‘공기 유해인자 통합관리 기술’ 주역 한방우 기계硏 실장
‘공기 유해인자 통합관리 기술’ 주역 한방우 기계硏 실장
  • 이경원 기자
  • 승인 2020.09.29 19:24
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실내 오염물질 한 번에 관리하는 기술 개발 주목
한방우 한국기계연구원 환경기계연구실장.<기계연>

황사나 미세먼지 등이 심각한 사회문제로 부상하면서 실내 공기질에 대한 국민적 관심이 높아졌다. 문제는 공기청정기 하나만으로는 먼지 이외 다른 유해가스들을 처리하기 어렵고, 실내 환경의 공기청정이나 환기 용량에 대한 기준도 명확하지 않다는데 있다.

한방우 한국기계연구원 환경기계연구실장은 실내 오염물질의 종류에 따라 상황에 맞게 제어할 수 있는 ‘건축물 실내 공기유해인자 통합관리 기술’을 개발했다. 이 기술을 통해 에너지 비용을 최소화할 수 있는 시나리오를 만들고 세계보건기구(WHO) 권고 수준을 유지할 수 있는 프로그램도 개발했다.

지난 9월 24일 진행된 전화 인터뷰에서 한 실장은 “실내 오염물질을 효과적으로 저감시키기 위해서는 오염물질 종류별로 공기청정 모드로 가야할지, 환기 모드로 가야할지 선별을 잘 해야한다”면서 “통합관리 기술이 보급될 경우 에너지 비용을 최소 30%까지 줄일 수 있다”고 강조했다. 특히 요즘과 같이 코로나19로 집에 있는 시간이 많아진 상황에서는 “조리 할 때 주방 레인지 후드를 꼭 켜고 이때 창문을 같이 열어 환기를 시키는 게 좋다”고 조언했다.

 

-최근 몇 년 사이 미세먼지가 대표적인 환경이슈로 떠올랐습니다.

“세계보건기구(WHO)에서 2013년도에 미세먼지를 발암물질로 지정했는데, 우리나라에서는 2015년부터 PM2.5 초미세먼지 농도를 관리하기 시작했습니다. 이에 따라 고농도 미세먼지 주의보 빈도가 증가하면서 국민들의 미세먼지에 대한 관심이 급증하기 시작했습니다.”

-대표적인 실내 공기유해인자로는 어떤 것들이 있나요?

“대표적인 실내 공기유해인자로는 입자상물질인 미세먼지, 가스상물질인 폼알데하이드, 휘발성유기화합물, 라돈 등이 있습니다.”

-실내 공기유해인자에 대한 WHO 생활환경 권고기준이 있나요?

“WHO의 생활환경에서의 미세먼지 권고기준은 별도로 존재하지 않고 대기환경 기준을 따르고 있습니다. PM2.5의 경우 일일 기준 25μg/㎥, 연평균 10μg/㎥ 이하로 권고하고 있습니다. 그리고 폼알데하이드는 100μg/㎥, 휘발성유기화합물은 총휘발성유기화합물(TVOC) 기준 300μg/㎥, 라돈은 연간 100Bq/㎥ 이하입니다.”

-이들이 관리가 안 될 경우 건강에 어떤 영향을 미치나요?

“미세먼지는 천식, 폐렴과 같은 호흡기 질환을 주로 발생시키고, 폼알데하이드는 비염이나 피부 질환 등을 일으키며, 휘발성유기화합물은 두통, 피로감, 중추신경억제 등을 유발하고, 라돈은 주로 폐암을 일으킵니다.”

-기존에는 어떤 관리방식이 사용됐으며, 한계점은 뭐였나요?

“실내 공기유해인자를 줄이기 위해서는 환기가 매우 중요합니다. 라돈의 경우 환기 이외의 특별한 방법이 없습니다. 하지만 외부 미세먼지 농도의 증가로 환기에 제약이 따르면서 실내 공기질 관리가 어려워지고 있습니다. 신규 주택에는 환기장치가 설치돼 있는데 환기장치가 있는지도 모르시는 분들이 많습니다. 미세먼지를 빠르게 줄이기 위해서는 공기청정기가 매우 효과적이지만 적정 사용 용량이나 효율적인 운전 방법을 모르는 경우가 많습니다. 휘발성유기화합물이나 폼알데하이드 등 가스상 오염물질을 줄이려면 공기청정기보다 환기가 훨씬 효과적일 수 있습니다. 아직 실내 공기유해인자를 상황에 맞게 효율적으로 관리하지 못하고 있는 실정입니다.”

