KR102012919B1 - 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 실제 유체의 유동과 마찰전기를 이용하는 비배기 미세먼지를 집진하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치는, 차량에서 발생되어 주변 공기와 제1극성으로 대전되는 미세먼지를 유입하는 입구를 구비하여 차량에 장착되는 공기관, 및 상기 미세먼지와 반대인 제2극성으로 대전되어 제1극성의 상기 미세먼지를 포집하도록 상기 공기관의 출구 측에서 차량에 장착되는 집진기를 포함한다.

Description

마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치 {Non-exhaust fine-dust collecting apparatus using frictional electricity}
본 발명은 차량의 주행시 비배기로 발생되는 미세먼지를 포집하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치에 관한 것이다.
국내에서 발생되는 미세먼지의 대부분을 차지하는 것이 자동차에서 발생되는 미세먼지이다. 자동차에서 발생되는 미세먼지를 저감하기 위하여, 정부는 2005년 이전(EURO3 배출 기준)에 제작된 노후 디젤자동차의 조기 폐차를 지원하고, 충전소를 늘리는 바와 같이 전기자동차에 대한 지원을 늘이며, 2020년까지 국내 총 자동차의 10%를 하이브리드 자동차 또는 전기자동차와 같은 친환경 자동차로 보급할 예정이다.
이에 더하여, 정부는 2020년 1월부터 미세먼지의 원인이 되는 질소산화물의 배출기준을 현행 기준보다 더 강화할 예정이다. 자동차에서 발생하는 미세먼지는 그 원천에 따라 배기(exhaust) 미세먼지 및 비배기(non-exaust) 미세먼지로 나뉠 수 있다. 위 정책들은 모두 자동차 배기가스(exhaust gas)에서 발생하는 미세먼지를 저감하기 위한 노력의 일환이다. 비배기(non-exhaust)에서 발생하는 미세먼지에 대한 대책은 거의 전무한 실정이다.
현재로써는 자동차 전체에서 발생하는 미세먼지 중 비배기 미세먼지의 발생 비율이 낮은 것으로 알려져 있다. 그러나 국외의 최근 연구 논문들에 따르면, 배기가스에 의한 미세먼지의 비율은 시간이 지남에 따라 점차적으로 낮아지고, 비배기에 의한 미세먼지가 높아지고 있다. 결국, 비배기 미세먼지가 미세먼지의 대부분을 차지할 것으로 예상되고 있다.
이러한 예측에도 불구하고, 배기로 인한 미세먼지에 대한 연구들과 기술적 진보는 꾸준히 존재했지만, 타이어/아스팔트, 브레이크 패드/디스크 패드 및 기타 마찰로 인한 비배기 미세먼지에 대한 연구는 상대적으로 미미한 수준이다.
일례를 들면, 대한민국공개특허 제2002-3983호의 집진장치는 차량 바퀴의 후방에 필터와 블로워를 구비하여, 타이어와 도로 표면의 마찰 및 마모에 의하여 발생되는 미세먼지를 싸이클론 방식으로 집진하고 여과한다. 즉 집진장치는 마찰전기를 활용하여 비배기 미세먼지를 제거하지는 않는다.
대한민국특허 제1,511,663호의 분진집진장치는 차량 바퀴 후방에 집진 개폐벨브를 포함한 물차단수단을 구비하여, 타이어 및 브레이크 패드에서 발생하는 분진을 집진하며, 브레이크 캘리퍼에도 집진 덕트를 추가하여 유동만으로 집진한다. 즉 분진집진장치는 마찰전기를 활용하여 비배기 미세먼지를 제거하지는 않는다.
대한민국특허 제1,187,116호의 브레이크 디스크의 먼지제거 및 검사장치는 브레이크 디스크에 주기적으로 공기젯을 분사하여, 발생하는 먼지를 제거하며, 가이드를 통해서 먼지를 집진한다. 즉 먼지제거 및 검사장치는 마찰전기를 활용하여 비배기 미세먼지를 제거하지는 않는다.
