철 성분 미세먼지 제거를 위한 자석식 집진기의 최적설계
The Optimal Design of Magnet Type Dust Collector for the Removal of Iron Particulate Matters
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초록
열차 운행 시 레일-차륜 마찰에 의해 많은 양의 철 성분 미세먼지(i-PM, iron Particulate Matter less than 10μm)가 발생되고, 열차풍에 의해 비산된다. 따라서 지하철 터널의 미세먼지는 43% 이상이 철 성분으로 구성되어 있다. 자석식 집진기는 i-PM에 대한 흡착력이 강하고 오존도 발생시키지 않으므로, 전동차 하부프레임에 설치하여 운행할 경우 효과적으로 i-PM을 제거할 수 있다. 본 논문은 자석식 집진기를 설계함에 있어 주요 설계요소들에 대한 최적 값 산정 모델을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 자석식 집진기에 의한 i-PM 집진량과 주요 설계요소들 간의 관계를 수학적으로 모델링하였다. 최적화 모델을 이용하여 최적 집진을 위한 자석의 최소 크기와 최적 간격, 가이드 베인의 최적 크기를 제시하였다.
Abstract
When a train is operated, a large amount of iron particulate matter less than 10μm (i-PM) is generated by rail-wheel friction and scattered by a train-induced wind. Therefore, more than 43% of the PM10 in the subway tunnel is composed of iron. Since the magnetic dust collector has a strong attraction force to the i-PM and does not generate ozone, it can effectively remove the i-PM when it is installed at the lower frame of a train. The purpose of this paper is to present the optimum value estimation model for the major factors in designing the magnetic dust collector. For this purpose, the relationship between the amount of a i-PM collection and the major design factors of a magnetic dust collector was mathematically modeled. The minimum width of the magnet, the optimal gap between magnets, and the optimum size of guide vane for optimal dust collection were presented using the optimization model.
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