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공기청정기

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목차

1. 개요

공기청정기는 공기를 정화하는 장치로, 1830년 찰스 앤서니 딘이 최초의 호흡기 특허를 받은 것을 시작으로 발전해왔다. 1950년대 HEPA 필터가 개발되었고, 1962년 일본에서 필터를 장착한 가정용 공기청정기가 출시되었다. 공기청정기는 필터 방식, 이온 방식, 전기집진 방식 등 다양한 정화 기술을 사용하며, HEPA 필터, 활성탄, UVGI, 광촉매 산화 등의 기술이 활용된다. 공기청정기 선택 시에는 청소 능력, 소음, 필터 교체 주기, 오존 발생량 등을 고려해야 하며, 한국공기청정기협회의 CA마크 등 신뢰할 수 있는 인증 마크를 확인하는 것이 중요하다. 최근에는 코로나19로 인해 HEPA 필터 공기청정기의 중요성이 강조되고 있다.

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공기청정기
지도 정보
기본 정보
유형가정용 또는 산업용
주요 기능실내 공기 정화
사용 위치실내
기술 정보
필터 유형헤파 필터
활성탄 필터
전기 집진기
광촉매 필터
이온 발생기
CADR (Clean Air Delivery Rate)공기 정화 능력 측정 단위
소비 전력전력 소비량
소음 수준작동 시 소음
적용 면적공기 청정 가능 면적
추가 기능
공기질 센서실내 공기질 측정
자동 운전 모드공기질에 따라 자동 조절
타이머 기능작동 시간 설정
필터 교체 알림필터 교체 시기 알림
무선 연결스마트폰 앱으로 제어 가능
디자인다양한 디자인 및 크기 제공
역사
초기 형태1830년대, 석탄 입자 제거용 필터 개발
발전20세기 초, 현대식 공기 청정기 등장
최근 동향미세먼지 및 유해 물질 증가로 수요 증가
기타
관련 규격국가별 안전 및 성능 기준
에너지 효율 등급소비 전력 효율 등급
시장 동향다양한 브랜드 및 모델 출시
환경 영향필터 폐기 및 에너지 소비

2. 역사

공기청정기의 역사는 여러 단계를 거쳐 발전해 왔다. 초기에는 산업 현장의 유해 물질 제거를 위한 목적으로 개발되었으나, 점차 가정용으로 보급되면서 대기 오염, 꽃가루 알레르기 등 다양한 문제 해결에 기여하고 있다.

초기 발전 과정은 다음과 같다. 1830년 찰스 앤서니 딘이 공기 공급 장치 특허를 획득했고,[53] 1860년대 존 스텐하우스가 숯을 이용한 공기 정화 특허를 출원하여 최초의 실용적인 호흡기가 탄생했다.[54] 1871년과 1874년에는 존 틴들이 소방관용 호흡 장치를 발명했다.[55] 1940년대 미국 맨해튼 프로젝트에서 HEPA 필터가 사용되었고,[56][57] 1950년대에 상용화되었다.[56][57]

1962년경 일본 마쓰시타 전기산업(현 파나소닉)에서 최초의 가정용 공기청정기를 출시했다.[52] 1980년대 이후 꽃가루 알레르기 문제로 공기청정기 사용이 증가했고, 1990년대에 대중화되었다. 2003년 공기청정기 보급률은 약 23%였으며, 최근에는 대풍량, 알레르겐 분해/제거 기능이 추가된 가정용 공기청정기가 출시되고 있다.

2. 1. 초기 발전

1830년, 찰스 앤서니 딘(Charles Anthony Deane)은 구리 헬멧에 유연한 칼라와 의복을 부착한 장치에 대한 특허를 받았다. 헬멧 뒷면에 부착된 긴 가죽 호스는 공기를 공급하는 데 사용되었으며, 원래 개념은 이중 풀무를 사용하여 펌핑하는 것이었다. 짧은 파이프는 숨을 쉰 공기가 빠져나가도록 했다. 의복은 가죽이나 기밀성 천으로 만들어지고 끈으로 고정되었다.[1]

1860년대, 존 스텐하우스(John Stenhouse)는 공기 정화에 목탄의 흡착성을 적용한 두 개의 특허를 출원했다(1860년 7월 19일 및 1867년 5월 21일 특허). 이로써 최초의 실용적인 방독면이 탄생했다.[2]

수년 뒤, 존 틴들(John Tyndall)은 연기와 악성 기체를 공기로부터 걸러내는 후드인 소방관의 호흡기 장치에 대한 개선품을 발명하였다(1871, 1874년).[55]

1950년대, HEPA 필터는 1940년대 미국 맨해튼 계획에서 공기 중 방사성 오염 물질을 제어하기 위해 사용된 후 고효율 공기 필터로 상용화되었다.[56][57]

2. 2. 한국의 공기청정기 역사

19세기 초 산업혁명 당시 영국에서 석탄 연소로 인한 매연 제거를 목적으로 공기청정기가 만들어졌다고 전해진다. 환기를 통해 공기를 정화했지만, 대기 오염이 심해지면서 공기 중 오염 물질을 적극적으로 제거해야 할 필요성이 생겼다.

일본에서는 1962년경 마쓰시타 전기산업(현재의 파나소닉)에서 최초로 필터를 장착한 가정용 공기청정기를 출시했다.[52] 이는 사가미만 대기오염, 가와구치호 오염 등 대기오염으로 인한 공해가 사회 문제로 대두되기 직전이었다.

1980년대부터는 꽃가루 알레르기 문제가 심각해지면서 공기청정기가 많이 사용되기 시작했다. 1990년대부터 많은 사람들이 사용하게 되었으며, 2003년 공기청정기 보급률은 약 23%로 10년 전의 2배 이상이었다. 2004년에는 스기나무 꽃가루 비산량이 적어 판매량이 감소했지만, 이는 꽃가루 알레르기 대책으로서의 수요가 크다는 것을 보여준다.

최근 가정용 공기청정기는 기존의 업무용을 능가하는 대풍량 타입이 출시되고 있으며, 항균뿐만 아니라 각종 알레르겐을 분해·제거하는 기능도 추가되어 건강 가전으로 자리 잡고 있다.

3. 정화 기술

공기를 정화하기 위해 다양한 기술이 사용되며, 각각은 서로 다른 오염 물질을 제거하는 효과를 가진다. 따라서 하나 이상의 기술을 함께 사용하는 것이 유리하다. 일반적인 공기청정기는 필터식, 이온식, 전기집진식의 세 가지 주요 방식을 사용한다.


  • 필터식: 가장 널리 사용되는 방식으로, 선풍기나 에어컨처럼 팬을 사용하여 공기를 흡입하고 필터를 통해 정화한 후 깨끗한 공기를 배출한다. HEPA 필터로 미세 입자를 걸러내고, 활성탄으로 냄새를 흡착한다. '플라즈마 효과'를 이용한 전기 집진 방식, 활성탄 대신 이산화티탄 광촉매, HEPA보다 더 미세한 필터인 ULPA를 사용하기도 한다.
  • 이온식: 전극에 고전압을 가하여 공기 중에 이온을 방출하고, 이 이온이 미세 입자에 부착되어 집진판에 끌어당겨 입자를 제거하는 방식이다. 소비 전력이 적고 조용하지만, 팬이 없어 정화 속도가 느리고 넓은 공간에서는 효과가 떨어진다. 오존 발생으로 인한 논란이 있었다.
  • 전기집진식: 이온식과 유사하게 전기 방전 원리를 이용하지만, 팬을 함께 사용하여 강력한 집진판으로 오염된 공기를 정화한다. 무필터 정화기 또는 음이온 정화기라고도 불린다. 유지 비용이 적고 미세먼지가 많은 곳에서 효과적이지만, HEPA 필터보다 집진 효율이 낮고 본체 내부가 쉽게 더러워져 주기적인 청소가 필요하다. 고장 시 오존으로 추정되는 비린 냄새가 날 수 있다.


