KR101594742B1 - 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축사에 연결되는 모듈화된 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템으로서, 축사와 연결덕트로 연결되어 축사에서 발생된 온실가스를 압축하여 공급하는 제 1 컴프레서; 제 1 컴프레서에서 압축된 온실가스를 건조시켜 수분을 분리하는 드라이어; 드라이어를 통해 수분이 분리된 온실가스의 공급을 제어하는 공압밸브; 공압밸브를 통해 공급되는 온실가스에서 이산화탄소를 분리하여 분리된 이산화탄소와 공기를 각기 다른 경로로 배출시키는 멤브레인; 멤브레인에서 분리되어 배출된 이산화탄소가 저장되는 저장탱크; 멤브레인과 저장탱크 사이에 구비되어 저장탱크의 내부 압력에 따라 공압밸브의 작동을 제어하는 압력스위치; 저장탱크 내의 이산화탄소를 압축하여 배출시키는 제 2 컴프레서; 제 2 컴프레서와 멤브레인에서 각각 배출되는 이산화탄소와 공기를 일정한 유량으로 조절하여 배출시키는 유량제어부; 및 상기의 구성들을 제어하는 제어부;를 포함하고, 공압밸브에는 에어드라이어와 공압밸브를 연결하는 공급라인에서 분기되는 분기라인에 연결된 솔레노이드밸브가 구비되어 압력스위치에 의해 작동되면서 공압밸브를 개폐시키는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템과, 포집된 이산화탄소를 농작물이 재배되는 재배하우스에 공급하는 이산화탄소 공급시스템을 을 제공한다.
Description
본 발명은 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축사에서 이산화탄소를 포집하는 한편 포집된 이산화탄소를 농작물 재배하우스에 공급하는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 축산농가가 대형화, 단지화되어 많은 가축을 정형화된 축사 내부에서 밀집 사육함에 따라 축사 환경이 아주 심각한 상황이며, 축분뇨와 같은 오폐수의 처리도 문제가 되고 있는 상황에 처해 있다.
즉, 대형화된 축사 내지 축사 단지에서 계속적인 가축의 분뇨 발생 및 다량의 사육 두수에 따른 환경 오염이 단지 전체에 걸쳐 이루어지고 있으며, 한곳에서 오랫동안 가축을 사육함에 따라 대기의 순환이 이루어지지 않고, 오염 공기가 정체됨으로써 환경 오염도가 심각하여 축사 주변 공기에는 가스 및 악취, 각종 세균 등의 이물질이 가득한 상황이라, 축사 주변의 공기를 정화하여 사용해야 할 시점에 있다.
이런 상황에서 단순히 축사 내부와 외부의 공기 순환을 하는 것으로서는 개선에 한계가 있으며, 이로 인해 축사에 동력 환풍기, 동력 송풍기, 대형 선풍기, 에어컨 등을 수없이 설치하여 많은 동력비와 시설비의 부담을 감수하며 투자를 하여도 근본적인 해결이 되지 않고 있는 상황이다.
이에 따라, 축사 내부에 가축이 각종 유해 가스에 노출 및 중독되어도 치료방법이 없이 폐사되며, 심지어 가축들이 집단 폐사하는 경우에 병균도 모르고 확실한 원인도 모른 채 신종 병이라며 농장을 폐쇄하고, 다른 농장으로 이주를 하는 농가도 발생하고 있는 실정이다.
더욱 심각한 것은 이와 같은 유해가스는 가축 뿐만 아니라 이를 사육하는 사육자에게도 인체 극심한 영향을 미칠 수 있다는 것인데, 이러한 유해가스로는 이산화탄소, 메탄, 황화수소, 암모니아를 들 수 있고, 이중 이산화탄소의 발생량이 가장 높으며, 이산화탄소는 무색 무취로서 사육자는 자신도 모르는 사이에 이러한 유해가스에 노출되는 위험을 감수하여야 한다.
그리고, 이러한 이산화탄소는 지구 온난화의 대표적인 대기 오염물질로 알려져 있음에도 불구하고 대부분의 시설에서는 유해가스를 그대로 대기 중으로 방출하였고, 대기 중으로 방출된 이산화탄소는 대기의 기온을 상승시키는 지구 온난화의 주범이다.