본 발명의 목적은 실제 유체의 유동과 마찰전기를 이용하여 비배기 미세먼지를 집진하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 실제적인 유체의 유동을 고려한 가이드(벤츄리 포함)와 마찰전기를 활용하는 집진기를 포함하여, 자동차 운행 중에 발생하는 비배기 미세먼지(예, 타이어/아스팔트 및 브레이크 패드/디스크 패드)를 집진하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치는, 차량에서 발생되어 제1극성으로 대전된 미세먼지를 주변 공기와 함께 유입하는 입구를 구비하여 차량에 장착되는 공기관, 및 상기 미세먼지와 반대인 제2극성으로 대전되어 제1극성의 상기 미세먼지를 포집하도록 상기 공기관의 출구 측에서 차량에 장착되는 집진기를 포함한다.
상기 공기관은 차량의 휠 하우스와 상기 휠 하우스에 장착되는 가이드로 형성되며, 상기 입구는 상기 휠 하우스 내측에 배치되는 바퀴를 향하여 상기 가이드에 개방 형성되고, 상기 출구는 상기 바퀴의 후방을 향하여 개방될 수 있다.
상기 입구는 상기 바퀴와 상기 휠 하우스 사이에서 유동의 속도가 느려지면서 머무르는 위치에 형성될 수 있다.
상기 입구는 상기 바퀴의 수직 상방 주위에 설정되는 제1정체점(P1)에서 하향 개방되는 제1입구, 및 상기 바퀴의 수평 후방 주위에 설정되는 제2정체점(P2)에서 전방을 향하여 개방되는 제2입구를 포함할 수 있다.
상기 출구는 상기 가이드의 후방에서 상기 가이드의 하단과 상기 휠 하우스의 하단 사이의 상하 간극으로 형성되어, 후방을 향하여 개방되는 제1출구, 및 상기 제1출구의 후방에서 상기 제1출구와 상기 집진기 사이에서 수평 방향의 간극으로 형성되어, 하향 개방되는 제2출구를 포함할 수 있다.
상기 집진기는 상기 제2출구를 형성하도록 차량의 사이드 실 또는 리어 바디에 설치될 수 있다.
상기 미세먼지는 아스팔트와 바퀴의 타이어 사이 또는 브레이크 패드와 디스크 패드 사이에서 마찰로 인하여 대전될 수 있다.
상기 집진기는 대전된 비배기 미세먼지의 유동을 통과시키는 덕트, 상기 덕트의 내부에 설치되고 대전 전압이 인가되는 복수의 대전판, 및 상기 대전판 위에 설치되어 미세먼지를 포집하는 필터를 포함할 수 있다.
상기 공기관은 상기 입구의 내측에 벤츄리를 더 구비할 수 있다.
상기 공기관은 상기 입구의 양측에 미세통로를 더 구비하고, 상기 미세통로는 상기 입구에서 유동의 흐름 방향에 교차하는 양측에 위치하여 유동을 상기 공기관의 오목부로 유입시킬 수 있다.
상기 공기관 및 상기 입구는 차량의 바퀴와 휠 하우스 사이에서 형성되는 유동에 대하여 유선을 분석하여 설치될 수 있다.
상기 입구는 바퀴의 반시계 방향의 속도와 유동의 시계 방향 회전에 의하여, 유동의 속도가 느려져 머무르는 정체점에 설정될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는 차량에 장착되는 공기관을 통하여 제1극성으로 대전된 미세먼지를 유입하여, 공기관의 출구 측에서 차량에 장착되어 제2극성으로 대전되는 집진기로 미세먼지를 효과적으로 포집할 수 있다.
차량의 바퀴와 휠 하우스 사이에서, 형성되는 실제 유동에 대하여 유선을 분석하여, 바퀴의 반시계 방향의 속도와 유동의 시계 방향 회전에 의하여, 유동의 속도가 느려져 머무르는 (제1, 제2)정체점에 공기관의 입구(제1, 제2입구)를 구비하므로 대전된 미세먼지를 효과적으로 유입할 수 있다.
집진기가 제2극성으로 대전되므로 공기관의 출구로 배출되는 제1극성의 미세먼지를 더욱 효과적으로 포집할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치의 개념도이다.
도 2는 차량을 지나는 유동의 와류를 가시화한 후방의 이미지이다.
도 3은 차량을 지나는 유동의 와류를 가시화한 측방의 이미지이다.
도 4는 시간평균 난류 운동에너지를 가시화한 앞 바퀴의 이미지이다.
