)을 가정한 계산과정이라는 점이다. 이를 다음과 같은 덕트 변형을 통해 보완하고자 하였다.
 [[파일:2022그림21.png]]
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 섬유의 두께는 30~36 𝜇m 중 30으로, 500x500의 헤파필터는 섬유 반경을 350 mm로 간단히 한다. 입자의 밀도의 경우 사이클론에서 최소 80퍼센트의 미세먼지를 제거한다고 가정하면 0.342 g/cm^3으로 예측 가능하다.10) V_f는 0.0855 m^3이며 모든 측정 및 예측값을 대입하여 식2를 다음과 같이 전개할 수 있으며 교체주기 d_f는 약 594일이 나온다.
 위 교체주기는 1년 7개월 정도이며 헤파필터의 최대 연장 교체주기인 2년은 충족하나 권장주기인 1년과는 큰 차이를 보여 가정 과정에서 오류가 있음을 추측할 수 있다. 혹은 터널 내라는 특정 상황과 전단의 자기력 필터와 사이클론의 영향도 오차에 대한 상당한 근거가 될 수 있다. 또한, 차용한 식2의 경우 원자력시설에서 사용되는 점으로 보아 설치되는 면적과 부피의 차이부터 상당할 것으로 예상된다. 마지막으로 MERV 필터의 경우 13 이상의 단계부터 HEPA 필터와 동일한 성능을 나타내는 것으로 알려져 있어 식의 선정에서부터 결과값에 차이가 나타날 수 있음을 감안해야 한다.
 ===상세설계 내용===

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 '''*전 세계적인 기술현황'''
-¯	프랑스 기술 현황 - VAKTRAK®
+ ¯	프랑스 기술 현황 - VAKTRAK®
 지하철도를 기반으로 설계된 건식집진차량으로 복합 압축공기 분사/진공흡입 시스템의 특허를 가진 설계를 기반으로 한다. 하부 궤도 부분의 흡진을 통하여 침하된 미세먼지를 흡입하거나 터널의 벽면에 흡착된 분진을 흡입한다. 흡착된 미세먼지는 압축공기가 블로어(blower)를 통해 분사하며 부유하고 이때 진공흡입하는 기술이 사용된다. Vaktrak 차량은 분진을 효과적으로 흡입할 수 있도록 노즐의 방향을 바꾸는 기술이 탑재되어 있다. 지하 역사, 터널, 양쪽 철길, 승강장 등에 존재하는 입자를 제거하며, 큰 폐기물은 물론 금속, 유기 성분의 미세 입자 제거에 효과적이다.
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 '''¯	국내 기술 현황'''
 국내의 지하 터널 청소는 건식 분진흡입차량, 고압살수차량, 전동차 부착형 집진장치로 구분되며, 하이브리드 부착형 집진 장치의 개발에 집중하고 있다. 국토교통부에서 발표한 전동차 부착형 미세먼지 제거 장치는 표 1과 같다. 우리나라의 경우에 양방향 집진기 개발 연구가 활발히 진행 중이며 높은 기술력을 보유하고 있다. 다만 부착형 양방향 집진기는 개발 진행 중이며 아직 상용화되지 않은 실정이다.
 '''*특허조사 및 특허 전략 분석'''

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 ====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
 '''*전 세계적인 기술현황'''
 ¯	프랑스 기술 현황 - VAKTRAK®
 지하철도를 기반으로 설계된 건식집진차량으로 복합 압축공기 분사/진공흡입 시스템의 특허를 가진 설계를 기반으로 한다. 하부 궤도 부분의 흡진을 통하여 침하된 미세먼지를 흡입하거나 터널의 벽면에 흡착된 분진을 흡입한다. 흡착된 미세먼지는 압축공기가 블로어(blower)를 통해 분사하며 부유하고 이때 진공흡입하는 기술이 사용된다. Vaktrak 차량은 분진을 효과적으로 흡입할 수 있도록 노즐의 방향을 바꾸는 기술이 탑재되어 있다. 지하 역사, 터널, 양쪽 철길, 승강장 등에 존재하는 입자를 제거하며, 큰 폐기물은 물론 금속, 유기 성분의 미세 입자 제거에 효과적이다.