탁자 아래에 놓인 공기청정기


날개 없는 선풍기로 공기 흐름을 생성하는 공기청정기. 일부 모델은 히터 또는 가습기 역할을 할 수 있으며, 공기 흐름 각도 조절 및 회전 기능이 있을 수 있다.


이 외에도 필터식과 전기집진식의 장점을 결합한 복합형 제품, 그리고 다음과 같은 다양한 정화 기술이 존재한다.

  • 자외선 살균 조사(UVGI): 강제 공기를 UV 램프를 통과시켜 살균한다.[21] 독립형 장치이거나 강제 공기 시스템에 설치될 수 있다. UV 램프 배치와 필터 시스템이 중요하며, 강제 공기 시스템은 시야를 방해하여 UV 광선으로부터 차단되는 영역을 생성한다. 냉각 시스템 코일과 배수 팬에 배치된 UV 램프는 미생물 형성을 방지한다. 인라인 덕트 시스템은 덕트 중앙에 배치되고 기류와 평행하게 배치된다.
  • 활성탄: 다공성 물질로 흡착을 통해 분자 수준에서 휘발성 화학 물질을 흡수하지만, 더 큰 입자는 제거하지 못한다. 흡착 과정은 평형에 도달해야 하므로 오염 물질을 완전히 제거하기 어려울 수 있다.[26] 활성탄은 오염 물질을 기체상에서 고체상으로 변화시키며, 실내 공기에서 오염 물질이 재생될 수 있다.[22] 상온에서 사용 가능하며 오랜 사용 역사를 가지고 있다. 일반적으로 다른 필터 기술과 함께 사용된다.
  • 편광 매체 전자식 공기 청정기: 전자식 공기 청정기와 수동 기계식 필터의 요소를 결합한 활성 전자적으로 향상된 매체를 사용한다. 24볼트 DC 전압으로 편광 전기장을 형성하여 공중 입자가 전기장을 통과하면서 입자 방향을 재배열하여 섬유 매체 패드에 부착되게 한다. 초미세 입자(UFP)는 편광되고 다른 입자, 냄새 및 VOC 분자에 응집되어 수집된다. 수집 효율은 입자 크기에 따라 달라진다.[23] 공기 저항은 일반적으로 수동 필터와 같거나 작다. 비이온화 기술이므로 오존이 생성되지 않는다.[24]
  • 광촉매 산화(PCO): HVAC 업계의 신흥 기술이다.[25] 에너지 절약 가능성을 제공한다. 포름알데히드 양을 증가시킬 수 있다는 논란이 있었으나, 현재는 더이상 논란이 되지 않고 있다. HVAC 설계자는 기술을 적절하게 적용해야 한다. 광촉매 산화 시스템은 유기 오염 물질을 완전히 산화 및 분해할 수 있다.[26] PCO는 자외선(UVC)을 사용하여 촉매(일반적으로 이산화티탄(TiO2)[27])를 활성화하고 박테리아와 바이러스를 산화시킨다.[28] 덕트 내장형 장치는 기존 HVAC 시스템에 장착할 수 있다. PCO는 입자를 포획하거나 제거하지 않으므로 여과 기술이 아니다. 효과는 입자 크기에 따라 달라지며 시스템 형상을 조정해야 한다.[23] 다른 여과 기술과 결합되는 경우가 있다. UV 살균 전구는 약 1년에 한 번 교체해야 하며, 보증 조건으로 주기적인 교체를 요구할 수 있다. 상업적 비용이 높다.[26]


HEPA, 이온화, PCO, UVGI 및 오존 발생을 사용할 수 있는 공기청정기

  • 이온화 정화기: 대전된 전기 표면이나 바늘을 사용하여 대전된 공기 또는 기체 이온을 생성한다. 이온은 공중 입자에 부착되어 정전기적으로 대전된 수집판에 끌린다. 미량의 오존 및 기타 산화제를 부산물로 생성한다.[9] 대부분의 이온화 장치는 산업 안전 기준인 0.05 ppm 미만의 오존을 생성한다. 팬리스 이온화 장치와 팬 기반 이온화 장치로 나뉜다. 팬리스는 소음이 없고 전력 소비가 적지만 공기 정화 효율이 낮다. 팬 기반은 공기를 빠르게 청소하고 분배한다. 영구 설치된 가정용 및 산업용 이온화 정화기를 정전식 집진기라고 한다.
  • 플라즈마 공기 청정기: 이온화 공기 청정기의 한 형태이다. 플레이트에 입자를 침전시키는 대신, 생성된 이온과의 화학 반응을 통해 휘발성 유기 화합물, 박테리아 및 바이러스를 주로 파괴한다. 실험실 조건에서는 유망하지만, 공기 정화에서의 유용성과 안전성은 확립되지 않았다.[31]
  • 원거리 UVC 공기 정화 시스템: (개발 중)[32][33]
  • 고정화 세포 기술: 하전된 미립자를 생물 반응성 질량 또는 생물 반응기에 끌어들여 효소적으로 불활성화하여 공기 중 미세 미립자를 제거한다.
  • 오존 발생기: 오존을 생성하도록 설계되었으며, 전체 주택 공기 청정기로 판매된다. 이온화 장치와 달리 상당량의 오존을 생성한다. 안전하게 사용하는 유일한 방법은 사람이 없는 방에서 시간당 3000mg 이상의 오존을 생성하는 상업용 오존 발생기를 사용하는 것이다. 복원업체는 화재 피해 후 연기 냄새, 홍수 후 퀴퀴한 냄새, 곰팡이(독성 곰팡이 포함) 및 부패하는 살코기로 인한 악취를 제거한다. 오존 가스를 마시는 것은 건강에 좋지 않으므로 주의해야 한다.[34]
  • 이산화티탄(TiO2) 기술: 산성 가스를 중화하기 위해 탄산칼슘과 함께 TiO2의 나노입자가 혼합된다. 광촉매는 표면에서 공기 중 오염 물질 분해를 시작한다.[35]
  • 열역학적 살균(TSS): 미세 모세관이 있는 세라믹 코어를 통해 열 살균을 사용하며, 200°C로 가열된다. 미생물 입자의 99.9%가 소각된다고 주장된다. 공기는 공기 대류를 통해 세라믹 코어를 통과한 다음 냉각되고 방출된다. TSS는 입자를 포획하거나 제거하지 않는다. 유해한 부산물을 방출하지 않는다고 주장되지만, 대기 중 오존 농도도 감소시킨다.
  • 활성산소종(ROS) 기술 (ROS 정화기): 공기 중에는 7가지 ROS가 있다. 수명이 짧은 5가지(하이드록실 라디칼, 일중항 산소(다이옥시덴), 슈퍼옥사이드, 원자 산소, 과산화질산염(과산화질산염))와 수명이 긴 2가지(가스상 과산화수소와 오존)가 있다. 가스상 과산화수소와 낮은 수준의 오존(30ppb - 50ppb)으로 인해 곰팡이, 박테리아, 바이러스 및 세균을 죽이고 냄새를 제어하는 데 효과적이다. 사람이 없는 방에서만 사용되는 오존 발생기와 달리, ROS 정화기는 오존이 (30ppb - 50ppb)일 때 사람이 있는 동안 24시간 내내 안전하게 효과적이다. ROS는 오존(30ppb - 50ppb)과 과산화수소 출력으로 인해 효과적인 장거리 표면 처리를 제공하며, 이산화티탄은 짧은 거리 표면 처리에만 효과적이다.


가전업계에서는 팬 방식과 이온 방식으로 분류되었으나, 성능 저하로 인해 대기업들은 이온 방식에서 철수하였고, 2020년 현재 이온 방식 공기청정기는 통신판매나 인터넷 판매 등 제한적인 방식으로 유통되는 경우가 많다. 가전 양판점에서 판매되는 제품은 거의 100%가 팬 방식이다.

