DIY 공기청정기 만들기 (자동차 필터 이용) – 1탄

다들 집에 공기청정기 하나 있으시죠?

…라고 하기에는 공기청정기는 너무 비싸다

DIY로 공기청정기를 만들기로 했습니다. 이유는 위에 적은 제목 때문이지요.

전에는 봄철에만 중국에서 날아오는 황사로 고생을 했는데 요즘은 대중이 없습니다. 우리나라 쪽으로 서풍이 불기만 하면 미세먼지 주의보와 경보를 왔다갔다 하니까요. 저도 조금은 건강을 생각하는 사람이다보니 요즘처럼 미세먼지로 세상이 뿌옇게 변하면 가족의 건강을 신경쓰게 됩니다.

 그렇지만, 대기업의 공기청정기는 너무 비쌉니다. 활성탄 필터, 은나노 필터, HEPA필터 등 온갖 필터의 조합을 만들어 공기중 세균까지 제거한다는 것을 모토로 판매하고 있습니다. 뭐 그런 필터들이 많다면 좋겠지요. 하지만 다양한 종류의 필터를 달면 달 수록 공기청정기의 유지 관리비는 늘어납니다. 이렇게 말하면 화를 내실 분이 있겠지만, 실제 공기청정기라는 것은 필터와 공기를 빨아들이기 위한 선풍기 하나 뿐입니다. 고가의 제품은 이 단순한 구조에 먼지센서 같은 것을 붙인것 뿐이고 실상은 “필터 + 팬” 뿐입니다.

실제로 많은 선지자(?!)들이 집에서 굴러다니는 보네이도라든가, 선풍기에 필터를 매달아 사용하고 있었습니다. 필터는 모두 자동차용 필터를 사용했지요. 아시는지 모르겠지만 쿠팡만 들어가봐도 3M에서 나온 PM2.5 필터가 4500원 밖에 하지 않습니다. 통상 사용기간도 6개월에서 1년에 육박하고요. 그래서 ‘자동차용 필터를 가지고 예쁜 가정용 공기청정기를 만들고 싶다’라는 생각을 하게 되었지요. 설계 컨셉은 아래와 같습니다.

  • 컴퓨터용 시스템 쿨러를 이용하자
  • 자동차용 필터 중에 가장 큰 것을 이용하자
  • 가격을 최소화하고 디자인은 필터 교체가 용이하게 하자
  • 전자공학을 모르더라도 만들수 있도록 자잘한 기능은 모두 제거

네. 물론 여기서 말씀드리는 전자공학은 가벼운 12V 전원공급장치를 만드는 수준이지만, 그것도 가능하면 최소화 하기 위해서 노력했습니다. 그래도 딱 한번 전자부품의 구입과 납땜이 필요하기는 합니다. ㅠㅠ

작동 가능한 설계인지 확인해 보자

기본적인 작동여부를 확인하기 위해 프로토타입을 만들어보기로 했습니다

재료는 아래와 같습니다.

  • 2파이 DC파워잭과 커넥터
  • 종이박스나 스티로폼 박스
  • 120mm또는 140mm 컴퓨터용 시스템 쿨러
  • 자동차용 공기청정기 필터
  • 12V 전원공급장치
  • 글루건과 글루 막대기
  • 절연테이프와 전선 조금, 그리고 납땜 도구
  • 전선을 자르고 피복을 벗길 수 있는 도구 (와이어 스트리퍼든 뭐든)

완제품에 대한 기본 디자인은 아래 그림과 같았습니다.

2017-04-03 16.13.45.jpg
공기청정기 형태 (Draft)

가능한 한 얇고 넓게 만들어 불필요한 공간차지를 최소화 하고, 전원공급장치도 대부분을 본체 안에 넣어 밖에서는 그냥 전선달린 박스처럼 보이게 하려고 했습니다.

그림을 자세히 보시면 아시겠지만 초기 디자인에서는 필터가 아래쪽에 위치하고 팬을 앞부분의 위쪽에 위치하도록 그렸는데 이런 형태로 하면 기류의 흐름에 별로 좋지 않을것 같다는 주위 사람들의 조언에 따라 동일한 높이에 만들기로 했습니다.

제작 시작

 어차피 프로토타입이므로 케이스는 간단한 것으로 하기로 했습니다. 그래서 재활용 쓰레기장을 기웃거리다 깨끗한 스티로폼 박스를 하나 구했답니다.

2017-04-04 16.23.23.jpg
스티로폼 건조중

가능하면 아무 이물질 없는 것을 쓰는 것이 좋겠지요? 공기청정기 돌렸더니 엄한 악취가 나면 너무 슬플 것 같습니다.

공기청정기의 팬은 시스템 쿨러 중에 가장 크고 조용한 것으로 골랐습니다. 풍량도 어느정도 되어야 하고 날개가 공기를 가르는 소리를 최소화 하고 싶었으니까요. 그래서 고른 것은 Arctic F14인데요, 이 제품은 140mm제품이라 일반적인 시스템 쿨링팬과는 호환이 되지 않는 단점이 있습니다. 사양은 아래의 사진을 확인해보시면 됩니다.

2017-04-04 21.22.06.jpg
4개.. 가격이 꽤 나갑니다
2017-04-04 21.22.58
사양을 확인하세요
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날개가 매우 많습니다

이 팬을 사용하겠다고 생각하면 가장 먼저 드는 생각은 ‘커넥터를 어떻게 하지?’입니다. 물론 시스템 쿨러에 맞는 커넥터 핀을 구입해서 해도 되지만 그냥 잘라버리고 전선끼리 연결해도 무방합니다.