도 5는 시간평균 난류 운동에너지를 가시화한 뒤 바퀴의 이미지이다.
도 6은 바퀴 주변의 유선 및 최적의 미세먼지 집진기의 설치 위치를 확인하는 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치를 차량의 앞 바퀴 측에 설치한 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치를 차량의 뒤 바퀴 측에 설치한 상태도이다.
도 9는 도 7 및 도 8에 설치된 집진기의 사시도이다.
도 10은 도 7 및 도 8에 설치된 공기관(가이드)의 입구에 구비된 벤츄리의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 비배기 미세먼지 집진장치는 차량에서 회전하는 바퀴(40)의 타이어(20)와 고정된 아스팔트(30) 사이에서 상호 마찰로 발생되어 대전된 미세먼지(-)를 주변 공기와 함께 제1, 제2입구(1, 2)의 공기관(10)으로 유입하여, 출구(3)로 제어 유도하면서 출구(3) 측에 구비되는 필터(4)에서 포집하도록 구성된다.
공기관(10)은 제1입구(1)와 제1입구(1)의 내측에 구비되는 벤츄리(11) 내부의 저기압과 제2입구(2)의 폭기 흡입(aerodynamic entrainment) 현상을 활용할 수 있게 한다.
즉 공기관(10)은 공기의 유입을 증가시키며, 돌, 자갈, 물과 같은 무거운 입자들의 유입을 차단하여 거르고, 대전되어 있는 미세먼지(-)를 내부로 유입하여, 배출되는 출구(3)로 이어지는 주 유동방향 성분으로 유동되게 한다.
공기관(10)은 주행하는 차량으로부터 발생되어 제1극성으로 대전된 미세먼지(-)를 유입한 후, 대전되어 있는 미세먼지(-)에 반대인 제2극성의 전기장(+)을 가할 수 있게 하므로, 출구(3)로 이어지는 주 유동방향 성분의 유동을 방해하지 않으면서, 미세먼지(-)만 출구(3) 측에 구비되는 필터(4)로 유도할 수 있게 한다. 즉 유도 제어된 미세먼지(-)는 필터(4)에 집진될 수 있다.
도 2는 차량을 지나는 유동의 와류를 가시화한 후방의 이미지이고, 도 3은 차량을 지나는 유동의 와류를 가시화한 측방의 이미지이며, 도 4는 시간평균 난류 운동에너지를 가시화한 앞 바퀴의 이미지이고, 도 5는 시간평균 난류 운동에너지를 가시화한 뒤 바퀴의 이미지이며, 도 6은 바퀴 주변의 유선 및 최적의 미세먼지 집진기의 설치 위치를 확인하는 이미지이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예를 위하여, 수행한 유동 상세해석 결과를 실험에서 측정한 차량의 항력 및 압력계수와 비교하여, 정확도를 검증하였다. 도 2 및 도 3은 차량의 후방 및 측방에서, 바퀴(40; 42, 41) 주위 유동의 와류를 가시화하고 있다. 도 4 및 도 5는 차량의 앞 바퀴(41)와 뒤 바퀴(42)에서, 난류 운동에너지(turbulent kinetic energy) 및 유선을 가시화하고 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 바퀴(40; 42, 41) 주위에서 많은 양의 와류가 발생하였다. 이로부터 바퀴(40; 42, 41) 주위에서 유동의 복잡성이 크기 때문에 미세먼지 집진장치의 위치 설계가 중요함을 알 수 있다.
또한, 이미 바퀴(40; 42, 41)에서 많은 양의 유동이 박리되어 모멘텀을 잃었기 때문에, 비배기 미세먼지 집진장치의 형상 자체만으로는 차량의 항력에 큰 악영향이 없을 것으로 판단된다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 바퀴(40; 41, 42) 주위의 유동 형상이 복잡하므로 인하여, 바퀴(40; 41, 42) 주위에서 유동 박리가 빈번하게 일어난다. 이로 인하여, 바퀴(40; 41, 42) 주위, 및 바퀴(40; 41, 42)를 지나는 유동에서 높은 난류 운동에너지가 관측된다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 높은 난류 운동에너지를 나타내는 곳에서 분자운동으로 인한 혼합(mixing)뿐만 아니라, 난류 운동으로 인한 혼합이 큰 것을 의미한다. 따라서 난류 운동에너지가 큰 영역에서 미세먼지의 혼합이 크게 일어날 것이며, 이러한 영역의 근방에서 미세먼지 집진장치의 설치가 이뤄져야 함을 판단할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 바퀴(40; 41) 주위 유동의 유선을 분석한 결과, 시계 반대 방향으로 회전하는 바퀴(40; 41)의 속도와 시계 방향으로 회전하려고 하는 유동이 경쟁을 하여 특정 부분에서 유동의 속도가 느려져 머무르는 제1, 제2정체점(stagnation point)(P1, P2)이 발생한다.