3. 1. 필터 방식

공기를 정화하기 위해 다양한 방식이 사용되는데, 각각은 서로 다른 오염 물질을 제거하는 효과가 있다. 따라서 여러 방식을 함께 사용하는 것이 유리하다.

일반적인 공기청정기는 다음과 같은 세 가지 주요 방식을 사용한다.

  • 필터식: 가장 널리 사용되는 방식으로, 선풍기나 에어컨처럼 팬을 사용하여 공기를 흡입하고 필터를 통해 정화한 후 깨끗한 공기를 배출한다. HEPA라는 미세한 부직포 필터를 사용하여 미세 입자를 걸러내고, 활성탄을 사용하여 냄새를 흡착한다. '플라즈마 효과'를 이용한 전기 집진 방식, 활성탄 대신 이산화티탄 광촉매, HEPA보다 더 미세한 필터인 ULPA를 사용하기도 한다.

  • 이온식: 전극에 고전압을 가하여 공기 중에 이온을 방출하고, 이 이온이 미세 입자에 부착되어 집진판에 끌어당겨 입자를 제거하는 방식이다. 소비 전력이 적고 조용하다는 장점이 있지만, 팬이 없어 정화 속도가 느리고 넓은 공간에서는 효과가 떨어진다는 단점이 있다. 오존 발생으로 인한 논란이 있었다.

  • 전기집진식: 이온식과 유사하게 전기 방전 원리를 이용하지만, 팬을 함께 사용하여 강력한 집진판으로 오염된 공기를 정화한다. 무필터 정화기 또는 음이온 정화기라고도 불린다. 유지 비용이 적고 미세먼지가 많은 곳에서 효과적이지만, HEPA 필터보다 집진 효율이 낮고 본체 내부가 쉽게 더러워져 주기적인 청소가 필요하다. 고장 시 오존으로 추정되는 비린 냄새가 날 수 있다.


이 외에도 필터식과 전기집진식의 장점을 결합한 복합형 제품도 있다.

먼지, 꽃가루, 애완동물의 비듬, 곰팡이 포자, 집먼지진드기 배설물은 알레르기를 유발할 수 있다. 연기 입자와 휘발성 유기 화합물(VOCs)은 건강에 위험을 초래할 수 있으며, 병원성 건물 증후군 증상을 유발할 수 있다.[9]

하버드 공중보건대학원 조셉 앨런 교수는 HEPA 필터가 장착된 공기청정기를 사용하여 COVID-19 바이러스 전파를 줄일 수 있다고 권장한다.[10]

2021년 1월 연구에 따르면, 엘리베이터와 같이 밀폐된 공간에서 공기청정기를 사용하면 공기 순환으로 인해 바이러스 전파가 증가할 수 있다는 결과가 나왔다.[11] 그러나 병원의 COVID-19 병동에서 HEPA/UV 공기 필터를 사용한 결과, 공기 중 SARS-CoV-2가 완전히 제거되었다.[12] 또한 다른 박테리아, 곰팡이 및 바이러스 생물 에어로졸도 감소하여 원내 감염 예방에도 효과가 있음을 시사한다. 애든브룩 공기 소독 연구(AAirDS)는 공기 정화 장치가 있는 병동과 없는 병동을 비교하는 준실험 연구를 수행했다.[13] 연구 결과, 공기 정화 장치 배치와 SARS-CoV-2의 원내 전파 감소 사이에 연관성이 발견되었지만, 효과의 크기와 불확실성은 컸다.[13] 병원 환경에서 장치 사용은 완벽하지 않았으며,[14] 다른 제한이 완화됨에 따라 공기 정화 장치 준수율도 감소했다.[13]

공기 정화 기술은 '능동형'과 '수동형'으로 나뉜다. 능동형은 음이온을 방출하여 오염 물질이 표면에 달라붙게 하는 반면, 수동형은 공기 필터를 사용하여 오염 물질을 제거한다. 먼지와 미세먼지가 필터에 수집되므로 수동형이 더 효율적이다.[15]

다양한 효율의 공기 정화 과정이 사용될 수 있다. 2005년 기준으로 가장 일반적인 방법은 고효율 미립자 공기(HEPA) 필터와 자외선 살균 조사(UVGI)였다.[16]

공기 필터 정화는 크기 배제를 통해 공기 중 입자를 포획한다. 주목할 만한 필터는 다음과 같다.

  • 고성능 미립자 공기 제거(HEPA) 필터: 0.3 마이크로미터 입자의 최소 99.97%를 제거하며, 더 크거나 더 작은 입자를 제거하는 데 더 효과적이다.[17] 클린룸에 사용되는 HEPA 공기청정기는 HEPA 필터를 우회하는 공기가 없도록 배치해야 한다. 먼지가 많은 환경에서는 HEPA 필터 앞에 프리필터를 설치하여 HEPA 필터의 청소 및 교체 주기를 늘릴 수 있다. HEPA 필터는 작동 과정에서 오존이나 유해한 부산물을 생성하지 않는다.

  • MERV 14 이상 HVAC 필터: 0.3 마이크로미터 이상 공기 중 입자를 제거한다. 고효율 MERV 14 필터는 0.3~1.0 마이크로미터 입자에 대해 최소 75%의 포집률을 가진다. 중앙 공조 시스템은 더 많은 공기를 이동시킬 수 있으므로, 고급 MERV 필터를 사용하는 것이 고성능 HEPA 기계를 사용하는 것보다 효과적일 수 있다. 그러나 대부분의 난방 필터는 기밀한 밀봉 없이 설치되어 공기가 필터 주위를 통과할 수 있다. 고효율 MERV 필터는 기압 강하를 증가시켜 에너지 비용을 증가시킨다.

  • 생체 살균제 처리 공기 필터: 공기 중 병원균 확산 방지를 위해 연구가 진행 중이다.[18][19][20]

  • 자외선 살균 조사: UVGI는 강제 공기를 통해 UV 램프를 통과시켜 공기를 살균한다.[21] 공기 정화 UVGI 시스템은 독립형 장치이거나 강제 공기 시스템에 설치될 수 있다. UV 램프 배치와 필터 시스템이 중요하며, 강제 공기 시스템은 시야를 방해하여 UV 광선으로부터 차단되는 영역을 생성한다. 냉각 시스템 코일과 배수 팬에 배치된 UV 램프는 미생물 형성을 방지한다. 인라인 덕트 시스템은 덕트 중앙에 배치되고 기류와 평행하게 배치된다.
  • 활성탄: 다공성 물질로 흡착을 통해 분자 수준에서 휘발성 화학 물질을 흡수하지만, 더 큰 입자는 제거하지 못한다. 흡착 과정은 평형에 도달해야 하므로 오염 물질을 완전히 제거하기 어려울 수 있다.[26] 활성탄은 오염 물질을 기체상에서 고체상으로 변화시키며, 실내 공기에서 오염 물질이 재생될 수 있다.[22] 상온에서 사용 가능하며 오랜 사용 역사를 가지고 있다. 일반적으로 다른 필터 기술과 함께 사용된다.
  • 편광 매체 전자식 공기 청정기: 전자식 공기 청정기와 수동 기계식 필터의 요소를 결합한 활성 전자적으로 향상된 매체를 사용한다. 24볼트 DC 전압을 사용하여 편광 전기장을 형성한다. 공중 입자가 전기장을 통과하면서 편광장이 입자 방향을 재배열하여 섬유 매체 패드에 부착되게 한다. 초미세 입자(UFP)는 편광되고 다른 입자, 냄새 및 VOC 분자에 응집되어 수집된다. 수집 효율은 입자 크기에 따라 달라진다.[23] 공기 저항은 일반적으로 수동 필터와 같거나 작다. 비이온화 기술이므로 오존이 생성되지 않는다.[24]
  • 광촉매 산화(PCO): HVAC 업계의 신흥 기술이다.[25] 에너지 절약 가능성을 제공한다. 포름알데히드 양을 증가시킬 수 있다는 논란이 있었으나, 현재는 더이상 논란이 되지 않고 있다. HVAC 설계자는 기술을 적절하게 적용해야 한다. 광촉매 산화 시스템은 유기 오염 물질을 완전히 산화 및 분해할 수 있다.[26] PCO는 자외선(UVC)을 사용하여 촉매(일반적으로 이산화티탄(TiO2)[27])를 활성화하고 박테리아와 바이러스를 산화시킨다.[28] 덕트 내장형 장치는 기존 HVAC 시스템에 장착할 수 있다. PCO는 입자를 포획하거나 제거하지 않으므로 여과 기술이 아니다. 효과는 입자 크기에 따라 달라지며 시스템 형상을 조정해야 한다.[23] 다른 여과 기술과 결합되는 경우가 있다. UV 살균 전구는 약 1년에 한 번 교체해야 하며, 보증 조건으로 주기적인 교체를 요구할 수 있다. 상업적 비용이 높다.[26]

