KR101722912B1 - 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 휘발성 유기화합물 제거장치는 휘발성 유기화합물(VOCs)이 포함된 기체가 유입되고, 유입된 기체가 상부로 흐르도록 상승기류를 제공하는 본체, 본체의 상부에 형성되고, 이산화 타이타늄(TiO2)이 코팅된 복수의 레이어가 형성되며, 형성된 복수의 레이어를 이용하여 유입된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착시켜 복수의 필터링하고, 필터링된 기체를 외부로 유출시키는 필터부, 본체의 상부에 형성되고, 필터부를 향해 자외선을 조사하여 복수의 레이어에 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거하는 자외선조사부 및 필터부 및 자외선조사부의 상단을 덮는 커버를 포함한다.
Description
본 발명은 휘발성 유기화합물 제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선과 이산화 타이타늄(TiO2)을 이용하여 기체 중에 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하는 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법에 관한 것이다.
현재, 디스플레이, 반도체 공정과 같은 산업에서는 레진, 형광체 도포, 포토레지스트 공정이 주 공정으로서, 이러한 공정에서 사용되는 도료는 화학반응으로 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)을 발생한다. 이는 현장 작업자의 건강을 크게 위협하고 있으며, 작업자의 안전 확보를 위하여 휘발성 유기 화합물을 제거하는 장치가 필요하다.
일반적으로, 사용되고 있는 휘발성 유기화합물 제거장치로서는 축열산화방식(Regenerative Thermal Oxidation, RTO)와 촉매열산화방식(Catalytic Thermal Oxidation, CTO) 방식이 사용되고 있으나, 이들은 모두 LNG나 기타 다른 열원을 필요로 하며, 휘발성 유기화합물을 태워서 없애는 역할만 하고 있다. 최근에는 흡착식 처리 방법이라하여 발생되는 휘발성 유기화합물을 바이오 필터라는 곳에 흡착시켜 제거하는 방법이 새로이 강구되고 있는데 이 역시 흡착필터의 잦은 교환과 높은 가격에 비해 처리량이 매우 적은 문제점이 있다.
따라서, 반영구적이면서 휘발성 유기화합물을 용이하게 제거할 수 있는 장치가 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 친환경적이고, 반영구적인 자외선 및 이산화 타이타늄을 이용하여 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 용이하게 제거하는 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수의 필터링을 통해 기체에 포함된 휘발성 유기화합물의 제거율을 높이는 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 별도의 유출구를 형성하지 않고, 최종 필터링과 동시에 정화된 기체를 외부로 유출하는 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치는, 휘발성 유기화합물(VOCs)이 포함된 기체가 유입되고, 상기 유입된 기체가 상부로 흐르도록 상승기류를 제공하는 본체, 상기 본체의 상부에 형성되고, 이산화 타이타늄(TiO2)이 코팅된 복수의 레이어가 형성되며, 상기 형성된 복수의 레이어를 이용하여 상기 유입된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착시켜 복수의 필터링하고, 상기 필터링된 기체를 외부로 유출시키는 필터부, 상기 본체의 상부에 형성되고, 상기 필터부를 향해 자외선을 조사하여 상기 복수의 레이어에 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거하는 자외선조사부 및 상기 필터부 및 상기 자외선조사부의 상단을 덮는 커버를 포함한다.
또한 상기 본체는, 외주면에 적어도 하나의 구멍이 형성되고, 상기 형성된 구멍을 통해 상기 휘발성 유기화합물이 포함된 기체가 유입되는 유입구, 내부에 형성되고, 상기 유입구보다 상부에 형성되어 상기 유입된 기체를 상기 필터부의 방향으로 유도하는 팬, 상기 팬보다 상부에 형성되고, 상면을 통해 상기 필터부를 지지하는 격벽 및 상기 격벽의 중심에 형성되고, 상기 팬으로부터 유도되는 기체가 통과되는 기류구멍을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 필터부는, 상기 커버 및 상기 격벽 사이에 관 형상으로 형성되고, 상기 기류구멍과 동일하거나 크게 형성되며, 상기 기류구멍으로부터 유입되는 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제1 필터링을 하는 제1 레이어 및 상기 제1 레이어를 둘러싸도록 상기 커버 및 상기 격벽 사이에 관 형상으로 형성되고, 상기 격벽과 동일하거나 작게 형성되며, 상기 제1 필터링된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제2 필터링을 하는 제2 레이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 필터부는, 복수개의 필터망이 서로 연결되어 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어를 각각 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 레이어는, 상기 제2 레이어보다 상기 필터망의 필터구멍이 더 큰 것을 특징으로 한다.
