본 연구에서는 현장에서 도로 시설물의 미세먼지 제거 효율을 평가하기 전에 1.5 HP급 30 L/min 규모의 미세기포 발생장치를 제작하였다. 미세기포의 최적의 조건을 산출하기 위해 만족도 함수(Desirability function)를 활용하여 산출한 결과 펌프압력(Pressure) 4.5 bar, 공기량(Airflow rate) 3.3 LPM, 운전시간(Operation time) 2.2분에서 미세기포의 종말상승속도(Terminal rise velocity)가 5.14 cm/min (85.7 ㎛/sec)으로 최적의 조건을 달성하였다. 최종적으로 발생된 미세기포를 레이저 회절/산란법으로 측정한 결과 미세기포의 직경이 2~10 ㎛는 45.8%, 10~25 ㎛는 10.4%, 25~75 ㎛는 40.6%, 75~100 ㎛ 1.9%로 나타났다.
최종 현장평가를 위해 1.5 HP급 30 L/min 규모에서 4 HP급 80 L/min 규모로 확대 제작하였으며, 해당 장비를 활용해 경기도 시흥시의 능곡지하차도 벽면과 지하차도 도로 구조물(보행자 분리대, 콘크리트 구조물)의 미세먼지 제거효율을 평가하였다.
도로 시설물 미세먼지 제거 효율 평가는 정성적 분석과 정량적 분석으로 진행하였다. 정성적 분석은 국제표준기구(ISO 8502-3) 표면 청결도 평가에 따라 타일 표면의 미세기포수 세척 전과 후로 나누어 분석하였으며, 세척 전 타일표면이 'Class A'에서 4~5등급을 보였으나 미세기포수 세척 후 1등급으로 평가되었다. 'Class B'에서 분진 크기 등급은 3~5등급이며 미세기포수 세척 후 0~1등급으로 육안으로 분진이 보이지 않았다.
정량적 분석은 세척작업 전과 세척 후 표면의 흡착된 분진의 무게를 전자식 저울로 각각 측정하여 분진 제거율(%)을 평가하였다. 평가결과 지하차도 타일벽면의 경우 분진 개수는 2,565~3,647 particles/ml였으며, 무게는 440~850 mg으로 나타났으나, 세척 후 분진 개수는 14~29 particles/ml였으며, 중량은 0~20 mg으로 나타났다. 미세기포수를 활용한 타일 벽면의 분진 개수 제거율은 99.57%, 중량 제거율은 91.92%로 산정되었다.
콘크리트 표면의 경우 세척 전 분진 개수는 5,708~9,531 particles/ml이였으며, 중량은 1,190~1,650 mg으로 나타났으나 세척 후에는 분진 개수 20~52 particles/ml, 중량 90~150 mg로 나타났다. 미세기포수를 활용한 콘크리트 표면 분진 개수 제거율은 99.57%, 중량 제거율은 91.92%로 산정되었다.