KR102037400B1 - 바이오필터의 성능 평가 시스템 및 성능 평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 바이오필터의 성능 평가 시스템은 식물을 기반으로 하는 바이오필터가 체결되는 성능 평가용 챔버, 바이오필터의 성능 평가를 위한 공기를 성능 평가용 챔버로 공급하는 공기 조화 장치, 성능 평가용 챔버로 공급되는 공기의 물성을 일정하게 유지하기 위한 풍동 장치 및 성능 평가용 챔버로 공급된 공기를 이용하여 바이오필터의 공기질 개선 성능 및 공조(空) 성능 중 적어도 하나를 평가하는 성능 평가 장치를 포함하고, 성능 평가용 챔버는 바이오필터의 공기질 개선 성능을 평가하기 위한 오염원 가스의 농도, 및 공조 성능을 평가하기 위한 공기의 압력을 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 바이오필터의 성능 평가 시스템 및 성능 평가 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 식물을 기반으로 하는 바이오필터의 성능을 평가할 수 있는 시스템 및 평가 방법에 관한 것이다.
실내 공기 오염이 심각해짐에 따라 현대인의 건강을 보호하는 측면에서 실내공기질(Indoor Air Quality, IAQ)을 개선하기 위한 노력이 증가하고 있다.
종래에는 실내 공기질 문제를 해결하기 위해서 휘발성 유기화합물과 같은 오염원 가스를 제거할 수 있는 공기청정기를 이용하거나, 중앙 공조 장치를 통해 실내에 쾌적한 공기가 공급될 수 있도록 하는 기술이 이용되고 있다.
또한, 2차 오염원 발생이 없고 환경적으로 안전한 효소나 미생물을 이용하여 오염물질의 흡착 및 흡수, 분해 등 생물학적으로 실내공기질을 개선하는 바이오필터(Biofilter) 기술도 개발되고 있다.
최근 들어, 식물을 기반으로 하는 바이오필터를 이용하여 실내의 공기질을 개선하고 공조(空) 기능을 수행하도록 하는 기술이 개발되고 있다.
식물을 기반으로 하는 바이오필터의 경우, 공기질 개선 및 공조 기능에 대한 성능 평가뿐만 아니라, 계속해서 바이오필터로서 기능할 수 있도록 식물이 계속해서 생육될 수 있는 조건을 유지하는 것도 중요하다.
이에 따라, 식물을 기반으로 하는 바이오필터의 상기와 같은 성능을 종합적으로 평가할 수 있는 기술에 대한 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 식물을 기반으로 하는 바이오필터의 공기질 개선 성능, 공조 성능, 및 바이오필터의 성능이 계속해서 유지되는지 여부를 평가함으로써, 식물을 기반으로 하는 바이오필터에 대한 종합적인 평가 시스템 및 평가 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 바이오필터의 성능 평가 시스템은, 식물을 기반으로 하는 바이오필터가 체결되는 성능 평가용 챔버, 상기 바이오필터의 성능 평가를 위한 공기를 상기 성능 평가용 챔버로 공급하는 공기 조화 장치, 상기 성능 평가용 챔버로 공급되는 공기의 물성을 일정하게 유지하기 위한 풍동 장치 및 상기 성능 평가용 챔버로 공급된 공기를 이용하여 상기 바이오필터의 공기질 개선 성능 및 공조(空) 성능 중 적어도 하나를 평가하는 성능 평가 장치를 포함하고, 상기 성능 평가용 챔버는, 상기 바이오필터의 공기질 개선 성능을 평가하기 위한 오염원 가스의 농도, 및 공조 성능을 평가하기 위한 공기의 압력을 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바이오필터의 성능 평가 방법은, 식물을 기반으로 하는 바이오필터의 성능 평가를 위해 상기 바이오필터가 설치된 성능 평가용 챔버로 공기를 공급하는 단계, 상기 바이오필터를 통과하기 전의 공기의 제1압력을 측정하고, 상기 바이오필터를 통과한 후의 공기의 제2압력을 측정하는 단계, 상기 제1압력과 상기 제2압력 간의 차압을 연산하는 단계 및 상기 차압에 기초하여 상기 바이오필터의 공조 성능을 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 식물을 기반으로 하는 바이오필터의 공기질 개선 성능, 공조 성능, 및 바이오필터의 성능이 계속해서 유지되는지 여부를 평가함으로써, 식물을 기반으로 하는 바이오필터의 성능을 종합적으로 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 성능 평가용 챔버의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 항온 항습 장치의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 도 4의 실험 준비 과정을 구체적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 도 4의 공기질 실험 과정을 구체적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 도 4의 공조 실험 과정을 구체적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 성능 평가용 챔버의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 항온 항습 장치의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 도 4의 실험 준비 과정을 구체적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 도 4의 공기질 실험 과정을 구체적으로 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 도 4의 공조 실험 과정을 구체적으로 나타내는 플로우차트이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목, 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목, 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 성능 평가용 챔버의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 항온 항습 장치의 구성을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 시스템은 성능 평가용 챔버(100), 공기 조화 장치(200), 풍동 장치(300), 및 성능 평가 장치(400)를 포함한다.