또한 상기 자외선조사부는, UV-A(ultraviolet-A) 파장의 자외선을 발광하고, 상기 커버에서 상기 제1 레이어의 내부 방향으로 형성되고, 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어에 자외선을 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 자외선조사부는, 역 고깔모양으로 형성되어 상기 기류구멍에서 유입되는 기체를 상기 제1 레이어가 구비된 방향으로 유도하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 자외선조사부는, 상기 필터부에 자외선을 조사하여 상기 필터부에 포함된 이산화 타이타늄의 광반응을 발생시키고, 상기 발생된 광반응을 통해 상기 필터부에 흡착된 휘발성 유기화합물을 이산화탄소 및 물로 분해시켜 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 본체는, 내부에 형성되고, 상기 물이 수집되는 물받이통을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 제거방법은, 본체로부터 휘발성 유기화합물이 포함된 기체를 유입하는 단계, 상기 유입된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 상기 본체의 상부에 형성되고 이산화 타이타늄이 코팅된 복수의 레이어를 포함하는 필터부를 이용하여 복수의 필터링하는 단계, 상기 필터링된 기체가 외부로 유출되는 단계 및 상기 본체의 상부에 형성되고, 상기 필터부를 향해 자외선을 조사하는 자외선조사부를 이용하여 상기 복수의 레이어에 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법은 친환경적이고, 반영구적인 자외선 및 이산화 타이타늄을 이용하여 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 용이하게 제거할 수 있다.
또한 복수의 필터링을 통해 기체에 포함된 휘발성 유기화합물의 제거율을 높일 수 있다.
또한 별도의 유출구를 형성하지 않고, 최종 필터링과 동시에 정화된 기체를 외부로 유출하여 구조를 단순화시키고, 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A’부분을 절단한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 파장대역을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A’부분을 절단한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 파장대역을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 친환경적이고, 반영구적인 자외선 및 이산화 타이타늄을 이용하여 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 용이하게 제거한다. 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 본체(10), 필터부(20), 자외선조사부(30), 커버(40), 통신부(50), 제어부(60), 전원부(70)를 포함한다.
본체(10)는 휘발성 유기화합물이 포함된 기체가 유입되고, 유입된 기체가 상부로 흐르도록 상승기류를 제공한다. 이를 위해, 본체(10)는 유입구(11) 및 팬(13)을 포함한다. 유입구(11)는 휘발성 유기화합물이 포함된 기체가 유입되는 구멍이다. 유입구(11)는 적어도 하나이 형성될 수 있으며, 바람직하게는 기체의 유입을 용이하게 하기 위해 복수의 구멍으로 형성될 수 있다. 팬(13)은 유입구(11)에서 유입된 기체에 상승기류를 제공한다. 즉, 팬(13)은 기체를 필터부(20)의 방향으로 유도를 한다. 팬(13)은 회전수(revolution per minute, RPM)를 높여 상승기류 속도를 빠르게 하거나, 회전수를 낮춰 상승기류 속도를 느리게 할 수 있다. 또한, 본체(10)는 후술되는 광반응으로 생성되는 물을 수집하는 물받이통(15)을 내부에 형성할 수 있다.
필터부(20)는 이산화 타이타늄이 코팅된 복수의 레이어(21, 23)를 포함한다. 여기서, 이산화 타이타늄은 광반응성이 높고, 자원적으로 매우 풍부하여 가격이 저렴하며, 광촉매로서 내구성, 내마모성이 우수하여 그 자체가 안전하고, 무독성 물질이므로 폐기하여도 2차 공해가 없어 친환경적이다. 또한 레이어는 이산화 타이타늄을 포함하는 필터로 구성된 필터층이다. 필터부(20)는 형성된 복수의 레이어(21, 23)를 이용하여 팬(13)으로부터 상승기류를 제공받아 이동되는 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착시켜 복수의 필터링을 한다. 이 때, 필터부(20)는 최외곽에 형성된 레이어를 통해 필터링된 기체를 외부로 유출시킨다. 즉, 필터부(20)의 최외곽 레이어는 필터인 동시에 유출구의 역할도 동시에 수행한다.
