KR101938003B1 - 식물벽 필터 장치 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 식물벽 필터 장치는, 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 상하방향으로 쌓아올려져 하나의 열을 구성하고, 횡방향으로 또 다른 복수 개의 열들의 식물재배 화분들(20)이 배치됨으로써 전체적으로 하나의 수직벽 구조를 형성하는 화분 조립체(200); 상기 화분 조립체(200)의 전후 방향에 대해서는 개방되고, 상기 화분 조립체(200)의 나머지 외곽면들을 둘러싸서 상기 화분 조립체를 지지하는 프레임(10); 상기 프레임(10)의 내부 공간에 설치되어 상기 식물재배 화분들(20)에 물을 공급할 수 있는 급수관(14); 상기 급수관(14)에 설치되어, 급수관(14) 내부의 물이 흐르는 통로를 개폐할 수 있는 급수 전동밸브(14a); 및 상기 급수 전동밸브(14a)와 연결되어 전기신호를 인가함으로써 상기 급수 전동밸브(14a)를 원격으로 개폐할 수 있는 제어부(25);를 포함하며, 상기 식물재배 화분(20)은, 그 전면부에서 화분의 앞쪽으로 돌출 형성된 식물포트(21), 및 상기 식물재배 화분(20)의 후면부(後面部)에 결합되어 상기 식물재배 화분의 내부의 공기를 상기 후면부의 외측으로 빼낼 수 있는 공조팬(30)을 포함하고, 상기 프레임(10)은 건물의 창이 마련된 위치에 대신 끼워져 설치될 수 있다.

Description

식물벽 필터 장치 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템{Vegetated wall filtration apparatus and a natural air supplying heat exchange ventilation effect system using the same}

본 발명은 식물벽 필터 장치 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템에 관한 것으로서, 특히 공기정화용 식물을 식재한 식물재배 화분들을 복수 개 적층하여 화분 조립체를 구성하고, 이러한 화분 조립체를 프레임에 의해 지지하여 건물의 외벽에 마련된 창 자리에 끼워 설치함으로써, 외부의 공기를 식물의 기공과 뿌리 및 토양을 거쳐 정화한 다음 실내 공간으로 유입하도록 하여, 외부 공기 중의 미세먼지와 오염물질을 제거하고 깨끗한 공기 성분만을 실내에 공급할 수 있도록 한 식물벽 필터 장치 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 종래에는 외벽이나 담장과 같은 벽면의 녹화를 위하여 벽면에 식물을 식재하기 위한 식물벽을 설치하여 사용해 왔으며, 최근에는 건물의 내부 공간에 식물벽을 설치하여 실내의 공기질을 개선하고 이와 동시에 실내에 숲과 같은 환경을 조성하여 마치 사람이 자연 속에서 근무하고 생활하는 것과 같은 느낌을 가질 수 있게끔 실내 환경을 자연친화적으로 만드는 기술이 큰 인기를 끌고 있다.

식물이 공기를 정화하는데 탁월한 효과를 발휘한다는 것은 이미 다수의 실험을 통해 입증된 바 있다. 우선, 1980년대에 미국 항공우주국(NASA)이 수행한 다양한 식물실험들에 의하여, 식물이 휘발성 유기화합물(VOCs)과 포름알데히드, 오존, 질소 화합물 등의 유해가스들을 흡수해서 공기를 맑게 하고, 또한 증산작용시 발생하는 음이온에 의해서 공기 중 미세먼지와 악취 등의 양이온 오염물질을 중화시켜 준다는 것이 밝혀졌다.

이러한 점에 착안하여 최근에는 건물 내부에서 식물들을 재배할 수 있는 실내정원 또는 녹화(綠化) 장치가 다수 개발되어 시공되고 있는데, 지금까지의 실내정원 장치에 사용되는 화분들은 모두 식물의 잎의 기공을 통한 광합성 활동에 주로 의존하여 단순히 식물을 잘 재배하도록 하는 데만 주로 관심이 있었다.

그러나 최근의 연구결과에 따르면, 식물의 공기정화 능력은 잎의 호흡작용이나 광합성 작용에 의한 것보다 뿌리 부근에서 서식하는 토양 미생물에 의한 분해작용에 의한 것이 훨씬 더 활발한 것으로 밝혀졌으며, 특히 식물의 활동성은 뿌리에서 80%이상 발휘되는 것으로 밝혀졌다. 즉, 오염물질의 분해능력은 식물의 뿌리에서 최고이며, 식물이 식재된 화분의 토양은 공극과 유기물을 함유하고 있으므로, 식물 뿌리에서의 미생물 활동을 이용하면 공기 중의 유해가스를 자연적으로 정화할 수 있는 식생 환경을 제공할 수 있다는 것이며, 또한 토양 속에 존재하는 공극은 일종의 필터 구실을 하므로 공기 또는 물속에 포함된 이물질을 걸러내는 기능도 수행할 수 있다는 점이 밝혀진 것이다.

따라서 식물의 뿌리를 공기정화 기능에 적극 활용할 경우에는 토양의 공극을 통해서 오염된 공기를 걸러낼 뿐만 아니라 식물의 뿌리의 미생물들이 공기 중의 오염물질을 분해해서 대기의 공기를 깨끗하게 정화하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

그러나 기존에 실내에 설치된 식물벽 장치들은 모두 실내의 한 공간을 차지하면서 설치된 것이어서, 실내에 이미 들어와 있는 공기에 대한 사후적인 정화기능만을 수행할 수 있을 뿐이었으며, 미세먼지와 유해가스 및 오염물질이 포함된 외부 공기 자체의 유입을 차단하는 기능은 전혀 발휘할 수 없었다.

따라서 식물벽을 굳이 실내 공간 안에 설치하는데 그치지 않고, 건물의 창이 마련된 자리에 창 대신 식물벽을 설치하여 그 식물벽이 필터 역할을 수행할 수 있게끔 함으로써, 식물창 혹은 식물벽으로써 외부 공기를 정화한 후에 실내로 유입되도록 하는 새로운 개념의 식물벽 필터 장치와 이를 이용한 열교환 환기 효과 시스템을 개발할 필요가 있었다.

그리고 현재와 같이 자동차의 매연과 황사, 미세먼지 등으로 도시의 공기가 오염된 상황에서는 외부의 공기를 단순히 건물 내로 공급하여 환기시키는 것만으로는 건물 내의 공기질을 개선할 수가 없다는 점이 큰 문제로 지적되고 있다. 즉, 이미 외부의 공기 자체가 미세먼지와 황사 등의 중금속 오염물질들로 인해 오염된 상황이기 때문에, 건물에 외부 공기를 불어넣는 외기 환기는 오히려 사람들의 건강에 해로울 수 있는 것이다. 실제로 최근에는 언론과 방송의 뉴스에서도 자주 미세먼지 및 황사주의보를 발표하고 있으며, 이렇게 미세먼지 농도가 높은 날에는 창문을 닫고 외출을 자제할 것을 권고하고 있는 형편이다. 지금의 상황을 정리하면, 한마디로 이제는 환기를 통해서는 실내 공기를 개선할 수 없는 상황에 이르렀다고 말할 수 있을 정도이다.

뿐만 아니라 기존의 건물 공조시스템은 여름철 및 겨울철의 환기에서도 많은 문제점을 노출하고 있었다. 설령 외기가 맑다고 가정하더라도, 여름철에는 고온의 높은 습도를 가진 외부 공기를 실내로 유입하는 것은 실내 환경의 불쾌지수를 올릴 뿐만 아니라, 30도를 웃도는 더운 공기를 실내로 유입할 경우 실내 공기온도가 급격히 상승해서 이를 냉방하는데 상당히 많은 에너지가 소모되게 된다. 또한 반대로 겨울철에 찬 외부공기를 그대로 내부로 들여보낼 경우에는, 기껏 난방기를 사용해서 덥혀 놓은 실내온도를 그대로 손해보게 되는 것이므로 에너지 관리측면에서 상당히 불리한 손실을 입게 된다.

