공기 정화기 검사 - 방법과 기준


이 페이지는 고객과 최종 사용자들이 어려워하는 용어에 대한 배경 설명을 하고, 뿐만 아니라 공기 정화기 제조업자들에게 충분히 설명되지 않은 검사 방법과 기준에 대한 관련 정보를 주기 위해 만들어졌다. 우리의 목표는 휴대용 공기 정화기를 위한 적당히 보편적인 검사 기준의 필요성을 강조하는 것에 힘을 쓰는 것이다. 그리고 결과적으로 오늘날 공기 정화기에 등급을 매기는데 사용하는 검사 방법들의 오류에 대한 결점과 원인을 알리는 것이다. 우리의 목적은 새로운 검사 기준의 개선, 공정성을 계획하고 지지하면서 산업과 고객들에게 똑같이 신뢰를 받는 것이다. 우리는 조직, 산업계 종사자, 검사증명기관과 미디어가 이 프로젝트에 참여하도록 독려할 것이다.

 

 

공기 정화 기술과 상품

 

일반적인 공기 정화기의 목적

공기 정화기의 목적은 공기 중 건강에 심각한 해를 입히는 것으로 보이는 아주 작은 입자들 (0,1미크론 이하의 나노입자)을 최소화하기 위해 입자 집중도를 계속해서 낮춤으로써 공기 정화기를 사용하는 사람들의 오염된 실내 공기로 인한 건강 위험도를 낮춰주는 것이다.

 

 

공기 정화 해결책

환풍 시스템을 잘 관리하는 것은 건강한 실내 공기 환경의 기초이다. 하지만 이러한 시스템이 잘 유지된다 하더라도 필터를 통해 많은 양의 입자들이 건물 안으로 침투할 수 밖에 없다. 사람들과 실내 활동은 수백만의 입자들을 생성하기 때문이다. 그래서 일반적인 환풍기로는 건강한 실내 환경을 유지하는 것은 충분치 않다. 실내 공기 정화는 적절한 실내 공기의 질에 도달할 필요가 있으며 보완되어야 한다.

 

실내 공기의 질은 매우 변화무쌍하고 많은 요소들에 따라 갑작스럽게 변한다. 그래서 모든 공기 정화기는 낮은 입자 집중도를 유지할 수 있도록 계속적으로 작동되어야 한다. 이 장치를 끄자 마자 실내 공기 질은 즉시 나빠지기 시작한다.

 

 

소수의 공기 정화 기술이 시장을 지배한다.

• 전형적인 정전기 촉진기는 공기 흐름을 인위적으로 생성하는 팬을 사용한다. 인위적 공기의 흐름은 전하를 가지는 입자들이 존재하는 방을 지나 콜렉터 카세트가 반대편 막대 표면에 의해 잡히는 입자들을 이끌도록 한다. 이 카세트는 대개 양전하와 음전하를 동시에 띠는 알루미늄으로 이루어져있다. 카세트가 더러워지면, 그것을 제거하고 깨끗하게 씻어 다시 사용하면 된다. 이러한 구조는 매우 낮은 공기 흐름 저항을 가지기 때문에 소음과 에너지 소비량이 문제가 되지는 않는다. 하지만 카세트가 계속해서 효과를 유지하기 위해 조금씩 먼지를 걸러낼 수록 여과효과는 급격하게 감소한다. 그리고 이 구조는 오존을 발생시킨다.

 

• 기계 필터 공기 정화기는 필터를 통한 공기 흐름을 만드는 팬을 사용한다. 종종 HEPA (High Efficiency Particulate Air Filters)과 비슷한 필터를 사용하기도 한다. 진짜 HEPA (혹은 ULPA) 필터는 공기 흐름에 높은 저항력을 가지기 때문에 에너지 소비량이 크며, 소음 문제를 발생시키기도 한다. 이것은 매우 단단하기 때문에 가격이 비싼 편이며, 그렇다고 오래가지도 않는다. 하지만 다른 기계 필터와 함께 사용되며, 종종 이미 이온화 되어있는 필터와도 함께 사용이 가능하다. 모든 필터는 시간이지나면 막히고, 공기 흐름도 줄어든다. 그래서 반드시 정기적으로 교체해주어야 한다.

