한양대학교 4차 산업혁명 연구소, 대도시 지하철 터널의 미세먼지 정화 효율화 방안 특허 등록
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한양대학교 4차 산업혁명 연구소, 대도시 지하철 터널의 미세먼지 정화 효율화 방안 특허 등록
  • 박근우 기자
  • 승인 2020.08.28 15:49
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대도시의 교통 확충을 위한 도로 및 철도, 지하철(지하역사) 등 터널에서 관련시설 장비의 노후 및 마찰, 부식 등으로 인하여 유해 미세먼지가 발생하여 도시 이용자 및 운영자의 건강이 위협받고 있다. 

한양대학교 산학협력단은 양자 에너지 장 기반의 플라즈마 및 물 폭포를 이용한 지하공간, 터널의 자연 통기 방법 및 정화장치 특허를 등록(특허등록번호 제10-2144020호 )했다고 28일 밝혔다.

이 특허는 공과대학 건설환경공학과 조병완 교수가 그동안 극심했던 국내 미세먼지 발생 원인중 하나인 대도시 지하철 같은 지하 터널 공간의  미세먼지에 대해 4차 산업혁명 시대의 첨단 과학 기술을 적용했다.

최근 지하철의 건설이 증가하면서 터널의 수가 많아지고 길이 또한 길어지면서 터널 내부의 공기가 외부와 원활하게 환기가 이루어지지 않고 정화되지 않은채 배출구로 유입되어 도시 미세먼지의 원인이 되는 현상이 발생되고 있다.

수업진행 중인 조병완 한양대 공대 교수
수업진행 중인 조병완 한양대 공대 교수

이러한 터널 내부의 공기 중에는 미세분진, 질소산화물(NOx), 황산화물(Sox), 포름알데히드, 휘발성 유기화합물질(VOC) 등과 같은 인체에 유해한 오염물질을 다수 포함하게 된다.

지하철의 경우 그 특성상 대부분의 운행구간이 지하공간으로 이루어져 전동차가 지하역사의 구내로 들어오거나 나갈 때 피스톤 효과에 의해서 열차풍이 발생하며, 이와 같은 열차풍은 소음 발생은 물론 미세먼지가 스크린 틈새를 통해서 승강장으로 유입되어 승강장과 열차내 공기 오염의 큰 원인이 되어 시민들의 건강을 위협하고 있다.  

이에 따라 터널 내부의 공기를 정화하기 위해 터널 내부에 제트 팬(jet-fan)을 설치하고, 환풍 시설에 필터를 장착하여 오염물질을 필터링하는 기술들이 실시되고 있으나, 대체로 고가의 정화 필터가 사용되고, 팬 타입의 거대한 집진기의 막대한 전기소모 등으로 인한 막대한 운용비용과 소음문제 등으로 거의 사용하지 않고 있다.

제트 팬은 필요시 임시방편으로 미세먼지 집진 정화차량, 세척차량 등을 운용하고 있지만  실제 정화 효과는 미미한 것으로 나타나고 있다.

따라서 이번 발명에서는 4차 산업혁명 시대의 첨단 과학기술을 응용하여, 최신 첨단 양자역학이 규명하는 에너지 장 기반의 베르누이 유체 흐름을 극대화하는 자연 통기 방법 및 장치에 관하여 기술하고 있다. 

또한 베르누이 정리에 따라 터널의 공간속 단면 변화를 이용하여 터널 내부 오염 공기의 유속을 증가시켜 집진기를 통해 자연 통기하는 기술과 터널의 공간 속에 양자 에너지 장 기반의 나노 플라즈마 빛 폭포 및 나노 수소 항산화수 분사 폭포를 통해 내부 공기를 실시간 정화시키는 플라즈마 및 물 폭포를 이용한 지하공간 터널의 자연 통기 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

발명자인 조병완 교수는 "선진국을 포함한 전세계 지하철 시스템의 심각한 미세먼지 문제를 해결하는 세계 최초의 과학적 시스템으로 4차 산업혁명 기술과 함께 전세계 지하철, 도로, 해저 터널등 건설에 크게 활용할수 있도록 컨설팅하여 대한민국 터널건설 및 관리에 획기적 전환이 될수 있도록 하겠다"고 말했다.   

박근우 기자  lycaon@greened.kr

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