KR102059332B1 - 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원 - Google Patents
수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 수경공원의 둘레 또는 상기 수경공원 내에 배치되며, 적어도 일부가 수위선 이상으로 노출되는 조경석부; 상기 수경공원 내에 배치되고, 다수의 여재층으로 축조되되 수위 조절에 따라 상부면이 노출 가능하게 구성되는 여과구조물과, 상기 여과구조물에 매설되는 펌프부를 구비하는 수질정화시스템; 연결관을 통해 상기 펌프부와 연결되어, 상기 여재층에 의해 여과된 정화수를 상기 수경공원 내에 분사하는 분수; 및 상기 조경석부와 상기 여과구조물의 상부면을 덮도록 배치되어, 공기 중의 미세먼지를 흡착하여 분해하도록 이루어지는 광촉매층을 구비하며, 상기 펌프부는, 상기 여과구조물에 매설되고, 측면에 상기 여재층을 거치며 여과된 정화수의 이물질을 거르도록 구성되는 타공망이 형성된 하우징 본체; 및 상기 하우징 본체의 내부에 수용되어, 상기 연결관과 연결되는 인라인 펌프; 및 상기 하우징 본체에 형성된 상측 개구부를 개폐하도록 구성되며, 상기 여과구조물의 상부면 상에 노출되는 하우징 커버를 포함하는 미세먼지 저감기능 및 수질 정화기능을 구비하는 친환경 수경공원을 개시한다.
Description
본 발명은 수질을 정화하는 수질정화시스템과 미세먼지를 분해하는 광촉매층을 구비하는 친환경 수경공원에 관한 것이다.
유원지, 골프장, 도심지, 주거단지, 대형 쇼핑몰 등에는 경관 개선 및 생태환경 조성의 목적으로 호수, 연못 등의 수공간이 조성된다.
종래에는 이러한 수공간에 특별한 수질정화 수단없이 물의 순환을 위한 유체순환시설만이 구비되었다. 상기 유체순환시설은 펌프의 동력에 의해 작동되는 것이 일반적이다. 상기 유체순환시설은 수공간과 떨어진 별도의 장소에 구비되거나, 수공간 내에 펌프실 형태로 설치된다.
수공간 내에 구비되는 통상의 유체순환시설은, 펌프실이 저수면 바닥보다 낮은 위치에 매립된 구조를 가지며, 펌프실 내에 배치되는 펌프는 물을 순환시키는 기능만 할 뿐 수질정화의 목적으로 사용되지는 않았다. 그러나 상기 구조에 따르면, 펌프의 고장으로 인한 설비 교환 작업시 수공간에 채워진 물 전체를 강제 퇴수해야 하고, 수질정화를 위한 구조가 추가적으로 필요하다는 문제점이 있다.
아울러, 도심지, 주거단지 인근에는 차량의 왕래가 빈번한 차량도로가 인접하여 있다. 따라서, 수공간이 도심지 또는 주거단지에 조성되는 경우, 차량에서 배출되는 다량의 배기가스는 상기 수공간의 공기를 오염시키게 된다.
뿐만 아니라, 미세먼지의 상당 부분이 중국에서 유입되어 대한민국의 전역에 영향을 미침에 따라, 차량도로에 인접하여 있지 않더라도 수공간 주변에 부유하는 미세먼지가 수공간을 이용하는 시민의 건강에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 첫 번째 목적은 수경공원 내의 물을 정화하기 위한 설비가 보다 소형화되고 유지 보수가 용이한 새로운 구조의 수질정화시스템을 구비하는 친환경 수경공원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 미세먼지 저감기능을 갖는 친환경 수경공원을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 수경공원 내에 배치되고, 다수의 여과제들이 혼합되어 축조되는 여재층을 포함하는 여과구조물과, 상기 여과구조물에 매설되는 펌프부를 구비하는 수질정화시스템; 및 연결관을 통해 상기 펌프부와 연결되어, 상기 여재층에 의해 여과된 정화수를 상기 수경공원 내에 분사하는 분수를 포함하고, 상기 펌프부는, 상기 여재층에 매설되고, 측면에 상기 여재층을 거치며 여과된 정화수의 이물질을 거르도록 구성되는 타공망이 형성된 하우징 본체; 상기 하우징 본체의 내부에 수용되어, 상기 연결관과 연결되는 인라인 펌프; 및 상기 하우징 본체에 형성된 상측 개구부를 개폐하도록 구성되며, 상기 여과구조물의 상부면 상에 노출되는 하우징 커버를 포함하며, 상기 하우징 본체의 하부면은 상기 여과구조물의 바닥면보다 높게 위치하고, 상기 하우징 본체의 상단은 상기 여과구조물의 상부면으로부터 돌출되게 위치하며, 상기 하우징 커버는 상기 여과구조물의 상부면보다 높게 위치하는 친환경 수경공원을 개시한다.