상기 문제점들을 극복하기 위하여, 본 발명은 공기정화용 식물을 식재한 식물재배 화분들을 복수 개 적층하여 만든 화분 조립체를 건물의 외벽에 마련된 창 자리에 끼워 식물벽 필터로서 설치함으로써, 외부의 공기를 식물의 기공과 뿌리 및 토양을 거쳐 정화한 다음 실내 공간으로 유입하도록 하여, 외부 공기 중의 미세먼지와 오염물질을 제거하고 깨끗한 공기 성분만을 실내에 공급할 수 있도록 한 식물벽 필터 장치 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 식물필터를 이용한 열교환 효과를 발휘하여 외부 공기를 실내로 들여보낼 때에 발생할 수 있는 난방상 혹은 냉방상의 에너지 손실을 대폭 줄일 수 있도록 한 식물벽 필터 장치 및 이를 이용한 열교환 환기 효과 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의해 제공된 식물벽 필터 장치는, 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 상하방향으로 쌓아올려져 하나의 열(列)을 구성하고, 횡방향으로 또 다른 복수 개의 열(列)의 식물재배 화분들(20)이 배치됨으로써 전체적으로 하나의 수직벽 구조를 형성하는 화분 조립체(200); 상기 화분 조립체(200)의 전후 방향에 대해서는 개방되고, 상기 화분 조립체(200)의 나머지 외곽면들을 둘러싸서 상기 화분 조립체를 지지하는 프레임(10); 상기 프레임(10)의 내부 공간에 설치되어 상기 식물재배 화분들(20)에 물을 공급할 수 있는 급수관(14); 상기 급수관(14)에 설치되어, 급수관(14) 내부의 물이 흐르는 통로를 개폐할 수 있는 급수 전동밸브(14a); 및 상기 급수 전동밸브(14a)와 연결되어 전기신호를 인가함으로써 상기 급수 전동밸브(14a)를 원격으로 개폐할 수 있는 제어부(25);를 포함하며, 상기 식물재배 화분(20)은, 그 전면부(前面部)에서 화분의 앞쪽으로 돌출 형성된 식물포트(21), 및 상기 식물재배 화분(20)의 후면부(後面部)에 결합되어 상기 식물재배 화분의 내부의 공기를 상기 후면부의 외측으로 빼낼 수 있는 공조팬(30)을 포함하고, 상기 프레임(10)은 건물의 창(窓)이 마련된 위치에 대신 끼워져 설치될 수 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의해 제공된 식물벽 필터 장치는, 상기 식물재배 화분(20)이, 상부가 개방되고, 내부에는 식물의 뿌리(5b) 부분을 수용할 수 있는 공간을 갖춘 화분 몸체(20a); 상기 화분 몸체(20a)의 상부에 착탈 가능하게 결합될 수 있으며 복수 개의 관수공들(23d)이 형성된 관수커버(23); 상기 화분 몸체(20a)의 전면부의 일부 면적이 제거되어 형성된 식물 통과 구멍(21a); 상기 식물 통과구멍(21a)의 주변부를 둘러싸면서 화분 몸체(20)의 바깥쪽으로 돌출되어 연장됨으로써 식물의 줄기 부분을 지지할 수 있도록 된 식물포트(pot, 21); 상기 화분 몸체(20)의 밑면부(213)에 형성된 복수 개의 물 배출공들(213a); 상기 화분 몸체(20)의 측면부(212)에 형성된 복수 개의 공기흡입구들(22); 및 상기 화분 몸체(20)의 후면부(211)에 형성된 공기배출구멍(215);을 포함하고, 상기 공조팬(30)은 상기 공기배출구멍(215)에 연통되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의해 제공된 식물벽 필터 장치는, 상기 화분 조립체(200)의 후면부에 위치한 환풍구 개폐수단(4)을 더 포함하며, 상기 환풍구 개폐수단(4)은 상기 프레임(10)의 후면부에 결합된 사각띠 형상의 환풍구 프레임(40); 상기 환풍구 프레임(40)의 안쪽 영역에서 횡방향 또는 종방향으로 나란하게 배치되며, 각각 환풍구 프레임(40)에 대해 회동가능하게 거치된 복수 개의 차폐판들(4a); 및 상기 차폐판들(4a)의 전부 또는 일부를 회전시킴으로써 상기 환풍구 개폐수단(4)의 공기통로의 전부 또는 일부를 개폐할 수 있는 차폐판 각도 조절수단;을 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의해 제공된 식물벽 필터 장치를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템은, 건물의 창(窓)이 마련된 위치에 대신 끼워져 설치될 수 있는 식물벽 필터 장치(2b); 및 상기 식물벽 필터 장치(2b)에서 식물(5)이 돌출되어 위치하게 되는 쪽을 '전면부'라고 하고, 그 반대쪽을 '후면부'라고 할 때, 상기 식물벽 필터 장치(2b)의 후면부에 결합된 공기환기부(400);를 포함하며, 상기 식물벽 필터 장치(2b)는, 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 상하방향으로 쌓아올려져 하나의 열(列)을 구성하고, 횡방향으로 또 다른 복수 개의 열(列)의 식물재배 화분들(20)이 배치됨으로써 전체적으로 하나의 수직벽 구조를 형성하는 화분 조립체(200), 상기 화분 조립체(200)의 전후 방향에 대해서는 개방되고, 상기 화분 조립체(200)의 나머지 외곽면들을 둘러싸서 상기 화분 조립체를 지지하는 프레임(10), 상기 프레임(10)의 내부 공간 안에 설치되어 상기 식물재배 화분들(20)에 물을 공급할 수 있는 급수관(14), 상기 급수관(14)에 설치되어, 급수관(14) 내부의 물이 흐르는 통로를 개폐할 수 있는 급수 전동밸브(14a), 및 상기 급수 전동밸브(14a)와 연결되어 전기신호를 인가함으로써 상기 급수 전동밸브(14a)를 원격으로 개폐할 수 있는 제어부(25)를 포함하고, 상기 프레임(10)은 건물의 창이 마련된 위치에 끼워져 설치될 수 있으며, 상기 공기환기부(400)는, 상기 식물벽 필터 장치(2b)의 후면부에 연결되어 상기 식물재배 화분들(20)을 통과한 공기를 흡입하는 공기흡입후드(401), 상기 공기흡입후드(401)와 연결되어 공기를 빨아들이고 그 공기를 공기공급배관(404)으로 토출하는 대용량 공조팬(403), 및 상기 대용량 공조팬(403)과 연결되며, 실내의 각 공간들로 이어진 복수 개의 분기관들(405a, 405b, 405c)을 구비하는 공기공급배관(404)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 식물벽 필터 장치는 공기정화용 식물을 식재한 식물재배 화분들을 복수 개 적층하여 만든 화분 조립체를 건물의 외벽에 마련된 창 자리에 끼워 설치함으로써 외부의 공기를 정화하여 실내로 유입되게끔 하는 필터로서의 기능을 수행하게 하는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치는 외부의 공기를 식물의 기공과 뿌리 및 토양을 거쳐 정화한 다음 실내 공간으로 유입하도록 하므로, 외부 공기 중에 포함된 미세먼지와 황사, 중금속 오염물질 등을 제거하며, 깨끗하게 정화된 공기 성분만을 실내에 공급할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치는 식물을 필터로 사용함에 의해 외부 공기를 실내로 들여보낼 때 열교환 효과를 발휘하여 난방상 혹은 냉방상의 에너지 손실을 대폭 줄일 수 있도록 하는 장점이 있다.

따라서 결론적으로 본 발명의 식물벽 필터 장치를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템은 외부 공기를 깨끗하게 정화하여 실내로 공급함으로써 실내공기질을 향상시키는 장점이 있으며, 또 외부의 찬 공기 또는 덥고 습한 공기를 그대로 실내로 유입하는 것이 아니라 식물 필터의 열교환 효과에 의해 실내 공기와 유사한 온도, 습도로 미리 조절한 다음 실내로 유입하므로 난방 및 냉방시의 열손실을 대폭 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2)의 구성을 보인 개략 단면도로서, 그 일 예로서 식물재배 화분들(20)마다 개별적으로 공조팬(30)이 설치된 경우의 구성을 보인다.
도2는 도1에 도시된 식물벽 필터 장치(2)의 상세 입단면도로서, 건물의 창이 위치할 부분에 프레임(10)이 끼워지고, 그 프레임(10)의 내부에 화분들이 적층되어 이루어진 화분 조립체가 구성되며, 제어부(25), 급수 전동밸브(14a), 차폐판 구동모터(26) 등의 제어적인 구성까지 도시되어 있다.
도3은 도1 및 도2에 도시된 식물벽 필터 장치(2)를 보다 상세하게 도시한 것으로서, 식물재배 화분(20)의 후면부(211)에 설치된 공조팬(30)과 환풍구 개폐수단(4)의 구성 및 작용을 설명한다.
도4는 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치(2)에 적용되는 식물재배 화분(20)의 구조를 보인 분해결합 사시도이다.
도5는 도4에 도시된 식물재배 화분(20)의 내부 공간에 식물(5)을 식재하는 과정을 도시한 것으로서, 이때 식물재배 화분(20)의 전면(前面)의 식물통과구멍(21a)을 거쳐 식물의 줄기(5a)를 식물포트(21)에 안착시키도록 하는 것이 도시되어 있다.
도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2)의 일예를 도시한 것으로서, 사각틀 형상의 프레임(10) 안에 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 적층되어 만들어진 화분 조립체(200)가 들어가 있는 것이 도시되어 있다.
도7 및 도8은 본 발명의 제1실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2)를 건물의 외벽에 마련된 창(100) 자리에 끼워 설치하는 과정을 도시한 도면들로서, 이 중 도7은 식물벽 필터 장치(2)를 건물의 창(100) 자리에 끼우는 상태를 보이고, 도8은 식물이 식재된 식물벽 필터 장치(2)를 건물의 창(100) 자리에 설치 완료한 상태를 도시한다.
도9 및 도10은 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치(2)를 건물의 외벽에 마련된 창 자리에 끼워 설치하였을 때 실내의 모습을 도시한 것으로서, 이 중 도9는 환풍구 개폐수단(4)을 전부 폐쇄한 경우의 모습을 도시하고, 도10은 환풍구 개폐수단(4)의 차폐판들(4a) 중에서 일부 차폐판들(4a)을 개방한 경우의 모습을 도시한다.
도11은 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치(2)의 전기 제어적인 연결상태를 도시한 개략도이다.
도12 및 도13은 본 발명의 제2실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2a)를 도시한 그림들로서, 도1 내지 도11의 경우와 달리 식물재배 화분들(20)의 식물들(5)이 실내 쪽을 향해 배치된 경우를 도시하는데, 이 중 도12는 건물 외벽(8) 및 화분 조립체(200)를 수직방향으로 절단한 단면도이며, 도13은 식물들(5)이 위치하는 건물 실내의 모습을 도시한 사시도이다.
도14 및 도15는 본 발명의 제3실시예에 따른 식물벽 필터장치(2b) 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템(1)을 도시한 그림들로서, 이 중 도14는 건물의 외벽(8) 및 식물벽 필터 장치(2b)를 수직방향으로 절단한 단면도이고, 도15는 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템(1)의 전기적인 연결 관계를 도시한 개략 구성도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템의 구성 및 작용 효과를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2)의 구성을 보인 개략 단면도로서, 그 일예로서 식물재배 화분들(20)마다 개별적으로 공조팬(30)이 설치된 경우의 구성을 보인다.

도1을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2)는 건물의 외벽(8)에 마련된 창(窓)의 자리에 창 대신 설치되며, 외벽(8) 바깥쪽으로 식물(5)이 나오게끔 배치되어서 식물벽을 형성하고 있다. 상기 식물벽 필터 장치(2)는, 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 가로 세로 방향으로 연속적으로 배치 및 적층되어서 화분 조립체(200, 도6 참조)를 구성하며, 상기 화분 조립체(200)의 앞뒤 방향을 제외한 나머지 방향들을 프레임(10)이 외곽 틀처럼 둘러쌈으로써, 화분 조립체(200)의 형태가 안정적으로 유지될 수 있다. 상기 프레임(10)은 건물의 외벽(8)의 창틀에 혹은 창틀 자리에 끼워져서 고정되며, 그 결과 상기 프레임(10)안에 설치된 화분 조립체(200)의 형태와 구조가 안정적으로 유지될 수 있다.

상기 화분 조립체(200)는 그 전면부(건물의 바깥쪽을 향한 면)에 식물(5)의 줄기와 가지, 잎, 꽃 부분이 풍성하게 돌출되도록 하는 것이 바람직하며, 이렇게 식물들(5)이 화분 조립체(200)를 앞쪽에서 충분히 가리고 있으므로, 상기 화분 조립체(200)를 구성하는 각각의 식물재배 화분들(20)의 모습은 외부에서 사람의 눈에 쉽게 띄지 않는다.

상기 식물벽 필터 장치(2)가 건물의 외벽(8)의 창 자리에 설치되고 나면, 그 건물의 실내공간과 통하는 또 다른 창문을 열어 놓지 않는 이상, 건물 밖의 외부 공기는 상기 식물벽 필터 장치(2)를 통해서만 실내 공간(7)으로 들어오게 된다. 즉, 외부 공기는 상기 식물벽 필터 장치(2)를 구성하는 화분 조립체(200) 속의 각 식물재배 화분들(20) 안에 식재된 식물들(5)과 그 화분들 안에 담긴 토양(36, 도3 참조)을 거쳐서만 실내공간(7)으로 들어올 수 있다.