성능 평가용 챔버(100)는 바이오필터(10)의 성능 평가를 위한 데이터를 수집하기 위한 것이다. 성능 평가용 챔버(100)는 성능 평가의 대상이 되는 바이오필터(10)를 수납하기 위한 공간을 제공하고, 해당 공간에 수납된 바이오필터(10)의 성능 평가를 위한 다양한 데이터를 수집할 수 있다. 성능 평가용 챔버(100)는 바이오필터(10)의 공기질 성능 및 공조(空) 성능 중 적어도 하나를 평가하기 위한 데이터를 수집할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터(10)에는 식물이 적용될 수 있으며, 이에 따라 성능 평가용 챔버(100)는 식물의 생육 상태를 평가하기 위한 데이터를 추가로 수집할 수 있다.
공기 조화 장치(200)는 성능 평가용 챔버(100)로 공기를 공급한다. 공기 조화 장치(200)는 성능 평가용 챔버(100)에 덕트를 통해 연결될 수 있다. 공기 조화 장치(200)는 흡기 팬(미도시) 또는 배기 팬(미도시)을 포함하여 덕트를 통해 성능 평가용 챔버(100)로 공기를 공급할 수 있다.
풍동 장치(300)는 성능 평가용 챔버(100)로 공급되는 공기의 물성을 일정하게 하기 위한 것이다. 풍동 장치(300)는 성능 평가용 챔버(100) 및 공기 조화 장치(200)에 각각 덕트를 통해 연결될 수 있다. 이 경우, 공기 조화 장치(200)에서 공급된 공기는 성능 평가용 챔버(100)를 거쳐서 풍동 장치(300)로 배출되고, 풍동 장치(300)를 거쳐서 다시 공기 조화 장치(200)로 돌아오는 방향으로 순환할 수 있다. 풍동 장치(300)는 공급된 공기의 물성, 예컨대 압력을 조절하여 공기 조화 장치(200)로 공급한다. 이에 따라, 성능 평가용 챔버(100)에는 일정한 물성을 갖는 공기가 공급되도록 함으로써, 바이오필터(10)의 성능 평가가 일정한 조건에서 수행될 수 있다.
풍동 장치(300)는 플로우 노즐(Flow Nozzle)(미도시)을 포함하도록 구현됨으로써 유체의 난류를 방지하고, 압력 및 마찰 손실을 최소화할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로 공기의 물성을 일정하게 하기 위한 구성은 무엇이든지 포함하도록 풍동 장치(300)를 구현하는 것도 가능하다.
성능 평가 장치(400)는 바이오필터(10)의 성능을 평가한다. 성능 평가 장치(400)는 성능 평가용 챔버(100)에서 수집된 데이터를 이용하여 바이오필터(10)의 성능을 평가할 수 있다. 성능 평가 장치(400)는 바이오필터(10)에 대한 공기질 성능, 공조 성능, 및 식물의 생육 상태 중 적어도 하나를 평가할 수 있다. 예컨대, 성능 평가 장치(400)는 바이오필터(10)의 통과 전후에서 오염원 농도가 얼마나 낮아지는지에 기초하여 공기질 성능을 평가할 수 있다.
또한, 성능 평가 장치(400)는 바이오필터(10)의 통과 전후의 공기 압력을 비교하여 공조 성능을 평가할 수 있다. 예컨대, 성능 평가 장치(400)는 바이오필터(10)의 통과 전후에 측정된 공기의 압력의 차압을 연산하고, 연산된 차압을 이용하여 바이오필터(10)를 통과한 공기의 압력손실, 총 풍량, 및 여과속도 중 적어도 하나를 연산하고, 이에 기초하여 바이오필터(10)의 공조 성능을 평가할 수 있다. 성능 평가 장치(400)는 "AMCA Standard 210"이나 "KSB6311:송풍기의 시험방법" 등에 의거하여 공기의 압력손실, 총 풍량, 및 여과속도 중 적어도 하나를 이용하여 바이오필터(10)의 공조 성능을 평가할 수 있으므로, 구체적인 공조 성능 평가 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로 상기의 파라미터를 기초로 기재되지 않은 다른 방식으로 바이오필터(10)의 공조 성능을 평가하는 것도 가능하다.