상기 수경공원의 수질정화 기능이 정상 작동시, 상기 인라인 펌프는 물에 잠기도록 배치된다.
본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상기 여과구조물의 상부면을 덮도록 배치되어, 흡착된 미세먼지를 분해하도록 이루어지는 광촉매층; 및 광촉매층이 노출되거나 잠기도록 상기 수경공원의 수위를 조절하는 수위조절부를 더 포함한다.
상기 광촉매층은, 테트라에틸오소실리케이트(TEOS), 트리메톡시(메틸)실란(Trimethoxy(methyl)silane), 트리에톡시(메틸)실란(triethoxy(methyl)silane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 졸의 열경화물을 포함하는 바인더; 활성탄, 제올라이트, 아파타이트, 알루미나, 실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 흡착제; 및 이산화티타늄과 이산화텅스텐이 혼합된 광촉매를 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명은, 내부에 물이 채워지고, 식물이 식재된 수경공원에 있어서, 상기 수경공원의 둘레 또는 상기 수경공원 내에 배치되며, 적어도 일부가 수위선 이상으로 노출되는 조경석부; 상기 수경공원 내에 배치되고, 다수의 여과제들이 혼합되어 축조되는 여재층을 포함하고 수위 조절에 따라 상부면이 노출 가능하게 구성되는 여과구조물과, 상기 여과구조물에 매설되는 펌프부를 구비하는 수질정화시스템; 연결관을 통해 상기 펌프부와 연결되어, 상기 여재층에 의해 여과된 정화수를 상기 수경공원 내에 분사하는 분수; 및 상기 조경석부와 상기 여과구조물의 상부면을 덮도록 배치되어, 공기 중의 미세먼지를 흡착하여 분해하도록 이루어지는 광촉매층을 구비하며, 상기 펌프부는, 상기 여과구조물에 매설되고, 측면에 상기 여재층을 거치며 여과된 정화수의 이물질을 거르도록 구성되는 타공망이 형성된 하우징 본체; 상기 하우징 본체의 내부에 수용되어, 상기 연결관과 연결되는 인라인 펌프; 및 상기 하우징 본체에 형성된 상측 개구부를 개폐하도록 구성되며, 상기 여과구조물의 상부면 상에 노출되는 하우징 커버를 포함하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원을 개시한다.
상기 광촉매층은, 테트라에틸오소실리케이트(TEOS), 트리메톡시(메틸)실란(Trimethoxy(methyl)silane), 트리에톡시(메틸)실란(triethoxy(methyl)silane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 졸의 열경화물을 포함하는 바인더; 활성탄, 제올라이트, 아파타이트, 알루미나, 실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 흡착제; 및 이산화티타늄과 이산화텅스텐이 혼합된 광촉매를 포함할 수 있다.
상기 이산화티타늄의 입경(particle diameter)은 20nm 이상 40nm 이하로 구성될 수 있고, 상기 이산화텅스텐의 입경(particle diameter)은 30nm 이상 100nm 이하로 구성될 수 있다.
상기 수경공원은, 광에너지에 의해 상기 광촉매가 여기되도록, 상기 광촉매층을 비추도록 구성되는 복수 개의 광원을 구비하는 광원부를 더 포함할 수 있다.