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 '''¯	실내 대기질 관련 법령 현황 및 한계점'''
-  환경부는 1996년 ‘지하생활공간 공기 질 관리법’을 제정한 후 2003년 ‘다중이용시설 등의 실내공기질관리법’으로 전문 개정하여 지하역사, 대합실 등의 지하 실내 공간에 대한 공기질을 완화하기 위해 미세먼지 외 4개 항목을 유지기준으로 설정하였다. 또한, 2018년 3월 미세먼지 관리의 중요 대책 중 하나로 ‘제3차 지하역사 공기 질 개선대책’을 발표하여 운영기관과의 MOU를 맺는 등 지하역사 미세먼지 농도를 줄이기 위해 노력을 기울이고 있으며, 2021년 12월에 ‘3차 미세먼지 계절관리제 시행계획’을 발표하여 지하역사 실내공기질을 집중 점검하고, 고농도가 예상되는 지하역사는 물청소와 공기청정기 가동을 확대할 예정이다.
+  환경부는 1996년 ‘지하생활공간 공기 질 관리법’을 제정한 후 2003년 ‘다중이용시설 등의 실내공기질관리법’으로 전문 개정하여 지하역사, 대합실 등의 지하 실내 공간에 대한 공기질을 완화하기 위해 미세먼지 외 4개 항목을 유지기준으로 설정하였다. 또한, 2018년 3월 미세먼지 관리의 중요 대책 중 하나로 ‘제3차 지하역사 공기 질 개선대책’을 발표하여 운영기관과의 MOU를 맺는 등 지하역사 미세먼지 농도를 줄이기 위해 노력을 기울이고 있으며, 2021년 12월에 ‘3차 미세먼지 계절관리제 시행계획’을 발표하여 지하역사 실내공기질을 집중 점검하고, 고농도가 예상되는 지하역사는 물청소와 공기청정기 가동을 확대할 예정이다.하지만 이러한 공기 질 개선 장치의 설치와 습식 청소의 확대는 상당한 인력과 별도의 운영 시간이 필요하다는 한계점이 존재한다. 또한, 현재 지하역사의 미세먼지(PM-10)와 초미세먼지(PM-2.5)의 실내 공기 질 유지기준은 연간 대기 질 환경기준에 비하여 약 2~3배가 높으므로 역사 내 미세먼지를 저감하기 위하여 다각적인 노력이 필요하다.
 '''대기 및 지하역사의 미세먼지 기준'''

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 하지만 이러한 공기 질 개선 장치의 설치와 습식 청소의 확대는 상당한 인력과 별도의 운영 시간이 필요하다는 한계점이 존재한다. 또한, 현재 지하역사의 미세먼지(PM-10)와 초미세먼지(PM-2.5)의 실내 공기 질 유지기준은 연간 대기 질 환경기준에 비하여 약 2~3배가 높으므로 역사 내 미세먼지를 저감하기 위하여 다각적인 노력이 필요하다.
-대기 및 지하역사의 미세먼지 기준
+'''대기 및 지하역사의 미세먼지 기준'''
 [[파일:2022표1.png]]
-이에 따라 우리는 지하 역사 내 미세먼지를 줄이기 위해서는 미세먼지의 실질적인 발생 공간인 터널 내의 먼지를 줄이는 것이 우선이라고 생각하였다. 따라서 지하 터널 공간의 먼지 농도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 실시간 제거 장치를 전동차에 부착하여 미세먼지 발생원과 가까운 위치에서 확산되기 전에 실시간으로 제거하며, 열차풍(에너지)을 활용한 에너지 절감형 무동력형 집진 장치를 설계하고자 한다.