따라서, 종래의 한국 등록특허 제10-0697957호(이하 '선행문헌1'이라 한다)에서는, 악취흡입관에 연결되어 축사로부터 악취를 흡입하기 위한 공기펌프; 상기 공기펌프를 통해 공급된 악취를 미생물에 의해 정화하기 위한 공기정화장치; 상기 공기펌프와 상기 공기정화장치를 연결하는 악취공급관; 악취공기를 1차적으로 정화하기 위하여, 상기 악취공급관에 설치되는 물분사노즐장치; 및 상기 공기정화장치로부터 정화된 공기를 축사로 공급하기 위한 정화공기공급관;을 포함하는 악취 제거용 공기정화시스템으로서, 상기 공기정화장치는, 물을 저장하여 보관하기 위한 탱크; 상기 탱크의 내부에 상하로 이격된 상태로 설치되며, 다수의 미세공들이 천공된 다수의 타공판; 물의 용출시 물을 하방으로 공급하기 위하여, 상기 탱크의 내부에 상기 다수의 타공판을 통과하여 수직으로 설치되는 물역류관; 상기 다수의 타공판 중에서 최상부의 타공판 위에 설치되며, 목편 또는 자갈로 이루어지는 물튀김방지재; 상기 탱크의 상단부 외주면에 수위조절용 볼탑; 및 상기 탱크의 바닥부에 설치되고 상기 악취공급관에 연결되며 공기를 분사시키기 위한 다수의 벤트홀이 형성된 산기관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 악취 제거용 공기정화시스템이 개시되어 있다.
이러한 악취 제거용 공기정화시스템은 축사, 공장 또는 식품가공시설과 같은 곳에서 발생하는 악취나 오염된 공기를 흡입하여 공기 내에 포함된 분진, 이산화탄소, 암모니아, 황하수소, 메탄가스 등을 포집하여 인큐베이터 내에서 미생물에 의한 대사 및 물과의 접촉을 통해서 악취발생요인을 효과적으로 제거할 수 있다.
하지만, 종래의 선행문헌1에서는 단순히 인큐베이터내로 오염된 공기를 흡입하여 공기 내에 포함된 분진, 암모니아, 황하수소, 메탄, 이산화탄소 등 축분뇨에서 발생되는 악취와 분진 가스를 포집할 뿐, 오염된 공기 중에 섞여 있는 가스를 선별하여 포집하지 못하므로 포집된 가스의 재활용이 어려운 단점이 있다.
이상 설명한 바와 같은 공기정화시스템 및 이에 대한 기술은 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 축사의 오염된 공기 중에서 이산화탄소 가스만을 별도로 포집하는 한편 포집된 이산화탄소를 농작물 재배하우스에 공급하여 줌으로써 에너지를 재활용할 수 있도록 한 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적은, 베이스프레임과, 베이스프레임에 세워져 설치되는 마운팅프레임을 포함하는 모듈하우징 내에 이산화탄소를 포집하는 시스템을 구성하여 모듈화하고, 이를 축사에 연결하여 구비한 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템으로서, 축사와 연결덕트로 연결되어 축사에서 발생된 온실가스를 압축하여 공급하는 제 1 컴프레서; 제 1 컴프레서에서 압축된 온실가스를 건조시켜 수분을 분리하는 드라이어; 드라이어를 통해 수분이 분리된 온실가스의 공급을 제어하는 공압밸브; 공압밸브를 통해 공급되는 온실가스에서 이산화탄소를 분리하여 분리된 이산화탄소와 공기를 각기 다른 경로로 배출시키는 멤브레인; 멤브레인에서 분리되어 배출된 이산화탄소가 저장되는 저장탱크; 멤브레인과 저장탱크 사이에 구비되어 저장탱크의 내부 압력에 따라 공압밸브의 작동을 제어하는 압력스위치; 저장탱크 내의 이산화탄소를 압축하여 배출시키는 제 2 컴프레서; 제 2 컴프레서와 멤브레인에서 각각 배출되는 이산화탄소와 공기를 일정한 유량으로 조절하여 배출시키는 유량제어부; 및 상기의 구성들을 제어하는 제어부;를 포함하고, 공압밸브에는 에어드라이어와 공압밸브를 연결하는 공급라인에서 분기되는 분기라인에 연결된 솔레노이드밸브가 구비되어 압력스위치에 의해 작동되면서 공압밸브를 개폐시키는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템에 의해 달성된다.
그리고, 축사와 제 1 컴프레서를 연결하는 연결덕트에는 온실가스 중의 분진을 걸러내는 헤파필터와, 악취를 제거하는 탄소필터가 구비될 수 있다.
또한, 에어드라이어의 전,후방에는 제 1,2 에어필터가 각각 구비되어 온실가스 중의 불순물을 필터링하여 제거하고, 유량제어부에는 일정한 유량으로 배출되는 이산화탄소 또는 공기 소음을 방지하는 사일런서가 더 구비될 수 있다.
또, 상술한 목적은, 상기와 같이 구성되는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템에 의해 포집된 이산화탄소를 농작물에 공급하는 이산화탄소 공급시스템으로서, 농작물이 재배되는 재배하우스; 재배하우스에 구비되는 한편 이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크와 연결되어 저장탱크 내의 이산화탄소를 농작물로 분사하여 공급하는 분배관; 및 이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크에 연결관으로 연결되어 구비되는 컴프레서;를 포함하는 이산화탄소 공급시스템에 의해서도 달성될 수 있다.