• 공기 스크럽은 물로 공기를 헹구고 청소하는 것을 의미한다. 그리고 이것은 동시에 가습기의 역할을 한다. 이것의 주요 문제는 미생물 분포를 피하기 위해 물을 관리하고 소독해야 한다는 것이다. 대개 이런 목적으로 물에 화학물질을 첨가하지만, 미생물 확산을 대신해 화학약품의 확산을 발생시키기도 한다.

 

• 전형적인 이온화 공기 정화기는 초당 많은 양의 전자를 생성해낸다. 그리고 이것은 공기 중 음이온을 만들어낸다. 종종 입자를 끌어들이기 위해 양전하의 콜렉터를 지니기도 하지만, 양전하의 콜렉터는 벽, 바닥, 테이블, 천, 전자 제품, 사용자 등에서 배출되는 입자들을 끌어들이기도 한다. 이 기술은 소음이 거의 없으며, 에너지 효율성을 보인다 .하지만 오존을 만들어내지 않고, 입자들이 다른 방 표면에서 가져오는 입자들로 인한 심각한 문제를 발생시키는 것 없이 방 크기에 맞는 초당 필요한 이온의 양을 생성해내는 것은 불가능하다.

 

• 오존 공기 정화기 는 공기 중 오염물질을 감소시키고 약간의 오존을 발생시킨다. 이것은 특히 악취를 효과적으로 잡아준다. 오존 생성기는 종종 연소 후 위생과정을 거치기 때문이다. 종종 콜렉터는 입자를 모으는데 사용된다. 오존은 대개 한계치를 초과하며, 이것은 건강에 해로울 수 있다.

 

• 하이브리드 공기 정화기 는 두 개 이상의 기술을 사용한다. 대개는 입자 감소 기술을 기반으로 하여 다른 기술을 접목시킨다.

 

• UV 선 은 공기를 소독하는 기술로 잘 알려져 있다. 예를 들면 신선도가 떨어진 물고기, 육류, 채소들에 사용된다. 이 기술은 공기 흐름 속 미생물을 없애기 위한 공기 청소기의 같은 목적으로 사용된다.

 

• 광촉매 산화 는 티타늄 이산화를 활성화시키기 위해 UV선을 이용한다. 화학 과정은 많은 가스와 특정 범위에 존재하는 입자들에게서 배출되는 악취를 제거한다.

 

• 활성탄 혹은 비슷한 반응을 보이는 물질과 흡착제는 특정 가스들과 화학적으로 반응을 일으켜 악취를 제거한다. 담배 연기의 악취 제거에 이것이 이용된다. 이 효과는 공기 흐름 속 활성탄 덩어리와 직접적으로 관계가 있다. 이 기술을 이용하는 공기 정화기는 상당한 효과를 필요로 하는 덩어리의 작은 부분 이상을 거의 가지지 않는다.

 

• 난방 후 공기 중 입자가 타는 것은 또한 공기 청소의 방법중 하나이다. 하지만 어떤 입자를 태우냐에 따라 결과는 달라진다.

 

• 증발된 물은 실제로 가습을 위해 유일하게 위생적으로 받아들여지는 방법이다. 호수, 강, 바다와 같은 습도를 자연적으로 유지하기 때문이다. 필터를 통해 증발이 일어나며 계속해서 증발할 수 있는 범위내의 물을 공급해주어야 한다. 그리고 필터는 절대로 물에 잠겨서는 안 된다. 이것은 또한 자연에서 일어나는 공기 청정 방법과 같다. 분자 형태에서 물의 증발은 더 이상 미생물을 전달하지 않는 것을 의미한다.

그 과정은 5에서 6 ºC까지 온도를 낮춘 공기를 가열하는 것에서 생기는 에너지를 요구한다. 그리고 이것은 동시에 쿨링 방법으로 이용된다.