또한, 성능 평가 장치(400)는 소정의 실험시간 동안 바이오필터(10)의 성능을 평가한 후 바이오필터(10)에 적용된 식물이 자라는 토양의 수분, 온습도, 엽온, 엽록소의 양, 및 녹시율(綠視率) 중 적어도 하나를 포함하는 식물의 생육 상태에 기초하여 바이오필터(10)의 성능 유지 여부를 판단할 수 있다.
이와 같이, 공기질 성능이나 공조 성능 평가 이후에 식물의 생육 상태에 기초하여 바이오필터(10)의 성능 유지 여부를 판단하는 것은, 공기질 개선 및 공조 기능을 수행한 후에도 바이오필터(10)의 성능이 유지될 수 있는지를 확인하기 위한 것이다. 구체적으로, 바이오필터(10)가 실험시간 동안 공기질을 개선하고 공조 기능을 수행한 후에 생육 상태가 변경되어 설정된 기능을 수행할 수 없는 상태가 될 수 있으므로, 성능 평가 장치(400)는 성능 평가 이후에 식물의 생육 상태에 기초하여 바이오필터(10)의 성능 유지 여부를 판단할 수 있다. 일례로, 성능 평가 장치(400)는 생육 상태가 상기 식물이 잘 자랄 수 있는 조건에 해당하면 바이오필터(10)의 성능이 유지되는 것을 판단하고, 생육 상태가 상기 식물이 잘 자랄 수 없는 조건에 해당하면 바이오필터(10)의 성능이 유지되지 않는 것으로 판단할 수 있다.
성능 평가 장치(400)는 실험시간 전후로 상기 식물의 생육 상태의 변화량에 기초하여 바이오필터(10)의 성능 유지 여부를 판단하는 것도 가능하다. 예컨대, 성능 평가 장치(400)는 실험시간 전후로 생육 상태가 많이 변할수록 바이오필터(10)의 성능이 유지되지 않는 것으로 판단할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 시스템은 항온 항습 장치(500)를 더 포함할 수 있다.
항온 항습 장치(500)는 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 일정하게 유지하기 위한 것이다. 식물을 기반으로 하는 바이오필터(10)의 경우, 온도 및 습도가 변함에 따라 식물의 생육 상태가 달라질 수 있어 바이오필터(10)로서의 성능이 상이해질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 항온 항습 장치(500)를 통해 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 일정하게 유지함으로써, 바이오필터(10)에 대한 성능 평가의 정확성을 높일 수 있다. 항온 항습 장치(500)는 성능 평가용 챔버(100)에 덕트를 통해 연결될 수 있다. 항온 항습 장치(500)는 바이오필터(10)의 성능 평가를 위해 기 설정된 실험시간 동안 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 성능 평가용 챔버(100)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 성능 평가용 챔버(100)는 프레임부(110), 제1유입부(120), 배출부(130), 회전부(140), 및 측정부(160)를 포함한다.
프레임부(110)는 바이오필터(10)가 체결되기 위한 것이다. 프레임부(110)는 지지부재(미도시)를 포함하여 체결된 바이오필터(10)를 고정시킬 수 있다.
프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이에는 제1기밀(氣密) 부재(미도시)가 구비될 수 있다. 제1기밀 부재는 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이를 기밀시키기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)를 통과하기 전후의 공기 물성을 측정하여 바이오필터(10)의 성능을 평가하는데, 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이가 기밀되어 있지 않으면 공기가 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이의 공간으로 통과하게 되어 정확한 성능 평가가 이루어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 제1기밀 부재를 통해 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이를 기밀시킴으로써, 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이로 공기가 이동하는 것을 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 성능 평가용 챔버(100)를 외부로부터 기밀시키기 위한 제2기밀 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)가 체결된 성능 평가용 챔버(100) 내부의 공기 물성의 변화를 측정하여 바이오필터(10)의 성능을 평가하는데, 성능 평가용 챔버(100)가 외부로부터 기밀하게 유지되지 않으면 실험 중에 성능 평가용 챔버(100) 내부의 공기가 외부로 배출되고 외부의 공기가 성능 평가용 챔버(100) 내부로 유입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 제2기밀 부재를 통해 성능 평가용 챔버(100)를 외부로부터 기밀시킴으로써, 성능 평가용 챔버(100) 내부를 외부와 차단할 수 있다.
제1기밀 부재 및 제2기밀 부재는 알루미늄 테이프로 구현될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로 공기 이동을 차단할 수 있는 물질은 무엇이든 이용될 수 있다.
제1유입부(120)는 공기가 유입되기 위한 것이다. 제1유입부(120)는 공기 조화 장치(200)에 연결되어 공기 조화 장치(200)로부터 유입되는 공기를 공급받을 수 있다. 제1유입부(120)는 공기 조화 장치(200)에 덕트를 통해 연결될 수 있다. 제1유입부(120)는 복수개로 형성될 수 있다. 제1유입부(120)는 성능 평가용 챔버(100)에 체결된 바이오필터(10)의 크기에 대응되는 개수로 형성될 수 있다.