공기 정화와 관련된 관련 기술은 광전기화학 산화(PECO)이다. PECO는 촉매 물질과 반응성 종 사이의 전기화학적 상호 작용을 포함하여 양자 효율을 향상시킨다. 저에너지 UVA 방사선을 광원으로 사용하면서 효과를 향상시킬 수 있다.[29][30]

  • 이온화 정화기: 대전된 전기 표면이나 바늘을 사용하여 대전된 공기 또는 기체 이온을 생성한다. 이온은 공중 입자에 부착되어 정전기적으로 대전된 수집판에 끌린다. 미량의 오존 및 기타 산화제를 부산물로 생성한다.[9] 대부분의 이온화 장치는 산업 안전 기준인 0.05 ppm 미만의 오존을 생성한다. 팬리스 이온화 장치와 팬 기반 이온화 장치로 나뉜다. 팬리스는 소음이 없고 전력 소비가 적지만 공기 정화 효율이 낮다. 팬 기반은 공기를 빠르게 청소하고 분배한다. 영구 설치된 가정용 및 산업용 이온화 정화기를 정전식 집진기라고 한다.
  • 플라즈마 공기 청정기: 이온화 공기 청정기의 한 형태이다. 플레이트에 입자를 침전시키는 대신, 생성된 이온과의 화학 반응을 통해 휘발성 유기 화합물, 박테리아 및 바이러스를 주로 파괴한다. 실험실 조건에서는 유망하지만, 공기 정화에서의 유용성과 안전성은 확립되지 않았다.[31]
  • 원거리 UVC 공기 정화 시스템: (개발 중)[32][33]
  • 고정화 세포 기술: 하전된 미립자를 생물 반응성 질량 또는 생물 반응기에 끌어들여 효소적으로 불활성화하여 공기 중 미세 미립자를 제거한다.
  • 오존 발생기: 오존을 생성하도록 설계되었으며, 전체 주택 공기 청정기로 판매된다. 이온화 장치와 달리 상당량의 오존을 생성한다. 안전하게 사용하는 유일한 방법은 사람이 없는 방에서 시간당 3000mg 이상의 오존을 생성하는 상업용 오존 발생기를 사용하는 것이다. 복원업체는 화재 피해 후 연기 냄새, 홍수 후 퀴퀴한 냄새, 곰팡이(독성 곰팡이 포함) 및 부패하는 살코기로 인한 악취를 제거한다. 오존 가스를 마시는 것은 건강에 좋지 않으므로 주의해야 한다.[34]
  • 이산화티탄(TiO2) 기술: 산성 가스를 중화하기 위해 탄산칼슘과 함께 TiO2의 나노입자가 혼합된다. 광촉매는 표면에서 공기 중 오염 물질 분해를 시작한다.[35]
  • 열역학적 살균(TSS): 미세 모세관이 있는 세라믹 코어를 통해 열 살균을 사용하며, 로 가열된다. 미생물 입자의 99.9%가 소각된다고 주장된다. 공기는 공기 대류를 통해 세라믹 코어를 통과한 다음 냉각되고 방출된다. TSS는 입자를 포획하거나 제거하지 않는다. 유해한 부산물을 방출하지 않는다고 주장되지만, 대기 중 오존 농도도 감소시킨다.
  • 활성산소종(ROS) 기술 (ROS 정화기): 공기 중에는 7가지 ROS가 있다. 수명이 짧은 5가지(하이드록실 라디칼, 일중항 산소(다이옥시덴), 슈퍼옥사이드, 원자 산소, 과산화질산염(과산화질산염))와 수명이 긴 2가지(가스상 과산화수소와 오존)가 있다. 가스상 과산화수소와 낮은 수준의 오존(30ppb - 50ppb)으로 인해 곰팡이, 박테리아, 바이러스 및 세균을 죽이고 냄새를 제어하는 데 효과적이다. 사람이 없는 방에서만 사용되는 오존 발생기와 달리, ROS 정화기는 오존이 (30ppb - 50ppb)일 때 사람이 있는 동안 24시간 내내 안전하게 효과적이다. ROS는 오존(30ppb - 50ppb)과 과산화수소 출력으로 인해 효과적인 장거리 표면 처리를 제공하며, 이산화티탄은 짧은 거리 표면 처리에만 효과적이다.


가전업계에서는 팬 방식과 이온 방식으로 분류되었으나, 현재는 성능 저하로 인해 대기업들은 이온 방식에서 철수하였고, 2020년 현재 이온 방식 공기청정기는 통신판매나 인터넷 판매 등 제한적인 방식으로 유통되는 경우가 많다.

가전 양판점에서 판매되는 제품은 거의 100%가 팬 방식이므로, 필터의 차이점이나 다양한 특수한 장치, 성능, 부가 기능을 표시하여 설명하는 경우가 많다. 가습기, 제습 건조기, 팬 히터, 에어컨 등에 공기청정 기능을 탑재한 제품도 있다.

공기청정 기능이 없는 가습기라도 방식에 따라 어느 정도의 공기청정 효과를 기대할 수 있다.

HEPA 필터


팬 방식은 2020년 현재 주류를 이루는 방식으로, 선풍기나 에어컨과 마찬가지로 팬을 이용해 공기를 강제로 빨아들여 필터로 걸러낸 후 깨끗한 공기를 내보내는 방식이다. 사용되는 팬은 프로펠러 팬(선풍기 등의 팬)이 아니라 사이클론 팬(천장 설치형 환풍기 등에 사용됨)이다. 크로스플로우 팬을 채용한 기종도 있다.

많은 팬 방식 공기청정기는 HEPA(헤파)라고 불리는 미세한 부직포 필터로 미립자를 집진·여과한다. HEPA보다 더 미세한 필터인 ULPA(울파)를 채용한 것도 있다. HEPA, ULPA 모두 클린룸용 청정기에 사용되는 고성능 필터이다. 가정용 공기청정기에서는 ULPA는 너무 미세하고, 또 풍량을 크게 하려면 공기 저항이 커서 불리하기 때문에, 최근에는 채용하는 기종이 거의 없다. HEPA보다 등급이 낮은 것은 일반적으로 고성능 필터라고 불리며, 필터의 섬유 자체가 정전기를 띠어 효율적으로 분진 등을 집진할 수 있는 정전 필터 등이 자주 사용된다. 더 등급이 낮아지면, 파이버 필터라고 불리는 고밀도 부직포 등의 필터가 사용된다.

냄새는 활성탄으로 흡착하는 방법을 취한다. 활성탄이 아닌 이산화티탄 등의 광촉매에 의한 탈취를 채용하고 있는 기종도 있다. 그중에는 이온 방식과 유사한 원리의 전기집진(대부분 플라즈마라고 불림)을 병용하고 있는 것도 있다. 방전 부분에서 발생하는 플라즈마(저온 플라즈마)를 탈취나 박테리아·알레르겐의 분해에 사용하는 기종도 있다.