상기 화분 조립체(200)의 식물재배 화분들(20)안에 식재된 식물들(5)은 모두 햇빛을 받아 광합성 작용을 하면서 기공을 통해 호흡하고, 뿌리 부근에서 서식하는 토양 미생물들에 의해 분해작용을 하게 되는데, 이러한 과정을 통해서 식물(5)의 잎과 뿌리 부근에서 외부 공기를 정화하는 작용이 이루어지게 된다. 화분 조립체(200)의 각 식물재배 화분들(20)의 후면부에는 전기에 의해서 작동하는 공조팬(fan, 30)이 설치되어 있어 외부의 공기를 실내공간(7)으로 이송하는 역할을 하므로, 공조팬(30)이 동작하는 동안은 계속적으로 건물 외부의 공기가 화분 조립체(200)의 식물들(5)과 토양을 거쳐서 건물의 실내공간(7)으로 강제 공급됨으로써, 실내 공간의 환기가 이루어진다.

도1에는 식물벽 필터장치(2)에 의해서 외부 공기가 실내 공간(7) 안으로 강제 공급되는 것만 도시되어 있고, 실내공간(7)에 있는 기존 공기가 외부로 빠져나가는 구성은 편의상 도시를 생략하였지만, 실제로 본 발명의 식물벽 필터장치(2)를 건물의 강제 환기 시스템 구축을 위해 적용하는 과정에서는 외부에서 새로운 공기가 식물벽 필터장치(2)를 통해 실내로 유입되는 만큼 그에 상응하는 기존의 공기가 건물 외부로 빠져나가야 한다는 것은 자명한 사실이므로, 실내의 기존 공기를 외부로 빼주는 배기설비에 관한 설명은 따로 하지 않기로 한다.

본 발명은 건물 외벽의 창 자리에 설치된 식물벽 필터장치(2)를 이용해서 건물 외부의 공기를 정화한 후 실내로 공급하여 실내공기를 환기하기 위한 것으로, 외부 공기 중에 포함되어 있는 미세먼지, 황사 등 중금속 오염물질들은 식물벽 필터장치(2)에 의해서 완벽하게 정화된 후에 실내로 공급되므로, 외부공기 중의 오염물질, 미세먼지 등이 직접 실내로 들어오는 것을 완벽히 차단할 수 있다.

건물의 창이 마련된 자리에 창을 대신에서 본 발명의 식물벽 필터장치(2)를 설치하면, 창 자리가 식물벽 필터 장치(2)로 완전히 막혀서 햇빛이 실내로 들어오지 못하고 또 외부와 공기가 자유롭게 통하지 못하게 되어 답답하게 느껴질 수 있다는 점이 우려될 수도 있다. 그러나 현대의 건축물들에는 대부분 많은 창들이 설치되어 있고, 그 많은 창들 중의 일부에 대해서만 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)를 설치하는 것이므로, 햇빛은 나머지의 다른 창들을 통해서 실내로 유입되는 것만으로도 충분하다고 할 수 있다. 그리고 필요한 경우 다른 나머지의 창들을 열면 되므로 외부와 공기가 통하지 않을 것이라는 문제는 크게 우려되지 않을 것이다. 사실 요즘 대부분의 사무용 오피스 빌딩에서는 낮이라도 근무 중에는 다 전등을 켜고 있고, 에어컨 등의 자동 환기시스템을 갖추고 있으므로 창문을 여는 일이 별로 없다. 따라서 본 발명의 식물벽 필터장치(2)를 건물 외벽의 창 자리에 설치하더라도 건물 내에 실내 조명 및 환기의 측면에서 전혀 불리한 점이 없게 된다.

도1에서 미설명 도면부호 9는 실내공간(7)의 상부를 형성하는 천장이며, 상기 천장(9)은 위층의 바닥 콘크리트 슬라브(7a)의 밑면에 고정되어 아래로 연장된 천장지지 행어(hanger, 9a)에 의해서 지지된다. 그리고 실내바닥(7c)은 대개의 경우 콘크리트 슬라브(7a) 위에 몰탈(mortar, 7b)을 덮은 구조로 형성되어 있다.

그리고 도1에서 도면부호 71은 건물의 실내공간(7)에 배치된 가구의 일예로서 탁자를 가리키며, 72는 소파를 가리킨다.

도2는 도1에 도시된 식물벽 필터 장치(2)의 상세 입단면도로서, 건물의 외벽(8)에서 창이 위치할 부분에 프레임(10)이 끼워지고, 그 프레임(10)의 내부에 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 적층되어 화분 조립체(200)를 구성한 것이 도시되어 있다.

도1 및 도2를 참고하면, 본 발명에 따른 식물벽 필터장치(2)는 그 안의 식물재배 화분들(20)에 물을 자동으로 공급할 수 있는 관수설비를 갖추고 있다. 프레임(10) 안에 적층된 식물재배 화분들(20) 중에서 제일 상부에 위치한 식물재배 화분(20)에다가 적정량의 물을 공급하면, 그 물이 순차적으로 아래에 위치한 식물재배 화분들(20)에까지 흘러 내려서 전체의 식물재배 화분들(20)에 대한 관수기능을 달성할 수 있도록 하였다.

도1 및 도2에는, 식물재배 화분들(20) 중의 제일 위쪽에 위치한 식물재배 화분(20)의 위로 급수관(14)이 설치된 것이 도시되어 있다. 특히 도2를 참고하면, 상기 급수관(14)에는 급수 전동밸브(14a)가 설치되어 있으며, 제어부(25, 도2)의 전기신호에 의해서 원격으로 작동하는 급수 전동밸브(14a)가 설치되어 있어, 적정량의 물을 화분들(20)에 공급할 수 있다. 적층된 식물재배 화분들(20)을 통해서 제일 아래까지 흘러내린 물은 프레임(10)의 하단부에 마련된 물받이부(13)에 우선 임시 저장되며, 이렇게 해서 물받이부(13)에 고인 물은 급수관(14)으로 보내져 화분을 관수하는데 재활용되거나 또는 도1 및 도2에 도시된 것처럼 물 배출관(11)을 통해서 별도의 물통(12)으로 보내져 보관된다.

그리고 본 발명에 따른 식물벽 필터장치(2)는 각각의 식물재배 화분들(20) 마다 그 후면부에 공조팬(30)이 설치되어 있는데, 상기 공조팬(30)들은 건물 외벽(8)에 부착된 태양전지판(6a)들에 의해서 생산된 전기를 이용해서 구동되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 태양전지판(6a)은 식물벽 필터장치(2)가 설치된 건물의 외벽(8) 바깥 면에 복수 개를 설치할 수 있고, 프레임(10)의 외측 부분에도 면적이 허용하는 경우에는 설치할 수 있다. 이들 태양전지판들(6a)은 각각이 모듈(module) 타입으로 되어 있어서 반도체가 태양의 빛 에너지를 순간적으로 전력으로 변환하며, 태양전지 모듈들을 직·병렬로 여러 개 연결하여 태양전지 어레이(array, 6)를 구성한다. 따라서 본 발명의 식물벽 필터장치(2)는 건물 외벽 및/또는 프레임(10)에 설치된 태양전지 어레이(6)로부터 생산된 전기를 이용해서 공조팬(30)을 작동하므로, 공조팬(30)의 환기 동작으로 인한 전기요금이 전혀 발생하지 않는 장점이 있다.

한편, 전적으로 태양전지만을 이용해서 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)의 공조팬(30)들을 작동시키는 경우에는, 날씨가 궂은 날이나 혹은 야간에는 태양전지로부터 전력을 얻을 수 없어서 공조팬(30)을 동작시키는 것이 아예 불가능하게 되므로, 이러한 문제를 극복하기 위하여 본 발명에서는 태양전지 어레이(6)로부터의 전력 공급과 병렬적으로 또는 선택적으로 외부의 상용 교류전원을 받아들여 공조팬(30)을 작동시키도록 할 수 있다. 그리고 도2에 도시된 바와 같이, 태양전지 어레이(6)에서 생산된 전력을 축전지(29)에 저장함으로써, 필요한 때에 축전지(29)의 전력을 이용해서 공조팬(30)을 구동시킬 수도 있다.

도1 및 도2를 참고하면, 본 발명의 식물벽 필터장치(2)는 그 후면에 환풍구 개폐수단(4)이 설치되어 있는데, 상기 환풍구 개폐수단(4)에는 복수 개의 차폐판들(4a)이 횡방향으로 나란하게 설치되어 있다. 각각의 차폐판(4a)은 그 양단부가 환풍구 프레임(40, 도2 참조)에 대해서 회동 가능한 방식으로 고정되어 있어서, 전동장치 혹은 사람의 손에 의해 차폐판들(4a)의 각도를 변경할 수 있다. 도2에는 차폐판(4a)의 회전중심축(4b)이 환풍구 개폐수단(4)에 고정됨에 의해 차폐판(4a)이 회전 가능하게 설치되어 있고, 차폐판 구동모터(26)가 각각의 차폐판들(4a)의 자세(각도)를 변환시킬 수 있는 것이 도시되어 있다.

