미세먼지가 심해지면서 우리 친구들 역시 밖에서 재채기를 자주 해봤을 거야~ 친구들을 위해 미세먼지의 해결사로 등장한 공기청정기! 다들 들어 본 적 있지? 그럼 오늘은 공기 청정기의 작동 원리에 대해 한번 알아보자~!
Q. 공기 청정기의 역사는? A. 공기를 깨끗하게 해 주는 기술은 처음에 특수 직업에 종사하는 사람들을 위한 용도로 개발됐다고 해. 그러나 해당 기술이 적용된 제품은 오늘날의 공기 청정기와는 거리가 먼 형태였지.
이후 1860년대에 이르러 구리 프레임에 숯 성분 필터가 달린 일명 ‘목탄 에어 필터’가 개발됐어.이 장치는 공기 속 오염 입자를 걸러 냈다는 점에서 최초의 공기 청정 장치였다고 볼 수 있지!
지금부터는 공기 청정기가 지금의 가전제품 형태로 개발되는 데 결정적 영향을 준 ‘맨해튼 프로젝트’에 대해 알아보자. 맨해튼 프로젝트는 제1차 세계 대전 이후 미국 주도로 시작된 원자 폭탄 개발 계획의 이름이야.
당시에 계획이 실행되면서 작업장에서는 치명적인 방사성 물질이 배출됐고, 공기 중의 방사성 미립자를 정화시킬 엄격한 수준의 공기 정화 장치 개발이 시급해졌지!
그 결과 ‘헤파(High Efficiency Particulate Air의 약자) 필터’가 개발됐어! 헤파 필터의 개발은 현대식 공기 청정기 탄생의 중요한 밑거름이 됐다는 사실, 잊지 말자고~! Q. 필터식 공기 청정기는 어떻게 공기를 깨끗하게 할까?
A. 필터식 공기 청정기는 앞서 소개한 헤파 필터가 사용되는 것으로 부직포 성분의 필터를 장착해 오염 물질을 여과하는 원리를 이용해. 이렇게 장착된 필터는 일정 크기 이상의 오염 입자들을 거른 뒤 이를 내부에 흡착시켜, 여과된 오염 입자가 공기 중으로 확산하는 것을 막아 줘!
Q. 전기식 공기 청정기는 어떻게 공기를 깨끗하게 할까?
A. 전기식 공기 청정기의 작동 원리는 ‘방전에 의한 이온화’에 있어! 먼저 ‘방전’이란 ‘전지나 축전기 등에서 전기가 외부로 흘러나오는 현상’ 또는 기체처럼 ‘전기가 통하지 않는 물체(절연체)’를 사이에 둔 두 전극 사이에서 전류가 흐르는 현상을 뜻해. 공기 중에서 불꽃이 일거나 진공 유리관 속에서 빛이 번쩍이는 현상이 대표적인 사례라고 할 수 있지!
또 이온화는 중성의 원자(혹은 분자)가 전자를 얻어서 음전하를 띠거나, 잃어서 양전하를 띠는 현상을 말해! 여기서 전하란 ‘물체가 띠고 있는 정전기의 양’을 의미한단다. 결국 ‘방전에 의한 이온화’란 공기 중에서 전기가 통하게 함(방전)으로써 물질에 전기성을 부여하는 것(이온화)이라고 풀이할 수 있겠지?! 그럼 이 원리를 전기식 공기 청정기에 적용해 보자!
전기식 공기 청정기에는 두 전극이 일정한 간격을 두고 자리해 있어! 전기가 공급되면서 기계가 작동하면 두 전극 사이에서 고전압에 의한 방전이 일어나고, 이로 인해 공기 청정기 주변의 공기 입자가 음이온을 띠거나 양이온을 띠게 돼!
오염된 입자들도 이 과정을 통해 이온화하는데, 전기식 공기 청정기는 이처럼 오염 입자들이 전기성을 갖게 한 후, 이들을 반대 전하를 띤 내부 집진판에 흡착시켜 공기를 정화한다는 사실, 기억하자~!
참고로 친구들 모두 겨울에 스웨터를 벗을 때 따끔한 느낌을 받은 적이 있을 거야! 전하량이 중성을 띠고 있던 물체(옷감)들이 서로 마찰함으로써 전자가 둘 사이를 오가 음전하와 양전하를 발생시켜 전기성이 없던 물체에서 마찰 전기가 흐르기 때문이라는 사실, 이제 이해할 수 있겠지?!
그러나 전기식 공기 청정기는 이온화 과정에서 오존이 발생할 수 있어 위험하기도 해. 공기 중의 오존 농도가 높아지면 우리 몸에 심장병이나 기관지염 같은 질병이 발병할 수 있기 때문이지!