팬 방식은 이온 방식에 비해 본체 크기 및 소비전력이 크고, 소음 면에서도 불리하다. 필터가 더러워지면 교체해야 하므로, 유지비도 든다(단, 교체가 필요 없는 집진 필터를 채용한 모델도 출시되기 시작했다). 그러나 많은 것은 풍량 조절이 가능하며, 모터에 인버터 제어를 채용한 고급 모델에서는 풍량을 낮추면 소비전력과 소음은 이온 방식과 동등하거나 그 이하이다.

먼지나 냄새 센서, 타이머, 리모컨 등을 갖춘 것도 있다. 마이크로컴퓨터를 내장하여 프로그램에 따라 여러 가지 자동 운전이 가능한 것도 많다.

가정용 청정기에 표시된 집진 효율 등은 필터 단체의 이론치·규격치이며, 청정기의 성능을 반드시 나타내는 것은 아니다. 클린룸·클린 부스 등에 사용되는 업무용이나 의료용 등 특수 용도의 것은, 청정기를 사용했을 때의 실제 성능을 표시한다.

전기집진에 대해 기계집진이라고 한다. 필터 방식, 또는 필터 집진 방식이라고도 한다.

COVID-19의 원인 바이러스인 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)가 공기 감염되는 것이 시사되고 있기 때문에, HEPA 필터를 탑재한 공기청정기에 주목이 모이고 있다. 미국에서는 콜디 로젠탈 박스라고 불리는 직접 제작한 공기청정기가 주목받고 있다.

3. 2. 전기 집진 방식

전기집진식 공기청정기는 이온식과 같이 전기적인 방전 원리를 이용하여 강력한 집진력을 가진 집진판으로 오염된 공기를 정화하는 방식이다. 이 방식을 채용한 공기청정기를 다른 말로 무필터 정화기, 또는 음이온 정화기라고도 한다. 이온식과는 달리 팬이 같이 사용된다. 유지 비용이 적고, 미세먼지가 많은 곳에서 사용하면 큰 효과를 볼 수 있으나, 일반적으로 집진 효율은 HEPA 등의 필터를 이용하는 것보다 좋지 않다. 본체 내부도 쉽게 더러워지기 때문에 주기적인 청소가 필요하다는 것이 단점이다. 각종 검사를 통과한 초기 제품은 정상 작동하지만 고장이 나서 비린 냄새가 나는 경우 오존으로 추정된다.

산업용(특히 공업용)으로는 전기집진 방식의 공기청정기(집진기)가 많이 사용된다. 방전을 이용한다는 점에서는 이온식과 유사하지만, 대부분 전극의 양극과 음극이 반대이며, 집진장치의 효율을 높이기 위해 전극의 수가 많고, 분진을 대전시키는 부분과 집진하는 부분이 분리된 다단식이다. 이온식과 달리 일반적으로 팬을 사용한다. 방전에 따라 플라스마가 발생하므로 가정용에서는 플라스마 방식이라고 부르는 경우가 많다.

집진 효과만 있는 것, 냄새의 원인을 제거하는 것, 탈취 필터도 갖춘 것이 있다. 필터를 사용한 팬 방식의 청정기에 간단한 구조의 전기집진이 병용되는 경우가 있다(이 병용 타입을 현재는 전기집진이라고 부르는 경우가 많다). 에어컨에 사용되는 경우도 있다.

원리적으로 필터를 사용한 청정기보다 미세한 입자를 집진할 수 있다.

최근에는 가정용 공기청정기에서도 전기집진(정전기 대전) 방식이 사용되기 시작했다. 공기청정기에 흡입된 먼지와 먼지를 플러스(+)로 대전시켜, 마이너스(-)로 대전된 필터에 부착시키는 방식이다.

필터에는 여과식 필터, 평행한 판이 나란히 배열된 것 등이 있다.

HEPA 필터 등의 여과식에 비해 막힘에 강하고, 청소도 가능하다. 또한 평행 평판을 사용한 전기집진(정전기 대전) 방식은 가혹한 조건에서도 성능 저하가 적다.

플라스마 기능이 추가된 모든 공기청정기가 정전식 집진 방식으로 먼지를 제거하는 것은 아니다. 매우 작은 플라스마 발생 장치와 촉매를 갖추고, 그 부분에서 탈취 성능 향상을 도모하는 것도 있다(주된 탈취는 활성탄에 의함). 집진 기능이 없으므로, 이것은 플라스마라고 해도 정전식 집진 방식에는 포함할 수 없다.

3. 3. 기타 정화 기술

공기를 정화하는 데는 여러 가지 과정이 사용되며, 각각 다른 오염 물질을 제거하는 효과가 있다. 따라서 공기청정기에 하나 이상의 과정을 사용하는 것이 유리하다.

일반적인 공기청정기는 다음과 같은 세 가지 방식을 사용한다.

  • 필터식: 가장 주류가 되는 방식으로, 선풍기나 에어컨처럼 팬으로 공기를 흡입하여 필터로 정화한 후 다시 배출한다. HEPA 필터로 미세먼지를 걸러내고, 활성탄으로 냄새를 흡착한다. '플라즈마 효과'를 이용한 전기 집진 방식을 같이 사용하기도 하고, 활성탄 대신 이산화티탄 광촉매, HEPA보다 더 미세한 ULPA 필터를 사용하기도 한다.
  • 이온식: 전극에 고전압을 흘려 이온을 방출, 공기 중 미세먼지에 부착시켜 집진판으로 끌어당겨 제거한다. 소비 전력이 적고 조용하지만, 팬이 없어 정화 시간이 오래 걸리고 넓은 공간에서는 효과가 떨어진다. 생성되는 이온이 오존을 만들어 논란이 되기도 했다.
  • 전기집진식: 이온식과 같이 전기적 방전 원리를 이용하지만, 팬을 함께 사용하여 강력한 집진판으로 오염된 공기를 정화한다. 무필터 정화기 또는 음이온 정화기라고도 불린다. 유지 비용이 적고 미세먼지가 많은 곳에서 효과적이지만, 집진 효율은 HEPA 필터보다 낮고, 본체 내부 청소가 필요하다. 초기 제품은 정상 작동하지만 고장 시 오존으로 추정되는 비린 냄새가 날 수 있다.


이 외에도 필터식과 전기집진식의 장점을 결합한 복합형 제품도 있다.

먼지, 꽃가루, 애완동물 비듬, 곰팡이 포자, 집먼지진드기 배설물은 알레르기를 유발할 수 있다. 연기 입자와 휘발성 유기 화합물(VOCs)은 건강에 위험하며, VOCs 노출은 병원성 건물 증후군 증상을 유발할 수 있다.[9]

하버드 공중보건대학원 조셉 앨런 교수는 HEPA 필터 공기청정기를 학교 교실에서 사용하여 COVID-19 바이러스 전파를 줄이는 방법으로 권장했다.[10]

2021년 1월 유체 역학 모델링 연구에서는 엘리베이터와 같이 밀폐된 공간에서 공기청정기 작동이 공기 순환을 일으켜 바이러스 전파를 증가시킬 수 있다고 보고했다.[11] 그러나 병원 COVID-19 병동에서 HEPA/UV 공기 필터 테스트 결과, 공기 중 SARS-CoV-2를 완전히 제거하는 것으로 나타났다.[12] 이 보고서는 다른 박테리아, 곰팡이, 바이러스 생물 에어로졸 감소도 보여주어, 원내 감염의 COVID-19 및 다른 병원 감염 예방 가능성을 시사한다. [https://www.aairds.com 애든브룩 공기 소독 연구(AAirDS)]는 공기 정화 장치가 있는 병동과 없는 병동을 비교하는 준실험 연구를 수행했다.[13] 연구원들은 공기 정화 장치 배치와 SARS-CoV-2의 원내 전파 감소 사이의 연관성을 발견했지만, 효과의 크기와 불확실성은 컸다.[13] 병원 환경에서 장치의 수용성은 완벽하지 않았으며, 마스크 착용 및 실내 점유율과 같은 다른 제한이 완화됨에 따라 공기 정화 장치 준수율도 감소했다.[13]

공기 정화 기술은 '능동형'과 '수동형'으로 나뉜다. 능동형은 음이온을 방출하여 오염 물질이 표면에 달라붙게 하고, 수동형은 공기 필터로 오염 물질을 제거한다. 먼지와 미세먼지가 필터에 수집되므로 수동형이 더 효율적이다.[15]

2005년 기준으로 가장 일반적인 방법은 고효율 미립자 공기(HEPA) 필터와 자외선 살균 조사(UVGI)였다.[16]

공기 필터 정화는 크기 배제를 통해 공기 중 입자를 포획한다. 다양한 필터 종류는 다음과 같다.

