차량용 캐빈필터 – 루프트 HEPA 에어컨필터

캐빈필터 는 나에게 처음 중고차를 장만하고 가장 먼저 동호회에서 공구하던 아이템이다. 하영이가 멀미가 심하기 때문에 첫차였던 카렌스2 시절 차량실내 공기에 상당히 신경을 써야 했다. 하영이가 영유아 시절부터 차량용 에어컨 필터는 분기별로 교체하고 활성탄이 포함된 애프터마켓 제품을 동호회 공구로 항상 구입해서 장착했다. 필터를 교체하면 하영이는 공기가 상쾌하다고 얘기할 정도였으니 차량용 에어컨 필터의 중요성은 이때부터 나에게는 매우 큰 사안이었다.

캐빈필터 (공기필터) 현실

산타페TM 이라는 생애 첫번째 신차를 장만하면서 당연히 자동차 공기필터 또는 에어컨필터라고 부르는 (이하 캐빈필터라고 부른다.) 영역에 관심이 많았고 차량용 공기정화기까지 시장의 제품을 살펴보곤했습니다.  하지만 차량용 공기정화기는 가정용에 비하면 턱도없이 작은 크기의 제품(당연히 공기 흡입량과 공기필터크기가 작습니다.)으로 차량실내 공기를 정화 효과는 기대하기 힘들다라는 결론을 내린상태였습니다. 하지만 Youtube의 유명 자동차 리뷰 채널중의 하나인 모터그래프에서  차량용 공기청정기와 이어서 실내에어컨 필터에 대한 리뷰 동영상이 얼마전에 올라왔습니다.  ( 이 동영상을 통해 말하고 있는 캐빈필터의 FACT는 아래와 같습니다.

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캐빈필터 (공기필터) 현실

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  • 내기순환모드로 차량용 공조기를 작동시키는 경우 밀폐된 차량 내부에서 이산화탄소의 급격한 상승을 가져온다.
  • 특별한 상황(터널내 등등)을 제외하고는 기본적으로 외기순환모드로 공조기 모드를 유지해야 한다.
  • 외기순환모드의 경우 바깥은 미세먼지 수치에 따라 차량내부의 공기 오염이 발생한다.
  • 애프터 마켓에서 나오는 차량용 공기청정기는 한마디로 효과가 거의 없다.
  • 결론은 “에어컨필터”의 성능에 따라 차량 내부의 공기질이 좌우된다.
  • 에어컨 필터는 공기정화율과 함께 공기투과율도 중요하다. (차량용공조기의 부하문제와 수명)
  • 2017년도 까지 현대/기아차의 에어컨 필터의 효율은 30~60% 수준에 불과하다.
  • BMW의 비싼(6만원 ~ 12만원) 공기필터도 70% 수준. 애프터마켓에서 가장 성능이 좋은 3M 제품의 경우 75%
  • 현재 와디즈 에서 펀딩중인 luftt사의 공기필터만이 기존 헤파필터효율에 근접하는 공기 정화율을 보임.
현재 유통되고 있는 자동차메이커사와 애프터마켓의 공기필터 효율. from 모터그래프 유투브

캐빈필터 원리

공기 필터의 원리에 대해서 잠시 살펴보겠습니다.

필터가 미세먼지를 걸러내는 원리는 크게 interception(인터셉션-차단), impaction(임팩션-충돌), diffusion(디퓨젼-확산)으로 이루어집니다. 차단은 공기속의 먼지가 필터 표면의 입자크기보다 작은 경로에 있는 경우 포집될 수 있다는 원리입니다.

충돌은 필터의 입자크기보다 먼지가 매우 커서 자신의 속도를 이기지 못하고 입자필터에 충돌하고 포집되는 원리입니다.  이원리는 특히 필터를 통과하는 먼지의 유속 속도가 빠르고 먼지필터가 촘촘할 경우 지배적으로 작동합니다.

확산은 공기속의 먼지는 유선의 단일한 경로가 아닌 지그재그 형태의 브라운 운동을 하면서 필터표면의 입자에 부착되는 원리입니다.  0.1마이크로 그램 보다 작은 크기의 먼지는 브라운 운동이 활발하며 흐르는 유선을 벗어나 필터표면의 입자에 부착될 확률이 커집니다. 유속이 낮고 작은 크기의 입자에 주로 나타납니다.