상기 수경공원은, 상기 광원부의 구동을 제어하는 제어부를 더 구비하며, 상기 제어부는 시간정보, 기상정보 또는 미세먼지농도정보 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 광원의 구동 개수를 조절하도록 이루어질 수 있다.
상기 광촉매층은 상기 하우징 커버를 덮도록 배치될 수 있다.
상기 광촉매층에서 질소산화물은 광분해되어 질산염으로 전환되며, 상기 여재층은 상기 수경공원의 물에 혼합된 질산염을 제거하도록 이루어지는 여과제를 포함할 수 있다.
상기 여과구조물은, 상기 여재층의 아래에 배치되는 참숯층; 상기 여재층과 상기 참숯층을 둘러싸도록 배치되는 잡석; 및 상기 여재층을 덮도록 배치되는 경계제를 더 포함할 수 있으며, 상기 펌프부는 상기 여재층 내에 매설되어 상기 참숯층의 상측에 위치할 수 있다.
상기 수경공원은, 상기 광촉매층이 노출되거나 잠기도록 상기 수경공원의 수위를 조절하는 수위조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 수경공원은, 미세먼지를 감지하는 미세먼지 감지센서; 및 외부에서 제공하는 상기 수경공원이 위치하는 지역의 제1미세먼지농도와, 상기 미세먼지 감지센서에 의해 감지된 제2미세먼지농도를 각각 출력하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 수경공원은, 상기 광촉매층에 물을 분사하도록 구성되는 물분사부를 더 포함할 수 있다.
상기 수경공원은, 상기 물분사부의 구동을 제어하는 제어부를 더 구비하며, 상기 제어부는 시간정보, 기상정보 또는 미세먼지농도정보 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 물분사부의 구동을 조절하도록 이루어질 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 수경공원 내의 물은 여재층에 의해 다수회 여과된 후, 여재층에 매설된 하우징의 타공망에 의해 최종적으로 이물질이 걸러져, 하우징 내부의 인라인 펌프로 유입 및 배출되도록 구성된다. 따라서, 설비를 위해 요구되는 상하 높이가 낮아져서 컴팩트하면서도 효율적인 수질정화시스템이 구현될 수 있다.
또한, 하우징 커버의 개폐만으로 하우징 본체 내부의 깨끗한 물에 잠겨있는 인라인 펌프에 접근할 수 있으므로, 인라인 펌프의 유지 보수가 용이하게 이루어질 수 있다.
둘째, 광촉매층이 조경석부 또는 여과구조물 중 적어도 하나를 덮도록 배치되고, 상기 광촉매층이 공기 중의 미세먼지를 흡착하여 분해하도록 구성됨으로써, 수경공원의 미세먼지가 저감될 수 있다.
아울러, 광촉매층은 흡착제와 광촉매를 손상시키지 않으면서 조경석부 및 여과구조물의 표면에 견고하게 부착될 수 있는 바인더, 적은 양의 광원에서도 신속하고 빠른 광산화작용이 이루어질 수 있는 이산화티타늄과 이산화텅스텐이 혼합된 광촉매, 그리고 공기 중의 미세먼지를 흡착하도록 이루어지는 흡착제가 조합되어, 우수한 미세먼지 저감기능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수경공원을 보인 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 수질정화시스템의 확대도.
도 3은 도 2에 도시된 라인 A-A'를 따라 취한 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 라인 B-B'를 따라 취한 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 광촉매층의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 수질정화시스템의 확대도.
도 3은 도 2에 도시된 라인 A-A'를 따라 취한 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 라인 B-B'를 따라 취한 단면도.