자외선조사부(30)는 자외선 LED를 포함하는 자외선램프를 통해 필터부(20)를 향해 자외선을 조사하여 광반응을 발생시킨다. 이를 통해, 자외선조사부(30)는 복수의 레이어(21, 23)에 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거한다. 이 때, 자외선조사부(30)는 UV-A(ultraviolet-A) 파장을 가지는 자외선을 발광하고, 단일파장대역으로 발광되거나, 일정한 간격의 파장대역을 가지는 혼합파장대역으로 발광할 수 있다.
커버(40)는 필터부(20) 및 자외선조사부(30)의 상단을 덮는다. 이를 통해, 커버(40)는 휘발성 유기화합물이 포함된 기체가 필터링되지 않고 외부로 유출되는 현상을 방지한다.
통신부(50)는 외부 사용자단말과 유무선 통신을 수행하여 사용자 입력을 수신한다. 이 때, 사용자 입력은 휘발성 유기화합물 제거장치(100)의 온/오프(on/off)를 제어하는 제어신호이거나, 팬(11) 또는 자외선조사부(30)의 구동을 제어하는 제어신호일 수 있다. 여기서, 통신부(10)는 입력부(미도시)로 대체될 수 있다. 입력부는 통신부(10)와 달리 직접 사용자 입력을 입력받을 수 있다.
제어부(60)는 통신부(50)에서 수신된 사용자 입력에 따라 전원 및 구동을 제어한다. 제어부(60)는 팬(11)의 회전수를 조절할 수 있다. 또한 제어부(60)는 자외선조사부(30)의 자외선 세기를 조절하거나, 자외선 조사시간을 조절할 수 있다.
전원부(70)는 전원을 공급한다. 전원부(70)는 콘센트와 직접 연결되는 형태이거나, 배터리 형태로 형성되어 전원을 공급한다. 바람직하게는, 전원부(70)는 평상시에 콘센트와 직접 연결되어 안정적인 전원을 공급하고, 비상시에 배터리에 충전된 전원을 공급할 수 있도록 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거장치의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A’부분을 절단한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 복수의 필터링을 통해 기체에 포함된 휘발성 유기화합물의 제거율을 높일 수 있다. 또한 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 별도의 유출구를 형성하지 않고, 최종 필터링과 동시에 정화된 기체를 외부로 유출하여 구조를 단순화시키고, 유지보수를 용이하게 할 수 있다. 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 본체(10), 필터부(20), 자외선조사부(30) 및 커버(40)를 포함한다.
본체(10)는 내부에 공동(미도시)이 형성되도록 형성된다. 바람직하게는 본체(10)는 관 형상으로 형성되고, 양끝단이 밀폐되는 형태로 형성될 수 있다. 본체(10)는 유입구(11), 팬(13), 물받이통(15), 격벽(17) 및 기류구멍(19)을 포함한다.
유입구(11)는 본체(10)의 외주면에 형성되고, 적어도 하나의 구멍 형태로 형성될 수 있다. 유입구(11)는 휘발성 유기화합물이 포함된 기체를 유입시켜 내부에 임시 저장시킬 수 있다.
팬(13)은 본체(10)의 내부에 형성되고, 유입구(11)보다 상부에 형성되어 유입된 기체를 필터부(20)의 방향으로 유도한다. 팬(13)은 프로펠러의 형상이 상승기류를 발생시키기 용이한 형상일 수 있다.
물받이통(15)은 본체(10)의 내부 바닥면에 형성되어 광반응으로 생성되는 물이 수집된다. 여기서, 본체(10)는 물받이통(15)에서 수집된 물이 배출되도록 배수구(미도시)를 포함하거나, 바닥면이 분리되어 물받이통(15)에 수집된 물을 배출시킬 수 있도록 할 수 있다.
격벽(17)은 팬(13)보다 상부에 형성되고, 상면에 배치되는 필터부(20)를 지지한다. 격벽(17)은 기류구멍(19)이 중심에 형성되어 도넛모양으로 형성될 수 있다. 또한 격벽(17)은 필터부(20)의 최외각 레이어와 동일한 크기로 형성되거나, 크게 형성되어 필터부(20)가 상면에 용이하게 배치되도록 한다. 여기서, 최외각 레이어는 도 3의 제2 레이어(23)일 수 있다. 따라서, 격벽(17)은 본체(10)의 상단을 밀폐하는 차단벽 역할을 하며, 본체(10)와 필터부(20) 사이에서 경계면 역할을 한다.