도1에는 환풍구 개폐수단(4)의 전체 차폐판들(4a) 중에서 하부의 일부 차폐판들은 개방되어 있고, 상부의 나머지 차폐판들은 닫혀 있는 상태로 도시되어 있다. 환풍구 개폐수단(4)의 차폐판들(4a)의 열림과 닫힘 동작은 도2에 도시된 차폐판 구동모터(26)와 같은 전동장치에 의해서 일률적으로 이루어지도록 할 수도 있고, 혹은 각각의 차폐판들마다 개별적으로 열림/닫힘 동작을 수행하도록 할 수도 있다. 그리고 도9에 도시된 것처럼 환풍구 개폐수단(4)의 일측에 사람이 손으로 밀어서 돌릴 수 있는 조절노브(4c)를 설치하고, 이 조절노브(4c)를 조작함에 의해 그 위치의 차폐판(4a)의 개폐가 이루어지도록 하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명에서는 상기 제어부(25)가 차폐판(4a)의 개방 상태를 자동으로 감지하여, 공조팬(30)들의 동작 여부를 제어하도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 환풍구 개폐수단(4)의 모든 차폐판들(4a)이 열려져 있는 상황에서는, 전체 식물재배 화분들(20)의 공조팬들(30)이 전부 작동하여도 되고 혹은 일부의 공조팬들(30)만이 작동하여도 되지만, 만약 도2와 같이 전체 차폐판들(4a)이 모두 닫혀져 있는 상황이라면 굳이 공조팬들(30)을 작동시킬 이유가 없다. 이런 경우에는 제어부(25)가 차폐판들(4a)의 닫힘 상태를 검출하여 모든 공조팬들(30)을 정지시키도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 도1과 같이 전체 차폐판들(4a) 중에서 일부는 닫혀져 있고, 나머지는 개방되어 있는 경우에는 그 닫혀 있는 차폐판들(4a)이 존재하는 높이의 수평 라인들에 해당하는 공조팬들(30)만을 정지시키고, 나머지의 개방된 차폐판들(4a)이 존재하는 높이의 수평 라인들에 해당하는 공조팬들(30)은 가동하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 제어부(25)가 이렇게 각각의 수평라인에 속하는 공조팬들(30)의 동작 여부를 제어하기 위해서는, 전체 공조팬들(30) 중에서 같은 높이의 수평라인에 속하는 것들끼리를 하나의 그룹으로 묶어서 각 높이의 수평라인별로 구분된 복수 개의 '공조팬 그룹'들을 구성함으로써, 제어부(25)가 각각의 '공조팬 그룹'을 개별적으로 작동/정지시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이런 구성에 의해서, 상기 제어부(25)는 환풍구 개폐수단(4)의 전체 차폐판들(4a) 중에서 현재 열린 상태로 되어 있는 차폐판들(4a)이 있는 위치의 공조팬들(30)에 대해서만 전력을 공급하는 것이 가능하며, 이렇게 하면 환풍구 개폐수단(4) 중 차폐판(4a)이 닫혀진 곳에 있는 공조팬들(30)은 전력을 소비하지 않으므로 불필요한 전력소모를 방지하는 효과를 거둘 수 있다.

한편, 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)는 각각의 식물재배 화분들(20)마다 습도센서(24)가 설치되어 있어서 각 화분들의 습도 상태를 제어부(25)에서 검출할 수 있다. 제어부(25)가 화분들(20)의 습기가 부족하다고 판정하면, 급수전동밸브(14a)를 개방하도록 하여 급수관(14)을 통해 제일 상층의 화분(20)에 물을 공급하게 된다.

프레임(10)의 하부에 마련된 물받이부(13)는 층층이 쌓인 식물재배 화분들(20)을 거쳐 아래로 흘러 내려온 물(W)이 임시적으로 저장되는 곳이며, 이 물(W)은 재활용되어 다시 화분들(20)에 공급될 수도 있고, 또는 도2에 도시된 것처럼 물 배출관(11)을 거쳐 별도의 물통(12)으로 배출될 수도 있다.

도2를 참고하면, 물받이부(13)는 프레임(10)의 하단부로부터 상방으로 이격되어 상기 프레임(10)의 내부에 거치된 배수판(13a), 및 상기 프레임(10)의 하단부와 상기 배수판(13a) 사이에 마련된 물받이 공간으로 구성되며, 이때 상기 프레임(10)의 내벽면에는 복수 개의 걸림돌기들(10a)이 돌출 형성되어서 상기 배수판(13a)이 걸쳐질 수 있다. 그리고 상기 배수판(13a)에는 작은 크기로 천공된 배수공들(13b)이 복수 개 형성되어 있어서, 제일 아래의 식물재배 화분(20)으로부터 나온 물(W)이 배수판(13a)의 배수공들(13b)을 거쳐 물받이 공간으로 내려갈 수 있다. 한편, 상기 배수판(13a)은 제일 아래의 식물재배 화분(20)과 직접 접촉하도록 할 수 있는데, 이럴 경우에는 배수판(13a)이 화분 조립체(200)의 무게를 전부 지탱하게 되므로, 충분한 강도를 갖도록 제조할 필요가 있다. 또는 화분 조립체(200)의 제일 하층의 식물재배 화분(20)을 배수판(13a)으로부터 약간 띄우도록 하는 것도 가능한데, 이 경우에는 화분 조립체(200)의 무게를 프레임(10) 내에서 지탱할 수 있도록 하는 상기 화분 조립체(200)와 프레임(10) 간의 별도의 연결수단을 구비할 필요가 있다.

도2에서 도면부호 27은 외부 교류전원과 연결하기 위한 전원플러그를 가리키며, 도면부호 28은 태양전지 어레이(6)와 축전지(29) 및 외부전원을 선택적으로 연결하기 위한 스위치 수단을 가리키고, 도면부호 6b는 태양전지 어레이(6)를 스위치 수단(28) 및 축전지(29)와 연결하는 태양전지 연결 전선을 가리킨다. 그리고 도면부호 30a는 상기 스위치 수단(28)과 공조팬(30)을 연결하는 공조팬 전원선을 의미하고, 도면부호 14b는 제어부(25)와 급수전동밸브(14a)를 연결하는 급수전동밸브 구동전선을 가리킨다.

도3은 도1 및 도2에 도시된 식물벽 필터 장치(2)를 보다 상세하게 도시한 것으로서, 식물재배 화분(20)의 후면부(211)에 설치된 공조팬(30)과 환풍구 개폐수단(4)의 구성 및 작용을 설명한다.

본 발명에 따른 식물벽 필터 장치(2)는 그 내부에 적층되는 식물재배 화분들(20)의 구조에 관해서는 필요에 따라 다양한 구조로 제작할 수 있는데, 예를 들어 본 발명자가 앞서 출원한 대한민국 특허출원 제10-2014-0049481호(발명의 명칭: 공기 정화용 식물재배 화분 및 상기 식물재배 화분을 이용한 실내정원 장치)에 제시된 '공기 정화용 식물재배 화분'의 구성을 적용하는 것이 가능하다.

상기 특허출원 제10-2014-0049481호에 제시된 공기 정화용 식물재배 화분(20)은, 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, 화분 몸체(20a)와 관수커버(23)로 구성되어 있으며, 상기 관수커버(23)가 화분 몸체(20a)의 상방에 결합됨으로써 그 위에 또 다른 화분 몸체(20a)를 적층하는 것이 가능한 것을 특징으로 하고 있다.

그리고 상기 식물재배 화분(20)은 화분 몸체(20a)의 좌우측 모서리 부분에 각각 암수 형상으로 제작된 제1 및 제2힌지 조인트들(201a, 201b)이 마련되어 있어서, 화분 몸체(20a)를 수평방향으로 복수 개 배치하고 이들 화분 몸체들(20a)의 힌지 조인트들(201a, 201b)을 서로 결합시키면 상기 식물재배 화분들(20)을 수평방향으로 연속적으로 연결하는 것이 가능하다.

상기 식물재배 화분(20)은 내부에 토양(36)이 담기고, 전면부에는 식물(5)을 앞쪽으로 돌출시킬 수 있도록 식물포트(pot, 21)가 마련되어 있다. 상기 식물포트(21)를 통해서 식물(5)의 줄기(5a) 부분이 놓이면, 자연스럽게 식물(5)의 뿌리(5b) 부분은 화분 속의 토양(36)안에 안정적으로 지지되며, 식물(5)의 가지와 잎 및 꽃 부분은 화분의 전방에 넓게 위치하게 된다.

본 발명에서 사용하는 식물재배 화분(20)은 식물(5)이 앞쪽으로 노출되는 각도를 최대한 안정적으로 유지하기 위하여 식물포트(21)를 수평방향에 대해 약 30~50°의 각도를 이루면서 돌출되도록 제작하였으며, 식물포트(21)가 마련된 전면 경사부(210b)를 수직방향에 대해서 5~45°의 각도로 경사지도록 제작하고, 그 전면 경사부(210b)의 아래에 위치하는 전면 하부(210a)는 밑면부(213, 도4 참조)와 만나기까지 수직방향을 따라 떨어뜨리도록 제작하였다.

또한 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)는 화분들(20)에 물을 공급함에 있어서 한꺼번에 많은 양의 물이 그대로 아래로 흘러내리도록 하는 것이 아니라, 관수커버(23)에 형성된 다수의 작은 관수공들(23d, 도4 참조)을 통해 작은 물방울들의 형태로 분산되어서 아래로 흘러내리도록 하였다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)를 구성하는 식물 재배 화분들(20)은 상하방향으로 연속적으로 적층되어 있으므로, 제일 위에서 공급된 물은 관수커버의 관수공들(23d)에 의해 작은 물방울들의 형태로 분산되어서 점차적으로 아래의 화분들에게로 흘러내리게 된다. 따라서 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)는 화분 조립체(200)를 구성하는 식물재배 화분들(20) 중에서 제일 위쪽에 있는 식물재배 화분들(20)에만 물을 공급하면, 그 이하의 화분들(20) 속으로는 적정량의 물이 골고루 공급되는 특징이 있다.

식물의 공기정화 작용이 여타의 다른 인공적인 필터 장치들보다 훨씬 우수하다는 것은 이미 다수의 실험에 의해 입증된 바이며, 특히 식물의 잎의 기공과 뿌리 부분에 의한 공기정화 작용이 매우 우수한 것으로 알려져 있다. 본 발명의 식물벽 필터 장치(20)는 식물(5)의 잎과 뿌리 부분의 토양에 의해서 외부 공기 중의 미세먼지와 포름알데히드 등의 오염물질들이 정화되며, 이렇게 정화된 후의 공기만이 공조팬(30)에 의해 실내로 송풍된다.

도3을 참고하면, 상기 환풍구 개폐수단(4)의 차폐판들(4a)은 그 중심축(4b)을 기준으로 소정 각도만큼 회전이 가능하며, 차폐판(4a)이 개방되어 있을 때에는 공조팬(30)에 의해서 강제로 일으켜진 공기의 흐름이 차폐판(4a)의 개방된 공간을 통해 실내로 공급된다.

한편, 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, 상기 식물재배 화분(20)은 그 후면부에 공기필터(35)가 내장되어 있어서, 토양(36) 속의 흙이 공조팬(30) 쪽으로 그냥 빠져나가는 것을 방지함과 동시에 토양(36) 속의 공기를 한 번 더 정화하는 기능을 수행한다.

도4는 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치(2)에 적용되는 식물재배 화분(20)의 구조를 보인 분해결합 사시도이다.

도4를 참고하면, 상기 식물재배 화분(20)은 상부가 개방된 화분 몸체(20a) 위에 관수커버(23)가 착탈 가능하게 결합된 구조를 가지며, 화분 몸체(20a)의 전면부에는 2개의 식물포트들(21)이 돌출된 형태로 형성되어 있다. 그리고 화분 몸체(20a)의 측면부(212)에는 복수 개의 공기흡입구(22)가 형성되어 있으며, 화분 몸체(20a)의 후면부(211)에는 공조팬(30)이 결합된다.