도 5는 도 3에 도시된 광촉매층의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
이하, 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수경공원(100)을 보인 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수질정화시스템(120)의 확대도이다. 도 3은 도 2에 도시된 라인 A-A'를 따라 취한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 라인 B-B'를 따라 취한 단면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 광촉매층(140)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 수경공원(100)의 내부에는 물이 채워지고 식물(나무를 포함한다)이 식재된다. 본 발명에서는, 이러한 수경공원(100)에 수질 정화를 위한 수질정화시스템(120)과 미세먼지 저감을 위한 광촉매층(140)이 구비된다. 이하에서는 이들과 관련된 구조와 기능에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
조경석부(110)는 수경공원(100)의 둘레 또는 수경공원(100) 내에 배치되며, 적어도 일부가 수위선 이상으로 노출되도록 구성된다. 예를 들어, 수경공원(100)의 둘레를 따라 다수의 조경석이 배치될 수도 있고, 수경공원(100) 내에 부피가 큰 바위가 조경석으로 배치될 수도 있다.
수경공원(100) 내에는 여과구조물(121)과 펌프부(122)를 구비하는 수질정화시스템(120)이 구비된다.
본 도면에서는, 여재층(121a), 참숯층(121b), 잡석(121f) 및 경계제(121g)를 포함는 여과구조물(121)을 보이고 있다.
여재층(121a)은 다수의 여과제들이 혼합되어 축조된다. 여재층(121a)으로 제올라이트, 맥반석, 황토 내지 점토 세라믹, 광물분쇄석 등과 같이 수질정화 기능이 있는 다양한 종류의 여과제가 사용될 수 있다. 상기 수질정화 기능에는 질산염 제거 기능이 포함될 수 있다.
일 예로, 여재층(121a)은 상술한 다수의 여과제들이 혼합된 형태를 이룰 수 있다. 예를 들어, 제올라이트, 맥반석, 황토 내지 점토 세라믹 및 광물분쇄석으로 구성된 4종 혼합 여과제들이 혼합되어 여재층(121a)을 구성할 수 있다.
다른 일 예로, 어느 하나의 여과제는 다른 하나의 여과제를 감싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 여재층(121a)으로 4종의 여과제들이 사용될 경우, 제2여과제는 제1여과제를 감싸도록 배치되고, 제3여과제는 제2여과제를 감싸도록 배치되며, 제4여과제는 제3여과제를 감싸도록 배치된다.
여재층(121a)은 잡석(121f)에 의해 둘러싸여 그 형태가 유지될 수 있다. 잡석(121f)을 구성하는 입자의 크기는 여재층(121a)을 구성하는 입자의 크기보다 큰 것이 바람직하다.
여재층(121a)의 아래에는 참숯층(121b)이 배치될 수 있다. 참숯층(121b)은 여재층(121a)에 의해 덮이고 잡석(121f)에 의해 둘러싸여 유실이 방지될 수 있다.
여재층(121a)의 상부에는 경계제(121g)가 적층될 수 있다. 경계제(121g)는 패쇄석(예를 들어, 자갈)으로 구성될 수 있다. 경계제(121g)를 구성하는 입자의 크기는 여재층(121a)을 구성하는 입자의 크기보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 경계제(121g)는 10mm 이하의 입경을 갖는 자갈로 구성될 수 있고, 여재층(121a)은 40mm 이상 100mm 이하의 입경을 갖는 여과제들로 구성될 수 있다.
여과구조물(121)이 수경공원(100)과 어우러지도록, 여과구조물(121)의 상부에는 식물(121h)이 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 여재층(121a)의 상부에 적층된 경계제(121g)에 식물(121h)이 식재된 포트(121e)가 설치된 것을 보이고 있다.
수경공원(100)에는 수위를 조절하는 수위조절부(미도시)가 구비되며, 여과구조물(121)은 수위조절부에 의한 수위 조절에 따라 상부면이 노출 가능하게 구성된다. 다시 말해서, 여과구조물(121)은 수위 조절에 따라 잠길 수도 있고, 상부면이 노출될 수도 있다.
펌프부(122)는 여과구조물(121)에 매설된다. 본 도면에서는, 펌프부(122)가 여재층(121a) 내에 매설된 것을 보이고 있다. 펌프부(122)는 하우징 본체(122a), 인라인 펌프(122b) 및 하우징 커버(122c)를 포함한다.