이 때, 격벽(17)은 광반응으로 생성되는 물을 용이하게 수집하기 위해 기류구멍(19) 방향에서 외각방향으로 높이가 낮아질 수 있다.
기류구멍(19)은 격벽(17)의 중심에 형성되고, 팬(13)으로부터 상승기류을 제공받아 유도되는 기체가 통과되는 구멍이다. 기류구멍(19)은 필터부(20)의 최내각 레이어와 동일한 크기로 형성되거나, 작게 형성되어 상승기류를 유입되는 기체가 최내각 레이어에서부터 필터링이 수행할 수 있게 할 수 있다. 여기서, 최내각 레이어는 도 3의 제1 레이어(21)일 수 있다.
필터부(20)는 이산화 타이타늄이 코팅된 복수의 레이어(21, 23)를 포함한다. 필터부(20)는 복수의 레이어(21, 23)를 이용하여 본체(10)로부터 유입되는 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 복수의 필터링을 한다. 또한 필터부(20)는 휘발성 유기화합물뿐만 아니라 악취도 필터링할 수 있다. 여기서, 악취는 알데하이드류 및 암모니아 등을 통해 유발되며, 이러한 유발인자들을 필터부(20)에서 흡착하여 필터링할 수 있다.
예를 들면, 필터부(20)는 제1 레이어(21) 및 제2 레이어(23)를 포함한다. 제1 레이어(21)는 본체(10)의 기류구멍(19)으로부터 유입되는 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제1 필터링을 한다. 즉, 제1 레이어(21)는 팬(13)에서 발생되는 상승기류를 통해 이동되는 기체를 1차적으로 필터링을 한다. 이를 위해, 제1 레이어(21)는 커버(40) 및 격벽(17) 사이에 관 형상으로 형성되고, 기류구멍(19)과 동일하거나, 크게 형성할 수 있다. 제2 레이어(23)는 제1 레이어(21)에서 제1 필터링된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제2 필터링을 한다. 즉, 제2 레이어(23)는 제1 레이어(21)에서 1차적으로 필터링된 기체를 다시 2차적으로 필터링을 한다. 이를 위해, 제2 레이어(23)는 제1 레이어(21)를 둘러싸도록 커버(40) 및 격벽(17) 사이에 관 형상으로 형성되고, 격벽(17)과 동일하거나, 작게 형성할 수 있다. 이 때, 제2 레이어(23)는 별도의 배출구 없이 제2 필터링된 기체를 외부로 유출시킨다.
여기서, 제1 레이어(21) 및 제2 레이어(23)는 필터망(25)의 필터구멍이 서로 다른 크기를 가진다. 바람직하게는 제1 레이어(21)는 제2 레이어(23)보다 필터망(25)의 필터구멍이 더 크게 형성될 수 있다.
필터부(20)는 하나의 필터망(25)으로 형성되거나, 복수의 필터망(25)이 서로 연결되어 형성될 수 있다. 바람직하게는, 필터부(20)는 복수의 필터망(25)이 서로 연결되도록 형성되어 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
필터망(25)은 금속망(26) 및 코팅층(29)을 포함한다. 금속망(26)은 니켈(Ni), 철(Fe) 또는 합금소재로 형성된 망으로서, 다양한 필터구멍의 크기를 가질 수 있다. 또한 필터망(25)는 코팅층(29)을 지지하는 역할을 한다. 이 때, 금속망(26)의 양측면에는 제1 결합부(27) 및 제2 결합부(28)가 형성되어 서로 결합을 용이하게 할 수 있다. 즉, 제1 결합부(27)가 암놈 형상의 틀로 형성되고, 제2 결합부(28)가 수놈 형상의 틀로 형성되어 제2 결합부(28)가 제1 결합부(27)에 끼워지도록 결합될 수 있다. 여기서, 제1 결합부(27) 및 제2 결합부(28)가 암놈 형상 및 수놈 형상의 결합으로 한정되었지만 이에 한정되지 않고, 다양한 결합방식을 사용하여 금속망(26)을 결합할 수 있다. 코팅층(29)은 금속망(26)에 이산화 타이타늄이 코팅처리된 층이다. 이 때, 코팅층(29)은 이산화 타이타늄뿐만 아니라 복합 광촉매를 코팅처리 할 수 있다. 복합 광촉매는 분해율 및 분해속도를 증가시켜 기체상 휘발성 유기화합물의 제거 효율을 향상시킬 수 있다. 복합 광촉매는 이산화 타이타늄에 철, 코발트(Co), 구리(Cu), 바나듐(V) 등과 같은 금속과, 질소(N), rGO(reduced graphene oxide), GO(graphene oxide) 등과 같은 비금속을 동시에 도핑하여 제조하거나, 순차적으로 도핑하여 제조할 수 있다. 여기서, 복합 광촉매는 열처리 온도, pH 및 도핑 비율과 같은 제조 조건을 설치환경에 맞게 최적화하여 제조할 수 있다.