배출부(130)는 공기를 배출하기 위한 것이다. 배출부(130)는 풍동 장치(300)에 연결되어 바이오필터(10)를 통과한 공기를 풍동 장치(300) 쪽으로 배출할 수 있다. 배출부(130)는 풍동 장치(300)에 덕트를 통해 연결될 수 있다.
회전부(140)는 프레임부(110)를 회전시키기 위한 것이다. 회전부(140)는 바이오필터(10)의 특성에 따라 프레임부(110)를 회전시킬 수 있다. 바이오필터(10)는 그 특성에 따라 지면에 대해 수직으로 체결되거나 지면에 대해 수평으로 체결될 수 있으므로, 회전부(140)는 프레임부(110)를 지면에 대해 수직 또는 수평으로 회전시킴으로써, 바이오필터(10)의 특성에 맞는 실험조건으로 성능 평가가 수행될 수 있도록 한다.
구체적으로, 바이오필터(10)의 성능을 평가하기 위해서는 바이오필터(10)가 이용될 수 있는 환경과 동일한 상태에서 실험을 수행하는 것이 바람직하다. 예컨대, 수경재배 방식으로 성장하는 식물을 기반으로 하는 바이오필터(10)의 경우 지면에 대해 수직한 방향으로 물이 공급될 수 있도록 지면에 대해 수직인 상태로 실험하는 것이 바람직하고, 일반적인 토양에서 성장하는 식물을 기반으로 하는 바이오필터(10)의 경우 토양의 유실을 방지하기 위해 지면에 대해 수평한 상태로 실험하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)의 특성에 따라 적합한 실험조건에서 성능을 평가할 수 있도록 회전부(140)를 통해 바이오필터(10)가 체결되는 회전부(140)의 기울기를 조절할 수 있다.
측정부(160)는 바이오필터(10)의 성능 평가를 위한 파라미터를 측정한다. 측정부(160)는 성능 평가용 챔버(100) 내부의 오염원 농도, 공기 압력, 및 생육 상태 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 측정부(160)는 바이오필터(10)를 통과하기 전과 후의 오염원 농도를 각각 측정할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 측정부(160)는 이산화탄소 및 TVOC(Total Volatile Organic Compounds, 총 유기 휘발성 화합물) 중 적어도 하나를 포함하는 오염원의 농도를 측정할 수 있다. 측정부(160)는 바이오필터(10)를 통과하기 전의 공기의 제1압력과, 바이오필터(10)를 통과한 후의 공기의 제2압력을 각각 측정할 수 있다. 측정부(160)는 성능 평가를 위한 실험이 종료된 후의 토양 수분, 온습도, 엽온, 엽록소의 양, 및 녹시율(綠視率) 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 성능 평가용 챔버(100)는 오염원 공기가 유입되기 위한 제2유입부(160)를 더 포함할 수 있다.
제2유입부(160)는 오염원 공급 장치(600)에 연결되어 오염원 공기를 공급받을 수 있다. 제2유입부(160)는 오염원 공급 장치(600)로부터 이산화탄소 및 TVOC 중 적어도 하나를 공급받을 수 있다. 제2유입부(160)는 오염원 공급 장치(600)에 덕트를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2유입부(160)를 통해 오염원 공급 장치(600)로부터 오염원 공기가 성능 평가용 챔버(100)로 공급되고, 바이오필터(10)를 통과함에 따른 오염원 공기의 농도 변화를 측정함으로써, 바이오필터(10)의 공기질 개선 성능을 평가할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 시스템이 항온 항습 장치(500)를 포함하는 경우, 성능 평가용 챔버(100)는 연통부(170)를 더 포함할 수 있다.
연통부(170)는 성능 평가용 챔버(100)를 항온 항습 장치(500)에 연통(連通)시키기 위한 것이다. 연통부(170)에 의해 성능 평가용 챔버(100)의 공기와 항온 항습 장치(500)의 공기가 동기화될 수 있다. 이에 따라, 항온 항습 장치(500)에 의해 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도가 일정하게 유지되기 때문에, 바이오필터(10)에 대한 정확한 성능 평가가 가능하다.
이하에서는 도 3을 참고하여, 본 발명의 실시예에 따른 항온 항습 장치(500)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
항온 항습 장치(500)는 동기화 챔버(520), 온습도 센서부(540), 및 온습도 조절부(560)를 포함한다.