화분 몸체(20a)의 후면부(211) 안쪽에는 공기필터(35)가 수직방향으로 세워져 설치되는데, 상기 공기필터(35)는 화분 몸체(20a)의 내부공간을 공조팬(30)으로부터 격리시켜 화분 몸체(20a)안에 담겨진 토양이 공조팬(30) 쪽으로 넘어가지 못하도록 차단하는 역할을 함과 동시에 배출되는 공기 중의 오염물질과 미세먼지 등을 한 번 더 포집하여 필터링하는 역할을 수행한다.

상기 관수커버(23)는 테두리부(23c)가 그 둘레의 가장자리를 빙 둘러서 수직 형태 혹은 수직방향으로부터 0~60°의 각도로 경사진 형태로 형성되어 있으며, 복수 개의 관수공들(23d)이 천공된 관수판부(23a)는 관수커버(23)의 중앙부분에 위치한다. 그리고 상기 테두리부(23c)로부터 상기 관수판부(23a)까지는 약간의 비스듬한 경사를 가진 경사면부(23b)로 되어 있다. 이러한 구조에 의해서, 관수커버(23)는 그 면적 내에서 위쪽으로부터 물이 떨어지면, 1차적으로 테두리부(23c)가 물이 바깥으로 넘치지 못하게 차단하는 역할을 하며, 이어 물은 경사면부(23b)를 따라서 중앙의 관수판부(23a) 쪽으로 모이게 되고, 최종적으로는 관수판부(23a)에 형성된 관수공들(23d)을 통해 아래 방향으로 빠져나가게 된다.

그리고 상기 화분 몸체(2)의 좌우측에는 각각 제1힌지 조인트(201a)와 제2힌지 조인트(201b)가 형성되어 있어서, 상기 식물재배 화분(20)을 수평방향으로 확장할 때에 그 인접한 화분 몸체들(20a)끼리 서로 결속하는 것이 가능하다(도6 참조).

상기 식물재배 화분(20)의 양쪽 측면부(212)들에는 공기흡입구들(22)이 복수 개 형성되어 있는데, 상기 공기흡입구들(22)은 도4 및 도5에 나타난 바와 같이 슬릿(slit) 모양으로 수직방향을 따라 길게 연장된 공기흡입구(22)가 옆으로 복수 개 형성된 것이 바람직하다. 각각의 공기흡입구(22)는 그 앞쪽에 약간의 간격을 두고서 공기흡입구(22)를 가릴 수 있도록 가림판(22a)이 마치 루버(louver) 타입으로 설치되어 있는데, 상기 가림판(22a)은 "ㄱ"자 형태로 구부러진 단면을 가지고 상기 화분 몸체(20a)와 일체형으로 이어지도록 제작되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 화분 몸체(20a)의 후면부(211)는 공조팬(30)이 결합되는 위치에 공기배출구멍(215)이 형성되어 있으며, 상기 후면부(211)에는 공조팬(30)을 결합할 수 있는 볼트 체결공들(211a)이 형성되어 있다. 상기 공조팬(30)은 하우징(31)안에 프로펠러(30c)가 회전가능하게 설치되며, 볼트(303)가 하우징(31)의 볼트공(302)을 통해 후면부(211)의 볼트 체결공(211a)에 결합됨으로써 공조팬(30)이 화분 몸체(20a)의 후면부(211)에 고정된다. 도4에서 도면부호 30a는 공조팬(30)에 전원을 공급하는 전원선이며, 30b는 인접한 다른 공조팬에 전력을 공급하는 전원선이다. 본 발명의 화분 조립체(200)에 있어서 상하방향으로 적층된 복수 개의 화분들의 공조팬들(30) 또는 수평방향으로 연결된 복수 개의 화분들의 공조팬들(30)은 그 전원선들을 서로 직렬 연결할 수 있으며, 이 경우에는 전원선에 전기가 공급됨에 의해 그 전원선에 연결된 복수 개의 공조팬들(30)이 모두 동시에 구동된다.

상기 식물재배 화분(20)은 화분 몸체(20a)와 관수커버(23)를 플라스틱 등의 합성수지 재질로 제작하는 것이 바람직하며, 그 밖에 금속재질 혹은 목재 등을 사용해서 제작하는 것도 가능하다.

도5는 도4에 도시된 식물재배 화분(20)의 내부 공간에 식물(5)을 식재하는 과정을 도시한 것으로서, 이때 식물재배 화분(20)의 전면(前面)의 식물통과구멍(21a)을 거쳐 식물의 줄기(5a)를 식물포트(21)에 안착시키도록 하는 것이 도시되어 있다.

도4와 도5를 참고하면, 2개의 식물포트들(21)은 모두 화분 몸체(20a)의 전면 경사부(210b)에 마련된 식물통과구멍(21a)의 아래 부분과 옆 부분을 둘러싸면서 돌출된 구조를 갖고 있다. 상기 식물통과구멍(21a)은 식물(5)을 화분 몸체(20a) 안에 식재할 때 식물(5)의 줄기(5a) 부분이 지나가는 통로의 역할을 하며, 식물(5)이 화분(20) 안에 식재된 뒤에는 그 식물의 줄기(5a)가 화분 밖으로 뻗어나가는 통로의 역할을 한다.

그리고 상기 화분 몸체(20a)의 전면 경사부(210b)에는 2개의 식물통과구멍들(21a)이 횡방향으로 약간 이격되어 설치되므로, 그 식물통과구멍들(21a)의 사이에 마치 "T"자 모양으로 된 T자형부(203)를 갖게 된다. 그리고 상기 식물통과구멍들(21a)의 각각과 측면부(212)까지의 사이에는 "L"자 모양을 가진 L자형부(202)가 존재한다.

도6은 본 발명의 제1실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2)의 일예를 도시한 것으로서, 사각틀 형상의 프레임(10) 안에 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 적층되어 만들어진 화분 조립체(200)가 들어가 있는 것이 도시되어 있다.

도6을 참고하면, 상기 화분 조립체(200)는 앞서 도4 및 도5에서 설명한 식물재배 화분(20)들을 그대로 상하방향으로 적층 및 수평방향으로 연결하여 사각 형태로 구성한 것이며, 상하로 적층된 화분 몸체들(20a)의 사이에는 각각 관수커버들(23)이 위치하여 화분들(20)을 상하로 적층 연결함과 동시에 위쪽의 화분(20)에 있는 물이 아래쪽의 화분(20)으로 흘러내릴 때 넓은 면적으로 분산되어서 흘러내릴 수 있게끔 되어 있다.

도6 및 도7에 도시된 식물벽 필터 장치(2)의 화분 조립체(200)를 구성하는 각개의 화분들(20)의 형상과 구조는 본 발명에서 예시적으로 제시한 것이며, 이와 다른 구성과 형상을 갖는 화분들이라도 식물벽 필터 장치를 위한 화분 조립체(200)로서 적용되는 경우에는 모두 본 발명의 기술적 사상과 동일성의 범위에 있는 것이다.

도6 및 도7에서는 설명의 편의상 화분 조립체(200)의 화분들(20)안에 식물(5)이 대부분 들어가 있지 않은 상태로 도시하였으나, 실제로 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)를 제작할 때에는 각각의 화분들(20) 안에 토양과 식물을 담은 상태에서 프레임(10) 안에 화분들(20)을 하나씩 적층하고 연결하여 전체의 화분 조립체(200)를 구성하는 것이 바람직하다. 도6에는 화분 조립체(200)의 최상단부에 있는 식물재배 화분들(20)의 위쪽에 급수관(14)이 설치된 것이 도시되어 있으며, 프레임(10)의 하단부에는 물받이부(13, 도2 참고)와 연결되어 물을 외부로 배출할 수 있는 물 배출관(11)이 도시되어 있다.

도7 및 도8은 본 발명의 제1실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2)를 건물의 외벽에 마련된 창(100) 자리에 끼워 설치하는 과정을 도시한 도면들로서, 이 중 도7은 식물벽 필터 장치(2)를 건물의 창(100) 자리에 끼우는 상태를 보이고, 도8은 식물이 식재된 식물벽 필터 장치(2)를 건물의 창(100) 자리에 설치 완료한 상태를 도시한다.

도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 식물벽 필터 장치(2)는 건물의 외벽(8)의 창(100) 자리에 끼워 설치할 수 있는데, 대개의 경우 하나의 실내 공간에는 여러 개의 창들이 존재하므로, 이러한 여러 개의 창들 중에서 하나의 창을 식물벽 필터 장치(2)로 막는다고 하더라도 조명 및 환기상 크게 불편할 일은 발생하지 않는다.

도7을 참고하면, 건물의 창(100)에는 창틀 또는 창턱(102)이 마련되어 있으며, 이 창틀을 그대로 이용해서 식물벽 필터 장치(2)를 끼워 설치해도 되고, 혹은 별도의 체결수단(미도시)을 설치해서 식물벽 필터 장치(2)를 창틀 혹은 창턱(102)에 결합 및 분리하는 일을 좀 더 쉽게 할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

식물벽 필터 장치(2)가 설치되는 위치의 건물 외벽(8)에는 복수 개의 태양전지판들(6a)이 부착되어 태양전지 어레이(6, 도1 참조)를 구성하며, 이 태양전지판들(6a)로부터 취득된 전기를 이용하여 식물벽 필터 장치(2)의 강제 환기 작용을 수행하게 된다.

도7 및 도8에서 미설명 도면부호 101은 건물에 설치된 창문을 가리킨다.

도9 및 도10은 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치(2)를 도8에 도시된 것과 같이 건물 외벽의 창 자리에 끼워 설치하였을 때의 실내의 모습을 도시한 것으로서, 이 중 도9는 환풍구 개폐수단(4)을 전부 폐쇄한 경우의 모습을 도시하고, 도10은 환풍구 개폐수단(4)의 차폐판들(4a) 중에서 일부 차폐판들(4a)을 개방한 경우의 모습을 도시한다.

도9를 참고하면, 환풍구 개폐수단(4)의 환풍구 프레임(40)에는 일측에 차폐판 개폐 조절노브(4c)가 설치되어 있으며, 사람이 손으로 상기 조절노브(4c)를 움직이면 그에 따라 차폐판(4a)의 각도가 가변될 수 있다. 그리고 상기 환풍구 프레임(40)의 일측에는 제어판넬(250)이 설치될 수 있는데, 상기 제어판넬(250)은 앞서 도2에 도시된 제어부(25)의 구성을 하드웨어적 구성으로서 구현한 것이다. 상기 제어판넬(250)에는 복수 개의 조작버튼들(251, 252)이 마련되는 것이 바람직하며, 상기 제어판넬(250)의 조작버튼들(251, 252)을 조작함에 의해 식물벽 필터 장치(2)의 급수동작, 배수동작, 공조팬 작동, 차폐판 개폐 동작 중의 전부 또는 일부를 제어하고 수행할 수 있고, 특히 제어부의 설정내용을 가변하고 세팅하는 것도 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 도9에서 도면부호 81은 실내의 벽면에 거치된 액자나 장식물 등을 가리키는데, 건물의 실내에서 사람들의 눈에 띠게 되는 식물벽 필터 장치(2)의 내부면, 즉 환풍구 개폐수단(4)의 디자인을 미려하게 장식하면, 기존의 벽면에 설치된 액자 또는 장식물(81)들과 잘 매치되어서 실내의 벽면의 장식효과를 높일 수 있다.