자외선조사부(30)는 본체(10)의 상부에 형성되고, 커버(40)에서 필터부(20)의 최내각 레이어 내부 방향으로 형성된다. 여기서, 최내각 레이어는 도 3의 제1 레이어(21)일 수 있다. 자외선조사부(30)는 UV-A 파장의 자외선을 발광하여 필터부(20)를 향해 자외선을 조사한다. 이를 통해, 자외선조사부(30)는 필터부(20)의 복수의 레이어(21, 23)에 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거한다. 또한 자외선조사부(30)는 복수의 레이어(21, 23)에 흡착된 악취 유발인자도 제거할 수 있다.
따라서, 자외선조사부(30)는 복수의 레이어(21, 23)의 각각에 대한 내주면에 직접 자외선을 조사하여 광반응을 발생시켜 복수의 레이어(21, 23)에 흡착된 휘발성 유기화합물을 이산화탄소 및 물로 분해하여 제거시킨다. 여기서, 광반응으로 생성된 이산화탄소는 필터부(20)를 통과하여 외부로 유출되고, 물은 본체(10)의 물받이통(15)으로 유입되어 수집될 수 있다.
상세하게는, 복수의 레이어(21, 23)에 형성된 이산화 타이탄늄은 자외선조사부(30)에서 조사된 자외선과 접촉되면 전자 및 정공을 발생시킨다. 이 때, 전자 및 정공은 각각 공기 중에 산소(O2) 및 수증기(H2O)와 반응을 일으켜 이산화 타이타늄의 표면에 2종의 활성산소인 슈퍼옥사이드 음이온 및 수산라디칼을 생성한다. 여기서, 수산라디칼은 높은 산화 및 환원 전위를 가지고 있기 때문에 NOx, SOx, 휘발성 유기화합물 및 각종 악취 정화에 탁월하다. 수산라디칼은 오염물질, 환경호르몬 등을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 균류, 박테리아 등을 99% 이상 살균하는 등 대상물질을 산화시킨다. 또한 제1 필터(61) 및 제2 필터(62)는 자외선조사부(30)로부터 자외선이 조사되면 이산화 타이타늄을 구성하는 산소 2개 중 하나가 공기 중의 수증기와 반응하여 친수성이 매우 좋은 친수가(-OH)를 생성함으로서, 필터망(63) 표면에 오염물질의 부착을 방지하는 내오염성을 갖게 되고, 부착된 오염물질을 강우나 물에 의해 쉽게 세척될 수 있게 하는 자정성(self-cleaning)을 가진다.
커버(40)는 필터부(20) 및 자외선조사부(30)의 상단을 덮는다. 바람직하게는, 커버(40)는 나사결합과 같은 결합방식으로 연결되어 탈부착이 가능하게 됨으로서, 추후 필터부(20)의 필터망(25) 교체나 자외선조사부(30)의 자외선 LED 칩(31)을 포함하는 모듈을 용이하게 교체할 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 도 2 및 도 3에서 도시되지 않았지만 , 통신부(50), 제어부(60) 및 전원부(70)는 휘발성 유기화합물 제거장치(100)의 내부에 설치되며, 설치되는 환경에 따라 배치되는 위치가 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 다양한 형상을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선조사부의 파장대역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 자외선조사부(30)는 하부에서 유입되는 기체를 보다 용이하게 필터부(20)로 흐르도록 유도한다. 이를 위해, 자외선 조사부(30)는 역 고깔 모양으로 형성된다. 즉, 자외선조사부(30)는 도 4(a) 내지 도 4(c)에 도시된 것 같이 다양하게 변형된 역 고깔 모양으로 형성될 수 있다. 자외선조사부(30)는 자외선 LED 칩(31), 기판(32), 방열판(34), 렌즈부(35) 및 반사판(38)을 포함한다.
