다양한 기하학적 형상을 가진 주름진 HEPA 필터의 압력손실에 대한 실험적 연구

Abstract

필터식 공기청정기는 필터의 수명이 존재하여 지속적인 관리 비용이 발생한다는 단점에도 불구하고 높은 먼지 제거 효율로 인해 보편적으로 사용되고 있다. 그 중 HEPA Filter를 사용하는 필터식 공기청정기는 집진효율이 100%에 달하여 풍량에 비례하는 성능을 발휘한다. 풍량에 영향을 미치는 인자 중 HEPA Filter에서 발생하는 압력손실이 가장 높은 영향을 차지한다. 따라서 제품의 성능, 필터의 수명, 재료비 등과 같은 사항을 고려하기 위해 HEPA Filter의 주름 형상에 따른 압력손실을 예측하는 것은 중요하다. 본 논문에서는 공기청정기에 사용되는 HEPA Filter의 주름 형상과 유속에 따른 압력손실에 대한 실험적 연구를 진행하였다. 필터 효율이 99.95%인 H-13 Grade Filter를 사용하여 전개유속 0~0.21 m/s, 주름 깊이 40~120 mm, 주름 각도 45~88.5°의 범위에서 압력손실을 측정하였다. 여기서 주름 각도는 필터 전면과 주름이 이루는 각도이며, 주름이 없는 필터의 주름 각도는 0°이다. 본 연구의 결과로 주름진 HEPA Filter에서 발생하는 압력손실은 전개유속에 따라 비선형적으로 증가하였으며 압력손실은 주름 각도와는 양의 상관관계, 주름 깊이와는 음의 상관관계로 나타나는 것을 확인하였다. 결론적으로 전개유속과 압력손실에 대한 실험 상관식을 제시하였으며, 상관식은 실험결과와 5% 이내로 일치하는 것을 확인하였다