  • 고성능 미립자 공기 제거(HEPA) 필터: 0.3 마이크로미터 입자의 최소 99.97%를 제거하며, 더 크거나 작은 입자 제거에 더 효과적이다.[17] 클린룸 공기 필터링에 사용되는 HEPA 공기청정기는 HEPA 필터를 우회하는 공기가 없도록 배치해야 한다. 먼지가 많은 환경에서는 HEPA 필터 앞에 프리필터를 설치하여 HEPA 필터 청소/교체 주기를 늘릴 수 있다. HEPA 필터는 작동 중 오존이나 유해 부산물을 생성하지 않는다.
  • MERV 14 이상 HVAC 필터: 0.3 마이크로미터 이상 공기 중 입자 제거 등급. 고효율 MERV 14 필터는 0.3~1.0 마이크로미터 입자에 대해 최소 75% 포집률을 가진다. MERV 필터 포집률은 HEPA 필터보다 낮지만, 중앙 공조 시스템은 더 많은 공기를 이동시킬 수 있다. 고급 MERV 필터 사용이 초기 자본 지출의 일부분으로 고성능 HEPA 기계 사용보다 효과적일 수 있다. 대부분 난방 필터는 기밀한 밀봉 없이 설치되어 공기가 필터 주위를 통과할 수 있다. 이 문제는 공기 저항 증가로 인해 고효율 MERV 필터일수록 심각하다. 고효율 MERV 필터는 더 조밀하여 중앙 시스템 공기 저항을 증가시켜 기압 강하를 유발, 에너지 비용을 증가시킨다.
  • 공기 중 병원균 확산 방지를 위한 생체 살균제 처리 공기 필터(항균제 코팅) 연구가 진행 중이다.[18][19][20]

  • 자외선 살균 조사(UVGI): 강제 공기를 UV 램프를 통과시켜 살균한다.[21] 공기 정화 UVGI 시스템은 팬을 사용하여 UV 광선을 지나 공기를 강제로 통과시키는 차폐 UV 램프가 있는 독립형 장치, 또는 강제 공기 시스템에 설치되어 미생물을 램프를 지나 이동시키는 방식이 있다. UV 램프 배치와 죽은 미생물 제거를 위한 여과 시스템이 중요하며, 강제 공기 시스템은 설계상 시야를 방해하여 UV 광선 차단 영역이 생길 수 있다. 냉각 시스템 코일과 배수 팬에 배치된 UV 램프는 미생물 형성을 방지한다. 인라인 덕트 시스템은 덕트 중앙, 기류와 평행하게 배치되어 공기 처리에 효과적이다.
  • 활성탄: 다공성 물질로 흡착을 통해 분자 수준에서 휘발성 화학 물질을 흡수하지만, 큰 입자는 제거하지 못한다. 흡착 과정은 평형에 도달해야 하므로 오염 물질 완전 제거가 어렵다.[26] 활성탄은 오염 물질을 기체상에서 고체상으로 변화시키며, 악화/방해 시 실내 공기에서 오염 물질이 재생될 수 있다.[22] 상온에서 사용 가능하며 오랜 상업적 사용 역사를 가지고 있다. 주로 HEPA와 함께 다른 필터 기술과 함께 사용된다. 다른 재료도 화학 물질 흡수가 가능하지만, 비용이 더 비싸다.
  • 편광 매체 전자식 공기 청정기: 전자식 공기 청정기와 수동 기계식 필터 요소를 결합, 활성 전자적 향상 매체를 사용한다. 24볼트 DC 전압으로 편광 전기장을 형성, 공중 입자가 전기장을 통과하며 편광장이 입자 방향을 재배열하여 일회용 섬유 매체 패드에 부착된다. 초미세 입자(UFP)는 편광, 다른 입자/냄새/VOC 분자에 응집되어 후속 통과 시 수집된다. 수집 효율은 입자 크기에 따라 달라진다.[23] 부하 증가에 따라 효율 증가, 고효율 여과 제공, 공기 저항은 수동 필터와 같거나 작다. 비이온화 기술로 오존이 생성되지 않는다.[24]
  • 광촉매 산화(PCO): HVAC 산업 신흥 기술.[25] 실내 공기 질(IAQ) 개선, 건물 공간에 조절되지 않은 공기 유입 제한으로 에너지 절약 기회를 제공한다. 2009년 5월 기준 로렌스 버클리 국립 연구소 데이터에서 제기한 PCO가 실제 실내 환경에서 포름알데히드 양을 증가시킬 수 있다는 논란은 더 이상 없다. HVAC 설계자는 기술 적용 시 건전한 엔지니어링 원칙/관행을 적용해야 한다. 광촉매 산화 시스템은 유기 오염 물질을 완전히 산화/분해 가능하다. 낮은 농도(몇 백 ppmv 이하) 휘발성 유기 화합물은 완전 산화 가능성이 높다.[26] PCO는 살균에 사용되는 단파 자외선(UVC)을 사용하여 촉매(주로 이산화티탄(TiO2)[27])를 활성화, 박테리아와 바이러스를 산화시킨다.[28] PCO 덕트 내장형 장치는 기존 강제 공기 HVAC 시스템에 장착 가능하다. PCO는 입자 포획/제거가 아닌 여과 기술이다. 편광 전기 매체처럼 PCO 방식 효과는 입자 크기에 따라 달라지며, 시스템 형상을 조정해야 한다.[23] PCO 시스템은 다른 여과 기술과 결합되기도 한다. UV 살균 전구는 약 1년에 한 번 교체해야 하며, 제조업체는 보증 조건으로 주기적 교체를 요구할 수 있다. 광촉매 산화 시스템은 상업적 비용이 높다.[26]

공기 정화 관련 기술: 광전기화학 산화(PECO)는 광전기화학 산화 기술로, PCO 유형이지만, PECO는 촉매 물질과 반응성 종 사이 전기화학적 상호 작용(음극 재료 배치 등)으로 양자 효율을 향상시킨다. 저에너지 UVA 방사선을 광원으로 사용, 효과를 향상시킨다.[29][30]