 

현존하는 검사 방법과 기준

휴대용 공기 정화기의 시장은 미국과 아시아가 거의 점령했다. 미국에서 더 표준화된 방법과 덜 표준화된 방법으로 비교 실험을 진행했고 이것은 엄청난 영향력을 가지게 되었다. 따라서 이것은 산업계와 소비자 모두에게 중요한 자료가 되었다. 아래에는 대개 미국에서 진행한 테스트의 짧은 설명을 정리해보았다. 이들 중 몇 개는 세계적으로도 널리 받아들여진다.

 

CADR – Clean Air Delivery Rate

CADR은 0.10에서 11 미크론 (µm) 범위 내 연기, 먼지, 꽃가루 입자를 감소시키는 능력을 검사하는 방법이다. ANSI/AHAM AC-1-2006에서 CADR은 "장치가 켜졌을 때, 실험이 진행되는 방의 오염도 감소률, 그리고 장치가 꺼진 방에는 자연적인 부식률이 어느 정도 줄었는지, 1입방피트에서 측정된 시험 방이 얼만큼 늘어났는지"를 정의한다. CADR은 공기의 cfm (일 분당 1입방피트의 공기 흐름량)사용하여 특정 입자 크기를 처리하고, 그 장치는 기계로 공기의 흐름을 만들어내도록 한다.

 

개선된 CADR – Clean Air Delivery Rate

이 방법은 원칙적으로 위와 같지만 발생되는 입자 크기 분포를 0.01미크론(µm)까지 훨씬 더 세밀하게 정의했다. 이것은 작은 크기의 입자들을 측정할 수 있으며 공기 교환을 측정하는데 있어 더 세밀하게 조정할 수 있다. 하지만 어떤 측면에서는 "보통" 입자들과 비교해 발생되는 입자들의 밀도를 조절하는 것이 어려운 경우도 있다.

 

군표준2823 - DOP

이것은 프탈산다이옥틸(DOP)의 0.3미크론(µm)크기의 입자들을 제거율을 백분율로 측정한다. 이 테스트는 고효율의 공기 필터를 사용하며, 그 효율성은 98%이상이다. "HEPA" (High Efficiency Particulate Air filters)로 불리기도 한다. 실제 HEPA필터는 DOP의 최소 입자 제거에 99.97%의 효율성을 가진다고 정의된다.

 

ASHRAE 52.1 & ASHRAE 52.2

52.1 테스트는 각각 30%, 65%, 90% 효율을 제공한다. 이것은 여과되는 서로 다른 입자들의 크기의 효율성을 명시하지 않았기 때문에 충분하다고 여겨지지 않았다. 따라서 52.2는 특정 입자 크기에 대한 필터의 효율성의 수준을 개선하였다. MERV - Minimum Efficiency Reporting Value.

 

ASHRAE Standard 52-76 - 대기 비색 검사

이 방법은 보통 공기 청정기의 효율성의 등급을 매기는데 사용한다. (필터와 전자 공기 청정기 모두에 사용된다.) 제거율은 깨끗한 종이 필터가 더러워지는 것 즉, 공기 중 미세먼지를 제거하는 청정기의 성능에 달려있다. 이 검사는 먼지 보유 능력과 공기 흐름에 대한 저항력을 보여준다. ASHRAE Standard 52-76은 전반적으로 특정 크기의 입자가 아닌 여러 먼지 입자들을 제거하는데 효과적으로 보였다. 95%의 대기 비색률의 ASHRAE 필터는 단지 0.1에서 1 µm 크기 내 입자들의 50-60%만을 제거했다.

 

Air Purifiers America

Air Purifiers America는 공기의 서로 다른 입자들을 제거하는 성능을 측정하려는 것과는 반대로 고성능 입자들을 가진 공기 정화기 제조업체들의 모델을 대상으로 실험했다. 이 입자들의 크기는 0.3미크론이거나 이보다 조금 더 큰 입자들이었다. 각 실험은 132평방미터의 사무실에서 진행되었고, 각각의 방 같은 위치에 실험 모델들이 설치되었다. 이 검사는 문과 창문을 닫고 방의 중앙에 입자 측정기를 설치해두고 공기 정화기는 고속으로 맞춰두고 20분 동안 실행되었다. 입자 측정기는 20분이 지난 후에 수거되었다. 공기 통풍 시스템은 테스트가 진행되는 동안에는 꺼두었기 때문에 실험 결과에 어떠한 영향도 미칠 수 없었다. 각 모델이 검사되기 이전에 방의 입자 집중도는 기준선에 맞췄기 때문에 각각의 모델은 동일한 입자 집중도에서 실험을 시작했다.