동기화 챔버(520)는 성능 평가용 챔버(100)의 공기를 항온 항습 장치(500)의 공기와 동기화시키기 위한 것이다. 동기화 챔버(520)는 성능 평가용 챔버(100)의 공기와 동일한 상태의 공기를 포함함으로써 성능 평가용 챔버(100)의 공기 상태를 확인할 수 있도록 한다. 동기화 챔버(520)는 성능 평가용 챔버(100)와 연결됨으로써, 공기가 자유롭게 이동할 수 있는 통로를 제공할 수 있다.
온습도 센서부(540)는 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 감지하기 위한 것이다. 이를 위해, 온습도 센서부(540)는 동기화 챔버(520)의 온도 및 습도를 측정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 동기화 챔버(520)의 공기가 성능 평가용 챔버(100)의 공기에 동기화된 상태이므로 온습도 센서부(540)는 동기화 챔버(520) 내부에 구비되어 동기화 챔버(520)의 온도 및 습도를 측정함으로써, 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 감지할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로, 온습도 센서부(540)는 성능 평가용 챔버(100) 내부에 구비되어 직접 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 측정하는 것도 가능하다.
온습도 조절부(560)는 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 조절하기 위한 것이다. 온습도 조절부(560)는 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 온습도 조절부(560)를 통해 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 일정하게 유지함으로써, 바이오필터(10)에 대한 성능 평가의 정확성을 높일 수 있다. 온습도 조절부(560)는 바이오필터(10)를 구성하는 식물의 특성에 대응되도록 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 유지할 수 있다.
예컨대, 온습도 조절부(560)는 동기화 챔버(520)의 온도 및 습도를 조절함으로써, 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 조절할 수 있다. 전술한 바와 같이, 동기화 챔버(520)의 공기가 성능 평가용 챔버(100)의 공기에 동기화된 상태이므로 온습도 조절부(560)는 동기화 챔버(520)의 온도 및 습도를 조절함으로써, 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 조절할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로, 온습도 조절부(560)는 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 직접 조절하는 것도 가능하다.
이하에서는, 도 4 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 바이오필터의 성능 평가 방법을 구체적으로 살펴보기로 한다. 이러한 바이오필터의 성능 평가 방법은 바이오필터의 성능 평가 시스템을 통해 구현될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 바이오필터의 성능 평가 시스템은 우선 바이오필터의 특성을 분석하여 실험조건 및 실험유형을 선정한다(S100). 예컨대, 바이오필터(10)를 구성하는 식물의 특성에 따라 적합한 온도 및 습도 조건이 상이할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)의 특성을 분석하여 성능 평가를 위한 실험시간 동안 유지할 성능 평가용 챔버(100)의 온도 및 습도를 선정할 수 있다. 또한, 바이오필터(10)를 구성하는 식물의 특성에 따라 바이오필터(10)가 이용될 환경이 상이할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)의 특성을 분석하여 수직형 실험 또는 수평형 실험과 같은 유형의 실험이 각각 수행될 수 있도록 한다.
다음으로, 바이오필터의 성능 평가 시스템은 바이오필터(10)의 성능 평가를 위한 실험을 준비한다(S300).
이하에서는 도 5를 참조하여 실험 준비 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 바이오필터(10)의 성능 평가를 위한 실험준비를 위해, 공기 조화 장치(200)가 예비 구동된다(S310).
다음으로, 공기 조화 장치(200)의 예비 구동 시간 동안 실험 인프라가 정상적으로 동작하는지 확인한다(S320). 구체적으로, 측정부(160)를 통해 성능 평가용 챔버(100) 내부의 데이터가 이상없이 측정되는지와, 공기 조화 장치(200)를 통해 공기가 성능 평가용 챔버(100)로 이상없이 공급되는지 등을 통해 실험 인프라가 정상적으로 동작하는지 확인할 수 있으며, 기재된 바에 한정되는 것은 아니므로 바이오필터의 성능 평가 시스템을 구성하는 모든 실험 인프라의 정상 동작 여부를 확인할 수 있다.
다음으로, 실험 인프라가 정상적으로 동작하는 경우 공기 조화 장치(200)의 구동이 종료되고, 성능 평가용 챔버(100)에 바이오필터(10)를 체결한다(S350).
단계 S100에서 수직형 실험이 선정된 경우 성능 평가용 챔버(100)의 프레임부(110)를 지면에 대해 수직하게 회전시킨 상태에서 바이오필터(10)를 프레임부(110)에 체결한다. 반면, 단계 S100에서 수평형 실험이 선정된 경우 성능 평가용 챔버(100)의 프레임부(110)를 지면에 대해 수평하게 회전시킨 상태에서 바이오필터(10)를 프레임부(110)에 체결한다.