제1, 제2정체점(P1, P2)의 근방에 비배기 미세먼지 집진장치를 설치하면, 미세먼지 입자가 비배기 미세먼지 집진장치 내부에 부유하는 시간이 길어진다. 미세먼지가 비배기 집진장치 내부에 부유하는 시간이 길어지게 되면, 마찰전기에 의해 발생하는 제1극성의 전기력으로 인하여, 미세먼지에 제1극성의 전기력이 작용하는 시간이 길어진다. 따라서 미세먼지의 집진효과가 향상될 수 있다. 이와 같이, 일 실시예는 회전하는 바퀴(40; 41) 주위의 복잡한 유동해석을 통하여 집진기(51, 52)의 설치 위치를 설정하므로 제2극성을 가지는 집진기(51, 52)의 포집율을 극대화 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치를 차량의 앞 바퀴 측에 설치한 상태도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치를 차량의 뒤 바퀴 측에 설치한 상태도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 비배기 미세먼지 집진장치는 차량의 앞 바퀴(41) 측 및 뒤 바퀴(42) 측에 설치되어 있으며, 도 1의 공기관(10)을 형성하도록 휠 하우스(12; 22)와 휠 하우스(12; 22) 내측에 설치되는 가이드(13; 23) 및 공기관(10)의 출구(3) 측에 구비되는 집진기(51; 52)를 포함한다.
제1, 제2입구(1, 2)는 가이드(13; 23)에 형성되며, 제1, 제2입구(1, 2)는 유동의 속도가 느려져 머무르는 제1정체점(P1)과 제2정체점(P2)에 형성된다. 제1정체점(P1)은 바퀴(41; 42)의 수직 상방 주위에 설정되고, 제2정체점(P2)은 바퀴(41; 42)의 수평 후방 주위에 설정된다.
즉, 휠 하우스(12; 22)에 설치되는 제1입구(1)는 제1정체점(P1)에 대응하여 가이드(13; 23)에서 하향 개방된다. 휠 하우스(12, 22)에 설치되는 제2입구(2)는 제2정체점(P2)에 대응하여 가이드(13; 23)에서 전방을 향하여 개방된다.
제1출구(31)는 가이드(13; 23)의 후방에서 가이드(13; 23)의 하단과 휠 하우스(12; 22)의 하단 사이의 상하 간극으로 형성되어, 후방을 향하여 개방된다. 집진기(51; 52)는 제1출구(31)의 후방에서 제1출구(31)와의 사이에서 수평 방향의 간극으로 형성되는 제2출구(32)를 형성하여, 차량의 사이드 실(61)과 리어 바디(62)에 각각 설치된다.
제2출구(32)는 가이드(13; 23)와 집진기(51; 52) 사이에서 하향하여 개방된다. 따라서 제1, 제2입구(1, 2)로 유입되는 소량의 자갈, 모래, 등 무거운 입자는 제2출구(32)로 배출된다. 그리고 차량에서 비배기로 발생되어 제1, 제2입구(1, 2)로 유입되는 제1극성으로 대전된 미세먼지는 제1출구(31)로 배출되어 반대인 제2극성으로 대전되는 집진기(51; 52)로 유입되어 포집된다.
예를 들면, 차량 주행시, 마찰로 발생하는 비배기 미세먼지는 아스팔트와 바퀴(40)의 타이어 사이, 브레이크 패드와 디스크 패드 사이에서 마찰로 인하여 제1극성으로 대전되어, 제1, 제2유입구(1, 2), 제1출구(31)를 경유하여 제2극성으로 대전되는 집진기(51; 52)로 유입된다. 마찰전기로 대전된 비배기 미세먼지는 전기력에 의하여 제어되어, 집진기(51; 52)로 유도된다.