도11은 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치(2)의 전기 제어적인 연결 상태를 도시한 개략도이다. 도11을 참고하면, 태양의 빛 에너지를 흡수한 태양전지 모듈/어레이(6)는 전기에너지를 생성하여 주로 공조팬(30)을 작동시키기 위한 동력으로 사용될 수 있으며, 축전지(29)와 연결되어 태양전지에서 생산된 전기에너지가 남는 경우에는 축전지(29)를 충전시켜 저장되도록 할 수도 있다. 제어부(25)는 태양전지 어레이(6)와 연결되어 태양전지판의 작동 상태를 검출하며, 이에 의해 태양전지 모듈/어레이(6)에서 생산되는 전기에너지가 어느 정도인가 판정하고 그에 따라 공조팬(30)의 작동을 결정할 수 있으며, 태양전지에서 취득된 전기에너지가 부족한 경우에는 외부 교류전원(270)과 연결된 스위치(28)를 작동시켜 외부전원(270)에 의해서 공조팬(30)을 작동하도록 할 수도 있다. 외부 교류전원은 220V이므로, 이를 공조팬(28)에 사용하기 위해서는 적절한 전압과 전류로 변환하여야 하는데, 이를 위해 전압변환기(어댑터)가 사용될 수 있다. 전압을 변환하는 어댑터 설비는 도11에서 편의상 도시를 생략하였다.

도1 내지 도10에 설명된 식물벽 필터 장치(2)는 각각의 화분들마다 소형의 공조팬들(30)이 설치된 것이고, 이러한 소형의 공조팬(30)을 돌리는 데는 전기가 많이 소요되지 않으므로, 태양열 전지에 의해서 발생된 전기에너지를 전용으로 사용하여 공조팬(30)을 구동하도록 하는 것도 가능하다. 즉, 외부 교류전원을 전혀 사용하지 않고 태양전지로부터 얻은 전력에 의해서만 공조팬(30)을 구동하도록 하는 것도 가능하다. 이럴 경우에는, 도11의 전기 블록 구성도에서 외부 교류전원(270)을 제외하여야 한다. 그리고 급수관(14)에는 사람이 손으로 조작할 수 있는 수도밸브를 설치할 수도 있고, 또는 도11에 도시된 것처럼 솔레노이드를 이용하여 전기적으로 개폐동작을 수행하는 급수 전동밸브(14a)를 설치할 수도 있다. 만약 급수 전동밸브(14a)를 설치하는 경우에는, 상기 급수 전동밸브(14b)에 들어가는 전기는 외부의 교류전기를 연결해서 사용할 수도 있고, 또는 태양전지에서 얻은 전기를 연결하여 급수 전동밸브(14a)를 동작시킬 수도 있다.

제어부(25)는 태양전지 어레이(6)의 동작 상태를 검출하고, 화분에 설치된 습도센서(24)에 의해 화분 속의 토양의 습도 상태를 검출하며, 이를 미리 설정된 기준값과 비교하여 화분에 물 공급이 필요하다고 판정하면, 급수 전동밸브(14a)에 개방 제어신호를 인가하여 급수관(14)을 열어 물이 식물재배 화분들(20) 위로 분사되도록 한다.

도11에서 도면부호 14b는 제어부(25)와 급수 전동밸브(14a)를 이어주는 급수 전동밸브 구동전선이며, 24a는 습도센서(24)와 제어부(25)를 이어주는 습도센서 전선을 가리킨다.

지금까지 도1 내지 도10을 통해 설명된 식물벽 필터 장치(2)는 식물(5)이 건물의 바깥쪽으로 위치한 것이었는데, 본 발명은 식물(5)이 반드시 건물 바깥쪽으로 향하는 경우로만 한정되는 것이 아니며, 이와 반대로 식물(5)이 건물의 실내공간 쪽으로 향하도록 하는 것도 가능하다. 이처럼 식물(5)이 건물의 실내공간 쪽으로 배치된 식물벽 필터 장치의 또 다른 실시예를 도12 및 도13을 통해 설명한다.

도12 및 도13은 본 발명의 제2실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2a)를 도시한 그림들로서, 도1 내지 도11의 경우와 달리 식물재배 화분들(20)의 식물들(5)이 실내 쪽을 향해 배치된 경우를 도시하는데, 이 중 도12는 건물 외벽(8) 및 화분 조립체(200)를 수직방향으로 절단한 단면도이며, 도13은 식물들(5)이 위치하는 건물 실내의 모습을 도시한 사시도이다.

도12를 참고하면, 식물벽 필터 장치(2a)는 식물(5)이 건물의 실내공간 쪽으로 배치되기 위해 식물재배 화분들(20)의 배치 방향이 제1실시예(도1 내지 도10)의 경우와 반대로 되고, 그에 따라 환풍구 개폐수단(4)의 설치 위치도 실내가 아니라 건물 바깥 측으로 향한 것에서만 차이가 날 뿐이고, 그 외의 구성들은 전술한 제1실시예의 경우와 동일하다.

식물이 건물의 바깥쪽으로 노출된 경우가 햇빛을 받아 광합성 등 작용에 유리한 것은 사실이지만, 식물이 건물 바깥쪽으로 나가 있게 되면, 사람이 식물과 화분에 접근하는 것이 어려워서 장기적으로는 식물의 유지 관리에 곤란함이 생길 수 있다. 이러한 점을 고려하여 제2실시예와 같이 식물(5)이 건물의 실내공간쪽으로 향하도록 하면, 예를 들어 식물이 시들거나 죽었을 때 그 식물을 제거하고 다른 식물을 식재하는 등의 사후 조치 관리를 취하기가 쉬워진다. 그리고 식물(5)은 굳이 햇빛이 아니라도 실내에 켜놓은 조명의 전등빛과 또는 더욱 바람직하기로는 식물성장 램프 등의 특수 조명장치를 이용해서 빛을 비춰주면 충분한 광합성과 성장이 가능하므로, 실내쪽으로 식물(5)을 향하도록 하는 것도 충분히 가능하다.

이 경우 화분(20)에 설치된 공조팬(30)은 건물 바깥쪽 방향으로 위치하게 되므로, 이때의 공조팬(30)은 건물 외부의 공기를 화분(20)의 토양 속으로 불어 넣는 방향으로 바람을 일으키게 된다. 도12에서 나머지 구성들은 도2의 경우와 동일하므로 더 이상 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2실시예에 의한 식물벽 필터 장치(2a)는 도13과 같이 식물(5)이 실내의 벽면에 풍성하게 배치되게 되므로, 실내에서 생활 또는 근무하는 사람들에게는 자연의 향기를 시각과 후각을 통해 맘껏 느낄 수 있게 하며, 벽을 장식하는 미관적인 측면에서도 상당히 좋은 효과를 발휘할 수 있다.

도14 및 도15는 본 발명의 제3실시예에 따른 식물벽 필터장치(2b) 및 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템(1a)을 도시한 그림들로서, 이 중 도14는 건물의 외벽(8) 및 식물벽 필터 장치(2b)를 수직방향으로 절단한 단면도이고, 도15는 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템(1)의 전기적인 연결 관계를 도시한 개략 구성도이다.

앞서 도1 내지 도13을 통해 설명한 제1, 제2실시예에서의 식물벽 필터장치(2, 2a)는 식물재배 화분들(20)마다 소형의 공조팬(30)이 설치되고, 이 공조팬들(30)이 각자 바람을 일으켜 공기를 실내로 불어넣어 주는 역할을 하였으나, 본 발명의 제3실시예에서는 대용량의 공조팬(403)을 이용해서 식물벽 필터장치(2b)를 거쳐 공기를 실내로 흡입하고, 그 흡입한 공기를 공기 공급배관(404)을 통해 실내의 공간들로 분배할 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 제3실시예에서는 건물의 공조 시스템 설비와 거의 같은 수준으로 식물벽 필터 장치(2b)를 이용한 식물벽 필터 열교환 환기 효과 시스템(1)을 구성한 것이다.

도14에 도시된 식물벽 필터 장치(2b)는, 앞서 도1 내지 도10에서 설명한 제1실시예에서의 식물벽 필터 장치(2)와 비교하여, 프레임(10)의 후면부에 환풍구 개폐수단(4) 대신 공기환기부(400)가 설치되고, 실내의 적당한 장소에 대용량 공조팬(403)이 설치되어서, 상기 식물벽 필터 장치(2b)를 통과한 공기를 대용량 공조팬(403)을 이용해 실내의 각 공간으로 전달할 수 있도록 한 점에서 특징적인 차이가 있다.

도14를 참고하면, 상기 식물벽 필터 장치(2b)의 후면부 전체는 공기흡입후드(401)가 연결되며, 이에 의해서 식물벽 필터 장치(2b)의 각 화분들(20)을 통해 들어온 공기는 모두 공기인입배관(402)을 통해 대용량 공조팬(403)으로 전달된다. 상기 대용량 공조팬(403)은 바람직하게는 사람들의 눈에 잘 띄지 않고 실내의 공간을 차지하는 일이 없도록 천장(9) 위에 안치하는 것이 바람직하며, 이때 대용량 공조팬(403)으로부터 연장된 공기 공급배관(404)이 천장 위의 공간을 통해서 각 실내 공간의 위치까지 이어지고, 그로부터 중간 중간에 분기관들(405a, 405b, 405)이 연결되어 천장(9)을 통해 실내 공간으로 나오게 된다.

본 발명의 제3실시예에 따른 식물벽 필터 장치(2b)를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템(1a)은 대용량의 공조팬(403)을 사용하므로, 태양전지로부터 취득한 전력만에 의해서는 동작이 어려울 수 있다. 따라서 이 경우에는 외부 교류전원을 받아들여서 공조팬(403)을 작동하기 위한 전원으로 사용하는 것이 바람직하며, 태양전지판(6a)들로부터 취득한 전기에너지는 축전지(29, 도15 참조)에 저장하였다가 외부 교류전원을 보조하는 역할로 사용하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3실시예와 같이 식물벽 필터 장치(2b)를 실내 공기환경에 대한 강제환기 시스템으로서 적극적으로 활용하는 경우에는 실내에 공급되는 외부 공기가 전부 식물벽 필터 장치(2b)를 통해서 유입되게 되므로 식물 필터를 이용한 공기정화 효과 및 환기효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

도15에 도시된 개략적인 전기회로 구성도는 앞서 도11에 도시된 제1실시예의 전기회로 구성도와 거의 동일하며, 대용량 공조팬(403)의 작동을 위한 전력원을 태양전지보다는 외부 교류전원(270)에 주로 의존한다는 점에서 차이가 난다.