 

EN 1822 (유럽 표준)

이 테스트는 두 부분으로 나뉘는데 이는 HEPA 필터를 아주 쉽게 투과하여 입자 크기를 확인하는 테스트이다. 테스트는 MPPS (Most Penetrating Particle Size). 라고 불린다.
2000년대에 실시된 EN 1822는 특정 필터에 대한 가장 최신이면서 엄격한 공기 필터 검사의 표준이다.

 

소비자 보고서

상세 방법과 기준들은 우리에게 알려진 것이 없다.

 


 

왜 이러한 방법과 기준을 개선시켜야 하는가?

목적은 당연히 소비자들에게 좀 더 타당한 평가 정보를 제공하기 위한 것이다. 이 정보로 여러 기술들을 동시에 사용하는 서로 다른 공기 정화기를 비교할 수 있다. 예를 들면, 사과와 살구, 오렌지, 바나나, 그리고 또 다른 사과를 비교하는 것이라 생각하면 된다. 이러한 검사 기준은 또한 많은 제조업자들에게 공정하며 건설적이다. 다른 공기 정화 기술은 기능을 다르게 묘사하고 이 모두는 장점과 한계점을 가지고 있다. 주요 목적은 공기 중 입자 집중도를 효과적으로 줄이는 것이며 입자 집중도의 낮은 수치를 유지하는 것이다.

 

In testing we should focus on the sizes of particles검사 에서 우리는 입자들의 크기에 초점을 맞춰야 한다. 그리고 이것은 우리의 방어 체계에서 가장 어려운 것이다. 지난 몇 년간 모든 건강 문제가 0.1 미크론 이하의 나노입자들로 인해 발생한다는 것을 과학적으로 입증했다.

하지만 우리는 또한 명심해야 할 것이 이러한 입자 집중도를 낮은 상태로 24시간 내내 계속적으로 지속하는 것이 무엇보다 중요하다. 시간은 분명 가장 중요한 요소이다.

그래서 우리가 평가하기로 한 것은 시간에 따른 지속 성능뿐만 아니라, 악취, 생의학 가스 (VOC/CAC), 신체/화학적 영향력과 같은 성능들이다. 검사는 최대 능력치에서 수행되어져야 했다. 하지만 최대치로 검사를 진행하다 보니 침실이나 직장에서 24시간 동안 계속해서 받아들일 수 있는 최대 소음 수치를 설정해야 했다. 동일한 비용으로 적절하게 설치가 되어야 했다.

 


 

검사 방법/ 기준 속 몇 가지 결점들

실내 공기의 입자들을 제거하는 공기 청정기의 성능은 정화기를 통과하는 공기 흐름의 비율과 입자를 걸러내는 성능뿐만 아니라 다른 필수 요소들에 따라 변한다. 기술적인 요인과 사용자 친화적인 요인에서 가장 중요한 것은 공기 정화기가 장기 목적을 달성하는지가 중요하며 시장의 공기 정화기를 공정하게 비교할 수 있는 능력이다.

CADR과 같은 대부분의 실험은 모든 공기 정화 기술과 상품에 적용되지 않고, 실제 소비자와 사용자 평가가 반영되지 않았다는 점을 개선했다. 실제 주어진 오해는 지나친 긍정 혹은 부정적인 방향으로 이끌었다. CADR과 다른 검사가 표준 검사로 지정되었지만 이것은 소비자와 제조업자 누구에게도 영향을 주지 않았다. 게다가 대부분의 검사는 정화기가 최신식이고 깨끗하고, 고성능으로 작동되며, 기계적 필터인지 그냥 새로운 콜렉터 카세트인지, 전기 집진기인지와 관계없이 새로운 필터가 완전하게 장착되는지 뿐만 아니라 고객들에게 청정 능력에 대해 생각하도록 해주었다. 이 테스트 결과는 초과 시간 성능과는 관련이 없다.