그리고, 재배하우스의 하부에는 송풍기가 구비되어 재배하우스 내로 공급된 이산화탄소를 공중으로 날려 순환시킬 수 있고, 이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크와 연결된 분배관에는 이산화탄소의 토출량을 조절하는 조절밸브가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템에 따르면, 이산화탄소의 발생률이 가장 높은 축사의 오염된 공기 중에서 이산화탄소를 직접 포집함으로써 이산화탄소의 포집율을 높일 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명에 따르면, 축사에서 포집된 이산화탄소를 이산화탄소가 필요한 농작물 재배하우스 등에 공급하여 줌으로써 에너지를 재활용할 수 있을 뿐 아니라 농작물의 생장율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템의 결합도이다.
도 3은 도 2의 반대편 측에서 본 결합도이다.
도 4는 도 2의 평면도이다.
도 5는 도 2의 분리도이다.
도 6은 본 발명에 따른 포집모듈 시스템의 내부 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 멤브레인의 분리도이다.
도 8은 본 발명에 따른 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템을 이용하여 포집된 이산화탄소 공급시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템의 결합도이다.
도 3은 도 2의 반대편 측에서 본 결합도이다.
도 4는 도 2의 평면도이다.
도 5는 도 2의 분리도이다.
도 6은 본 발명에 따른 포집모듈 시스템의 내부 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 멤브레인의 분리도이다.
도 8은 본 발명에 따른 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템을 이용하여 포집된 이산화탄소 공급시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
첨부도면 도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템을 도시한 도면들이고, 도 8은 본 발명에 따른 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템을 이용한 이산화탄소 공급시스템을 도시한 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 이산화탄소 포집모듈 시스템은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 축사(200)에 구비되어 축사(200)에서 발생되는 온실가스 중의 이산화탄소를 포집하는 포집시스템을 일체로 모듈화한 것이다.
즉, 이산화탄소 포집모듈 시스템은, 사각형상의 베이스프레임(2)과, 베이스프레임(2) 위에 수직하게 세워진 상태로 설치되는 평행한 복수의 마운팅프레임(3)과, 베이스프레임(2) 위의 각 코너부에 수직하게 세워진 상태로 설치되는 다수의 수직프레임 및 이 수직프레임을 상호 연결하는 다수의 수평프레임으로 구성되는 지지프레임(4)을 포함하는 모듈하우징(1) 내에 이산화탄소를 포집하는 포집시스템을 구비하여 모듈화할 수 있다.
이와 같이 포집모듈 시스템은 모듈화되어 이의 이동이 용이하므로 온실가스가 발생되는 시설이나 장치에 간편하게 구비할 수 있는데, 본 발명에서는 포집모듈 시스템이 축사(돈사, 계사 등을 모두 포함한다)에 적용된 것을 예시하여 설명하고, 이와 같은 포집모듈 시스템에서 포집된 이산화탄소는 이를 필요로 하는 시설에 공급할 수 있는데, 본 발명에서는 농작물을 재배하는 재배하우스를 일례로 예시하여 설명한다.
한편, 상기와 같은 모듈하우징(1)의 각 지지프레임(4) 사이에 개폐가능한 격판(미도시)을 설치하여 포집모듈 시스템을 모듈하우징(1)의 내에 구비할 수 있고, 이와 같이 모듈화된 포집모듈 시스템을 차량에 구비하면 이동이 용이하여 포집모듈 시스템의 사용성 및 범용성을 극대화할 수 있게 된다.
그리고, 상기와 같이 모듈하우징(1) 내에 구비되어 모듈화되는 포집모듈 시스템은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 컴프레서(20)와, 에어드라이어(30), 공압밸브(60), 멤브레인(70), 저장탱크(90), 제 2 컴프레서(100) 등을 포함하고, 이러한 구성들은 모두 공급라인으로 연결되어 구비된다.
제 1 컴프레서(20)는 축사(200)와 연결되어 축사(200)에서 발생되는 온실가스를 압축하는 것으로, 베이스프레임(2)의 일측에 고정되게 구비된다. 이와 같이 제 1 컴프레서(20)에서 압축된 온실가스는 제 1 컴프레서(20)의 하부에 구비된 별도의 에어탱크(10)에 압축 저장된다.
특히, 축사(200)와 제 1 컴프레서(20)는 도 1에서와 같이, 연결덕트(210)로서 연결되어 축사(200)의 온실가스가 연결덕트(210)를 통해 제 1 컴프레서(20)로 유입되어 압축되고, 온실가스가 유동되는 연결덕트(210)의 관로에는 온실가스 중의 분진을 걸러내는 헤파필터(220)와, 악취를 제거하는 탄소필터(230)가 축사(200)에서 제 1 컴프레서(20) 측으로 차례로 구비된다. 이는, 탄소필터(230) 앞에 헤파필터(220)를 구비하여 온실가스 중의 분진을 먼저 걸러낸 후, 탄소필터(230)에서 악취를 제거함으로써 필터링 효과를 극대화할 수 있게 된다.
