건국대(총장 송희영)는 공과대학 환경공학과 김조천 교수 연구팀이 지하철 역사 내 공기 질을 관리하고 자동적으로 개선하는 ‘인공지능형 지하철 공기 통합 관리 시스템’을 개발했다고 7일 밝혔다.

김 교수팀은 서울산업통상진흥원(원장 이전영)의 지원을 받아 지난 2007년부터 지하철 공기 개선 연구와 시범운영을 포함한 ‘지하역사 및 터널의 공기 질을 개선을 위한 연구사업’을 진행했다.

김조천 교수팀은 7년 동안의 연구와 시범운영을 통해 지하철 공기 질을 개선할 수 있는 통합 시스템을 개발했다. 지하철 승강장, 대합실, 터널 등에 공기 질을 측정하는 감지기와 필터링 시스템을 설치해 미세먼지 농도에 따라 바깥 공기 유입량, 필터 사용여부, 에너지 소모 정도 등을 자동적으로 설정한다.

같은 팀 김인원 교수는 “지하철 승강장, 대합실, 터널의 공기 질 개선을 위한 센서 측정 및 모니터링 시스템, 환기팬 제어시스템, 에너지 절약을 위한 최대전력 제어시스템, 센서 환기팬 필터 등의 설비 유지 보수 관리 시스템 등을 효율적으로 운영할 수 있는 인공지능형 통합 관리시스템”이라고 설명했다.

김 교수팀은 통합 관리 시스템 운영에 필요한 △미세먼지 필터링 시스템 △자동공기 유동장치 시스템 △자석필터 미세먼지 제거 기술 등 세부 기술도 각각 개발했다.

미세먼지 필터링 시스템은 지하철 역사처럼 실내 공기 질 제어 장치를 설치하기 어려운 좁은 장소에 쉽게 적용할 수 있는 시스템으로, 다양한 공기 오염물질을 처리할 수 있는 자동 제어 시스템이다. 특히, 외부 환경에 따라 자동으로 필터를 45도 기울이며 필터 수명을 연장시켜 운영비용도 저렴하다. 김 교수팀은 이 기술과 관련해 국내 특허와 미국 특허를 등록했다.

자동공기 유동장치 시스템은 자연환기를 이용하는 1호선 터널 구간에 활용 가능한 기술로, 중앙 제어가 가능한 소형 제트팬(Jet Fan)을 자연 환기구 부근에 설치해 평상시에는 공기 질을 개선에 활용하고 터널 내 화재가 발생할 경우 높은 제연효과도 기대할 수 있다. 김 교수팀은 이 시스템과 관련해 국내 특허를 등록한 상태다.

자석필터 미세먼지 제거 기술은 터널 바닥의 미세먼지가 자성을 띄고 있다는 점에서 착안한 기술이다. 선로 내 먼지 제거에 이용되는 집진열차 하단에 자석필터를 부착하고 집진열차가 압축공기를 터널 바닥으로 불어 터널 바닥에 미세먼지를 부양시키면 자석필터가 자성을 띈 미세먼지를 집진하는 원리다. 미세먼지 제거가 취약한 기존의 집진열차의 성능을 저렴한 비용으로 높일 수 있다. 김 교수팀은 현재 5개의 관련 국내특허를 등록했다.

김조천 건국대 교수는 “지난 2009년 완비된 지하철 스크린도어로 얻은 긍정적인 효과도 많지만, 열차가 가장 오래 머무는 터널의 공기 질이 악화되면서 객차 내부의 공기질도 나빠졌다”며 “이번에 개발된 시스템들은 터널 내부의 공기 질을 개선해 객차 내부의 환경을 개선할 수 있으며 이에 필요한 비용도 타 기술에 비해 저렴하다는 측면에서 의미가 크다”고 말했다.

김 교수는 “이번에 개발된 통합 시스템을 국내 지하철에 도입해 향후 10년간 이용한다면 환기에너지 절약을 통해 1200억, 연동시스템 에너지 절약을 통해 60억, 필터 재료 절약을 통해 40억 등 총 1300억원에 달하는 비용 절감 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대한다”며 “지하철을 운영하는 모든 나라가 공기 질에 관한 문제점으로 고민하고 있기 때문에, 향후 관련 기술의 수출도 기대할 수 있다”고 덧붙였다.