이온발생기

이온발생기(air ioniser, negative ion generator, Chizhevsky's chandelier)는 고전압을 인가하여 공기 분자를 이온화하는 장치이다. 클러스터 이오나이저(cluster ioniser)라고도 한다.

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개요

이온발생기는 높은 전압이 걸려 있는 전극사이에 코로나 방전을 추진하여 공기분자를 분해하고 음이온과 오존을 발생하는 장치이다.

음이온은 불안정한 구조로 주변의 양전자를 가진 물체를 끌어당기는 힘이 있다. 공기중의 양전자를 가진 대부분의 물질은 먼지이기에 많은 음이온이 배출될 때 양이온을 중화하면서 공기중의 오염물질을 제거할수 있다. 공기청정기는 이 기능을 활용하여 공기 정화를 추진한다.

대기중의 음이온이 많으면 인체의 혈액순환과 물질대사가 더 활발하게 이루어져 건강에 유리하다는 의학적인 연구결과도 있다.

음이온을 발생하면 더불어 오존이 발생하며 적정량의 오존은 세균을 살균하는 효과를 가지고 있다. 단, 오존은 독성을 가지고 있기에 다량의 오존을 장시간 흡입하게 되면 인체의 호흡기관에 손상을 줄 수 있다. 이 외 오존은 전자기기나 플라스틱 제품의 산화를 촉발하며 탈색이 발생하거나 산화성 분해가 일어나게 한다.

이온발생기 원리

안정된 분자가 어떤 원인에 의해 전자를 공급받아 전기를 띄게 된 경우 음이온화 되었다고 하며 산소, 염소 등이 쉽게 이런 성질을 가진다. 물질의 표면으로부터 전자가 튀어나오는 현상을 전자 방출이라고 하는데, 음이온 발생이란 이런 원리를 이용하여 전자를 다량 발생시켜 주위 물질을 이온화하는 장치를 가리킨다. 수천 볼트의 전압을 이용하여 음 전압을 걸면 공기층의 절연이 파괴되는 코로나 방전에 의해 음전기를 띈 전자가 전리를 일으킬 수 있을 정도의 에너지를 가지고 고속으로 공기 중에 방출되어 공기를 음 이온화한다.

직류방전식 - 양극과 음극 두 전극사이에 직류 전압을 인가하여 방전을 발생시킨다. 전류-전압 관계에 따라 암 방전, 글로우 방전, 아크 방전으로 나뉘며 암방전 중에서 상대적으로 전류가 높은 영역을 코로나 방전이라 한다. 공기청정기 내부의 집진 장치는 코로나 방전 현상을 이용하였다.

이온발생기 응용사례

□ 공기청정기

전기방전식 공기청정기는 음이온을 발생하여 공기중의 입자들이 달라 붙게 하는 방식으로 공기 정화 작업을 추진한다. 집진판의 방전사에 고압 직류전압을 가하여 공기가 전위계를 통과하는 과정에 순간적으로 부유 물질을 소각하는 방식이다. 집진판에 고전압이 인가되면 전극자체에서 전자가 생성되면서 전극 주변에 플라즈마가 형성되어 오염물질 입자들이 전하를 띠게 되며 이어서 집진판에 흡착되어 제거된다.

미세먼지까지 집진되어 정화 효과가 양호하지만 집진판 청소가 적기적으로 이루어 안 지면 집진판의 먼지가 다시 배출될 가능성이 있다.

전기방전식으로 음이온을 방출하는 과정에 부산물로 오존이 발생하기에 한국 산업통상자원부 산하 국가기술표준원은 2019년 1월 28일에 중앙일보 기자한테 "공기청정기와 같은 가전제품에 '오존 발생' 정보를 어떻게 표시해야 할지를 두고 가전업계와 함께 검토중"이라며 "오존은 밀폐된 공간에서 장시간 노출될 경우 축적될 가능성이 있어 소비자들이 이렇게 사용하지 않도록 하기 위한 것"이라고 향후 계획과 취지를 밝혔다. 미국의 경우 EPA와 캘리포니아 주 정부에서 오존 발생기를 가정용으로 쓰지 말라고 권고하고 있다.

□ 옷장 의류관리기

오염된 옷을 의류 관리기에 넣고 작동시키면 안에서 반응성 높은 플라즈마 이온이 발생하며 의류에 흡착된 뒤 유해물질과 결합되어 유해물질을 제거한다.

□ 피부 미용기기

저온 플라즈마에 존재하는 활성 라디칼은 피부 표면에 달라붙어 균을 제거하는 효과를 가진다. 이와 같은 특성을 이용해 아토피의 주범인 황색포도상구균을 사멸시켜주어 효과적으로 아토피를 치료하는 데 도움을 줄 수 있는 피부미용기기가 개발되었다.

참고자료

• "Air ioniser", Wikipedia

같이 보기

• 이온
• 발생
• 발생기
• 공기청정기
• 에어컨

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