더욱이, 탄소필터(230)의 전방 또는 후방에는 플라즈마 이온모듈을 더 구비하여 악취 제거율을 더 향상시킬 수도 있지만, 탄소필터(230) 대신 플라즈마 이온모듈을 구비할 수도 있다.
그리고, 에어드라이어(30)는 제 1 컴프레서(20)의 일측에 구비되어, 온실가스 중에 포함되어 있는 수분을 건조시켜 공기와 수분을 분리하고, 수분이 분리된 공기를 공압밸브(60)로 공급한다.
한편, 이러한 에어드라이어(30)의 전,후방에는 제 1,2 에어필터(31)(32)가 각각 구비될 수 있고, 전방의 제 1 에어필터(31)는 에어드라이어(30)로 공급되는 온실가스 중의 불순물을 전술한 헤파필터(220)에 이어 재차 걸러내 제거하며, 후방의 제 2 에어필터(32)는 수분이 분리된 공기 중의 불순물을 또다시 걸러내 제거하게 된다.
따라서, 불순물과 수분이 제거된 순수한 공기를 공압밸브(60) 측으로 공급할 수 있게 된다.
공압밸브(60)는 에어드라이어(30)의 상부에 구비되어 에어드라이어(30)에서 불순물과 수분이 제거된 공기를 멤브레인(70)으로 공급하게 되는데, 공압밸브(60)는 후술될 이산화탄소가 저장되는 저장탱크(90)의 내부 압력에 따라 개폐되어 멤브레인(70)으로의 공기 공급을 제어하게 된다.
그리고, 공압밸브(60)와 제 2 에어필터(32) 사이의 공급라인에는 제 1 레귤레이터(40)와 제 1 볼밸브(41)가 구비되고, 제 1 레귤레이터(40)는 멤브레인(70)으로 공급되는 공기를 적정 압력으로 공급하기 위한 것이며, 제 1 볼밸브(41)는 공급라인을 일방향으로 개방시켜 멤브레인(70)으로 공급된 공기의 역류를 방지하는 체크밸브와 같은 일방향 밸브이다.
한편, 상기와 같은 공압밸브(60)는 그 일측에 구비되는 솔레노이드밸브(61)에 의해 작동되어 공급라인을 개폐시키게 되는데, 이러한 솔레노이드밸브(61)는 공급라인으로 공급되는 공기 중의 일부를 분기시키는 분기라인 상에 구비된다.
따라서, 분기라인으로 분기된 일부의 공기는 닫힌 솔레노이드밸브(61)에 의해 정체되어 있다가 후술될 압력스위치(80)에 의해 솔레노이드밸브(61)가 작동되어 개방됨에 따라 공압밸브(60)로 소량 공급되어 공압밸브(60)를 작동시키게 된다.
이와 같이 공급되는 공기 즉 온실가스의 일부를 분기시켜 공압밸브(60)를 작동시키는 작동원으로 이용함으로써 설치 및 유지보수가 용이할 뿐 아니라 별도의 작동원을 사용하지 않으므로 시스템의 구조를 단순화할 수 있고, 유지보수비를 절감시킬 수 있다.
그리고, 상기와 같이 솔레노이드밸브(61)로 일부의 공기를 분기시키는 분기라인은 제 2 에어필터(32)와 솔레노이드밸브(61)를 연결하고, 분기라인 상에는 제 2 레귤레이터(50)와 제 2 볼밸브(51)가 구비되며, 제 2 레귤레이터(50)와 제 2 볼밸브(51)는 전술한 제 1 레귤레이터(40)와 제 1 볼밸브(41)와 동일한 구조로 동일한 작동을 하므로 이의 반복되는 설명은 생략한다.
한편, 상기와 같은 솔레노이드밸브(61)는 후술될 압력스위치(80)와 전기적으로 연결되어 압력스위치(80)에 의해 이의 작동이 제어되고, 이에 대한 자세한 설명은 압력스위치(80)의 설명에서 하기로 한다.
멤브레인("멤브레인 필터"라고도 하나, 본 발명에서는 "멤브레인"이라 한다)(70)은 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 베이스프레임(2) 위에 수직하게 구비된 복수의 마운팅프레임(3)에 고정되게 설치되어 구비된다.
이러한 마운팅프레임(3)의 상,하부에는 평판의 마운팅플레이트(3a)가 각각 구비되고, 마운팅플레이트(3a)에는 일방향으로 개구되는 한편 그 내주면이 멤브레인(70)의 외주면에 대응한 곡률로서 형성된 삽입구(3b)가 형성된다.
그리고, 멤브레인(70)에는 마운팅플레이트(3a)의 상면 또는 하면에 위치되어 마운팅플레이트(3a)와 겹치지는 고정브라켓(71)이 돌출되게 구비된다.
따라서, 멤브레인(70)을 마운팅플레이트(3a)의 각 삽입구(3b)로 삽입시켜 구비하면, 멤브레인(70)의 고정브라켓(71)이 마운팅플레이트(3a)의 상면 또는 하면에 겹쳐지게 구비된 상태에서 볼트와 너트로서 체결되어 결합 고정된다.