도 9는 도 7 및 도 8에 설치된 집진기의 사시도이다. 도 9를 참조하면, 집진기(51; 52)는 제1극성으로 대전된 비배기 미세먼지의 유동을 통과시키는 덕트(511) 및 덕트(511)의 내부에 설치되고 대전 전압이 인가되어 제2극성으로 대전되는 복수의 대전판(512)을 포함한다. 덕트(511)의 크기 및 대전판(512)의 크기 및 개수는 적용 차량에 따라 달라지며, 미세먼지를 포집하는 유량을 설정한다.
도 10은 도 7 및 도 8에 설치된 공기관(가이드)의 입구에 구비된 벤츄리의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 공기관(10), 즉 가이드(31; 23)의 제1, 제2입구(1, 2)는 내측에 구비되는 벤츄리(11)의 형상에 더하여, 제1, 제2입구(1, 2)의 흐름 방향에 교차하는 양측에 미세통로(FP)를 더 구비하고 있다.
미세통로(FP)는 제1, 제2입구(1, 2)의 측방에서 소량의 유량을 공기관(10), 즉 가이드(31; 23)의 내측 오목부(G)로 유입시킨다. 따라서 제1, 제2입구(1, 2)의 흐름 방향 중심에서 이에 교차하는 외곽에 위치하는 가이드(31; 23)의 오목부(G)에서 압력이 낮아진다. 이를 통하여, 제1, 제2입구(1, 2)를 통하여 보다 많은 다량의 유량이 흡인될 수 있다.
흡인되는 비배기 미세먼지는 차량이 주행할 때, 아스팔트와 바퀴의 타이어 사이, 브레이크 패드와 디스크 패드 사이의 마찰로 인하여 제1극성으로 대전된다. 마찰전기는 두 가지 특성이 다른 두 물체를 서로 마찰시킴으로써, 하나의 물체(electron donator)에서 다른 물체(electron withdrawer)로 전자가 이동하는 현상으로써, 전자를 잃는 물체(electron donator)가 양의 전하를 가지게 되며, 전자를 얻는 물체(electron withdrawer)가 음의 전하를 가지게 된다.
주행하는 차량에서 마찰전기의 대전 열을 통하여, 바퀴의 타이어와 브레이크 패드는 전하를 받아들이는 성질이 크고, 도로면(silica, cement, asphalt)과 디스크 패드는 전하를 잃는 성질이 크다.
따라서 미세먼지는 타이어와 아스팔트 사이의 마찰전기와 브레이크 패드와 디스크 패드 사이의 마찰전기로 인하여 대전될 수 있다. 마찰전기를 이용하여 발생 및 대전되어 있는 미세먼지는 공기관(10)이나 집진기(51, 52)에서 반대 극성으로 대전되는 전기장을 통하여 경로 제어된다. 따라서 미세먼지가 효과적으로 집진될 수 있다.
집진기(51; 52)는 내부에 복수의 대전판(512), 즉 다판(multi-plate)을 통하여 대전된 미세먼지를 집진하며, 교환식 미세먼지 필터(F)를 대전판(512) 위에 구비하므로 대전판(512) 사이를 유동하는 미세먼지를 효과적으로 포집할 수 있다.
이와 같이 일 실시예에 따라 바퀴의 타이어/아스팔트 및 브레이크 패드/디스크 패드에서 마찰로 발생 및 대전된 미세먼지의 집진은 수도권 및 대도시 주변의 미세먼지 발생과 깊은 관련이 있으므로 국민 다수의 건강에 직접적인 도움을 줄 수 있다.
