수치해석을 통한 주거건물용 이중외피에 적용 가능한 정전기집진 시스템에 관한 기초 연구

본 연구의 목적은 주거건물용 이중외피 내 오염물질을 제거할 수 있는 정전기집진 시스템을 적용하여 에너지 성능 및 미세먼지 제거성능을 확보한 이중외피 시스템을 제시하고 미세먼지 집진효율을 바탕으로 적용방안을 도출하는 것이다. 이를 위해 미세먼지 제거효율에 영향을 미치는 주거건물용 이중외피와 정전기집진 시스템과 관련된 인자를 분석하였으며, 전산유체역학 시뮬레이션을 통해 주거건물용 이중외피 시스템의 운영방식 및 정전기집진 시스템의 전압 제어방식에 따른 미세먼지 집진효율을 분석하였다. 미세먼지 제거효율에 미치는 영향을 분석하기 위하여 주거건물에 적용가능한 상자형 단층 이중외피 유형을 해석모델로 하였으며, 정전기집진 시스템은 1단형 집진기가 사용되었다. 시뮬레이션은 미세먼지 농도가 높은 외기조건을 고려하여 봄철과 겨울철로 한정하여 진행하였으며, 한정된 기후조건에 따른 주거건물용 이중외피의 운영방안에 따라 시뮬레이션 케이스를 설정하였다. 정전기집진 시스템의 설치위치는 주거건물용 이중외피 상부, 중앙부, 하단부에 위치한 경우에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 각 시뮬레이션 케이스에 대하여 중공층 내 기류분포 및 정전기집진 시스템의 미세먼지 집진효율을 분석하였으며, 주요 연구 결과는 다음과 같다. (1) 정전기집진 시스템의 설치위치에 따라서 미세먼지 집진효율이 다르게 나타나며, 설치위치에 따른 미세먼지 집진효율은 주거건물용 이중외피의 운영방안에 따라 변화하는 중공층 내 기류속도에 영향을 받는다. (2) 중공층 폭이 좁을수록 중공층 내 기류속도가 빠르게 발생하였고 미세먼지 제거효율이 낮게 나타났다. 정전기집진 시스템 적용 시 중공층의 폭이 좁은 경우에 집진효율을 확보하기 위하여 집진시스템의 하전부 전압세기 및 하전부 면적 증가 등의 제어가 필요하다. (3) 주거건물용 이중외피의 중공층 내 기류속도가 빠를수록 미세먼지 제거효율이 낮게 나타나며, 이에 따라 미세먼지 제거효율을 확보할 수 있는 중공층 내 기류속도를 유지할 수 있도록 이중외피의 개구부 제어가 필요하다.