한편, 상기와 같이 구비되는 멤브레인(70)은 베이스프레임(2) 상에 수직하게 세워진 상태로 구비되고, 이와 같이 구비되는 양 멤브레인(70)은 그 하단부에 공급라인이 분기되어 연결되고, 하부에는 공기에서 분리된 이산화탄소가 배출되는 이산화탄소 배출라인(72)이 연결되며, 상단부에는 이산화탄소가 분리된 공기가 배출되는 공기 배출라인(73)이 연결되어 구비된다.
특히, 상기와 같이 이산화탄소 및 공기 배출라인(72)(73)을 각각 멤브레인(70)의 하부와 상부에 각각 구비한 이유는, 이산화탄소가 공기보다 무거우므로 공기와 분리된 이산화탄소가 멤브레인(70)의 내측 하부로 가라앉고, 공기는 상부로 이동되는 성질을 이용한 것이다. 따라서, 상기와 같이 이산화탄소 배출라인(72)은 멤브레인(70)의 하부에 연결하고, 공기 배출라인(73)은 멤브레인(70)의 상단부에 연결함으로써, 이산화탄소 및 공기의 포집 효율을 극대화할 수 있게 된다.
이러한 이산화탄소 배출라인(72)과 공기 배출라인(73)은 각 멤브레인(70)에서 인출되어 하나의 배출라인으로 합쳐진 상태로, 이산화탄소 배출라인(72)은 후술될 저장탱크(90)에 연결되고, 공기 배출라인(73)은 후술될 제 2 유량제어부(122)에 연결된다.
또한, 상기와 같은 복수의 멤브레인(70) 중 일측의 멤브레인(70)에서는 이산화탄소만을 포집하고, 타측의 멤브레인(70)에서는 공기만을 각각 별도로 포집하도록 구비할 수도 있다.
저장탱크(90)는 통상의 봄베와 같은 구조로서, 전술한 에어탱크(10)와 인접한 베이스프레임(2) 상에 고정되게 구비되고, 그 내부에는 멤브레인(70)에서 공기와 분리된 이산화탄소가 유입되어 저장된다.
특히, 상기와 같이 이산화탄소가 저장되는 저장탱크(90)는 압력스위치(80)에 의해서 그 내부 압력이 조절된다.
즉, 저장탱크(90)와 멤브레인(70) 사이의 공급라인에는 압력스위치(80)가 구비되고, 이 압력스위치(80)는 저장탱크(90) 내의 압력이 일정압력(이하 "8bar"로 가정하여 설명한다) 이상이 될 때, 공압밸브(60)를 작동시켜 공기의 공급라인을 닫아 폐쇄시키게 된다.
따라서, 멤브레인(70)으로 공기의 공급이 차단됨으로써 저장탱크(90)에는 이산화탄소가 더이상 유입되지 못하므로 저장탱크(90) 내부의 압력 상승을 방지할 수 있고, 후술될 제 2 컴프레서(100)의 작동으로 저장탱크(90) 내부의 압력을 떨어뜨리게 된다.
한편, 저장탱크(90)의 내부 압력이 8bar 이상이 되면, 압력스위치(80)가 작동되고, 압력스위치(80)의 작동에 의해 압력스위치(80)와 전기적으로 연결된 솔레노이드밸브(61)가 작동되어 개방됨으로써 분기라인으로 유입된 소량의 공기가 공압밸브(60)로 공급되며, 공기의 공급으로 공압밸브(60)가 작동되어 공급라인을 닫아 폐쇄시키게 된다.
물론, 공압밸브(60)가 공급라인을 폐쇄시킬 때, 제 1 컴프레서(20)는 공압밸브(60)와 연동되어 작동이 중지됨이 바람직하다.
저장탱크(90)의 상부에 연결되어 구비되는 제 2 컴프레서(100)는 저장탱크(90) 내부의 압력이 8bar 이상이 되면 작동될 수 있다.
이와 같이 작동되는 제 2 컴프레서(100)는 별도의 스위치를 통해서 작동될 수도 있고, 또는 압력스위치(80)의 작동과 연동하여 작동될 수 있으며, 압력스위치(80)와 연동되는 경우에는 안전장치의 기능을 갖게 된다.
제어부(120)는 멤브레인(70)과 인접한 베이스프레임(2) 상에 수직하게 세워진 상태로 구비되어, 상기와 같은 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 구성하는 모든 구성들의 작동을 제어하게 된다.
그리고, 제어부(120)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로 배출되는 이산화탄소와 공기를 일정한 유량으로 배출시키는 유량제어부(121)(122)가 각각 더 포함된다.
제 1 유량제어부(121)는 제 2 컴프레서(100)와 연결되어 이산화탄소를 일정한 유량으로 배출시키고, 제 2 유량제어부(122)는 멤브레인(70)의 공기 배출라인(73)에 구비되어 공기를 일정한 유량으로 배출시키며, 공기 배출라인(73)에는 제 2 유량제어부(122)를 통해 배출되는 공기의 소음 발생을 방지하기 위한 사일런서(110)가 더 구비된다.