하우징 본체(122a)는 여재층(121a)에 매설되고, 상측 개구부를 구비한다. 하우징 본체(122a)의 측면에는 타공망(122a')이 형성되어, 여재층(121a)을 거치며 여과된 정화수가 내부로 유입될 때 이물질을 거르도록 이루어진다. 하우징 본체(122a)의 내부로 여재층(121a)을 구성하는 여과제가 내부로 유입되지 않도록, 타공망(122a')의 크기는 상기 여과제의 입경(particle diameter)보다 작은 것이 바람직하다. 따라서, 하우징 본체(122a)의 내부에는 항상 깨끗한 물이 채워진다.
하우징 본체(122a)의 하부면은 여재층(121a)의 바닥면보다 높게 위치하며, 하우징 본체(122a)의 상단은 여과구조물(121)의 상부면으로부터 돌출되게 위치한다. 본 도면에서는, 하우징 본체(122a)의 상단이 경계제(121g)보다 돌출되게 위치한 것을 보이고 있다.
하우징 본체(122a)의 내부에는 인라인 펌프(122b)가 수평 방향으로 길게 배치된다. 하우징 본체(122a)의 내부에 채워진 물은 인라인 펌프(122b)로 유입되고, 인라인 펌프(122b)에 연결된 연결관(180)을 통하여 분수(130)로 이동된다. 연결관(180)은 인라인 펌프(122b)에 수평 방향으로 길게 연장될 수 있다.
분수(130)는 연결관(180)을 통하여 인라인 펌프(122b)와 연결되어, 여재층(121a) 및 타공망(122a')에 의해 정화된 정화수를 수경공원(100) 내에 분사하도록 구성된다. 분수(130)는 수경공원(100) 내의 복수의 개소에 다양한 형태로 배치될 수 있다.
참고로, 수위조절부에 의해 수위가 조절되더라도, 최저 수위에서 인라인 펌프(122b)는 물에 잠기도록 구성된다. 즉, 수위 조절에 관계없이 인라인 펌프(122b)는 항상 물에 잠긴 상태로 유지된다.
하우징 커버(122c)는 하우징 본체(122a)에 형성된 상측 개구부를 개폐하도록 구성된다. 즉, 하우징 커버(122c)는 하우징 본체(122a)의 내부에 수용된 인라인 펌프(122b)를 덮도록 배치된다. 하우징 커버(122c)는 여과구조물(121)의 상부면보다 높게 위치하도록 구성된다. 본 도면에서는, 하우징 커버(122c)가 경계제(121g)보다 돌출되게 위치한 것을 보이고 있다. 수위조절부에 의해 수위가 여과구조물(121)의 상부면보다 내려가면, 상기 하우징 커버(122c)는 외부로 노출될 수 있다.
상술한 바에 따르면, 수경공원(100) 내의 물은 여재층(121a)에 의해 다수회 여과된 후, 여재층(121a)에 매설된 하우징(122a, 122c)의 타공망(122a')에 의해 최종적으로 이물질이 걸러져, 하우징(122a, 122c) 내부의 인라인 펌프(122b)로 유입 및 배출되도록 구성된다. 따라서, 설비를 위해 요구되는 상하 높이가 낮아져서 컴팩트하면서도 효율적인 수질정화시스템(120)이 구현될 수 있다.
또한, 하우징 커버(122c)의 개폐만으로 하우징 본체(122a) 내부의 깨끗한 물에 잠겨있는 인라인 펌프(122b)에 접근할 수 있으므로, 인라인 펌프(122b)의 유지 보수가 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 미세먼지 저감을 위한 광촉매층(140)은 조경석부(110) 또는 여과구조물(121) 중 적어도 하나를 덮도록 배치된다. 예를 들어, 광촉매층(140)은 조경석부(110)와 여과구조물(121)을 덮도록 코팅될 수도 있고, 조경석부(110)와 여과구조물(121) 중 어느 하나만을 덮도록 코팅될 수도 있다.