 

 

고려해봐야 할 중요한 측면들에 대한 예시

 

• 권고사항에 따르면 시간이 지나면서 효율성이 저하 되는데 지속 시간과 필터 교환을 어떻게 다루어야 하는가? (즉, 초과 시간에도 장비를 어떻게 잘 작동하게 하는가?)

 

• 필터 교체와 보수 작업에 필요한 비용은 얼마나 되는가?

 

• 얼마나 유지되고 이것은 얼마나 복잡한가?

 

• 공기 정화기가 최대치로 작동되는 경우에 소음 수준은 어느 정도 인가? (검사에서의 평균치) 그리고 이 소음 수준은 우리가 평범한 소음으로 받아들일 수 있는가? 아니면 수면과 업무에 지장을 줄 정도인가?

 

• 정화기가 24시간 내내 적절한 소음만을 발생시키면서 작동 할 때, 성능에는 변화가 없는가?

 

• 이 테스트는 상품이 최고의 결과를 얻을 가능성을 가지고, 공기 정화기가 소비자들이 예상하는 성능을 수행하는데 요구되는 시간을 가질 수 있는가를 확인하기 위해 충분한 검사 기간을 거치는가?

 

• 테스트 목적을 수행하기 위한 입자들은 어떻게 만들어내고, 어떤 화학 물질로 만들어지는가?

 

• 발생한 입자의 크기 분포는 어떻게 되는가?

 

• 실제 실내 공기에 존재하는 입자들과 비슷한가?

 

• 실제 실내 공기 입자처럼 전하를 가지는가?

 

• 입자 밀도는 무엇인가?

 

• 공기 정화기에서 발생하는 오존은 어느 정도인가?

 

• 축적된 입자 덩어리, 표면, 혹은 모여지거나 합쳐진 입자들의 수에 따라 공기 정화기는 얼마나 효율적으로 서로 다른 크기의 입자들을 모으고 입자 밀도를 줄이는가?

 

• 테스트 기간에 사용된 입자들의 특징은 무엇인가? 그리고 실제 같은 입자들의 크기와 비교할 수 있는가? 즉, 같은 밀도는 전하를 가진 비슷한 덩어리를 뜻하는가?

 

• 공기 정화기로 걸러내면서 바이러스, 박테리아, 균과 같은 유기물들의 성장을 멈추게 할 수 있는가? 아니면 작동 시간 동안에만 미생물들의 성장을 멈추게 하는 것인가?

 

• 생의학적, 혹은 물리적/ 화학적인 효과가 증명되었는가?

 

• 에너지 소비량은 어떻게 되며 관련 비용은 어느 정도 인가?

 

• 공기 정화기에 의해 생성되는 공기 흐름의 비율은 어느 정도 인가?

• 공기 정화기는 장치 근방의 공기들을 뿐만 아니라 방 전체의 공기를 얼마나 정화시키는가? 그리고 장치를 다시 작동시키기 전에 방 안의 공기와 함께 장치 속에 남겨진 공기는 얼마나 잘 섞일 수 있는가? (재순환의 문제점은 없는가?)

 

• 내부 매커니즘을 피해 장치로 유입되는 공기가 있는가?

 

• 한 시간마다 실험실의 공기 순환과 공기 교환은 일어나는가?

 

• 실험실의 크기는?

 

• 실험실에 공기 정화기는 어떻게 설치되는가?

 

• 공기 정화기는 기체 오염물질을 얼마나 잘 제거하는가?

 

• 공기 정화기의 크기는 어느 정도 인가? 그리고 가정에서 사용하기에도 적절한 크기인가?

 

이 목록에 추가되어야 할 질문들이 더 있다. 그리고 우리는 권위 있는 검사 기관과 전문가들과 협력하여 이 질문들을 생각해냈다. 우리는 언론기관, 단체, 정부 기관과 다른 기관들이 이 목적을 달성하기를 소망하고 믿는다.

 

 

 

 

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