자외선 LED 칩(31)은 UV-A 파장을 발광하는 칩이다. 자외선 LED 칩(31)은 기판(53)의 인쇄회로패턴에 따라 배열되어 어레이(array)를 형성한다. 이 때, 어레이는 동종의 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)들을 일률적으로 배열하거나, 이종의 파장을 발산하는 자외선 LED 칩(31)을 혼합하여 배열할 수 있다.
예를 들면, 도 6(a) 내지 도 6(c)와 같이, 자외선조사부(30)는 단일파장대역을 발광하는 자외선 LED 칩(31)을 기판(33)에 배열할 수 있다. 도 6(a)는 360nm 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)이 배열되고, 도 6(b)는 365nm 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)이 배열되며, 도 6(c)는 370nm 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)이 배열된다.
또한 도 6(d) 내지 도 6(f)와 같이, 자외선조사부(30)는 혼합파장대역을 발광하는 자외선 LED 칩(31)을 기판(33)에 배열할 수 있다. 도 6(d)는 왼쪽부터 순서대로 360nm, 370nm, 380nm, 390nm, 400nm 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)이 배열되고, 도 6(e)는 왼쪽부터 순서대로 360~370nm, 370~380nm, 380~390nm, 390~400nm, 400~410nm 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)이 배열되고, 도 6(f)는 왼쪽부터 순서대로 355~365nm, 365~375nm, 375~385nm, 385~395nm, 395~405nm 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)이 배열된다. 여기서, 혼합파장대역이 적용된 자외선조사부(30)는 휘발성 유기화합물의 종류에 대한 특성을 맞춰 파장대 및 출력을 조절할 수 있다. 예를 들어 휘발성 유기화합물에 벤젠, 포름알데히드, 톨루엔이 포함되는 경우, 자외선조사부(30)는 벤젠이 잘 분해되는 365nm 파장과, 포름알데히드가 잘 분해되는 365~385nm 파장과, 톨루엔이 잘 분해되는 385nm 파장을 발광하는 자외선 LED 칩(31)을 포함할 수 있다.
기판(32)은 PCB 기판이고, 재질에 따라 에폭시수지 기판, 연성 기판, 세라믹 기판 및 금속 기판으로 구분될 수 있다. 기판(32)은 전원을 공급받는 커넥터부(33)를 포함한다.
방열판(34)은 자외선 LED 칩(31)과 기판(33)에서 발산되는 열을 방출한다. 방열판(34)은 열 확산기(heat spreader), 열 싱크(heat sink), 열 파이프(heat pipe) 등을 이용하여 형성될 수 있다.
렌즈부(35)는 점광원의 자외선을 면광원으로 확산시키며, 자외선이 방사되는 각도를 확장시켜 더 넓은 면적에 자외선이 조사되도록 한다. 렌즈부(35)는 확산판(36) 및 방사각 렌즈(37)를 포함한다.
확산판(36)은 점광원의 자외선을 면광원의 자외선을 변경한다. 확산판(36)은 확산 패턴이 형성되고, 형성된 확산 패턴에 따라 입사되는 점광원의 자외선이 면광원의 자외선으로 확산된다. 확산판은 자외선 확산 특성과 열화 방지를 위해, 합성 석영 또는 글라스(glass) 재지로 제작될 수 있다.
방사각 렌즈(37)는 열화를 방지하기 위해 합성 석영, 글라스, 테프론, 특수 아크릴, 특수 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 방사각 렌즈(37)는 레이저 가공, 코팅, 증착, 스크래치, 식각 방법 등을 이용하여 형성된다.
여기서, 렌즈부(35)는 확산판(36)과 방사각 렌즈(37)를 각각 제작하여 결합하거나, 일체형으로 제작할 수 있다. 바람직하게는, 렌즈부(35)는 부품수를 줄이고, 가격의 단가를 낮추기 위해 일체형으로 제작될 수 있다.
반사판(38)은 자외선 LED 칩(31)에서 발광되는 자외선을 반사하고, 반사된 자외선은 렌즈부(35)로 입사된다. 반사판(38)은 자외선의 반사율을 높이기 위하여 내측면에 반사 코팅을 할 수 있다. 이 때, 코팅 재질은 반사특성이 좋은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등의 반사 금속막일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 제거방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2, 도 3 및 도 7을 참조하면, 휘발성 유기화합물 제거방법은 친환경적이고, 반영구적인 자외선 및 이산화 타이타늄을 이용하여 기체에 포함된 휘발성 유기화합물 및 악취를 용이하게 제거할 수 있다.