-‘건축물 실내 공기유해인자 통합관리 기술’이란 무엇이며, 어떤 기대효과가 있나요?

“‘건축물 실내 공기유해인자 통합관리 기술’은 실내 오염물질을 에너지 비용을 최소화 하면서도 최대한 빠르게 저감시키기기 위한 기술입니다. 이를 위해 입자상·가스상 오염물질과 이산화탄소 농도에 따라 외부 공기를 유입하는 환기 용량과 내부 공기를 순환하는 공기청정 용량을 적절하게 선택하고 상황에 맞게 제어하는 관리 기술입니다.

우선 사용하는 실내 공간 대비 공기청정 또는 환기 용량이 적절한지, 환기 필터가 적합한지를 판단합니다. 또 외기 조건 변화에 따른 실내 오염물질 농도 변화, 적정 용량과 적합한 기준의 장치를 사용했을 때의 오염물질 농도를 예측해 장치의 적합 여부를 진단할 수가 있습니다. 특히 미세먼지는 공기청정 중심으로, 가스상 오염물질이나 이산화탄소는 환기를 중심으로 관리하면서 계절·미세먼지 시즌에 따라 자연환기와 기계환기를 선택적으로 운영하도록 관리하면 에너지 소비는 줄이면서도 쾌적한 실내 환경을 유지할 수가 있습니다. 지금까지는 공기청정이나 환기 용량에 대한 설치 기준이 불명확해 실제 환경에서의 상호작용 효과를 판단할 수가 없었습니다. 앞으로 이러한 통합관리 기술이 보급될 경우 에너지 비용을 30% 이상 줄이면서도 WHO 권고기준을 상시 만족시킬 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.”

-기술 완성도를 높이기 위해 보완돼야 할 부분은 없나요?

“지금까지는 실내 공기유해인자의 효율적 저감을 위한 적정한 관리 기술의 도입에만 초점이 맞춰졌지만 앞으로는 지속적인 성능 유지가 가능하도록 스마트한 유지·관리 기술이 개발돼야 할 것입니다. 또한 기존의 다중이용시설 등 공간 중심의 관리에서 더 나아가 건강 취약계층 대상의 개인 중심의 관리 체계로 전환돼야 보다 효율적인 관리가 가능할 것으로 보고 있고 있습니다.”

-그동안 중점적으로 연구하신 것은 무엇인가요?

“공기청정기술과 관련해 물과 전기로만 미세먼지를 포집하는 무필터 공기청정기를 개발해 상용화시켰습니다. 또 환기기술과 관련해 기존 환기 필터를 대체하는 전기식 집진 필터를 개발해 중소기업들에 기술이전 했습니다. 그리고 국가전략프로젝트 미세먼지사업단 과제를 수행하면서 공기청정기, 환기장치, 주방 레인지후드의 주택 실환경 미세먼지 평가방법을 개발했고 WHO 권고기준 만족을 위한 효율적인 관리 가이드라인을 만들었습니다.”

한방우 실장이 개발한 무필터 공기청정기<한방우>

-무필터 공기청정기술에 대해 자세히 설명 부탁드립니다.

“무필터 공기청정기술은 물과 정전기만 이용해 초미세먼지를 제거하는 공기정화기술입니다. 기존 공기정화장치는 대부분 필터 방식을 사용하므로 관리가 소홀할 경우 필터에서 미생물, 악취 등 2차 오염문제가 발생할 수 있습니다. 제가 개발한 공기정화기술은 물만 주기적으로 교체하면 되기 때문에 2차 오염의 우려가 없고, 교체 시 발생하는 필터 폐기물이 없으므로 친환경적인 기술이라고 할 수 있습니다. 또한 먼지에 전기를 띄게 하는 기존의 전기집진 방식의 경우 고전압을 사용하기 때문에 오존이 권고치(50ppb) 이상으로 발생할 가능성이 높아 실내에 적용이 어려웠지만, 이 기술은 낮은 전압에도 작동 가능하도록 설계돼 오존 발생 위험이 거의 없고 압력손실이 낮아 에너지 절감효과가 우수하다는 장점이 있습니다.”