+ 이에 따라 우리는 지하 역사 내 미세먼지를 줄이기 위해서는 미세먼지의 실질적인 발생 공간인 터널 내의 먼지를 줄이는 것이 우선이라고 생각하였다. 따라서 지하 터널 공간의 먼지 농도를 효과적으로 저감시킬 수 있는 실시간 제거 장치를 전동차에 부착하여 미세먼지 발생원과 가까운 위치에서 확산되기 전에 실시간으로 제거하며, 열차풍(에너지)을 활용한 에너지 절감형 무동력형 집진 장치를 설계하고자 한다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
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 ¯	서울 교통공사가 직접 측정하고, 한국환경공단에서 제공하는 지하역사 초미세먼지 데이터는 다음과 같으며, 초미세먼지를 중심으로한 본 데이터를 활용하여 통계 분석을 하여 미세먼지의 농도를 효과적으로 활용할 수 있도록 한다.
-년 8월 ~ 2022년 01월 사이 지하역사별 월별 초미세먼지 평균 데이터
+'''2021년 8월 ~ 2022년 01월 사이 지하역사별 월별 초미세먼지 평균 데이터'''
 [[파일:2022표3.png]]
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 ===관련 기술의 현황===
 ====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
-*전 세계적인 기술현황
+'''*전 세계적인 기술현황'''
 ¯	프랑스 기술 현황 - VAKTRAK®
 지하철도를 기반으로 설계된 건식집진차량으로 복합 압축공기 분사/진공흡입 시스템의 특허를 가진 설계를 기반으로 한다. 하부 궤도 부분의 흡진을 통하여 침하된 미세먼지를 흡입하거나 터널의 벽면에 흡착된 분진을 흡입한다. 흡착된 미세먼지는 압축공기가 블로어(blower)를 통해 분사하며 부유하고 이때 진공흡입하는 기술이 사용된다. Vaktrak 차량은 분진을 효과적으로 흡입할 수 있도록 노즐의 방향을 바꾸는 기술이 탑재되어 있다. 지하 역사, 터널, 양쪽 철길, 승강장 등에 존재하는 입자를 제거하며, 큰 폐기물은 물론 금속, 유기 성분의 미세 입자 제거에 효과적이다.
-VAKTRAK® 외관 및 집진장치의 구조
+'''VAKTRAK® 외관 및 집진장치의 구조'''
 [[파일:2022그림1.png]]

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 '''¯	지하철 미세먼지 및 비산먼지 발생 및 피해'''
-  지하철은 터널을 주행하면서 레일과 휠의 마찰로 인한 마모 입자 및 팬토그래프와 전차선의 스파크 방전에 의한 나노 입자, 열차풍에 의한 재 비산되는 먼지, 레일 연마 작업 및 지하 구조물의 유지보수 작업 등으로 인한 먼지로 가득하다. 그로 인해 지하철 미세먼지는 금속 성분 중 특히 철 성분의 농도가 높으며, 이렇게 발생한 미세먼지는 전동차의 운행으로 인한 열차풍에 의해 바닥에 쌓여 있던 미세먼지가 재 비산하는 현상이 일어난다.
+  지하철은 터널을 주행하면서 레일과 휠의 마찰로 인한 마모 입자 및 팬토그래프와 전차선의 스파크 방전에 의한 나노 입자, 열차풍에 의한 재 비산되는 먼지, 레일 연마 작업 및 지하 구조물의 유지보수 작업 등으로 인한 먼지로 가득하다. 그로 인해 지하철 미세먼지는 금속 성분 중 특히 철 성분의 농도가 높으며, 이렇게 발생한 미세먼지는 전동차의 운행으로 인한 열차풍에 의해 바닥에 쌓여 있던 미세먼지가 재 비산하는 현상이 일어난다. 2004년 신길역을 시작으로 스크린도어가 설치된 이후, 생성된 미세먼지는 지하철 터널 내에서 빠져나가지 못하고 축적되고 있다. 이러한 이유로 축적된 미세먼지는 승강장 스크린도어 개방을 통하여 승강장 내부로 유입되며, 전동차의 HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning ; 공기조화 : 환기, 냉난방, 순환 설비 등)나 미세한 틈을 통과하여 객차 내로 유입하여 인체에 악영향을 미친다. 또한, 미세먼지는 지하철 외부 장치에 침착하여 잦은 고장 원인이 되기도 한다.
