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▲ 기계연 도시환경연구실 한방우 실장이 공기정화 자동차 실도로 운전 성능 평가를 설명하고 있다.

국내 연구진이 주행 중 도로 주변 미세먼지와 브레이크 마모 먼지를 동시에 저감하는 공기정화 자동차 기술을 개발하며 자동차를 이동형 대기질 개선 수단으로 활용할 수 있는 기반을 마련, 도심 비배기 미세먼지 저감과 강화되는 자동차 환경규제 대응에 기여할 것으로 기대된다.

한국기계연구원(원장 류석현) 친환경에너지연구본부 도시환경연구실 한방우 실장 연구팀은 주행 중 도로 주변 미세먼지와 브레이크 마모 먼지를 함께 저감하는 공기정화 자동차 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

이번 기술은 자동차의 기존 구조와 주행풍을 활용해 별도의 고출력 송풍장치 없이 주행 중 주변 공기를 정화하고, 브레이크에서 발생하는 마모 먼지는 발생 지점에서 직접 포집하는 것이 특징이다. 연구팀은 카니발과 쏘나타 등 서로 다른 차종에 기술을 실제 장착해 성능을 검증했다.

공기정화 시스템은 △그릴형 집진 기술 △캘리퍼형 집진 기술 △주차 중 공기정화를 위한 무선 전력 전송 기술로 구성된다. 그릴형 집진 장치는 자동차 그릴을 통해 유입되는 미세먼지에 전기를 띠게 한 뒤 전기적 힘으로 집진판에 붙여 제거한다.

탄소섬유를 활용해 적은 전류로 미세먼지를 처리하면서 오존 발생을 최소화했으며, 주행 중에는 주행풍을 활용해 별도의 고출력 송풍장치 없이 공기를 정화한다. 무선 전력 공급 설비가 설치된 주차 공간에서는 차량의 기존 라디에이터 팬을 가동해 정차 중에도 주변 공기를 정화할 수 있도록 했다.

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 포집하는 방식이다.

국제표준 자동차 시험 주행방식인 WLTC 조건에서 차량 1대가 1km 주행할 때 22.2mg의 브레이크 마모 먼지를 포집했으며, 약 450km 주행 기준으로 환산하면 약 10g에 해당한다.

성능 평가에서는 그릴형 집진 장치가 시속 30km에서 초미세먼지(PM2.5)를 95% 이상, 미세먼지(PM2.5-10)를 99% 이상 제거했다. 시속 50km에서도 같은 수준의 성능을 유지했으며, 차량 한 대가 시간당 약 1,800㎥의 공기를 정화할 수 있는 것으로 나타났다.

차량 주행 성능에 미치는 영향도 최소화했다. 카니발과 쏘나타 모두 장치 장착 전후 연비 변화가 1% 이내로 나타나 추가 동력 사용에 따른 부담을 낮췄다.

이번 기술은 자동차 환경기술의 대응 범위를 배출가스 중심에서 비배기 미세먼지로 확대했다는 점에서도 의미가 있다. 전기차와 수소차를 포함한 친환경차에서도 브레이크와 타이어 마모에 따른 미세먼지가 발생하는 가운데, EURO 7 등 자동차 환경규제가 강화되면서 비배기 먼지 저감 기술의 중요성도 높아지고 있다.

연구팀은 공기저항이 작은 전기집진 방식을 적용하고 차량의 기존 공간과 부품을 활용해 추가적인 동력 사용과 구조 변경을 최소화했다. 이를 통해 차량 자체를 이동형 공기정화 장치로 활용할 수 있는 기반을 마련했다.

한방우 기계연 도시환경연구실 실장은 “이번 기술은 자동차가 이동하면서 도로 주변 미세먼지를 정화하고 브레이크 먼지까지 발생 지점에서 줄일 수 있다는 것이 특징”이라며 “기계연 5대 대표브랜드 AirFive와 연계해 도심 대기질 개선에 기여할 수 있는 공기정화 기술의 활용을 확대해 나가겠다”고 전했다.

한편 이번 연구는 자동차산업핵심기술개발사업의 대기 미세먼지 대응 상호협력형 공기정화 자동차 과제 지원을 받아 수행됐다. 기계연 도시환경연구실은 그릴형 공기정화 장치와 브레이크 먼지 집진 기술을 개발하고 실차 성능을 검증했으며, 연구성과를 국제학술지 Tribology International과 Atmosphere 등에 게재하고 국내·미국·독일 등에 다수의 특허를 출원했다.

출처 : 신소재경제(https://www.amenews.kr/)