-기계공학 전공 후 대기환경에 관심을 갖게 된 계기가 있으신가요?

“기계공학 전공으로 대기 환경을 연구하는 것이 다소 이상할 수도 있지만 기계 전공의 환경 연구자가 매우 많습니다. 한국기계연구원에서도 5개 본부가 있는데 그 중 하나가 환경기계 연구를 전담하는 환경시스템연구본부입니다. 기계공학에서 배운 열역학, 유체역학, 열 및 물질전달 학문들이 대기 환경 관련 기술에 매우 많이 활용이 되고 있습니다. 특히 제가 세부적으로 전공했던 입자공학은 미세먼지 생성, 거동·제거 연구에 핵심적으로 활용되고 있습니다.”

-최근 코로나19로 집에 있는 시간이 많아졌습니다. 효율적으로 집안 미세먼지를 관리하기 위한 팁을 주신다면요?

“집안 미세먼지 관리를 위한 팁으로 제가 우스갯소리로 자주 하는 말이 음식은 되도록 배달시켜 먹으라고 합니다. 농담이긴 하지만 집안에서 미세먼지를 발생시키는 가장 큰 원인이 바로 조리 과정임을 강조하기 위해서입니다. 조리할 때 시끄럽더라도 주방 레인지 후드를 꼭 사용하도록 하고 이때 창문을 같이 열어 줘서 바람길을 만들어 줘야 조리하면서 발생하는 미세먼지를 빠르게 후드를 통해 배기시킬 수 있습니다.”

-산업환경에서의 배출 저감 연구도 많이 수행 하신 걸로 알고 있습니다.

“발전소, 반도체공장 등 산업환경에서 배출되는 백연과 미세먼지를 집진하기 위한 습식 전기집진 관련 연구를 주로 수행했습니다. 기존의 건식 전기집진 방식은 집진판 세정 시 포집된 먼지가 재비산 되는 문제가 있는데 반해, 수막형 집진판을 사용하는 습식 전기집진 방식의 경우 포집된 먼지의 재비산 없이 집진 성능을 유지할 수가 있습니다. 최근에는 미세먼지 생성물질 중 하나인 질소산화물을 상온에서 전기적으로 산화시킨 뒤 물을 분무해 질소로 다시 환원시키는 연구를 수행하고 있고 발전소에 실증하려는 노력을 하고 있습니다.”

-최근 코로나19 음압시설 성능 관련 인증규격도 개발하셨다고 들었습니다.

“코로나19로 인해 각 시도 보건소에서 이동형 음압시설이 많이 사용이 되고 있습니다. 다만 아직 성능평가 시험방법이나 인증 규격이 없어 제품에 대한 성능이 전혀 검증되지 않고 시중에서 사용되고 있는 상황입니다. 이에 이동형 음압시설에 사용되는 음압기가 시간당 6회 이상의 환기 횟수를 만족할 정도로 풍량이 제대로 나오는지, 바이러스는 완벽하게 차단할 수 있는지 등을 평가할 수 있는 시험방법을 만들었습니다.”

-미래 100대 기술로서 앞으로 어떻게 발전할 가능성이 있다고 생각하시나요?

“앞으로의 생활환경 유해물질 통합관리는 기존의 관리자 중심의 단편적인 관리가 아니라 센서와 빅데이터 플랫폼에서 재실자 개개인이 생활환경 정보를 쉽게 파악하고 쾌적성에 대한 만족도를 시스템에 반영함으로써 각각의 재실자에게 맞는 최적의 환경을 제공하는 구조로 발전할 것으로 보고 있습니다.”

 

<한방우 연구실장>

2018~      한국기계연구원 환경기계연구실장

2015~       과학기술연합대학원대학교 환경에너지기계공학 교수(전임교원)

2012~2015 과학기술연합대학원대학교 환경에너지기계공학 부교수(겸임교원)

2012~       한국기계연구원 환경기계연구실 책임연구원

2007~2008 미국 University of Southern California 도시환경공학과

                Visiting Research Associate

2003~2011 한국기계연구원 대기환경연구실 선임연구원

2001~2002 일본 Hiroshima University 화학공학과 객원연구원

인사이트코리아, INSIGHTKOREA

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