이상 설명한 본 발명의 식물 필터 장치에서 있어서 화분에 물을 공급하는 관수방식은 타이머를 이용하여 미리 세팅된 시간에 물을 공급하도록 하는 것도 가능하며, 또한 점적관수 시스템을 이용하여 물이 작은 물방울들로 넓은 면적으로 분산되어서 화분들에 골고루 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 식물 필터 장치의 하부에는 물받이부 및/또는 물받이 탱크를 두어서 아래로 흘러내린 물을 저장하고, 필요한 경우 다시 관수하는데 사용하도록 함으로써 물의 재활용에 의해 물소비를 최소화하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치와 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템은 외부의 오염된 공기를 정화하여 깨끗한 공기만을 실내로 유입되게끔 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치와 이를 이용한 열교환 환기 효과 시스템은 식물을 필터로 사용함에 의해 외부 공기를 실내로 들여보낼 때 외부의 찬 공기 또는 덥고 습한 공기를 그대로 실내로 유입하는 것이 아니라 식물 필터의 열교환 효과에 의해 실내 공기와 유사한 온도, 습도로 미리 조절한 다음 실내로 유입하므로 난방 및 냉방시의 열손실을 대폭 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

즉, 본 발명의 식물벽 필터 장치는 건물 외벽의 창 자리에 설치되며, 열교환 환기 효과로 숲의 청정공기를 실내로 공급한다는 점에 특징이 있는데, 특히 식물벽 필터를 이용한 열교환 환기 효과 시스템을 구성한다는 점에 가장 큰 장점이 있다.

건물의 외벽에 본 발명의 자연공기 공급 식물벽 필터 장치를 이용하여 식물벽 혹은 식물창을 구성하고, 건물 외벽과 프레임 부분에 태양열 전지를 설치해서 거기서 얻은 전력으로 후면의 공조팬을 돌려 외기를 내부로 강제 환기시키며, 식물의 광합성으로 인한 물의 순환으로 최적의 온도로 조절된 외기를 실내로 유입하도록 함으로써 실내의 기존 공조 시스템의 열손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명에서는 식물벽 필터를 거친 공기를 실내로 강제 환기 공급하는데 있어, 개별 팬모터 시스템과 통합 팬모터 시스템을 필요에 따라 선택할 수 있도록 하였다.

이 중에서 개별 팬모터 시스템은 중소 규모의 식물벽 필터 장치에 적용하는 것이 바람직한 모델로서, 광합성이 활발할 때에만(즉 태양빛이 강한 낮에만) 중소형의 팬모터가 가동할 수 있도록 하고, 이때 공조팬을 가동하는데 소요되는 전력은 건물의 외벽에 설치된 태양열판으로부터 전력을 생산하여 공급하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 통합 팬모터 시스템은 대형 규모의 식물벽 필터 장치에 적용하는 것이 바람직한 모델로서, 건물의 공조시스템을 대체하는 기능을 수행하기 위해 항시 가동되어야 할 필요성이 있으므로, 외부 전원을 사용하는 것과 함께 축전지를 설치해서 태양전지로부터 생산된 전기에너지를 저장해서 모아 사용할 수 있도록 하여, 공조팬을 가동할 때에 충분한 전력이 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 식물벽 필터 장치와 이를 이용한 자연 공기 공급 열교환 환기 효과 시스템의 장점을 친환경적인 측면과 친에너지적인 측면으로 나눠 정리하면 다음과 같다.

먼저 친환경적인 측면의 장점들을 살펴보면, 첫째, 본 발명은 먼지성 오염물질(미세먼지, 황사먼지)을 제거하는데 탁월한 성능을 발휘한다. 식물의 광합성에 의한 증산활동 및 광합성으로 미세먼지를 제거하는 능력은 탁월하며, 이러한 사실은 본 발명의 발명자가 이미 다수의 실험을 수행하여 확인한 바 있다. 그리고 본 발명의 식물벽 필터 장치는 화분 속에서 식물이 자라는 기반인 토양층과 기공을 통한 공기순환으로 외기를 정화하므로, 먼지성 오염물질이 완전히 제거된 상태로 외기가 실내로 공급되게끔 한다.

둘째, 본 발명의 식물벽 필터 장치는 가스성 오염물질(예를 들어 포름알데히드, 이산화탄소, 일산화탄소 등)을 제거하는데 탁월한 효과를 발휘한다. 아무리 뛰어난 고가의 필터링 시스템으로 먼지를 걸러내는 공기청정기라고 하더라도, 포름알데히드, 이산화탄소 및 일산화탄소와 같은 가스성 오염물질들을 다 걸러낼 수는 없다. 그러나 본 발명의 식물벽 필터 장치는 식물의 증산작용과 광합성에 의해 식물이 이산화탄소를 흡수하고 산소를 내뿜는 과정을 이용해서 공기정화작용을 수행하므로, 대표적인 건강 유해물질인 포름알데히드를 60% 이상 제거할 정도로 공기정화 능력이 뛰어난 장점이 있다.

특히, 본 발명의 식물벽 필터 장치는 건물의 외벽에 설치되어 실내로 공기를 유입시킬 경우, ① 태양광의 높은 광도로 활발한 광합성이 이루어지고, ② 그로 인한 증산작용으로 이산화탄소를 흡수하고 산소발생이 극대화될 것이며, ③ 외기에 포함된 먼지들은 토양층과 기공을 통해 황사먼지 및 미세먼지들은 제거되어 실내로 유입되게 된다. 이처럼 본 발명의 식물벽 필터장치는 오염된 도심지 실내환경을 자연의 힘만으로 숲과 같은 청정한 환경으로 바꿀 수 있다는 점에서 특별한 장점이 있다.

셋째, 본 발명은 열교환 환기 효과가 뛰어난 장점이 있다. 예를 들어, 더운 여름철에 숲이나 물가에 가면 갑자기 시원함과 상쾌함을 느낄 수 있는데, 이는 식물이 광합성을 활발히 하면, 기공을 통해 수증기 형태로 물을 배출하기 때문이다. 물은 이 지구상에서 비열이 가장 높은 물질 중 하나로, 식물은 이 물을 이용하여 공기의 항온성을 유지하게 해주는 효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 더운 여름철에 토양층의 수분과 식물의 기공을 통한 증산작용을 이용하면 본 발명에 따른 식물벽 필터장치는 더운 온도의 외기를 낮추어서 시원하고 청정한 공기를 실내로 유입시키는 효과를 거둘 수 있다. 그리고 반대로 추운 겨울철에는 토양층이 항온성을 유지하고 있으므로(실험에 의하면 겨울철에도 토양은 15도의 온도차이로 항온성을 유지하고 있다), 외부 공기가 식물 화분 속의 토양을 실내로 유입되면 그 과정에서 토양과 공기의 열교환이 이루어져 외부의 찬 공기가 어느 정도는 따뜻하게 데워진 상태로 실내로 유입되게 되므로, 난방상의 열손실을 방지할 수 있게 된다.

이어서, 본 발명에 의해 얻을 수 있는 친에너지적인 효과를 정리하면 우선, 첫째로, 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치는 공조팬을 구동하는 동력으로서 태양광 전지에서 생산된 전력을 활용하여 동작하므로 에너지 비용이 들지 않는 장점이 있다. 본 발명은 식물벽 필터 장치가 설치된 건물 외벽에 태양전지판을 설치하여 그 태양전지에서 얻은 전력을 공조팬의 모터를 가동하는 전력으로 활용한다. 본 발명에서는 공조팬을 이용한 강제 공기순환이 태양열이라는 자연의 힘으로 이루어지므로, 그야말로 자연의 힘만으로 숲의 공기를 도심지 실내로 제공하여 주는 장점이 있는 것이다. 한편, 본 발명에서 태양전지를 건물의 외벽에 설치함으로써 강한 태양광을 이용하여 충분한 에너지를 생성하고, 이를 강제환기를 위한 팬모터의 가동에 사용할 수 있는 것이다. 그리고 축전지를 이용하여 태양전지에서 생산된 잉여 전력을 저장하였다가 필요한 때에 뽑아서 사용될 수 있으며, 대용량의 공조팬을 사용하여 실내의 여러 곳에 급기를 할 경우에는, 축전지에 저장된 전기에너지를 사용하여 공조팬을 동작시킬 수도 있다.

둘째, 본 발명에 따른 식물벽은 그 자체만으로도 에너지 효율의 극대화를 이루는 효과가 있다. 북유럽의 여러 선진국들에서는 식물벽을 건물의 벽에 설치하여 공기를 정화시킨 후에 실내로 순환시키는 것만으로도 에너지 효율을 80% 정도 높이는 효과를 거둘 수 있다고 한다. 그간 친환경, 친에너지를 주장하는 많은 기술들이 있었지만, 모두 엔진의 동력과 전력을 이용한 상태에서 그 효율을 다소 높이는 기술들에 불과하였다. 그러나 본 발명에 따른 식물벽 필터 장치는 이러한 기존의 기술들과 달리 태양에너지라고 하는 순전한 자연의 힘과 자연의 능력만으로 공조 기능과 열교환 효과를 달성한다는 점에서 진정한 친환경, 친에너지적인 기술이라고 할 수 있다.