S81단계에서, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 휘발성 유기화합물을 포함하는 기체를 유입한다. 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 본체(10)의 유입구(11)를 통해 기체를 유입한다. 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 유입구(11)보다 상부에 형성된 팬(13)을 이용하여 유입된 기체에 상승기류를 제공함으로서, 유입된 기체를 필터부(20) 방향으로 유도한다.
S83단계에서, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 휘발성 유기화합물을 복수의 필터링으로 기체를 정화한다. 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 팬(13)에 의해 유도되어 유입된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 필터링한다. 예를 들면, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 제1 레이어(21)를 통해 기체를 1차적으로 제1 필터링을 하고, 제2 레이어(23)을 통해 제1 필터링된 기체를 2차적으로 제2 필터링을 한다.
S85단계에서, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 필터링된 기체를 외부로 유출한다. 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 필터부(20)의 최외각 레이어에서 기체를 필터링하는 동시에 외부로 유출한다. 즉, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 별도의 유출구를 형성하지 않음으로서, 구조를 단순화하여 유지보수를 용이하게 할 수 있으며, 가격절감 효과를 얻을 수 있다.
S87단계에서, 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 필터부(20)에서 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거한다. 휘발성 유기화합물 제거장치(100)는 자외선조사부(30)에서 자사되는 자외선을 통해 복수의 레이어(21, 23)에 흡착된 휘발성 유기화합물을 이산화탄소 및 물로 분해시켜 제거를 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 본체 11: 유입구
13: 팬 15: 물받이통
17: 격벽 19: 기류구멍
20: 필터부 21: 제1 레이어
23: 제2 레이어 25: 필터망
26: 금속망 27: 제1 결합부
28: 제2 결합부 29: 코팅층
30: 자외선조사부 31: 자외선 LED 칩
32: 기판 33: 커넥터부
34: 방열판 35: 렌즈부
36: 확산판 37: 방사각렌즈
38: 반사판 40: 커버
50: 통신부 60: 제어부
70: 전원부 100: 휘발성 유기화합물 제거장치
13: 팬 15: 물받이통
17: 격벽 19: 기류구멍
20: 필터부 21: 제1 레이어
23: 제2 레이어 25: 필터망
26: 금속망 27: 제1 결합부
28: 제2 결합부 29: 코팅층
30: 자외선조사부 31: 자외선 LED 칩
32: 기판 33: 커넥터부
34: 방열판 35: 렌즈부
36: 확산판 37: 방사각렌즈
38: 반사판 40: 커버
50: 통신부 60: 제어부
70: 전원부 100: 휘발성 유기화합물 제거장치
Claims (10)
- 휘발성 유기화합물(VOCs)이 포함된 기체가 유입되고, 상기 유입된 기체가 상부로 흐르도록 상승기류를 제공하는 본체;
상기 본체의 상부에 형성되고, 이산화 타이타늄(TiO2)이 코팅된 복수의 레이어가 형성되며, 상기 형성된 복수의 레이어를 이용하여 상기 유입된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착시켜 다중으로 필터링하고, 상기 필터링된 기체를 외부로 유출시키는 필터부;
상기 본체의 상부 중 상기 필터부의 중심부에 형성되고, 상기 상승기류를 통해 상부로 유입된 기체를 상기 필터부 방향으로 유도하며, 상기 필터부를 향해 자외선을 조사하여 상기 복수의 레이어에 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거하는 자외선조사부; 및
상기 필터부 및 상기 자외선조사부의 상단을 덮는 커버를 포함하되,
상기 본체는,
외주면에 적어도 하나의 구멍이 형성되고, 상기 형성된 구멍을 통해 상기 휘발성 유기화합물이 포함된 기체가 유입되는 유입구;
내부에 형성되고, 상기 유입구보다 상부에 형성되어 상기 유입된 기체를 상기 필터부의 방향으로 유도하는 팬;
상기 팬보다 상부에 형성되고, 상면을 통해 상기 필터부를 지지하는 격벽; 및
상기 격벽의 중심에 형성되고, 상기 팬으로부터 유도되는 기체가 통과되는 기류구멍을 포함하고,
상기 필터부는,
상기 커버 및 상기 격벽 사이에 관 형상으로 형성되고, 상기 기류구멍과 동일하거나 크게 형성되며, 상기 기류구멍으로부터 유입되는 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제1 필터링을 하는 제1 레이어; 및
상기 제1 레이어를 둘러싸도록 상기 커버 및 상기 격벽 사이에 관 형상으로 형성되고, 상기 격벽과 동일하거나 작게 형성되며, 상기 제1 필터링된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제2 필터링을 하는 제2 레이어를 포함하며,
상기 자외선조사부는,
역 고깔모양으로 형성되어 상기 기류구멍에서 유입되는 기체를 상기 제1 레이어가 구비된 방향으로 유도하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 필터부는,