  • 이온화 정화기: 대전된 전기 표면/바늘로 대전된 공기/기체 이온 생성, 공중 입자에 부착, 정전기적 대전 수집판에 끌린다. 미량의 오존 및 기타 산화제를 부산물로 생성한다.[9] 대부분 이온화 장치는 산업 안전 기준 0.05 ppm 미만 오존 생성. 팬리스/팬 기반 이온화 장치로 분류. 팬리스는 소음/전력 소비가 적지만 공기 정화 효율이 낮다. 팬 기반은 공기 청소/분배가 빠르다. 영구 설치 가정용/산업용 이온화 정화기는 정전식 집진기이다.
  • 플라즈마 공기 청정기: 이온화 공기 청정기 형태. 플레이트에 입자 침전 대신, 생성 이온과 화학 반응으로 휘발성 유기 화합물, 박테리아, 바이러스 파괴. 실험실 조건에서는 유망하나, 공기 정화 유용성/안전성은 미확립.[31]
  • 원거리 UVC 공기 정화 시스템(개발 중).[32][33]
  • 고정화 세포 기술: 하전 미립자를 생물 반응성 질량/생물 반응기에 끌어들여 효소적 불활성화, 공기 중 미세 미립자 제거.
  • 오존 발생기: 오존 생성, 주택 공기 청정기로 판매. 이온화 장치와 달리, 다른 화학 물질 산화 가능한 강력 산화제 가스인 오존 다량 생성. 안전 사용법은 무인 방에서 시간당 3000mg 이상 오존 생성 "충격 처리" 상업용 오존 발생기 사용. 복원업체는 화재 피해 후 연기 냄새, 홍수 후 퀴퀴한 냄새, 곰팡이(독성 곰팡이 포함), 부패 살코기 악취 제거에 사용. 오존 가스 흡입은 건강에 좋지 않으므로, 오존 생성 실내 공기 청정기 구매 시 주의.[34]
  • 이산화티탄(TiO2) 기술: 약간 다공성 페인트에 흡착될 수 있는 산성 가스 중화를 위해 탄산칼슘과 TiO2 나노입자 혼합. 광촉매는 표면에서 공기 중 오염 물질 분해 시작.[35]
  • 열역학적 살균(TSS): 미세 모세관 세라믹 코어 통해 열 살균, 200°C로 가열. 박테리아, 바이러스, 집먼지 진드기 알레르겐, 곰팡이, 균류 포자 등 미생물 입자 99.9% 소각 주장. 공기 대류로 세라믹 코어 통과 후 열 전달판 사용 냉각/방출. TSS는 입자 포획/제거가 아닌 여과 기술. 유해 부산물 미방출 주장(부분 열 분해 부산물 미처리), 대기 중 오존 농도 감소.
  • 활성산소종(ROS) 기술/ "ROS 정화기": 공기 중 7가지 ROS 존재(5가지 수명 짧음, 2가지 수명 김). 수명 짧은 5가지: 하이드록실 라디칼, 일중항 산소(다이옥시덴), 슈퍼옥사이드, 원자 산소, 과산화질산염(과산화질산염). 수명 긴 2가지: 가스상 과산화수소, 오존. 수명 긴 가스상 과산화수소/낮은 수준 오존(30ppb - 50ppb)으로 곰팡이, 박테리아, 바이러스, 세균(공기 중/표면) 제거, 냄새 제어에 효과적. 무인 방 "충격 처리"에 사용되는 다량 오존 생성 오존 발생기와 달리, ROS(활성산소종) 정화기는 오존(30ppb - 50ppb)일 때 24시간 안전/효과적. ROS(활성산소종)는 오존(30ppb - 50ppb)/과산화수소 출력으로 효과적 장거리 표면 처리 제공, 이산화티탄은 표면 처리에 짧은 거리 가진 하이드록실 라디칼/슈퍼옥사이드 2가지 ROS 생성.


가전업계는 팬 방식과 이온 방식으로 분류했으나, 성능 저하로 대기업은 이온 방식 철수. 2020년 현재 이온 방식 공기청정기는 통신판매/인터넷 판매 등 제한적 유통.

가전 양판점 판매 제품은 거의 100% 팬 방식. 필터 차이점, 특수 장치, 성능, 부가 기능 표시/설명. 가습기, 제습 건조기, 팬 히터, 에어컨 등에 공기청정 기능 탑재 제품도 존재. 현실/일반 시민 이해 쉬운 분류/명칭, 성능 표시 요구.

공기청정 기능 없는 가습기도 방식에 따라 공기청정 효과 기대 가능.

공기청정기는 공기 중 미세입자/냄새 제거 기기이나, 집진 필터 방식 성능은 한계 도달, 성능 향상 미미(HEPA 필터 사용 일반화 1990년대 중반, 기본 성능 변화 없음). 가정용은 부가 기능 충실화, 편리성/참신함 노린 신제품 제외, 기본 대풍량화/공기 흐름 고려 필요.

팬 방식 소형화(슬림화) 제조사 존재, 소형화/슬림화는 팬 작아 동일 풍량 비교 시 소음 증가 경향. 필터 두께 얇아져 면적 작아져 효율 저하.

최근 집진 필터 특수 처리, 꽃가루 등 알레르겐 불활성화 제품 등장. 방전 부분 발생 플라즈마(라디칼) 탈취/알레르겐 분해 등 이용. 필터 포집 시 기능 무용지물, 필터 교환 시 먼지 날림으로 효과 존재 추정.

최근 항균/위생 붐, 각사 독자 이온 발생 장치 탈취/살균, 자외선 램프(살균등), 오존 발생 장치 내장 기종 존재.

가습기 내장 공기청정기 등장. 필터 젖음은 곰팡이 등 번식 가능성 존재.

많은 공기청정기 먼지/냄새 센서 등 탑재, 성능 상이. 바람 방향 변경 가능, 센서 공기 오염 검출 병용, 고도 자동 운전 기종 존재. 사람 유무 센서 검출, 방 공기 오염 패턴 학습 기종 등장, 부가 기능 실용성 의문. 첨단적 특수 기능은 모델 체인지와 함께 미채용 경우 다수(몇 년 후 재채용 경우 존재).

아세트알데히드, 암모니아, 아세트산 등 냄새 강한 탈취 특화 타입(탈취기 아님), 담배 니코틴/타르 등 효율적 제거 필터 갖춘 제품 발매. 가옥 내 애완동물 사육 증가, 가정 간호 등, 탈취/소취 성능 주목.

냄새/눈에 보이는 연기 제거되어도, 담배/배기가스 포함 가스상 유해 물질 모두 제거 불가, 취급 설명서/패키지 명시. 담배 다량 포함 일산화탄소 제거 불가.

업무용 "스모크 테이블" 공기청정기 사용, 현재 건강증진법 간접흡연 방지, 거의 모든 건물 완전 분리흡연(흡연 공간 격리/사실상 환기) 의무화. 스모크 테이블 구조는 전기 집진 채용.

새집증후군처럼 주택/가구 발생 냄새/유해 가스, 공기청정기 대응 불가. 사용 시 성능 확인 후 가스 강한 기종 선택, 환기 보조로 사용.

특수 탈가스제 필터, 다량 활성탄 사용 화학물질과민증 대책 공기청정기 소수 존재. 화학물질과민증 환자는 청정기 본체 사용 플라스틱 발생 미량 가스(가소제 등) 반응, 본체 대부분 금속제 등 특별 사양. 보조적, 환기/발생원 대책 중요. 수입품/일본산 존재, 일반 가전 매장 미판매. 알레르기 관련 물품 취급 판매점 문의.

현재 시민 건강 지향, 화분병 시즌 외 연중 판매 상품.

많은 기업 여름~가을 다음 화분병(스기화분병) 시즌 신제품 투입, 이후 점포 남은 구형 저렴 구매 가능. 해외 수입품 다수, 일본 제품처럼 매년 모델 체인지 X. 해외 브랜드, 비상식적 가격 판매(대부분 통판) 경우 존재.

공기 중 유해물질 제거 위해 물 등 용매 통과, 유해물질 제거. NBC 방호에도 사용.

4. 상품 선택 및 소비자 고려 사항

공기청정기를 선택할 때 소비자들은 청소 능력, 위험한 기체 정화 능력, 소음, 필터 교체 주기, 전력 소비, 시각적 요소 등 여러 요인에 영향을 받는다. 대한민국에서는 2005년 KBS의 추적 60분에서 기준치(0.05ppm)를 넘는 오존을 발생시키는 이온식 공기청정기를 고발한 적이 있지만[59], 최근 이온식 공기청정기는 기준치보다 낮은 양의 오존을 발생시킨다.