1, 1a: 식물벽 필터 열교환 환기효과 시스템
2, 2a, 2b: 식물벽 필터 장치 4: 환풍구 개폐수단
4a: 차폐판 4b: 회전중심축
4c: 차폐판 개폐조절노브(knob) 5: 식물
5a: 줄기 5b: 뿌리
5c: 식물뿌리 고정부 6: 태양전지 어레이(array)
6a: 태양전지판 6b: 태양전지 연결전선
7: 실내공간 7a: 슬래브(slab)
7b: 몰탈(mortar) 7c: 실내 바닥
8: 건물 외벽 9: 천장
9a: 천장지지 행어(hanger) 10: 프레임
10a: 걸림돌기 11: 물 배출관
12: 물통 13: 물받이부
13a: 배수판 13b: 배수공
14: 급수관 14a: 급수 전동밸브
14b: 급수 전동밸브 구동전선 20: 식물재배 화분
20a: 화분 몸체 21: 식물포트(pot)
21a: 식물 통과 구멍 22: 공기흡입구
22a: 가림판 23: 관수커버
23a: 관수판부 23b: 경사면부
23c: 테두리부 23d: 관수공
24: 습도센서 24a: 습도센서 전선
25: 제어부 26: 차폐판 구동모터
27: 전원플러그 28: 스위치
29: 축전지 30: 공조팬(fan)
30a, 30b: 전원선 30c: 프로펠러
30a: 공조팬 전원선 35: 공기필터
35a: 통과공 36: 토양
71: 탁자 72: 소파
81: 액자, 장식물 100: 건물의 창(窓)
101: 창문 102: 창턱
200: 화분 조립체 201a: 제1힌지 조인트
201b: 제2힌지 조인트 201c: 결합공
202: L자형부 203: T자형부
210a: 전면하부 210b: 전면 경사부
211: 후면부 211a: 볼트체결공
212: 측면부 213: 밑면부
213a: 물 배출공 215: 공기배출구멍
250: 제어판넬 251: 조작버튼
270: 교류전원 301: 하우징
302: 볼트공 303: 볼트
400: 공기전달부 401: 공기흡입 후드(hood)
402: 공기인입배관 403: 대용량 공조팬
404: 공기공급배관 405a: 제1분기관
405b: 제2분기관 405c: 제3분기관
W: 물

Claims (7)

1. 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 상하방향으로 쌓아올려져 하나의 열(列)을 구성하고, 횡방향으로 또 다른 복수 개의 열(列)의 식물재배 화분들(20)이 배치됨으로써 전체적으로 하나의 수직벽 구조를 형성하는 화분 조립체(200);
   상기 화분 조립체(200)의 전후 방향에 대해서는 개방되고, 상기 화분 조립체(200)의 나머지 외곽면들을 둘러싸서 상기 화분 조립체를 지지하는 프레임(10);
   상기 프레임(10)의 내부 공간에 설치되어 상기 식물재배 화분들(20)에 물을 공급할 수 있는 급수관(14);
   상기 급수관(14)에 설치되어, 급수관(14) 내부의 물이 흐르는 통로를 개폐할 수 있는 급수 전동밸브(14a);
   상기 급수 전동밸브(14a)와 연결되어 전기신호를 인가함으로써 상기 급수 전동밸브(14a)를 원격으로 개폐할 수 있는 제어부(25); 및
   상기 화분 조립체(200)의 후면부에 위치한 환풍구 개폐수단(4);을 포함하며,
   상기 프레임(10)은 건물의 창(窓)이 마련된 위치에 대신 끼워져 설치될 수 있고,
   상기 식물재배 화분(20)은, 상부가 개방되고, 내부에는 식물의 뿌리 부분을 수용할 수 있는 공간을 갖춘 화분 몸체(20a); 상기 화분 몸체(20a)의 상부에 착탈 가능하게 결합될 수 있으며 복수 개의 관수공들(23d)이 형성된 관수커버(23); 상기 화분 몸체(20a)의 전면부의 일부 면적이 제거되어 형성된 식물 통과 구멍(21a); 상기 화분 몸체(20a)의 전면부에서 상기 식물 통과구멍(21a)의 주변부를 둘러싸면서 화분의 앞쪽으로 돌출되어 연장됨으로써 식물의 줄기 부분을 지지할 수 있도록 된 식물포트(21); 상기 화분 몸체(20a)의 밑면부(213)에 형성된 복수 개의 물 배출공들(213a); 상기 화분 몸체(20a)의 측면부(212)에 형성된 복수 개의 공기흡입구들(22); 상기 화분 몸체(20a)의 후면부(211)에 형성된 공기배출구멍(215); 및 상기 화분 몸체(20a)의 후면부에 결합되어 상기 식물재배 화분의 내부의 공기를 상기 후면부의 외측으로 빼낼 수 있는 공조팬(30);을 포함하고,
   상기 공조팬(30)은 상기 공기배출구멍(215)에 연통되게 설치되며,
   상기 관수커버(23)는 그 둘레의 가장자리를 빙 둘러서 수직 형태 또는 수직방향으로부터 0~60°의 각도로 경사진 형태로 연장되어 형성된 테두리부(23c); 관수커버(23)의 면적 내에 위치하며 복수 개의 관수공들(23d)이 천공된 관수판부(23a); 및 상기 테두리부(23c)와 관수판부(23a)의 사이에 위치하여 상기 관수판부(23a)를 둘러싸되, 상기 테두리부(23c)로부터 상기 관수판부(23a) 쪽으로 향해 갈수록 높이가 낮아지게끔 경사져 형성된 경사면부(23b);를 포함하고,
   상기 환풍구 개폐수단(4)은, 상기 프레임(10)의 후면부에 결합된 사각띠 형상의 환풍구 프레임(40); 상기 환풍구 프레임(40)의 안쪽 영역에서 횡방향 또는 종방향으로 나란하게 배치되며, 각각 환풍구 프레임(40)에 대해 회동가능하게 거치된 복수 개의 차폐판들(4a); 및 상기 차폐판들(4a)의 전부 또는 일부를 회전시킴으로써 상기 환풍구 개폐수단(4)의 공기통로의 전부 또는 일부를 개폐할 수 있는 차폐판 각도 조절수단;을 포함하고,
   상기 화분 조립체(200)는 상기 식물재배 화분들(20)의 전면부가 건물의 외부를 향하도록 배치되고, 후면부가 건물의 실내공간 쪽을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 식물벽 필터 장치.
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5. 제1항에 있어서, 상기 프레임(10)의 하부에는 화분들에서 흘러내린 물을 수용하는 물받이부(13)가 마련되며,
   상기 물받이부(13)는,
   상기 프레임(10)의 하단부로부터 상방으로 이격되어 상기 프레임(10)의 내부에 거치된 배수판(13a);
   상기 배수판(13a)에 다수 천공되어 형성된 배수공들(13b);
   상기 프레임(10)의 하단부와 상기 배수판(13a) 사이에 마련된 물받이 공간; 및
   상기 프레임(10)의 내벽면으로부터 돌출되어 상기 배수판(13a)이 걸쳐지도록 된 복수 개의 걸림돌기들(10a);을 포함하며,
   상기 배수판(13a)은 상기 화분 조립체(200)의 맨 밑에 위치하는 식물재배 화분(20)의 밑면부와 접촉하거나 또는 이격된 것을 특징으로 하는 식물벽 필터 장치.
6. 복수 개의 식물재배 화분들(20)이 상하방향으로 쌓아올려져 하나의 열(列)을 구성하고, 횡방향으로 또 다른 복수 개의 열(列)의 식물재배 화분들(20)이 배치됨으로써 전체적으로 하나의 수직벽 구조를 형성하는 화분 조립체(200);
   상기 화분 조립체(200)의 전후 방향에 대해서는 개방되고, 상기 화분 조립체(200)의 나머지 외곽면들을 둘러싸서 상기 화분 조립체를 지지하는 프레임(10);
   상기 프레임(10)의 내부 공간에 설치되어 상기 식물재배 화분들(20)에 물을 공급할 수 있는 급수관(14);
   상기 급수관(14)에 설치되어, 급수관(14) 내부의 물이 흐르는 통로를 개폐할 수 있는 급수 전동밸브(14a);
   상기 급수 전동밸브(14a)와 연결되어 전기신호를 인가함으로써 상기 급수 전동밸브(14a)를 원격으로 개폐할 수 있는 제어부(25); 및
   상기 화분 조립체(200)의 후면부에 위치한 환풍구 개폐수단(4);을 포함하며,
   상기 프레임(10)은 건물의 창(窓)이 마련된 위치에 대신 끼워져 설치될 수 있고,
   상기 식물재배 화분(20)은, 상부가 개방되고, 내부에는 식물의 뿌리 부분을 수용할 수 있는 공간을 갖춘 화분 몸체(20a); 상기 화분 몸체(20a)의 상부에 착탈 가능하게 결합될 수 있으며 복수 개의 관수공들(23d)이 형성된 관수커버(23); 상기 화분 몸체(20a)의 전면부의 일부 면적이 제거되어 형성된 식물 통과 구멍(21a); 상기 화분 몸체(20a)의 전면부에서 상기 식물 통과구멍(21a)의 주변부를 둘러싸면서 화분의 앞쪽으로 돌출되어 연장됨으로써 식물의 줄기 부분을 지지할 수 있도록 된 식물포트(21); 상기 화분 몸체(20a)의 밑면부(213)에 형성된 복수 개의 물 배출공들(213a); 상기 화분 몸체(20a)의 측면부(212)에 형성된 복수 개의 공기배출구들; 상기 화분 몸체(20a)의 후면부(211)에 형성된 공기흡입구멍; 및 상기 화분 몸체(20a)의 후면부에 결합되어 외부의 공기를 상기 식물재배 화분의 내부로 투입할 수 있는 공조팬;을 포함하고,
   상기 공조팬은 상기 공기흡입구멍에 연통되게 설치되며,
   상기 관수커버(23)는 그 둘레의 가장자리를 빙 둘러서 수직 형태 또는 수직방향으로부터 0~60°의 각도로 경사진 형태로 연장되어 형성된 테두리부(23c); 관수커버(23)의 면적 내에 위치하며 복수 개의 관수공들(23d)이 천공된 관수판부(23a); 및 상기 테두리부(23c)와 관수판부(23a)의 사이에 위치하여 상기 관수판부(23a)를 둘러싸되, 상기 테두리부(23c)로부터 상기 관수판부(23a) 쪽으로 향해 갈수록 높이가 낮아지게끔 경사져 형성된 경사면부(23b);를 포함하고,
   상기 환풍구 개폐수단(4)은, 상기 프레임(10)의 후면부에 결합된 사각띠 형상의 환풍구 프레임(40); 상기 환풍구 프레임(40)의 안쪽 영역에서 횡방향 또는 종방향으로 나란하게 배치되며, 각각 환풍구 프레임(40)에 대해 회동가능하게 거치된 복수 개의 차폐판들(4a); 및 상기 차폐판들(4a)의 전부 또는 일부를 회전시킴으로써 상기 환풍구 개폐수단(4)의 공기통로의 전부 또는 일부를 개폐할 수 있는 차폐판 각도 조절수단;을 포함하고,
   상기 화분 조립체(200)는 상기 식물재배 화분들(20)의 전면부가 건물의 실내공간 쪽을 향하도록 배치되고, 후면부가 건물의 외부를 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 식물벽 필터 장치.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 건물의 외벽에 설치된 복수 개의 태양전지판들(6a);을 더 포함하며,
   상기 태양전지판들(6a)은 태양전지 어레이(array, 6)를 이루고, 태양전지 어레이(6)에서 발생한 전기는 상기 공조팬을 구동하는 전원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 식물벽 필터 장치.

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