PCCL
환경공학부
이한돌
PCCL(Particle Contamination Control Laboratory)은 인하대학교 환경공학과 소속으로, 미세입자 및 나노입자의 발생, 거동, 제어, 계측에 관한 첨단 연구를 수행하는 연구실입니다. 본 연구실은 대기 중 입자의 물리화학적 특성 분석, 드론 기반의 고도별 입자 샘플링, 실시간 계측기 개발 등 다양한 혁신적 연구를 통해 대기오염 및 기후변화 문제 해결에 기여하고 있습니다.
특히, 드론과 이동식 실험실을 활용한 대기 입자 측정 기술은 국내외에서 선도적인 수준을 자랑하며, 고도별 미세입자 농도 및 조성의 변화를 정밀하게 파악할 수 있습니다. 이를 통해 미세먼지의 발생원 추적, 대기 중 블랙카본 및 유기에어로졸의 수직 분포 분석, 기상 조건과 입자 특성의 상관관계 규명 등 다양한 환경 현안에 대한 과학적 해답을 제시하고 있습니다.
또한, 전기방사 나노섬유 필터의 제작 및 성능 평가, 공기정화 시스템 개발, 필터의 구조적 특성과 여과 효율 간의 관계 분석 등 필터 기술 분야에서도 세계적 수준의 연구를 진행하고 있습니다. 산업용, 생활용, 의료용 등 다양한 응용 분야에 최적화된 필터 설계와 실용화 연구를 통해, 미세먼지 저감 및 실내외 공기질 개선에 실질적인 기여를 하고 있습니다.
아울러, 에어로졸 계측기 개발, CFD 기반 입자 거동 해석, 저비용 먼지 센서의 성능 평가 등 입자 계측 및 제어 기술의 고도화에도 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 반도체, 청정실, 환경 모니터링 등 다양한 산업 및 환경 분야에서 요구되는 고정밀 입자 제어와 측정 기술의 발전을 이끌고 있습니다.
PCCL 연구실은 국내외 산학연 협력, 정부 및 산업체 연구과제 수행, 국제 학술지 논문 발표 등 활발한 연구 활동을 통해 환경공학 분야의 학문적·기술적 발전에 앞장서고 있습니다. 앞으로도 미세입자 제어 및 대기환경 개선을 위한 창의적이고 실용적인 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.
Aerosol Sampling Systems
Nanofiber Filter Fabrication
Particle Size Distribution Analysis
대기 입자 분석 및 드론 기반 계측 기술
PCCL 연구실은 대기 중 미세입자 및 나노입자의 물리화학적 특성 분석에 중점을 두고 있습니다. 이를 위해 드론과 이동식 실험실, 다양한 계측 장비를 활용하여 대기 입자의 농도, 크기 분포, 화학 조성 등을 다각적으로 측정합니다. 특히 드론 기반의 고도별 입자 샘플링 및 실시간 분석 기술을 개발하여, 기존 지상 관측으로는 파악하기 어려운 대기 중 입자의 연직 분포와 변화를 정밀하게 파악하고 있습니다.
이러한 첨단 계측 시스템은 라만 분광법, 표면증강 라만 분광법(SERS), 미니어처 광학 입자 계수기 등과 결합되어, 단일 입자 수준의 화학적 특성 분석까지 가능하게 합니다. 실제로 인천, 당진 등 다양한 도시 및 반도시 환경에서의 현장 캠페인을 통해, 대기 중 입자의 혼합 상태, 2차 생성 유기에어로졸(SOA) 형성, 블랙카본의 수직 분포 등 미세입자의 거동과 기상 조건의 상관관계를 심층적으로 규명하고 있습니다.
이러한 연구는 미세먼지 및 초미세먼지의 발생원 추적, 대기오염 및 기후변화 영향 평가, 그리고 효과적인 대기질 관리 정책 수립에 중요한 과학적 근거를 제공합니다. 또한, 드론 기반의 고도별 입자 측정 기술은 국내외 대기 환경 연구의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.
