車輛系統可浄化道路空気、捕捉ブレーキ粉塵達95%効果

韓国機械材料研究院（KIMM）が開発した車両システムは、走行中に路側の空気を清浄化し、ブレーキ粉塵を捕捉してその拡散を防ぐ。この技術は、車両の既存の構造を利用して、一般的な自動車を都市の街路の移動空気清浄機に変えるものである。KIMM都市環境研究部の韓邦宇博士が率いるチームは、グリル式静電除塵器、キャリパー式ブレーキ粉塵収集器、無線給電システムの3種類のシステムを構築し、駐車中に空気を清浄化することができるようにした。エンジニアは、これらのシステムを起亜Carnivalや現代Sonataなどの車両に取り付け、その性能を検証した。

グリルシステムは、進入する微細粒子に電荷処理を行い、それを収集板に吸着させる。カーボンファイバーの直径は人間の髪の毛よりもはるかに小さく、低電流で効果的に粒子を収集し、オゾンの生成を減少させる。走行中、このシステムは車両の動きによって生じる気流に依存し、追加の高出力ファンを必要としない。車両が無線給電のスペースに駐車されているとき、既存の冷却ファンを使用して周囲の空気を清浄化することができる。時速18.6マイル（30キロメートル/時）で、このグリルシステムは少なくとも95%のPM2.5および少なくとも99%の粗いPM2.5–10粒子を除去した。

グリルシステムの運作原理

システムは時速31マイル（50キロメートル/時）で同じ性能を維持し、各車両は毎時約63,600立方フィート（1,800立方メートル）の空気を清浄化する。取り付け後、CarnivalとSonataの燃費効率の変化は1%を超えなかった。

ブレーキ粉塵は、ブレーキキャリパーの後方に取り付けられた収集器によって捕捉される。ブレーキパッドとブレーキディスクの間の摩擦が自然に粒子に電荷を与えるため、このシステムは追加の粒子充電器や掃除機ファンを必要としない。世界統一軽自動車試験サイクル（WLTC）において、この収集器は各車両ごとに毎キロメートル22.2ミリグラムのブレーキ摩耗粒子を捕獲し、約毎マイル35.7ミリグラムに相当する。これは280マイル（450キロメートル）で約0.35オンス（10グラム）に相当する。

ブレーキ粉塵捕捉技術

従来の自動車の汚染制御は主にエンジン排気に集中している。ブレーキやタイヤからの非排出粒子は、電動および水素燃料車両からも発生し、ブレーキ粒子の排出は現在Euro 7基準に基づいて管理されている。研究者は、静電除塵が低空気流抵抗を提供し、車両上の既存の空間や部品に適応できるため、追加の電力需要や構造の変更を最小限に抑えることができると指摘している。

技術の未来応用

韓邦宇は、このシステムの重要な特徴の一つは、車両が走行中に路側の空気を清浄化し、同時にブレーキ摩耗粒子を源から直接減少させることができる点であると述べた。上級研究員の李根熙は、車両の構造と走行気流を利用することで「追加の電力の需要を最小化した」と述べた。KIMMは、実際の運転条件下でシステムの性能と長期耐久性をさらに検証する計画である。これはKIMMの5大旗艦ブランドの一つであるAirFiveの重要な成果であり、同機関はこの技術の応用を拡大し、都市の空気質を改善することを目指している。このプロジェクトは「大気微細粒子に対する相互利益協力空気清浄車両」と名付けられ、自動車業界の核心技術開発計画によって支援されている。

関連する研究成果は『摩擦学国際期刊』および『大気』に発表されており、韓国、アメリカ、ドイツで特許申請が行われている。このブレーキ研究のタイトルは「充電不要の静電除塵器による摩擦電荷ブレーキ摩耗粒子の収集」である。

項目	規格
ブレーキ摩耗粒子捕獲量	22.2ミリグラム/キロメートル
PM2.5除去率	95%
粗いPM2.5–10除去率	99%

この技術が都市空気質に与える影響

都市化が進むにつれて、交通手段による空気汚染問題がますます深刻化している。KIMMが開発した車両システムは、走行中に路側の空気を清浄化するだけでなく、ブレーキ粉塵を効果的に捕捉することができ、都市の空気質改善に重要な意義を持つ。従来の汚染制御は主にエンジン排気に集中していたが、この技術は制御範囲を拡大し、非排出粒子の管理に取り組んでいる。この技術が普及することで、将来的にはより多くの車両モデルに実装され、都市内の有害粒子をさらに減少させ、公共の健康を向上させることが期待される。