일 실시예는 브레이크에서 발생되는 미세먼지를 집진하므로 기술 수출 및 글로벌 시장을 선점할 수 있다. 또한 브레이크 주위의 유동에 대해서 해석한 결과물들은 차후 브레이크 어셈블리 제작 회사로 유동의 경로를 고려한 형상 설계로 브레이크 패드 및 디스크 패드에서 발생하는 먼지의 비산율을 줄일 수 있다. 즉 일 실시예는 환경 친화적인 브레이크의 설계를 가이드 할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1, 2: 제1, 제2입구 3: 출구
4: 필터 10: 공기관
11: 벤츄리 12, 22: 휠 하우스
13, 23: 가이드 20: 타이어
30: 아스팔트 31: 제1출구
32: 제2출구 40: 바퀴
41: 앞 바퀴 42: 뒤 바퀴
51, 52: 집진기 61: 사이드 실
62: 리어 바디 511: 덕트
512: 대전판 F: 교환식 미세먼지 필터
FP: 미세통로 G: 오목부
P1, P2: 제1, 제2정체점 -: 대전 미세먼지
+: 전기장

Claims (12)

  1. 차량에서 발생되어 제1극성으로 대전된 미세먼지를 주변 공기와 함께 유입하는 입구를 구비하여 차량에 장착되는 공기관; 및
    상기 미세먼지와 반대인 제2극성으로 대전되어 제1극성의 상기 미세먼지를 포집하도록 상기 공기관의 출구 측에서 차량에 장착되는 집진기
    를 포함하고,
    상기 공기관은
    차량의 휠 하우스와 상기 휠 하우스에 장착되는 가이드로 형성되며,
    상기 입구는
    상기 휠 하우스 내측에 배치되는 바퀴를 향하여 상기 가이드에 개방 형성되고,
    상기 출구는
    상기 바퀴의 후방을 향하여 개방되며,
    상기 입구는
    상기 바퀴와 상기 휠 하우스 사이에서 유동의 속도가 느려지면서 머무르는 위치에 형성되는
    마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입구는
    상기 바퀴의 수직 상방 주위에 설정되는 제1정체점에서 하향 개방되는 제1입구, 및
    상기 바퀴의 수평 후방 주위에 설정되는 제2정체점에서 전방을 향하여 개방되는 제2입구
    를 포함하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 출구는
    상기 가이드의 후방에서 상기 가이드의 하단과 상기 휠 하우스의 하단 사이의 상하 간극으로 형성되어, 후방을 향하여 개방되는 제1출구, 및
    상기 제1출구의 후방에서 상기 제1출구와 상기 집진기 사이에서 수평 방향의 간극으로 형성되어, 하향 개방되는 제2출구
    를 포함하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 집진기는
    상기 제2출구를 형성하도록 차량의 사이드 실 또는 리어 바디에 설치되는
    마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미세먼지는
    아스팔트와 바퀴의 타이어 사이 또는 브레이크 패드와 디스크 패드 사이에서 마찰로 인하여 대전되는
    마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 집진기는
    대전된 비배기 미세먼지의 유동을 통과시키는 덕트,
    상기 덕트의 내부에 설치되고 대전 전압이 인가되는 복수의 대전판, 및
    상기 대전판 위에 설치되어 미세먼지를 포집하는 필터
    를 포함하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공기관은
    상기 입구의 내측에 벤츄리를 더 구비하는 마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  10. 차량에서 발생되어 제1극성으로 대전된 미세먼지를 주변 공기와 함께 유입하는 입구를 구비하여 차량에 장착되는 공기관; 및
    상기 미세먼지와 반대인 제2극성으로 대전되어 제1극성의 상기 미세먼지를 포집하도록 상기 공기관의 출구 측에서 차량에 장착되는 집진기
    를 포함하고,
    상기 공기관은
    상기 입구의 내측에 벤츄리를 더 구비하며,
    상기 공기관은
    상기 입구의 양측에 미세통로를 더 구비하고,
    상기 미세통로는
    상기 입구에서 유동의 흐름 방향에 교차하는 양측에 위치하여 유동을 상기 공기관의 오목부로 유입시키는
    마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
  11. 삭제
  12. 차량에서 발생되어 제1극성으로 대전된 미세먼지를 주변 공기와 함께 유입하는 입구를 구비하여 차량에 장착되는 공기관; 및
    상기 미세먼지와 반대인 제2극성으로 대전되어 제1극성의 상기 미세먼지를 포집하도록 상기 공기관의 출구 측에서 차량에 장착되는 집진기
    를 포함하고,
    상기 공기관 및 상기 입구는
    차량의 바퀴와 휠 하우스 사이에서 형성되는 유동에 대하여 유선을 분석하여 설치되며,
    상기 입구는
    바퀴의 반시계 방향의 속도와 유동의 시계 방향 회전에 의하여,
    유동의 속도가 느려져 머무르는 정체점에 설정되는
    마찰전기를 이용한 비배기 미세먼지 집진장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102136771B1 (ko) 2020-01-06 2020-07-22 함동윤 자동차의 구동력을 이용한 미세먼지 집진장치