다음으로, 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이에 대한 기밀(氣密) 작업을 수행한다(S370). 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)의 성능 평가를 위해 바이오필터(10)를 통과하기 전후의 공기 물성을 측정하는데, 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이가 기밀되어 있지 않으면 공급된 공기가 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이의 공간으로 통과하게 되어 정확한 성능 평가가 이루어지지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 성능 평가용 챔버(100)로 공급된 공기는 모두 바이오필터(10)를 통과할 수 있도록 프레임부(110)와 바이오필터(10) 사이를 기밀하게 유지한다.
다음으로, 성능 평가용 챔버(100)를 외부로부터 차단하기 위한 기밀 작업을 수행한다(S390). 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)의 성능 평가를 위해 바이오필터(10)가 체결된 성능 평가용 챔버(100) 내부의 공기 물성의 변화를 측정하는데, 성능 평가용 챔버(100)가 외부로부터 기밀하게 유지되지 않으면 실험 중에 성능 평가용 챔버(100) 내부의 공기가 외부로 배출되고 외부의 공기가 성능 평가용 챔버(100) 내부로 유입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 성능 평가용 챔버(100) 내부로 유입된 공기 성질이 다른 요인에 의해 변하지 않도록 성능 평가용 챔버(100)를 외부에 대해 기밀하게 유지한다.
다시, 도 4를 참고하면, 바이오필터(10)에 대한 공기질 실험(S400) 및 공조 실험(S500) 중 적어도 하나를 수행한다.
예컨대, 오염된 공기를 정화하는 효과를 갖는 바이오필터(10)에 대해서는 공기질 성능을 평가하기 위한 공기질 실험이 필요하고, 미세먼지 등을 차단하는 효과를 갖는 바이오필터(10)에 대해서는 공조 성능을 평가하기 위한 공조 실험이 필요할 수 있으므로, 바이오필터(10)의 어떠한 성능을 평가할 것인지에 따라 공기질 실험(S400) 및 공조 실험(S500) 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 공기질 실험 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 공기질 실험을 위해 우선 공기 조화 장치(200)가 구동된다(S410). 이에 따라, 공기 조화 장치(200)에 의해 발생된 공기가 성능 평가용 챔버(100)로 공급된다.
다음으로, 오염원 공급 장치(600)를 통해 성능 평가용 챔버(100)로 오염원 가스를 주입한다(S430). 오염원 가스는 이산화탄소 및 TVOC 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 바이오필터(10)의 통과 전후로 오염원 가스의 농도를 측정한다(S450). 예컨대, 이산화탄소 및 TVOC 농도를 측정하는 측정부(160)는 제1유입부(120)와 바이오필터(10) 사이에 구비되어 바이오필터(10)를 통과하기 전의 오염원 가스 농도를 측정할 수 있고, 바이오필터(10)와 배출부(130) 사이에 구비되어 바이오필터(10)를 통과한 후의 오염원 가스 농도를 측정할 수 있다.
다음으로, 기 설정된 실험시간이 경과하면(S470), 공기 조화 장치(200)의 구동이 종료된다(S480). 이 때, 실험시간은 바이오필터(10)에 의해 공기질이 개선되는데 필요한 시간을 고려하여 설정될 수 있다.
상기의 단계 S410 내지 S480을 통해 바이오필터(10)의 공기질 관련 성능 평가를 위한 데이터가 수집될 수 있다.
이하에서는 도 7을 참조하여 공조 실험 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 공조 실험을 위해 우선 공기 조화 장치(200)가 구동된다(S510). 이에 따라, 공기 조화 장치(200)에 의해 발생된 공기가 성능 평가용 챔버(100)로 공급된다.
다음으로, 바이오필터(10)를 통과하기 전의 공기의 제1압력 및 바이오필터(10)를 통과한 후의 공기의 제2압력을 측정한다(S520). 예컨대, 압력을 측정하는 측정부(160)는 제1유입부(120)와 바이오필터(10) 사이에 구비되어 바이오필터(10)를 통과하기 전의 공기의 제1압력을 측정할 수 있고, 바이오필터(10)와 배출부(130) 사이에 구비되어 바이오필터(10)를 통과한 후의 공기의 제2압력을 측정할 수 있다.
다음으로, 제1압력과 제2압력 간의 차압을 연산하고(S530), 연산된 차압을 이용하여 바이오필터(10)를 통과한 공기의 압력손실, 총 풍량, 및 여과속도 중 적어도 하나를 연산한다(S540).
다음으로, 기 설정된 실험시간이 경과하면(S550), 공기 조화 장치(200)의 구동을 종료시킨다(S560). 이 때, 실험시간은 바이오필터(10)에 의해 미세먼지 등이 차단되는데 필요한 시간을 고려하여 설정될 수 있다.
상기의 단계 S510 내지 S560을 통해 바이오필터(10)의 공조 관련 성능 평가를 위한 데이터가 수집될 수 있다.
다시, 도 4를 참고하면, 단계 S400 또는 S500에서 수집된 데이터를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 바이오필터(10)의 성능을 평가한다(S600).