복수개의 필터망이 서로 연결되어 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어를 각각 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거장치. - 제 4항에 있어서,
상기 제1 레이어는,
상기 제2 레이어보다 상기 필터망의 필터구멍이 더 큰 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거장치. - 제 1항에 있어서,
상기 자외선조사부는,
UV-A(ultraviolet-A) 파장의 자외선을 발광하고, 상기 커버에서 상기 제1 레이어의 내부 방향으로 형성되고, 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어에 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거장치. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 자외선조사부는,
상기 필터부에 자외선을 조사하여 상기 필터부에 포함된 이산화 타이타늄의 광반응을 발생시키고, 상기 발생된 광반응을 통해 상기 필터부에 흡착된 휘발성 유기화합물을 이산화탄소 및 물로 분해시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거장치. - 제 8항에 있어서,
상기 본체는,
내부에 형성되고, 상기 물이 수집되는 물받이통;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거장치. - 본체로부터 휘발성 유기화합물이 포함된 기체를 유입하는 단계;
상기 유입된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 상기 본체의 상부에 형성되고 이산화 타이타늄이 코팅된 복수의 레이어를 포함하는 필터부를 이용하여 복수의 필터링하는 단계;
상기 필터링된 기체가 외부로 유출되는 단계; 및
상기 본체의 상부에 형성되고, 상기 필터부를 향해 자외선을 조사하는 자외선조사부를 이용하여 상기 복수의 레이어에 흡착된 휘발성 유기화합물을 제거하는 단계를 포함하되,
상기 본체는,
외주면에 적어도 하나의 구멍이 형성되고, 상기 형성된 구멍을 통해 상기 휘발성 유기화합물이 포함된 기체가 유입되는 유입구;
내부에 형성되고, 상기 유입구보다 상부에 형성되어 상기 유입된 기체를 상기 필터부의 방향으로 유도하는 팬;
상기 팬보다 상부에 형성되고, 상면을 통해 상기 필터부를 지지하는 격벽; 및
상기 격벽의 중심에 형성되고, 상기 팬으로부터 유도되는 기체가 통과되는 기류구멍을 포함하고,
상기 필터부는,
커버 및 상기 격벽 사이에 관 형상으로 형성되고, 상기 기류구멍과 동일하거나 크게 형성되며, 상기 기류구멍으로부터 유입되는 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제1 필터링을 하는 제1 레이어; 및
상기 제1 레이어를 둘러싸도록 상기 커버 및 상기 격벽 사이에 관 형상으로 형성되고, 상기 격벽과 동일하거나 작게 형성되며, 상기 제1 필터링된 기체에 포함된 휘발성 유기화합물을 흡착하여 제2 필터링을 하는 제2 레이어를 포함하며,
상기 자외선조사부는,
역 고깔모양으로 형성되어 상기 기류구멍에서 유입되는 기체를 상기 제1 레이어가 구비된 방향으로 유도하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 제거방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160092434A KR101722912B1 (ko) | 2016-07-21 | 2016-07-21 | 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160092434A KR101722912B1 (ko) | 2016-07-21 | 2016-07-21 | 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101722912B1 true KR101722912B1 (ko) | 2017-04-19 |
Family
ID=58705952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160092434A KR101722912B1 (ko) | 2016-07-21 | 2016-07-21 | 휘발성 유기화합물 제거장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101722912B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109126454A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026239A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Kokoro:Kk | 空気清浄機及びこれを用いた収納装置 |
-
2016
- 2016-07-21 KR KR1020160092434A patent/KR101722912B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006026239A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Kokoro:Kk | 空気清浄機及びこれを用いた収納装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109126454A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种控温安全型催化氧化VOCs治理反应器 |
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