이와 같은 사일런서(110)는 이산화탄소가 배출되는 제 1 유량제어부(121)에도 구비할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 이산화탄소 포집모듈 시스템의 작동관계를 설명한다.
먼저, 축사(200)에 연결덕트(210)로서 이산화탄소 포집모듈 시스템의 제 1 컴프레서(20)를 연결하여 설치한다.
이 상태에서 포집모듈 시스템을 작동시키면, 제 1 컴프레서(20)에 의해 축사(200)의 온실가스가 연결덕트(210)를 통해 제 1 컴프레서(20)로 유입되어 압축되는데, 이때 연결덕트(210)를 지나는 온실가스 중의 분진은 연결덕트(210)의 관로에 구비된 헤파필터(220)에 의해 걸러지고, 악취는 헤파필터(220) 후방의 탄소필터(230)에 의해 제거된다.
상기와 같이 분진과 악취가 제거된 온실가스는 제 1 컴프레서(20)에 의해 압축되고, 압축된 온실가스는 에어탱크(10)에 압축 저장된 후, 에어드라이어(30) 측으로 공급된다.
이때, 에어드라이어(30)로 공급되는 온실가스는 제 1 에어필터(31)를 지나면서 공기 중의 불순물이 재차 걸러져 제거되고, 에어드라이어(30)를 통과하면서 공기 중의 수분이 건조되며, 수분이 분리된 공기는 제 2 에어필터(32)를 통과하면서 공기 중의 불순물이 또다시 걸러져 제거된다.
이와 같이 수분과 불순물이 제거된 공기는 공급라인 상의 제 1 레귤레이터(40)와 제 1 볼밸브(41)를 지나 공압밸브(60)로 공급되고, 일부의 공기는 공급라인에서 분기된 분기라인으로 유입되어 제 2 레귤레이터(50)와 제 2 볼밸브(51)를 지나 솔레노이드밸브(61)로 공급된 상태가 된다.
물론, 이때의 공압밸브(60)는 공급라인을 개방시킨 상태로 공급라인 상의 공기는 공압밸브(60)를 지나 멤브레인(70)으로 유입되어 이산화탄소와 공기가 각각 분리된다.
한편, 상기와 같이 분리된 이산화탄소는 멤브레인(70)의 내측 하부로 가라앉아 멤브레인(70) 하부와 연결된 저장탱크(90)로 유입되어 저장되고, 이산화탄소가 분리된 공기는 멤브레인(70)의 내측 상부로 이동되어 멤브레인(70) 상단부에 연결되는 제 2 유량제어부(122)를 통해 일정 유량으로 조절되어 사일런서(110)를 통해 소음 발생없이 외부로 배출된다.
그리고, 상기와 같은 작동으로 저장탱크(90)에 이산화탄소가 지속적으로 공급되어 저장탱크(90)의 내부 압력이 8bar에 도달되면, 압력스위치(80)가 작동되어 닫혀 있던 솔레노이드밸브(61)를 개방시키고, 이에 분기라인 상에 정체되어 있던 공기가 솔레노이드밸브(61)의 개방으로 인해 공압밸브(60) 측으로 소량 공급되어 공압밸브(60)를 작동시키게 되며, 작동된 공압밸브(60)는 공급라인을 닫아 폐쇄시키게 된다.
이와 같이 공압밸브(60)가 공급라인을 폐쇄함과 동시에 제 1 컴프레서(20)의 작동이 정지되므로 멤브레인(70)으로 더 이상의 공기 유입은 차단된다.
이 상태에서 제 2 컴프레서(100)를 작동시켜 저장탱크(90) 내에 저장된 이산화탄소를 배출하되, 이와 같이 배출되는 이산화탄소는 이산화탄소가 필요한 농작물이 재배되는 하우스 등에 공급할 수 있고, 이에 대한 설명은 하기의 이산화탄소 공급시스템에서 자세히 설명하기로 한다.
이후, 저장탱크(90) 내의 압력이 8bar 미만으로 떨어지게 되면, 압력스위치(80)와 솔레노이드밸브(61)가 역작동되어 분기라인을 폐쇄시키고, 이와 같은 솔레노이드밸브(61)의 역작동에 의해 공압밸브(60)가 연동되어 공급라인을 개방시키게 되며, 제 1 컴프레서(20) 역시도 재작동되어 전술한 바와 같은 이산화탄소의 포집 작동을 다시 하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 이산화탄소 포집모듈 시스템은 모듈화되어 이동 설치가 용이하므로 다량의 온실가스가 발생되는 축사 등에 간편하게 설치 및 분리할 수 있고, 이로 인해 이산화탄소 포집모듈 시스템의 범용성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템을 이용한 이산화탄소 공급시스템을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 이산화탄소 공급시스템은 이산화탄소가 요구되는 농작물의 재배하우스(300)에 전술한 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템을 이동시켜 설치할 수도 있지만, 보다 바람직하게는 도 8에서와 같이 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템에서 이산화탄소가 저장된 저장탱크(90)만을 분리하여 재배하우스(300)에 설치하는 것이 바람직하다.