예컨대, 공기질 실험에 있어서, 성능 평가 장치(400)는 실험시간 동안 바이오필터(10)를 통과함에 따라 오염원 가스의 농도가 어느 정도 낮아졌는지에 기초하여 바이오필터(10)의 성능을 평가할 수 있다. 또한, 공조 실험에 있어서, 성능 평가 장치(400)는 실험시간 동안 바이오필터(10)를 통과함에 따라 공기의 압력손실, 및 총 풍량이 어떻게 변하는지와, 바이오필터(10)를 통과하는 공기의 여과속도에 기초하여 바이오필터(10)의 성능을 평가할 수 있다. 바이오필터(10)의 성능을 평가하는 방법은 이에 한정되지 않으므로, 더욱 다양한 연산 과정을 이용하여 성능을 평가할 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)가 체결될 수 있는 성능 평가용 챔버(100)를 구축하고, 성능 평가용 챔버(100) 내에서 바이오필터(10)에 의해 달라진 공기질 및 공조 특성을 측정함으로써 바이오필터(10)의 성능을 평가할 수 있다.
한편, 상기의 단계 S400 및 S500는 공기 조화 장치(200)의 구동이 종료된 후, 바이오필터(10)에 적용된 식물의 생육 상태를 측정하는 과정(S490, S570)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 공기질 실험이나 공조 실험 종료 이후에 식물의 생육 상태를 측정하는 것은, 공기질 개선 및 공조 기능을 수행한 후에도 바이오필터(10)의 성능이 유지될 수 있는지를 확인하기 위한 것이다. 구체적으로, 바이오필터(10)가 실험시간 동안 공기질을 개선하고 공조 기능을 수행한 후에 생육 상태가 변경되어 설정된 기능을 수행할 수 없는 상태가 될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 바이오필터(10)가 계속해서 설정된 성능을 유지할 수 있는지를 평가하기 위한 데이터를 수집한다.
이에 따라, 측정부(160)는 바이오필터(10)에 적용된 식물의 생육 상태를 판단할 수 있는 데이터로서, 토양 수분, 온습도, 엽온, 엽록소의 양, 및 녹시율(綠視率) 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로 식물의 생육 상태를 판단할 수 있는 다른 데이터를 포함할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 성능 평가용 챔버 110: 프레임부
120: 제1유입부 130: 배출부
140: 회전부 150: 제2유입부
160: 측정부 170: 연통부
200: 공기 조화 장치 300: 풍동 장치
400: 성능 평가 장치 500: 항온 항습 장치
520: 동기화 챔버 540: 온습도 센서부부
560: 온습도 조절부 600: 오염원 공급 장치
120: 제1유입부 130: 배출부
140: 회전부 150: 제2유입부
160: 측정부 170: 연통부
200: 공기 조화 장치 300: 풍동 장치
400: 성능 평가 장치 500: 항온 항습 장치
520: 동기화 챔버 540: 온습도 센서부부
560: 온습도 조절부 600: 오염원 공급 장치
Claims (12)
- 식물을 기반으로 하는 바이오필터가 체결되는 성능 평가용 챔버;
상기 바이오필터의 성능 평가를 위한 공기를 상기 성능 평가용 챔버로 공급하는 공기 조화 장치;
상기 성능 평가용 챔버로 공급되는 공기의 물성을 일정하게 유지하기 위한 풍동 장치; 및
상기 성능 평가용 챔버로 공급된 공기를 이용하여 상기 바이오필터의 공기질 개선 성능 및 공조(空) 성능 중 적어도 하나를 평가하는 성능 평가 장치를 포함하고,
상기 성능 평가용 챔버는,
상기 공기 조화 장치에 연결되어 상기 공기 조화 장치에 의해 발생된 공기가 유입되는 제1유입부;
상기 풍동 장치에 연결되어 상기 바이오필터에 의해 필터링된 공기가 유출되는 배출부;
상기 바이오필터에 대한 실험유형에 따라 상기 바이오필터가 체결되는 프레임부가 지면과 이루는 각도를 조절하는 회전부; 및
상기 바이오필터의 공기질 개선 성능을 평가하기 위한 오염원 가스의 농도, 및 공조 성능을 평가하기 위한 공기의 압력을 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 실험유형은, 지면에 대해 상기 바이오필터가 수직하게 구비되는 수직형 실험, 및 상기 지면에 대해 상기 바이오필터가 수평하게 구비되는 수평형 실험을 포함하고,
상기 회전부는, 상기 수직형 실험시 상기 프레임부를 상기 지면에 대해 수직하게 회전시키고, 상기 수평형 실험시 상기 프레임부를 상기 지면에 대해 수평하게 회전시키는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 성능 평가용 챔버는, 오염원 가스를 공급하는 오염원 공급 장치에 연결되어 상기 오염원 가스가 유입되는 제2유입부를 더 포함하고,