나노섬유 필터 및 공기정화 시스템 개발
PCCL 연구실은 나노섬유 필터의 제작, 성능 평가 및 공기정화 시스템 개발에 있어 국내외 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 전기방사 공정을 통해 균일하고 고강도의 나노섬유 필터를 제작하고, 필터의 구조적 특성(섬유 직경, 두께, 균일성 등)과 성능(여과 효율, 압력 강하, 내구성 등) 간의 상관관계를 체계적으로 분석합니다. 이를 통해 초미세입자 및 나노입자 제거에 최적화된 필터 설계와 제작 기술을 확보하고 있습니다.
특히, 나노섬유 필터는 실내외 공기정화 시스템, 산업용 집진기, 마스크 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 연구실에서는 코로나 방전, 나노섬유 코팅, 복합 소재 적용 등 다양한 기술을 접목하여 필터의 성능을 극대화하고, 실제 환경에서의 장기 운용성과 경제성까지 고려한 실용화 연구를 병행하고 있습니다. 또한, 필터의 오염 및 막힘 현상(파울링) 분석, 압력 강하 예측 모델 개발, CFD(전산유체역학) 기반의 필터 거동 시뮬레이션 등 다각도의 연구를 통해 필터 기술의 한계를 극복하고 있습니다.
이러한 연구 성과는 미세먼지 저감, 실내 공기질 개선, 산업 현장의 작업환경 개선 등 사회적 요구에 부응하며, 국제적 산업 컨소시엄(CFR)과의 협력을 통해 글로벌 수준의 기술 경쟁력을 확보하고 있습니다.
에어로졸 계측기 및 입자 거동 해석
PCCL 연구실은 대기 및 실내 환경에서의 입자 거동을 정밀하게 측정하고 해석할 수 있는 다양한 에어로졸 계측기를 개발하고 있습니다. 대표적으로, 다채널 미립자 계수기, 드론 탑재형 입자 샘플러, 블랙카본 모니터, 전기 이동도 분석기(DMA) 등 첨단 장비를 자체적으로 설계·제작하여 현장 및 실험실 연구에 적극 활용하고 있습니다.
이와 함께, 입자의 생성, 이동, 충전, 침적 등 미세입자 거동의 전 과정을 CFD 기반의 수치해석 및 실험적 방법으로 규명하고 있습니다. 예를 들어, 곡관, 분기관 등 복잡한 유동 환경에서의 나노입자 침적 특성, 전기장 및 온도 구배에 의한 입자 이동(전기영동, 열영동) 현상, 필터 내 입자 충돌 및 재부유 메커니즘 등 다양한 현상을 정량적으로 분석합니다. 이러한 연구는 반도체 제조, 청정실, 환경 모니터링 등 고정밀 입자 제어가 요구되는 산업 분야에 직접적으로 기여하고 있습니다.
또한, 저비용 먼지 센서의 성능 평가 및 보정, 실내외 입자 농도 측정의 신뢰성 향상 등 실용적 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해, 대기 및 환경 분야의 측정 정확도와 신뢰성을 높이고, 새로운 계측기술의 표준화 및 상용화에 앞장서고 있습니다.
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Linking structure and filtration performance in electrospun polyethersulfone filters: The role of deposition uniformity and configuration
BUILDING AND ENVIRONMENT, 2025
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Physicochemical characterization of submicron particles using advanced drone-based systems: real-time measurements and single-particle analysis via SERS in a case study from South Korea
SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT, 2025
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A drone-based rotating cascade impactor for single-particle analysis: Advancing aerosol mixing state research
ATMOSPHERIC RESEARCH, 2025
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[e나라도움] 수도권 미세먼지연구ㆍ관리센터 운영(4차년도)
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[보탬e][시지원금] 수도권 미세먼지연구ㆍ관리센터 운영 (4차년도)
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[e나라도움] 지식기반 환경서비스 특성화대학원(4차년도)