즉, 이러한 이산화탄소 공급시스템은 도 8에 도시된 바와 같이, 농작물이 재배되는 재배하우스(300)와, 재배하우스(300)에 설치되어 구비되는 한편 이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크(90)와 연결되어 저장탱크(90) 내의 이산화탄소를 농작물로 공급하는 분배관(310)과, 이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크(90)에 연결관(360)으로 연결되어 구비되는 컴프레서(370)를 포함한다.
재배하우스(300)는 통상의 비닐하우스 등으로 구비될 수 있고, 그 내측 상면에는 분배관(310)이 설치되어 구비된다.
이러한 분배관(310)은 재배되는 농작물의 각 열에 맞게 설치될 수 있고, 농작물을 향하는 하측에는 분배관(310)으로 공급된 이산화탄소를 농작물 측으로 분사하여 공급할 수 있는 다수의 분사노즐(320)이 구비되며, 이와 같은 분사노즐(320) 역시도 각 농작물에 대응한 위치로 구비되어 설치될 수 있다.
그리고, 이산화탄소가 저장된 저장탱크(90)가 설치되는 분배관(310)의 단부에는 저장탱크(90)에서 토출되는 이산화탄소의 토출량을 조절하기 위한 토출량 조절밸브(330)가 구비되고, 분배관(310)과 연결되는 저장탱크(90)의 단부에는 저장탱크(90)의 배출구를 개폐시키는 온/오프 밸브(340)가 구비되며, 온/오프 밸브(340) 하부의 저장탱크(90)에는 탱크 내의 압력을 측정하여 나타내는 압력게이지(350)가 구비된다.
또한, 상기와 같이 분배관(310)에 설치되는 저장탱크(90)에는 연결관(360)을 매개로 한 컴프레서(370)가 구비되고, 저장탱크(90) 내에 저장된 이산화탄소는 저장탱크(90) 내의 자체 압력과 더불어 컴프레서(370)의 토출압에 의해 일정한 압력으로 분배관(310)으로 공급됨으로써 이산화탄소를 안정적으로 공급할 수 있게 된다.
한편, 상기한 분배관(310)의 분사노즐(320)을 통해 농작물로 분사되는 이산화탄소는 공기보다 무겁기 때문에, 재배하우스(300)의 바닥으로 가라앉게 되고, 이와 같이 가라앉은 이산화탄소가 농작물에 달라붙으면 탄소 동화작용에 저해요인으로 작용하게 된다.
따라서, 재배하우스의 바닥면에는 바닥으로 가라앉는 이산화탄소를 상부로 날려 순환시키는 송풍기(380)가 구비되고, 이와 같은 송풍기(380)는 각 농작물의 하부에 각각 구비되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따른 이산화탄소 공급시스템은, 전술한 이산화탄소 포집모듈 시스템에 구비되어 포집된 이산화탄소가 저장탱크(90)를 포집모듈 시스템으로부터 분리시켜 낸 후, 재배하우스(300)의 분배관(310)과 연결관(360)에 각각 연결하여 설치한다.
이와 같이 설치된 저장탱크(90)의 온/오프 밸브(340)를 개방시키고, 토출량 조절밸브(330)를 통해 저장탱크(90)에서 토출되어 분배관(310)으로 공급되는 이산화탄소의 토출량을 조절함으로써, 이산화탄소를 분배관(310)으로 정량 공급할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 분배관(310)으로 공급되는 이산화탄소는 일정한 압력으로 공급되는 바, 이는 저장탱크(90)의 자체 압력과 더불어 컴프레서(370)에 의한 토출압에 의해 일정한 압력으로 공급되고, 이와 같이 공급된 이산화탄소는 분배관(310)의 각 분사노즐(320)을 통해 농작물의 상부로 분사된다.
이때, 재배하우스(300) 바닥면에 구비된 송풍기(380)가 작동되어 분사노즐(320)에서 분사된 이산화탄소를 공중으로 날려 순환시켜 줌으로써 이산화탄소가 농작물에 달라붙는 것을 사전에 방지할 수 있게 된다.