상기 측정부는, 상기 바이오필터를 통과하기 전후의 상기 오염원 가스의 농도 변화에 기초하여 상기 바이오필터의 공기질 개선 성능을 평가할 수 있도록 상기 제2유입부와 상기 바이오필터 사이에서 상기 바이오필터를 통과하기 전의 상기 오염원 가스의 농도를 측정하고, 상기 바이오필터와 상기 배출부 사이에서 상기 바이오필터를 통과한 후의 상기 오염원 가스의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 오염원 가스의 농도 및 상기 공기의 압력의 측정이 종료된 후에 토양 수분, 온습도, 엽온, 엽록소의 양, 및 녹시율(綠視率) 중 적어도 하나를 포함하는 식물의 생육 상태를 더 측정하고,
상기 성능 평가 장치는, 상기 바이오필터의 성능 평가가 종료된 후 상기 식물의 생육 상태에 기초하여 상기 바이오필터의 성능 유지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 바이오필터를 통과하기 전후의 공기의 압력 변화에 기초하여 상기 바이오필터의 공조 성능을 평가할 수 있도록 상기 제1유입부와 상기 바이오필터 사이에서 상기 바이오필터를 통과하기 전의 상기 공기의 제1압력을 측정하고, 상기 바이오필터와 상기 배출부 사이에서 상기 바이오필터를 통과한 후의 상기 공기의 제2압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 성능 평가용 챔버의 온도 및 습도를 기 설정된 실험시간 동안 일정하게 유지하기 위한 항온 항습 장치를 더 포함하고,
상기 항온 항습 장치는, 내부의 공기가 상기 성능 평가용 챔버의 공기와 동기화되도록 상기 성능 평가용 챔버에 연통된 동기화 챔버;
상기 동기화 챔버 내부의 온도 및 습도를 측정하는 온습도센서부; 및
상기 동기화 챔버의 온도 및 습도를 조절하는 온습도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 시스템. - 식물을 기반으로 하는 바이오필터의 성능 평가를 위해 상기 바이오필터가 설치된 성능 평가용 챔버로 공기를 공급하는 단계;
상기 바이오필터를 통과하기 전의 공기의 제1압력을 측정하고, 상기 바이오필터를 통과한 후의 공기의 제2압력을 측정하는 단계;
상기 제1압력과 상기 제2압력 간의 차압을 연산하는 단계; 및
상기 차압에 기초하여 상기 바이오필터의 공조 성능을 평가하는 단계를 포함하고,
상기 성능 평가용 챔버로 공기를 공급하는 단계 이전에,
상기 바이오필터에 대한 실험유형에 따라 상기 바이오필터가 설치된 성능 평가용 챔버의 프레임부가 지면과 이루는 각도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 방법. - 제8항에 있어서,
상기 공조 성능을 평가하는 단계는,
상기 차압을 이용하여 연산되는 압력손실, 총 풍량, 및 여과속도 중 적어도 하나에 기초하여 상기 공조 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 방법. - 제8항에 있어서,
상기 바이오필터의 공기질 개선 성능을 평가하는 단계를 더 포함하고,
상기 공기질 개선 성능을 평가하는 단계는,
상기 성능 평가용 챔버로 오염원 가스를 주입하는 단계;
상기 바이오필터의 통과 전후로 상기 오염원 가스의 농도를 측정하는 단계; 및
기 설정된 실험 시간이 경과하면 상기 공기의 공급을 중단하고, 상기 측정된 농도의 변화에 기초하여 상기 바이오필터의 공기질 개선 성능을 평가하는 단계를 포함하는 바이오필터의 성능 평가 방법. - 제8항에 있어서,
상기 공조 성능을 평가한 이후에, 상기 바이오필터를 구성하는 토양 수분, 온습도, 엽온, 엽록소의 양, 및 녹시율(綠視率) 중 적어도 하나를 포함하는 식물의 생육 상태를 측정하는 단계; 및
상기 식물의 생육 상태에 기초하여 상기 바이오필터의 성능 유지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 방법. - 제8항에 있어서,
상기 바이오필터를 구성하는 토양 수분, 온습도, 엽온, 엽록소의 양, 및 녹시율(綠視率) 중 적어도 하나를 포함하는 식물의 생육 상태를 측정하는 단계;
기 설정된 실험 시간이 경과함에 따른 상기 토양 수분, 상기 온습도, 상기 엽온, 상기 엽록소의 양, 및 상기 녹시율 중 적어도 하나의 변화량을 연산하는 단계; 및
상기 변화량에 따라 상기 바이오필터의 성능 유지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오필터의 성능 평가 방법.
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