공기청정기 소음은 주로 팬 때문에 발생하며 풍량에 따라 달라지지만, 다른 가전제품에 비해 낮은 편이다. 그러나 하루 종일 작동하는 경우가 많아 민감한 사람에게는 방해가 될 수 있다. 에너지 스타 같은 에너지 효율 마크가 부착된 제품은 전력 사용료 걱정을 덜어준다.

미국 에너지부는 HEPA 규격에 따라 0.3 마이크로미터 이상 크기의 오염물질을 99.97% 이상 제거하는 HEPA 필터를 생산하도록 제조업체에 요구하고 있다. 한국공기청정기협회도 'CA마크'를 부여하여 실내공기청정기 단체표준규격에 맞는 제품을 인증하고 있다. 따라서 신뢰할 수 있는 기관의 인증마크를 확인하는 것이 중요하다.

먼지, 꽃가루, 애완동물 비듬, 곰팡이 포자, 집먼지진드기 배설물은 알레르기를 유발할 수 있으며, 연기 입자와 휘발성 유기 화합물(VOCs)은 건강에 위험을 초래할 수 있다. VOCs 노출은 병원성 건물 증후군 증상을 유발할 수 있다.[9]

공기청정기의 성능은 청정 공기 공급률(CADR), 효율적인 면적 적용 범위, 시간당 공기 교체 횟수, 에너지 사용량, 교체 필터 비용 등으로 평가할 수 있다. 필터 수명과 소음 수준( 데시벨 단위)도 중요한 고려 사항이다.

컨슈머 리포트(Consumer Reports)는 오존 발생 공기청정기 사용을 권장하지 않으며[45], 이온 발생 공기청정기는 오존 발생량이 많아 주의해야 한다. 오존은 폐 손상, 흉통, 기침, 호흡 곤란, 인후 자극을 유발하고 천식 등 만성 호흡기 질환을 악화시킬 수 있다.[44]

2007년 9월, 캘리포니아 대기자원위원회는 법적 한도를 초과하는 오존을 발생시키는 실내 공기 청정 장치를 금지했다.[48]

일반 가정용 공기청정기 선택 시, 제시된 바닥 면적(평수)을 확인해야 한다. 꽃가루, 집먼지 제거가 목적이라면 방 크기의 2배를 최소 기준으로 삼는 것이 좋다. 풍량이 클수록 낙하하기 쉬운 미세먼지를 빨리 집진할 수 있기 때문이다.

일본전기공업회의 JEM1467 규격에 따라 성능이 표시되지만, 실제 사용과는 차이가 있을 수 있다. 탈취 성능 규격도 있지만, 대부분 표시되지 않아 구매 시 성능 비교가 어렵다.

업무용 공기청정기는 JIS 규격 및 JACA(일본공기청정협회)에 의해 성능 및 측정 방법이 규정되어 있다. 해외에서는 미국가전제품협회가 인증하는 CADR을 기준으로 성능을 평가한다.

일반적인 공기청정기는 본체 후면 상단에서 깨끗한 공기를 배출하지만, 측면 배출 형태도 있다. 설치 위치는 공기 순환을 고려해야 한다.

다양한 센서 성능은 제각각이므로, 센서에만 의존하면 효율적인 제거가 어렵다. 수동 조작으로 풍량을 조절하는 것이 좋다.

꽃가루 모드, 연기 모드 등 자동 운전 기능은 대부분 풍량 강약 변화이다. 담배, 주방 연기 제거는 방 상단 설치가 효율적이며, 꽃가루, 집먼지 제거는 바닥 설치가 좋다.

필터 청소 표시등은 작동 시간 카운트일 뿐, 육안으로 필터 오염 여부를 확인해야 한다. 꽃가루 알레르기는 늦게 나타나는 증상도 있으므로, 공기청정기 사용만으로 모든 문제가 해결되지는 않는다.

5. 코로나19와 공기청정기

먼지, 꽃가루, 애완동물의 비듬, 곰팡이 포자, 그리고 집먼지진드기 배설물은 알레르겐으로 작용하여 민감한 사람들에게 알레르기를 유발할 수 있다. 연기 입자와 휘발성 유기 화합물(VOCs)은 건강에 위험을 초래할 수 있다. VOCs와 같은 다양한 성분에 노출되면 병원성 건물 증후군 증상을 경험할 가능성이 높아진다.[9]

하버드 공중보건대학원 건강한 건물 프로그램 책임자인 조셉 앨런(Joseph Allen)은 학교 교실에서 HEPA 필터가 장착된 공기청정기를 사용하여 COVID-19 바이러스 전파를 줄이는 방법으로 권장하며, "고효율 HEPA 필터가 장착되고 적절한 크기의 휴대용 공기청정기는 공기 중 입자의 99.97%를 포집할 수 있다"고 말했습니다.[10]

2021년 1월의 한 유체 역학 모델링 연구에 따르면 엘리베이터와 같이 밀폐된 공간에서 여러 사람이 이용하는 동안 공기청정기 또는 환기 시스템을 작동하면 공기 순환 효과가 발생하여 이론적으로 바이러스 전파를 증가시킬 수 있다고 한다.[11] 그러나 병원의 COVID-19 병동에서 휴대용 HEPA/UV 공기 필터에 대한 실제 테스트는 공기 매개 SARS-CoV-2를 완전히 제거하는 것으로 나타났다.[12] 이 보고서는 다른 박테리아, 곰팡이 및 바이러스 생물 에어로졸의 감소도 상당함을 보여주어 이와 같은 휴대용 필터가 원내 감염의 COVID-19 전파뿐만 아니라 다른 병원 감염도 예방할 수 있음을 시사한다. [https://www.aairds.com 애든브룩 공기 소독 연구(AAirDS)]는 공기 정화 장치가 있는 병동과 없는 병동을 비교하는 준실험 연구를 수행했다.[13] 연구원들은 공기 정화 장치 배치와 SARS-CoV-2의 원내 전파 감소 사이의 연관성을 발견했지만, 효과의 크기와 불확실성은 컸다.[13] 병원 환경에서 장치의 수용성은 완벽하지 않았으며,[14] 마스크 착용 및 실내 점유율과 같은 다른 제한이 완화됨에 따라 공기 정화 장치 준수율도 감소했다.[13]

6. 관련 규격 및 제도

공기청정기에 관한 규격도 존재한다. 미국 에너지부(Department of Energy)는 제조업체에게 엄격한 HEPA 규격에 맞춰 생산하도록 하고 있다. 이 규격에 따르면 모든 HEPA 필터는 0.3 마이크로미터 이상 크기의 오염물질을 99.97% 이상 제거해야 한다. 한국공기청정기협회도 실내공기청정기 단체표준규격을 제정하여, 성능 시험을 실시해 규격에 맞춘 제품에 한해서 'CA마크'를 부여하고 있다. 따라서 신뢰할 수 있는 기관의 인증마크가 부착되었는지 확인하는 것도 중요하다.

7. 한국 공기청정기 제조사

이 섹션은 한국의 공기청정기 제조사가 아닌, 전 세계 공기청정기 제조사에 대한 내용을 담고 있으므로, 주어진 원본 소스(`source`)를 바탕으로 내용을 작성하되 섹션 제목에 맞게 내용을 수정해야 합니다. 원본 소스에는 한국 제조사가 없으므로, 이 섹션은 비워두거나, 다른 소스를 찾아 추가해야 합니다. 현재로서는 출력할 내용이 없습니다.

8. 비고


  • 일본전기공업회에서는 1월 19일을 '''공기청정기의 날'''로 정하고 있다.
  • 전기용품 안전법에 따라 PSE 마크가 없으면 공기청정기를 판매할 수 없게 된 것은 2008년 4월 1일부터이다.

참조

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