세미나

에어로졸은 기체 중에 떠 있는 고체 또는 액체의 입자상 물질(particulate matter; PM)을 말한다. 우리가 호흡하는 공기 중에는 수십 μm 이하 크기의 입자상 물질이 부유해 있으므로, 공기는 우리가 일상생활에서 가장 흔히 접할 수 있는 에어로졸의 한 예이다. 공기 중에 떠 있는 10 μm보다 크기가 작은 입자상 물질을 PM10 또는 미세먼지라 하며, 2.5 μm보다 크기가 작은 입자상 물질을 PM2.5 또는 초미세먼지라 한다. 사람이 공기를 호흡할 때 PM10 또는 PM2.5 가 인체의 호흡기 계통에 침착되는데, 이러한 (초)미세먼지가 인체에 해로운 물질로 이루어져 있으면 인체 건강에 안 좋은 영향을 끼쳐 각종 질병을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이로 인해 (초)미세먼지에 대한 사람들의 관심이 매우 높아졌으며, PM10 또는 PM2.5 농도를 효과적으로 저감하기 위한 많은 기술들이 개발되고 있다.

싸이클론 집진기는 에어로졸 입자를 기체 중에서 분리하여 포집하는 데 많이 사용되는 장치 중 하나이며, 그 형상이 간단하고 작동이 쉬워서 널리 사용된다. 싸이클론 집진기가 사용되는 곳은 산업용 시설에서부터 가전제품에 이르기까지 매우 다양하며, 그 크기도 수 m에서부터 수 mm에 이르기까지 매우 다양하다. 싸이클론 집진기의 종류 또한 매우 다양한데, 모든 싸이클론 집진기는 원심력을 이용하여 입자상 물질을 기체로부터 분리하는 데 그 원리의 기반을 두고 있다.

싸이클론 집진기 안에서의 유동은 기본적으로 소용돌이 유동 형태로 매우 복잡한 난류 유동이다. 최근에는 전산유체역학(CFD) 해석 기법의 발전과 고성능 컴퓨터의 개발로 인해 싸이클론 집진기 내부의 유동을 매우 정확하게 예측하고 있다. 이에 따라 집진 성능을 향상시키기 위해 다양한 형태의 싸이클론 집진기가 개발되고 있다. 본 발표에서는 집진 성능 향상을 위해 개발된 다양한 형태의 싸이클론 집진기의 작동 원리를 설명하고 그 응용연구 사례를 소개한다.