요즘 시스템 쿨러는 크게 2선, 3선, 4선 짜리가 있다고 합니다. 2선은 단순히 팬 회전만 하는 것이고요, 3선 쿨러는 시스템에서 회전속도를 확인할 수 있는 제품, 그리고 4선 제품은 PWM이라고 시스템이 회전속도를 제어까지 할 수 있는 제품입니다. 당연하겠지만 선이 늘어나면 늘어날 수록 가격은 비싸집니다.

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이 제품은 3선 짜리입니다

아래 그림을 보시면 아시겠지만 검은색 선(-) 바로 옆의 것이 +12V 선입니다. 테스트를 해보니 확실합니다.

2017-04-04 21.40.53.png

공기청정기의 다른 부품으로는 자동차용 에어컨 필터가 있습니다. 전 이번 제작 컨셉에서 미세먼지만 제거하면 되는 것으로 잡았기 때문에 3M의 PM2.5필터 중에서 가장 큰 것을 선택했습니다. 그래봐야 쿠팡에서 4,500원 밖에 안합니다. 네… 아시는 분은 아시지만 우리 몸은 생각보다 면역 체계가 탁월해서 굳이 바이러스, 곰팡이, 그리고 우리가 모르는 무엇인가까지 제거하는 6중 7중 필터는 필요없다고 생각합니다. 특히 HEPA 필터. 여러분이 생물학 연구소나 병원에서 근무하시는 것이 아니라면 천지 필요 없습니다. 가격만 비싸지요.

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오피러스용 제품이 가장 크다고 합니다
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AIR FLOW라고 되어있는 부분의 공기방향을 잘 확인하세요!

문제 발생!

이런… 아내님이 제가 고이고이 모셔놓은 스티로폼 박스를 버렸습니다. ㅠㅠ

어찌할 지 몰라 당황하다가 그냥 종이박스에 만들어 보기로 했습니다. 모양도, 크기도 엉망이라 진짜 프로토타입으로 진행을 했답니다. ㅠㅠ

일단 대충 종이박스에 필터와 팬에 맞게 구멍을 내었습니다.

2017-04-08 01.50.20

2017-04-08 01.55.33.jpg

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고정과 밀봉을 위해서 종이박스와 필터, 그리고 팬 사이의 공간은 모두 글루건으로 막았습니다. 문제는 종이 박스 자체가 무게가 거의 없는데 팬은 한쪽으로 몰려 있으니 무게중심이 전체적으로 앞으로 쏠렸습니다. 그래도 뭐… 테스트 버전이니 뭐 어떻습니까?

팬의 커넥터를 잘라버리고 전선끼리 묶어 2파이 파워잭에 연결했습니다.

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간단하게 연결만 했답니다

이제 테스트를 해볼까요??

오우. ‘당연히’ 작동합니다. ㅋㅋ 사실 작동 안 할 이유가 없잖아요. ^^;
전자담배의 연기를 이용해 진짜 필터를 통해 공기가 빨려 들어가는지 확인해 보았습니다.

공기가 정말 마법처럼 끌려들어가네요. ㅎㅎ 다행입니다. 그래도 개인적으로는 제대로 작동할 지 불안불안 했는데 기능을 할 것 같군요.

제작후기

자동차용 공기청정기는 제품마다 가격이 천차만별 입니다. 하지만 현재 우리나라는 다른 어떤 것 보다도 미세먼지에 의한 오염이 중요한 상태이며 PM2.5의 미세먼지를 제거할 때 굳이 고가의 HEPA 필터를 사용할 필요는 없습니다. 이 테스트는 아주 단순한 원리의 공기청정기를 싸게 이용할 방법을 찾다가 시작했습니다.
다음은 3M PM 2.5 차량용 필터 사양입니다.
filter01.png
쿠팡에서 검색해 보세요

원래는 공기청정기의 효과를 확인하기 위해서 먼지센서의 결과값 같은 것을 확인해야 겠지만 PM2.5센서 자체가 70,000원에 육박하기 때문에 일주일 정도 돌려보고 필터가 까매지는지 확인하기로 했습니다.

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아래는 새 필터(봉지 안뜯음. 돈..;;)

분명히 색깔의 변화가 있습니다. 심지어 2주차가 되니 짙은 회색으로 변하는 것을 확인했습니다. 물론, 색깔의 변화가 이 필터의 기능이 탁월하다거나 실제로 먼지를 잡고 있다는 증거가 될 수는 없습니다. 하지만 공기가 빨려 들어가기는 하고 공기가 걸러지며 필터 색이 변한 것이니 충분하지 않을까요? 어차피 여러분들도 70만원짜리 공기청정기 쓰면서 ‘아! 공기가 탁월하게 맑아진게 느껴져!!!’ 이러진 않잖아요. ㅋ

이번 프로토타입을 완성시키면서 몇 가지 고민을 했습니다. 저는 기류역학을 아는 것도 아니고 학교다닐때 배웠던 물리학이나 기타의 학문이 기억나는 것도 아니라 팬이 충분히 음압을 형성시키지 못해서 필터를 통해 공기를 빨아들이지 못하면 어떡하나 걱정도 했고, 팬의 풍압이 약해서 풍분히 바람을 뿜어내지 못하고 공기가 팬을 기준으로 오락가락 하면 어떡하나 고민했습니다. 그래서 블로우어(Blower)라고 부르는 Radial fan도 알아보고 그에 맞춰 디자인도 해봤지만 음압 형성에서 큰 문제는 없었답니다. ^^
어쨌거나 몇 가지 디자인을 여기 남겨 놓습니다.

디자인2.png
디자인 2
디자인3
디자인3

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