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2020년 12월 16일 (수) 21:54 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 양방향 지하철 환기구 분무집진 시스템

영문 : 2-way Spraying System for Purification of Subway Vent Air)

과제 팀명

정화조(2020)

지도교수

장서일 교수님

개발기간

2020년 9월 ~ 2020년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 이**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 박**

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 손**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 본 프로젝트의 목적은 지하철 환기구에 적용되는 습식 세정장치 설계이다.

◇ 프로젝트의 목표 장소는 사람들이 많이 지나다니지만, 처리가 되지 않은 지하철 선로 터널의 환기구에 설치가 이루어지며, 분무를 통한 세정 집진장치를 설계한다.

◇ 설계한 세정장치가 실제로 유효한 데이터를 뽑아낼 수 있는지 확인하고 실효성을 검증한다.

◇ 시장에서 유사한 제품이나 경쟁 제품군을 살펴보고 설계물이 경쟁력을 가지기 위한 마케팅 전략을 세운다.

개발 과제의 배경 및 효과

◇ 서울시티의 기사의 내용을 인용하면, 제293회 임시회 교통위원회 서울교통공사에 대한 현안질의에서 정진철 시의원은 “설치기준 상 환기구는 사람 이 접근하기 어려운 곳에 설치해야 하나 시민 왕래가 잦은 지하철 출입구 앞과 보도 중앙에 설치되어 있다”라고 지적하며, “환기구에서 여과장치 없이 배출되는 미세먼지 바람으로 시민의 건강이 위협받고 불쾌감이 초래되고 있어 조속히 설치기준에 맞는 방식으로 개선해야 한다”라고 촉구한 바 있다. 이처럼, 현재 모든 본선터널 319개소와 지하역사 배기 환기구 대부분은 미세먼지 필터 등의 여과장치가 없는 실정이다.

◇ 이러한 상황 속에서, 서울교통공사는 2020년도, 지하철 터널의 본선 환기구에 약 60억원을 투자하여, 19개소에 전기 집진기(ESP)를 계획이라고 밝힌 바 있다. 더 나아가, 2022년까지 약 190개 소에 이와 같은 전기 집진기를 추가적으로 설치할 계획을 가지고 있다.

◇ 이러한 배경 속에서, 약 1개소에 설치하는 비용이 3억원에 달한다. 이 중에서 전기 집진기의 원가는 대략 1억 정도이 비용이 든다. 이 보다, 비용이 저렴한 장치를 구상함으로써, 전체적인 비용의 절감을 도모한다. 또한, 유사한 효율을 가질 수 있는 장치를 설계함으로써, 도보 위를 통행하는 시민들에게 폭로되는 미세먼지의 양을 저감할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

개발 과제의 목표와 내용

◇ 본 개발과제의 목표는 전기 집진기에 대한 대안적인 설계를 모색한다. 5㎛~ 10㎛효율은 90% 이상이 되도록 설계하며, 전체적인 장치의 비용은 전기 집진기의 비용 이하가 될 수 있도록 설계한다.

◇ 별도의 동력장치 없이, 단순히 열차가 운전할 때 사용되는 열차풍으로만 장치가 운영될 수 있도록 유동하는 공기의 압력손실은 최소화가 될 수 있도록 하는 장치를 설계한다. 또한, 공기가 지하철 터널로 유입하는 경우와 지하철 터널에서 유출하는 경우, 양방향으로 운전이 이루어질 수 있도록 장치를 설계한다.

◇ 장치를 운영 시, 발생할 수 있는 기타의 오염물질에 대한 처리는 가급적 확실히 이루어질 수 있도록 하는 장치를 설계한다. 또한, 가급적 자동적으로 운영이 이루어질 수 있도록 하는 장치를 설계하는 것을 목표로 한다.

◇ 장치의 설치 시, 예산적인 측면을 용이하게 고려할 수 있도록, 일차적인 설비와 이차적인 설비로 나누어 설치할 수 있도록 하는 장치를 목표로 설정한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

내용

조립순서

내용

부품도

내용

제어부 및 회로설계

내용

소프트웨어 설계

내용

자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

내용

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

내용

소프트웨어 프로그램 소스

내용

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 ====기술 로드맵====
-내용
+◇ 지하철의 경우 다양한 다중이용시설에서도 밀폐된 공간 및 내부 입자상 물질배출원을 가지고 있다는 특징이 존재하며, 지하철에서 생성된 입자상 물질은 열차와 승객의 이동중에 체내 축적된다. 현재 세계 대부분의 지하철 실내공기는 심각하게 오염되어 있으며, 이러한 현상은 이용승객 및 열차의 운행 빈도증가, 환기시설의 노후화 등으로 갈수록 심해지고 있다.
+◇ 과거에는 지하철에서 실내공기질을 개선하기 위해서 단순한 환기시설만이 사용되었다면, 최근 들어서는 이러한 문제점을 개선하기 위한 다양한 방식의 기술들이 도입되고 있다.
+◇ 근래에는 지하철 미세먼지를 해결하기 위한 다양한 기술들 중에서 높은 운영비와 낮은 제거효율을 가진 기술들을 걸러내고 환기팬과 스크린도어방식을 사용한 기술을 도입중이다. 이 중 스크린 도어는 승객의 안전 및 역사 내의 실내공기질을 향상시키기 위해 설치하였고 승강장내의 공기질을 개선시키는데 사용된다. 다만 이러한 스크린 도어의 사용은 지하철 칸 내부의 공기질을 개선하는 대신 미세먼지들이 지하철 터널 내에 남아 해당 공간의 공기질을 오히려 더 안좋게 만든다는 단점이 있고, 환기팬의 경우 강제로 지하철 내부 공기를 환기하는 과정에서 환기구 주변의 보행자와 지하철 역 거주자들에게 부정적인 영향을 미치므로 추가적인 개선이 필요한 실정이었다.
+◇ 최근 들어서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 입자분리, 이온교환, 효모필터와 같은 다양한 신기술이 개발되고 실제로 도입과정에 있으며, 본 프로젝트에서 설계하는 에어로졸 분무필터 역시 이러한 지하철 공간 실내오염물질 저감 신기술의 일환으로서 연구되는 하이브리드 형 집진장치를 응용한 설계방식이라 할 수 있다. 실제로 이러한 에어로졸 분무 방식 이외에도 전자석 및 영구자석을 이용한 이중 자석필터를 통한 미세먼지 저감 기술 등이 실제로 국내에서 사용이 고려되고 있다.
+◇ 앞으로의 기술 개발은, 인공지능(AI)를 활용하여 최적화를 진행하여 비용을 최소로 하면서도 미세먼지의 제어효율을 최적화하는 방향으로 기술의 발전이 진행될 것이다. 이를 적용한 기술인 지하철 공기질의 제어를 위한 공기 유동제어 시스템, 모니터링 시스템이 더하여 지고 있다. 이에 더해서, HEPA필터등의 수명을 연장하거나, 세척가능한 형태로의 필터의 전환이 이루어질 것이다.
 ====특허조사====
 내용