이 세가지 원리에 의해서 0.1마이크로 이하(확산효과의 극대화)와 0.4마이크로 크기 이상(충돌과 차단효과의 극대화)의 먼지는  매우 높은 필터 성능을 보여줍니다. 하지만 0.1에서 0.3마이크로미터 사이의 입자는 상대적으로 먼지를 필터링하는 집진능력이 이러한 원리로 인해 떨어질수 밖에 없습니다.

필터의 집진효율과 입자크기의 상관성

잠시 어려운 용어가 등장했는데 즉 0.3마이크로미터 크기의 입자를 MPPS(Most Penetrating Particle Size)라고 부르며 바로 초미세먼지 필터 테스트의 기준점으로 정합니다.  이 크기의 먼지를 필터링 하는 능력을 필터성능의 비교지표로 삼는 이유가

캐빈필터 원리

HEPA 필터

흔히 가정용 공기청정기나 다이슨 청소기에서 헤파필터의 용어를 쉽게 접할수 있습니다. 2차세계대전에서 핵무기를 개발하던 미국의 매하탄프로젝트에서 탄생하였으며 핵무기제조에서 발생하는 방사능물질의 미세입자를 완벽하게 제거하기 위해서 만들어집니다. 헤파필터의 기준은 0.3마이크로미터의 입자 크기를 기준으로 99.75%이상을 걸러낼수 있어야 하는 기준점이 있으며  이 기준을 충족하는 헤파필터는 공기중의 바이러스까지 걸러낼수 있기 때문에  HEPA 등급 이상의 공기 청정기가 일반인들에게 인기를 끄는 이유 입니다.  차량용 공기필터에서 유일하게 HEPA필터급의 공기필터는 아직까지는 테슬라 이외에서는 적용되지 않고 있는데 수명이 짧고 기존 캐빈필터에 비교해서 저항이 크기 때문에 공조장치의 부하를 발생시키고 차량의 공조기가 적정 환기량을 충족시키지 못할 요인을 발생시키기 때문입니다.  

캐빈필터 제약사항

차량용 캐빈필터의 테스트에서 중요한 요인은 바로 “초기압력값” 입니다.  초기압력값은 공기가 필터를 통과할때 발생하는 저항값을 말합니다. 당연히 값이 낮을 수록 저항이 낮아지기 때문에 더 수월하게 공기가 통과할수 있습니다.  당연히 미세먼지제거의 성능은 떨어질수 밖에 없는 반비례 결과가 나오게 됩니다. 숯이나 활성탄성분이 포함된 필터는 당연히 초기압력값이 높아질수 밖에 없습니다. 필터의 저항값이 커지게 되니까요. 하지만 활성탄 성분은 특히 냄새제거와 오염물질의 필터링에 탁월한 효과가 있기 때문에 매우 중요합니다.

캐빈필터를 장착하는 자동차의 공조장치는 매우 중요한 특징을 가지고 있습니다. 즉 애초에 설계되어 있는 “초기압력저항”값이 차량마다 모두 다르게 (당연하게도..) 설정되어 있습니다.  즉 차량에 기본 장착하는 정품캐빈필터는 제조사가 정한 “초기압력값”과 “필터효율” 이라는 두가지 팩터에 의해서 정품캐빈필터의 사양이 결정 됩니다. 먼지를 걸러내는 필터의 능력이 가장 중요하지만 또한 “초기압력값”도 주의깊게 살펴보아야 합니다. 필터의 성능에만 집중하여 자동차의 공조장치에 순정필터보다 더 큰 많은 부하저항을 주면 당연히  자동차 공조장치는 설계수명보다 짧은 기간만 유효하며 그이후에는 고장률이 증가하게 됩니다. 따라서 고성능의 캐빈필터를 사용할때 제품 공급사에 적절한 허용압력 수준으로 만들어졌는지 확인이 필요합니다. (특히 헤파필터수준의 정화율과 활성탄성분이 동시에 적용된 필터라면 꼼꼼히 체크가 필요합니다.

 

결론

이제 차량용 캐빈필터에서도 HEPA급의 공기정화능력을 가진 제품이 나오고 있습니다. 해외 유명 명품에 견주어도 뒤지지 않은 성능으로 시장에 나왔으며 앞으로의 활약을 기대합니다.  이제 택배를 통해 도차한 필터를 교체하고 주행하면서 하영이와 함께 관찰해보겠습니다.
루프트 공기청정필터
루프트 공기청정필터
 
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One thought on “차량용 캐빈필터 – 루프트 HEPA 에어컨필터

  • 2018년 9월 5일 at 7:23 오후
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    멋진 후기네요. 차량용 필터에 관심이 확 일어납니다.

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