도로 달리며 미세먼지 제거…공기정화 자동차 기술 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 도로를 달리면서 주변 공기 속 미세먼지를 제거하고 브레이크에서 발생하는 먼지까지 배출되기 전 잡아내는 공기정화 자동차 기술이 개발됐다.

한국기계연구원은 친환경에너지연구본부 도시환경연구실 한방우 실장 연구팀이 주행 중 도로 주변 미세먼지와 브레이크 마모 먼지를 함께 줄이는 공기정화 자동차 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

이 기술은 △그릴형 집진 기술 △캘리퍼형 집진 기술 △주차 중 공기정화를 위한 무선 전력 전송 기술로 구성된다. 카니발과 쏘나타 등 서로 다른 차종에 실제 장착해 성능을 검증했다.

그릴형 집진 장치는 자동차 그릴을 통해 들어오는 미세먼지를 전기적 힘으로 집진판에 붙여 제거한다. 머리카락보다 훨씬 가는 탄소섬유를 적용해 적은 전류로 미세먼지를 처리하면서 오존 발생을 최소화했다.

필터 방식은 공기가 촘촘한 필터를 통과할 때 저항이 커지기 때문에 공기를 강제로 밀어 넣기 위한 송풍장치와 추가 동력이 필요하다. 반면 전기집진 방식은 공기가 통과할 때 발생하는 저항이 작아 차량이 달리면서 자연스럽게 생기는 바람을 활용할 수 있다.

무선 전력 공급 설비가 설치된 주차 공간에서는 기존 라디에이터 팬을 가동해 정차 중에도 주변 공기를 정화할 수 있다.

브레이크 먼지는 캘리퍼 뒤쪽에 설치한 집진 장치로 발생 지점에서 직접 포집한다. 브레이크 패드와 디스크의 마찰 과정에서 먼지가 자연스럽게 전기를 띠는 특성을 활용해 별도의 하전 장치나 흡입용 팬 없이 전기적 힘으로 먼지를 잡아낸다.

국제표준 자동차 시험 주행방식인 WLTC 조건에서 차량 1대 기준 1㎞ 주행 시 22.2mg의 브레이크 마모 먼지를 포집했다. 약 450㎞ 주행 기준으로 10g가량에 해당한다.

기존 자동차 환경기술은 주로 엔진 배기가스 저감에 집중돼 왔지만 최근에는 전기차와 수소차에서도 발생하는 브레이크·타이어 등 비배기 미세먼지의 중요성이 커지고 있다.

이번 기술은 공기저항이 작은 전기집진 방식을 적용하고 차량의 기존 공간과 부품을 활용해 추가 동력과 구조 변경을 최소화했다. 특히 유럽연합(EU)의 배출가스 규제 'EURO 7'에 브레이크 먼지가 포함되는 등 환경규제가 강화되면서 활용도가 높아질 것으로 기대된다.

성능 평가 결과, 그릴형 집진 장치는 시속 30㎞에서 초미세먼지를 95% 이상, 미세먼지를 99% 이상 제거했다.

시속 50㎞에서도 같은 수준의 성능을 유지했으며, 차 한 대가 시간당 약 1800㎥의 공기를 정화할 수 있었다. 카니발과 쏘나타 모두 장치 장착 전후 연비 변화는 1% 이내로 나타났다.

한 실장은 "이번 기술은 자동차가 이동하면서 도로 주변 미세먼지를 정화하고 브레이크 먼지까지 발생 지점에서 줄일 수 있다는 것이 특징"이라며 "기계연 5대 대표브랜드 에어파이브와 연계해 도심 대기질 개선에 기여할 수 있는 공기정화 기술의 활용을 확대해 나가겠다"고 말했다.

한편, 기계연 도시환경연구실은 그릴형 공기정화 장치와 브레이크 먼지 집진 기술을 개발해 실차 성능을 검증했으며, 관련 연구성과를 국제학술지 '트라이볼로지 인터내셔널(Tribology International)'과 '애트모스피어(Atmosphere)' 등에 게재하고 국내와 미국, 독일 등에 다수의 특허를 출원했다.

jongseo12@news1.kr