[한스경제=이성노 기자] ㈜새영테크놀로지(대표 인철환)의 팬리스 집진장치 FDC(Fanless Fine Dust Collector)는 사회적 주 현안으로 대두되고 있는 지하철 승강장 내 미세/초미세먼지를 발생원으로부터 원천적으로 저감시키는 신기술이 탑재돼 지하역사 내 공기질 문제를 근원적으로 해결하는 동시에 지하철 운행 소음도 저감시키는 최초다.
㈜새영테크놀로지는 이러한 혁신성·공익성·기술력·성능을 인정받아, 지난 2023년 환경부 제4차 지하역사 공기질 개선대책의 신기술로 선정됐으며 지난해 11월에는 대한민국 발명특허대전 국무총리상을 수상했다. 또한 올해 4월에는 서울시테스트베드 실증지원사업에 성공하는가 하면 7월에는 국토교통부 혁신제품 인증 등의 성과를 거두었다.
지하철 역사 내부의 미세먼지 농도는 대합실 <승강장><터널 순으로 오염도가 높다. 철도 미세먼지의 주요 발생원인은 터널로, 실제 조사 결과에 따르면 지하철 승강장 내 78%, 초미세먼지의 62%가 터널에서 발생한 것으로 나타났다.<><터널>
이는 터널이 외부대기 유입과 내부에서 생성되는 오염 물질이 꾸준히 축적되는 밀폐된 공간이기 때문이다. 지하철 승강장의 미세먼지 농도는 대기의 3~4배이며 지하철 선로와 터널의 미세먼지 농도는 대기의 4~6배 정도에 달하는 것으로 나타났다. 문제는 터널 내 축적된 미세먼지가 운행 중인 지하철 차량 내부로 들어오거나, 환기구를 통해 외부로 노출돼, 승강장으로도 유입된다는 것이다.
이에 지하철 역사 미세먼지 성분을 분석한 연구결과에 따르면, 터널 내에서는 외기 대비 최대 10배 이상 높은 철 함유 비율이 나타났다. 이는 지하철 운행 중 열차 바퀴와 선로 간의 마찰로 인해 발생되는 금속성 마모 입자 때문인데, 철을 비롯한 중금속 성분의 위해성 우려를 낳을 뿐 아니라, 중금석 성분이 선로 바닥에 가라앉아 도유기 등에서 배출된 오일과 엉겨 붙어 궤도 유지관리에도 악영향을 미친다.
따라서 국민건강에 유해한 미세먼지로부터 승객들을 보호하기 위해선 지하철 승강장 내 공기질을 개선하기 위해 외부 환기를 강화하기 보다 터널로부터 발생한 미세먼지를 저감 시키는 데 노력해야 한다.
미세먼지 제거는 개방된 공간으로 확산되기 전, 발생원에서 이를 제거하는 것이 가장 효율적인 방법이다. 철도 미세먼지의 발생원인은 깊고 좁은 터널이나 공간의 물리적 제약으로 인해 그동안 새로운 해법을 찾는 데 어려움을 겪어야 했다.
터널과 같은 지하화된 공간은 시설물 간섭 문제로 기존 집진장치 같은 저감장치를 설치하기 어려운 구조로, 별다른 대안이 없어 그동안 터널 내부에서의 직접적인 미세먼지 관리가 이루어 지지 못하고 있는 상황이었다.
이로 인해 역사 및 터널 본선의 환기 설비시스템 그리고 대합실과 승강장 내 공기 개선 및 정화시스템에 대한 투자와 관리만이 이루어 지고 있는 실정이다. 가장 집중적으로 또한 직접적으로 미세먼지 관리 및 저감이 이루어져야 할 터널 내부는 미세먼지 관리의 사각지대에 놓여있었던 셈이다.
이에 ㈜새영테크놀로지는 한국철도기술연구원으로부터 원천 기술을 이전 받아 전기 유체 역학적 원리에 기반한 액티브 방식의 강제 흡·배기 가능한 이온풍 기술을 적용했다. ㈜새영테크놀로지가 개발한 FDC는 팬·필터·덕트 등이 필요없는 12cm 두께의 얇고 컴팩트한 모듈 설계 구조의 팬리스(Fanless) 타입의 집진장치다.
이러한 얇은 구조로 덕에 FDC는 지하철 승강장 미세먼지 발생의 원천 오염원인 터널 내부의 선로 부근에 근접해 설치할 수 있다. 따라서 가장 효율적이고 효과적인 방법으로 미세먼지를 집진 저감시키는 성능을 발휘할 수 있는 것이다. FDC 집진장치는 2023년 서울시 테스트 베드 실증 지원 사업을 통해 PM2.5 집진 효율을 98% 이상 발휘했으며, 터널공간 내 미세먼지를 40%이상 저감을 효과를 입증했다.
터널 내 미세먼지 저감효과는 바로 지하철 승강장 내 미세먼지를 저감 시키는데 크게 기여할 수 있다. 따라서 팬리스 집진장치 FDC는 지하철 승강장 미세먼지 저감 관리에 있어서 새로운 방향 제시와 신기원을 이르게 됐다. 아울러 고속철도용 흡음 성능을 만족하는 고강도 불연 흡음재를 FDC 장치의 외장재로 사용해, 지하철 운행 시의 전동소음도 동시에 저감 시키는 기술 혁신성을 실현하게 됐다.
FDC는 IoT기술을 적용한 자동 물세척 및 원격제어관리 기능을 구현, 설치 후 특별히 터널 내부에 진입하지 않아도 스마트 모니터링 및 제어 관리가 가능해 유지 보수 및 운영 효율성도 높이고 있다. 또한 모듈 당 20Wh 정도(휴대폰 충전 정도)의 저전력 소모해 경제성도 우수할 뿐 아니라, 에너지 효율도 높아 탄소중립에도 기여할 수 있다. 더불어 필터 등을 교체할 필요가 없어 유지 보수가 용이하다.
또한 FDC는 팬·필터·덕트·블로워·모터 등이 필요없는 단순한 설계구조를 가지고 있어, 내구성이 우수하다. 게다가 반영구적이며 모듈 타입이라 운반 및 설치가 손쉬워 운영자가 원하는 위치에 맞춤 설치가 가능하다.
FDC는 역사 구조의 협소함으로 새로운 방식의 미세먼지 저감 방안을 찾는 노후 역사를 비롯해 기존 지하철 역사 환경 및 새롭게 신설되는 대심도 지하 역사 등에서 그 역할과 필요성이 더욱 부각되고 있다.
㈜새영테크놀로지 관계자는 "2020년 4월부터 모든 공동주택(아파트)에 환기 설치 의무화가 확대된 것처럼 지하철 역사 내 공기질 및 소음 등의 환경 개선을 위해, 본 장치가 터널 내 필수 설치가 당연 시되는 새로운 패러다임의 스마트 클린 역사 구현에 일익을 담당하기를 기대한다"고 말했다.
그러면서 "이를 통해 ㈜새영테크놀로지의 팬리스 집진장치 FDC는 철도 이용 승객 및 철도 작업자의 건강 보호와 증진 그리고 철도 운영사의 서비스 품질 향상과 철도산업의 발전에 실질적으로 이바지하게 되리라 생각한다"고 밝혔다.
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