자동차 실내 공기질 평가를 위한 수치해석적 연구

Abstract

자동차를 비롯한 탈것에 관련된 사업은 현재 친환경으로 시장이 이동하고 있으며, 기존에 개발된 제품들은 그 대응에 있어 한계가 오고 있다. 그와 동시에 사람이 자동차를 이용하는 시간이 증가함에 따라 거주공간으로써의 기능을 구현해야 한다는 인식이 생기고 있다. 차 실내의 친환경은 인체를 위한 것으로 운전자의 시각, 촉각, 청각에 관한 안락함을 추구하며 이에 대한 감성 기술, 즉 자동차 실내 환경의 질 향상에 관한 연구는 세계적으로 활발하게 수행되고 있으며 해외에 비해 한국의 경쟁력이 비교적 약한 분야로 꼽히기도 한다. 자동차 실내 환경의 질은 인간의 온열쾌적성, 자동차 실내 공기질, 그리고 냄새 및 소음 등의 요소를 종합하여 평가가 이루어진다. 이 중 실내 공기질을 저해시키는 물질로는 대표적으로 이산화탄소, 휘발성 유기화합물, 배기가스 등이 있다. 특히 이산화탄소 및 휘발성 유기화합물은 각각 졸음운전과 새차증후군의 원인이 되어 교통사고 등의 문제와 직접적으로 연결되므로 이를 빠른 시간에 저감시키는 실험적, 해석적 연구가 활발히 수행되고 있지만 현재까지 수치해석적으로 평가하는 방법에 대한 기준이 정립되어 있지 않다. 본 연구에서는 이산화탄소 농도 및 휘발성 유기화합물 저감 속도에 영향을 미치는 매개변수를 선정하고, 다양한 매개변수에 대한 저감 속도 해석 및 예측모델을 도출하였다. 이를 위해 요인 설계 실험계획법을 이용하여 다양한 매개변수(재순환 비율, 탑승조건, 토출각도, 작동풍량, 작동 모드)에 따른 오염가스 저감특성 평가를 수행하여 실내 공기질 평가 데이터를 확보하였다. 이를 통하여 수치해석을 수행하지 않고 실내 공기질을 파악할 수 있는 예측모델을 도출하였다. 이는 향후 오염물질 농도 해석을 수행하지 않고 실제 인체에 영향을 미치는 이산화탄소 및 휘발성 유기화합물의 농도를 빠르게 평가할 수 있다. 이는 효과적인 차 실내 공기질 유지를 위한 공조시스템의 설계 및 제어로직 수립에 이용할 수 있을 것으로 사료되며, 적정 수준의 실내 공기질을 제어할 수 있는 적절한 방안이 될 것으로 예상한다.