따라서, 재배하우스(300) 내의 농작물은 안정적인 탄소 동화작용을 통해 건강하게 생장할 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
1 : 모듈하우징 2 : 베이스프레임
3 : 마운팅프레임 3a : 마운팅플레이트
3b : 삽입구 4 : 지지프레임
10 : 에어탱크 20 : 제 1 컴프레서
30 : 에어드라이어 31,32 : 에어필터
40,50 : 레귤레이터 41,51 : 볼밸브
60 : 공압밸브 61 : 솔레노이드밸브
70 : 멤브레인 71 : 고정브라켓
72 : 이산화탄소 배출라인 73 : 공기 배출라인
80 : 압력스위치 90 : 저장탱크
100 : 제 2 컴프레서 110 : 사일런서
120 : 제어부 121,122 : 유량제어부
200 : 축사 210 : 연결덕트
220 : 헤파필터 230 : 탄소필터
300 : 재배하우스 310 : 분배관
320 : 분사노즐 330 : 토출량 조절밸브
340 : 온/오프 밸브 350 : 압력게이지
360 : 연결관 370 : 컴프레서
380 : 송풍기
3 : 마운팅프레임 3a : 마운팅플레이트
3b : 삽입구 4 : 지지프레임
10 : 에어탱크 20 : 제 1 컴프레서
30 : 에어드라이어 31,32 : 에어필터
40,50 : 레귤레이터 41,51 : 볼밸브
60 : 공압밸브 61 : 솔레노이드밸브
70 : 멤브레인 71 : 고정브라켓
72 : 이산화탄소 배출라인 73 : 공기 배출라인
80 : 압력스위치 90 : 저장탱크
100 : 제 2 컴프레서 110 : 사일런서
120 : 제어부 121,122 : 유량제어부
200 : 축사 210 : 연결덕트
220 : 헤파필터 230 : 탄소필터
300 : 재배하우스 310 : 분배관
320 : 분사노즐 330 : 토출량 조절밸브
340 : 온/오프 밸브 350 : 압력게이지
360 : 연결관 370 : 컴프레서
380 : 송풍기
Claims (7)
- 베이스프레임과, 베이스프레임에 세워져 설치되는 마운팅프레임을 포함하는 모듈하우징 내에 이산화탄소를 포집하는 시스템을 구성하여 모듈화하고, 이를 축사에 연결하여 구비한 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템으로서,
축사와 연결덕트로 연결되어 축사에서 발생된 온실가스를 압축하여 공급하는 제 1 컴프레서;
제 1 컴프레서에서 압축된 온실가스를 건조시켜 수분을 분리하는 에어드라이어;
에어드라이어를 통해 수분이 분리된 온실가스의 공급을 제어하는 공압밸브;
공압밸브를 통해 공급되는 온실가스에서 이산화탄소를 분리하여 분리된 이산화탄소와 공기를 각기 다른 경로로 배출시키는 멤브레인;
멤브레인에서 분리되어 배출된 이산화탄소가 저장되는 저장탱크;
멤브레인과 저장탱크 사이에 구비되어 저장탱크의 내부 압력에 따라 공압밸브의 작동을 제어하는 압력스위치;
저장탱크 내의 이산화탄소를 압축하여 배출시키는 제 2 컴프레서; 및
제 2 컴프레서와 멤브레인에서 각각 배출되는 이산화탄소와 공기를 일정한 유량으로 조절하여 배출시키는 유량제어부;를 포함하고,
공압밸브에는 에어드라이어와 공압밸브를 연결하는 공급라인에서 분기되는 분기라인에 연결된 솔레노이드밸브가 구비되어 압력스위치에 의해 작동되면서 공압밸브를 개폐시키는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
축사와 제 1 컴프레서를 연결하는 연결덕트에는 온실가스 중의 분진을 걸러내는 헤파필터와, 악취를 제거하는 탄소필터가 구비되는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
에어드라이어의 전,후방에는 제 1,2 에어필터가 각각 구비되어 온실가스 중의 불순물을 필터링하여 제거하는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
유량제어부에는 일정한 유량으로 배출되는 이산화탄소 또는 공기 소음을 방지하는 사일런서가 더 구비되는 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항으로 된 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템에 의해 포집된 이산화탄소를 농작물에 공급하는 이산화탄소 공급시스템으로서,
농작물이 재배되는 재배하우스;
재배하우스에 구비되는 한편 이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크와 연결되어 저장탱크 내의 이산화탄소를 농작물로 공급하는 분배관; 및
이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크에 연결관으로 연결되어 구비되는 컴프레서;를 포함하는 이산화탄소 공급시스템.
- 청구항 5에 있어서,
재배하우스의 하부에는 송풍기가 구비되어 재배하우스 내로 공급된 이산화탄소를 공중으로 날려 순환시키는 이산화탄소 공급시스템.
- 청구항 5에 있어서,
이산화탄소 포집모듈 시스템의 저장탱크와 연결된 분배관에는 이산화탄소의 토출량을 조절하는 토출량 조절밸브가 더 구비되는 이산화탄소 공급시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020150146519A KR101594742B1 (ko) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150146519A KR101594742B1 (ko) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101594742B1 true KR101594742B1 (ko) | 2016-02-16 |
Family
ID=55448192
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020150146519A KR101594742B1 (ko) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | 축사용 이산화탄소 포집모듈 시스템 및 이를 이용한 이산화탄소 공급시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101594742B1 (ko) |
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- 2015-10-21 KR KR1020150146519A patent/KR101594742B1/ko active IP Right Grant
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