KR102196800B1 (ko) 2020-07-27 2020-12-30 엔비스 주식회사 미세먼지 집진장치 및 그 장치의 구동방법
KR20230121312A (ko) * 2022-02-11 2023-08-18 경희대학교 산학협력단 타이어 마찰대전을 이용한 미세먼지 집진 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12115538B2 (en) * 2021-08-26 2024-10-15 International Business Machines Corporation System for tire particle capture
DE102024100298A1 (de) 2023-02-02 2024-08-08 Ford Global Technologies Llc Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Aufnahme von Staubpartikeln

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2052369U (zh) 1989-06-16 1990-02-07 王春来 车用道路除尘装置
KR100725996B1 (ko) * 2006-05-04 2007-06-08 주식회사 에어화인 차량용 집진장치
KR101511663B1 (ko) * 2014-06-24 2015-04-13 한청원 자동차 바퀴용 분진 집진 장치
KR101684353B1 (ko) 2015-06-22 2016-12-08 한국과학기술연구원 무동력 집진장치
KR101801748B1 (ko) * 2016-03-31 2017-11-28 한국과학기술연구원 복합식 집진 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990002130A (ko) * 1997-06-19 1999-01-15 홍종만 차량 브레이크등 자동조도제어장치 및 방법
KR19990002130U (ko) * 1997-06-25 1999-01-15 전두근 차량용 도로 먼지.오물 수거장치
KR100586655B1 (ko) 2000-06-28 2006-06-09 임재규 자동차 주행 중 발생하는 분진 집진장치
JP2003144970A (ja) * 2001-11-16 2003-05-20 Fuji Photo Film Co Ltd 集塵装置
EP1606128A1 (en) * 2003-03-12 2005-12-21 3K Technologies, Inc. System and method for removing pollutants from a roadway
US20110214568A1 (en) * 2003-03-12 2011-09-08 Jeffrey Krantz System and method for removing brake dust and other pollutants
US8025132B2 (en) * 2004-03-09 2011-09-27 Jeffrey Krantz System and method for removing brake dust and other pollutants
KR20040063094A (ko) * 2004-06-03 2004-07-12 최무정 자동차 타이어 속 흙받이 에어휠타장치
KR101187116B1 (ko) 2011-12-30 2012-09-28 최병옥 브레이크 디스크의 측정부 먼지제거 및 검사장치
KR101632045B1 (ko) * 2014-07-07 2016-06-20 (주)케이에프 레일 운행형 차량용 집진 장치 및 이를 포함하는 레일 운행형 차량

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2052369U (zh) 1989-06-16 1990-02-07 王春来 车用道路除尘装置
KR100725996B1 (ko) * 2006-05-04 2007-06-08 주식회사 에어화인 차량용 집진장치
KR101511663B1 (ko) * 2014-06-24 2015-04-13 한청원 자동차 바퀴용 분진 집진 장치
KR101684353B1 (ko) 2015-06-22 2016-12-08 한국과학기술연구원 무동력 집진장치
KR101801748B1 (ko) * 2016-03-31 2017-11-28 한국과학기술연구원 복합식 집진 장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102136771B1 (ko) 2020-01-06 2020-07-22 함동윤 자동차의 구동력을 이용한 미세먼지 집진장치
KR102196800B1 (ko) 2020-07-27 2020-12-30 엔비스 주식회사 미세먼지 집진장치 및 그 장치의 구동방법
KR20230121312A (ko) * 2022-02-11 2023-08-18 경희대학교 산학협력단 타이어 마찰대전을 이용한 미세먼지 집진 장치
KR102700515B1 (ko) * 2022-02-11 2024-08-28 경희대학교 산학협력단 타이어 마찰대전을 이용한 미세먼지 집진 장치

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US11504722B2 (en) 2022-11-22

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