 '''¯	지하철 미세먼지 피해 저감의 필요성'''
-  지하철을 이용하는 시민들은 출입구를 통하여 지하 역사로 들어오게 되며, 대합실, 승강장을 거쳐 전동차에 탑승하는 과정을 거친다. 이후 전동차에서 내려 다시 승강장 대합실을 지나 외부로 빠져나가게 되며, 이러한 과정 속에서 대합실, 승강장, 전동차에서 미세먼지에 노출되게 된다.
+  지하철을 이용하는 시민들은 출입구를 통하여 지하 역사로 들어오게 되며, 대합실, 승강장을 거쳐 전동차에 탑승하는 과정을 거친다. 이후 전동차에서 내려 다시 승강장 대합실을 지나 외부로 빠져나가게 되며, 이러한 과정 속에서 대합실, 승강장, 전동차에서 미세먼지에 노출되게 된다.서울연구원 도시정보센터 ‘대중교통 이용 수도권 시민,어떻게 출근하나(2014)’에 따르면 서울 지하철을 이용하는 출근자는 대합실에서 11분, 승강장에서 6분, 전동차에서 35분의 시간을 보내는 것으로 나타났다.따라서 이미 오랜 기간에 걸쳐 발생된 미세먼지를 제거함과 동시에, 발생을 억제 또는 발생하는 즉시 제거하는 공기 질 관리시스템 개발의 필요성이 더욱 부각되고 있다.
 '''¯	실내 대기질 관련 법령 현황 및 한계점'''
-  환경부는 1996년 ‘지하생활공간 공기 질 관리법’을 제정한 후 2003년 ‘다중이용시설 등의 실내공기질관리법’으로 전문 개정하여 지하역사, 대합실 등의 지하 실내 공간에 대한 공기질을 완화하기 위해 미세먼지 외 4개 항목을 유지기준으로 설정하였다.
+  환경부는 1996년 ‘지하생활공간 공기 질 관리법’을 제정한 후 2003년 ‘다중이용시설 등의 실내공기질관리법’으로 전문 개정하여 지하역사, 대합실 등의 지하 실내 공간에 대한 공기질을 완화하기 위해 미세먼지 외 4개 항목을 유지기준으로 설정하였다. 또한, 2018년 3월 미세먼지 관리의 중요 대책 중 하나로 ‘제3차 지하역사 공기 질 개선대책’을 발표하여 운영기관과의 MOU를 맺는 등 지하역사 미세먼지 농도를 줄이기 위해 노력을 기울이고 있으며, 2021년 12월에 ‘3차 미세먼지 계절관리제 시행계획’을 발표하여 지하역사 실내공기질을 집중 점검하고, 고농도가 예상되는 지하역사는 물청소와 공기청정기 가동을 확대할 예정이다.
 하지만 이러한 공기 질 개선 장치의 설치와 습식 청소의 확대는 상당한 인력과 별도의 운영 시간이 필요하다는 한계점이 존재한다. 또한, 현재 지하역사의 미세먼지(PM-10)와 초미세먼지(PM-2.5)의 실내 공기 질 유지기준은 연간 대기 질 환경기준에 비하여 약 2~3배가 높으므로 역사 내 미세먼지를 저감하기 위하여 다각적인 노력이 필요하다.

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 ==프로젝트 개요==
 === 기술개발 과제 ===
-''' 국문 : ''' 1호선 지하터널 공기질 개선을 위한 부착형 대기 집진장치 개발
+ ''' 국문 : ''' 1호선 지하터널 공기질 개선을 위한 부착형 대기 집진장치 개발
 ===과제 팀명===