기계硏, 미세먼지·브레이크 먼지를 함께 줄이는 ‘공기정화 자동차 기술’ 개발

도로를 달리면서 주변 공기 속 미세먼지를 제거하고, 브레이크에서 발생하는 먼지까지 배출되기 전에 잡아내는 ‘공기정화 자동차 기술’이 개발됐다. 자동차의 기존 구조를 활용해 주행 중 도로 주변 공기를 정화하고 브레이크 마모 먼지는 발생 지점에서 직접 포집하는 기술이다. 이번 기술은 기계연구원 5대 대표브랜드 ‘AirFive’의 주요 연구성과 중 하나로, 자동차를 도심 곳곳을 이동하며 공기를 정화하는 이동형 공기정화 장치로 활용할 수 있다.

한국기계연구원(원장 류석현) 친환경에너지연구본부 도시환경연구실 한방우 실장 연구팀은 주행 중 도로 주변 미세먼지와 브레이크 마모 먼지를 함께 줄이는 ‘공기정화 자동차 기술’을 개발했다. ▲그릴형 집진 기술 ▲캘리퍼형 집진 기술 ▲주차 중 공기정화를 위한 무선 전력 전송 기술로 구성되며, 카니발과 쏘나타 등 서로 다른 차종에 실제 장착해 성능을 검증했다.

그릴형 집진 장치는 자동차 그릴을 통해 들어오는 미세먼지에 전기를 띠게 한 뒤 전기적 힘으로 집진판에 붙여 제거한다. 머리카락보다 훨씬 가는 탄소섬유를 적용해 적은 전류로 미세먼지를 처리하면서 오존 발생을 최소화했으며, 주행 중에는 주행풍을 활용해 별도의 고출력 송풍장치 없이 공기를 정화한다. 무선 전력 공급 설비가 설치된 주차 공간에서는 기존 라디에이터 팬을 가동해 정차 중에도 주변 공기를 정화할 수 있다.

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 잡아낸다. 국제표준 자동차 시험 주행방식인 WLTC 조건에서 차량 1대 기준 1km 주행 시 22.2mg의 브레이크 마모 먼지를 포집했으며, 약 450km 주행 기준으로 환산하면 약 10g에 해당한다.

기존 자동차 환경기술은 주로 엔진 배기가스 저감에 집중돼 왔지만, 최근에는 전기차와 수소차에서도 발생하는 브레이크·타이어 등 비배기 미세먼지의 중요성이 커지고 있다. 이번 기술은 공기저항이 작은 전기집진 방식을 적용하고 차량의 기존 공간과 부품을 활용해 추가 동력과 구조 변경을 최소화했다. 특히 ‘EURO 7’에서 브레이크 먼지가 규제 대상에 포함되는 등 환경규제가 강화되면서 활용도가 높아질 것으로 기대된다.

성능 평가 결과, 그릴형 집진 장치는 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 있었다. 카니발과 쏘나타 모두 장치 장착 전후 연비 변화는 1% 이내로 나타났다.

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

이건희 선임연구원은 “차량의 기존 구조와 주행풍을 활용해 추가 동력 사용을 최소화했다”며 “실차 적용을 통해 성능을 확인한 만큼, 앞으로 실도로 성능과 장기 내구성을 검증해 기술을 고도화하겠다”고 말했다.