본 도면에서는, 광촉매층(140)이 수경공원(100) 내에 배치되는 조경석부(110)와 여과구조물(121)을 덮도록 코팅된 것을 보이고 있다. 광촉매층(140)은 경계제(121g)를 덮도록 코팅될 수 있으며, 이때 하우징 커버(122c)도 광촉매층(140)으로 코팅될 수 있다.
광촉매층(140)은 공기 중의 미세먼지를 흡착하여 분해하도록 구성된다. 광촉매층(140)은 바인더(141), 흡착제(142) 및 광촉매(143)를 포함한다.
바인더(141)는 흡착제(142)와 광촉매(143)가 조경석부(110) 및 여과구조물(121)의 표면에 잘 부착될 수 있도록 한다. 바인더(141)로 이용되는 통상의 유기수지는 광촉매(143)에 의한 자외선의 광산화작용에 의해 거의 분해되기 때문에, 바인더(141)는 광촉매(143)에 대한 안전성이 높아야 한다.
이를 고려하여, 바인더(141)는 테트라에틸오소실리케이트(TEOS), 트리메톡시(메틸)실란(Trimethoxy(methyl)silane), 트리에톡시(메틸)실란(triethoxy(methyl)silane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 졸의 열경화물을 포함한다. 예를 들어, 바인더(141)가 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 바인더를 포함하는 경우, 흡착제(142)와 광촉매(143)를 손상시키지 않으면서 조경석부(110) 및 여과구조물(121)의 표면에 견고하게 부착되도록 할 수 있다.
바인더(141)가 경계제(121g)를 덮도록 코팅되는 경우, 바인더(141)가 경계제(121g) 사이의 공극에 충전되어 경계제(121g)의 유실이 방지될 수 있으며, 광촉매층(140)의 박리가 방지될 수 있다.
흡착제(142)는 활성탄, 제올라이트, 아파타이트, 알루미나, 실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함한다. 상기 종류의 흡착제(142)를 사용함으로써 바인더(141)와 우수한 상용성을 확보할 수 있고, 공기 중의 유해물질을 빠르게 흡착할 수 있는 이점을 얻을 수있다.
공기 중의 미세먼지의 흡착 측면에서 표면적이 클수록 유리함을 고려하여, 흡착제(142)는 넓은 표면적을 가지도록 다공성 구조로 형성될 수 있다. 흡착제(142)의 표면적은 500㎡/g 이상 1000㎡/g 이하의 표면적을 가질 수 있다.
흡착제(142)의 적어도 일부는 광촉매층(140)의 외부로 노출되며, 광촉매(143)의 적어도 일부에 접촉 내지 부착된다. 상기 구조에 의해 공기 중의 미세먼지의 흡착 및 분해 속도가 향상될 수 있다.
흡착제(142)는 20nm 이상 약 200nm 이하의 입경(particle diameter)을 가질 수 있다. 이 경우, 미세먼지의 높은 부착성이 확보될 수 있으며, 광촉매층(140) 내에서 적절한 분산도를 가지면서 분산되어 우수한 흡착성을 나타낼 수 있다.
만일, 흡착제(142)의 입경이 20nm 미만인 경우, 흡착제(142)가 광촉매(143) 입자보다 작아지게 되고, 이 경우 외부로 노출되는 흡착제(142)의 양이 적어 효과적인 흡착 성능을 구현하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
또한, 흡착제(142)의 입경이 200nm 초과인 경우, 흡착제(142)의 균일도 및 내구성이 저하될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 광촉매(143)로는 이산화티타늄과 이산화텅스텐이 혼합된 광촉매(143a, 143b)가 사용된다. 이산화텅스텐은 적은 양의 광원에서도 신속하고 빠른 광산화작용을 일으키며, 이산화티탄보다 가시광선에 더 큰 활성을 나타낸다. 따라서, 이산화티타늄과 이산화텅스텐이 혼합된 광촉매(143a, 143b)를 사용하면, 미세먼지의 분해능력이 향상될 수 있다.
한편, 후술하는 광원부(190)는, 가시광선에서도 활성을 나타내는 이산화텅스텐의 특성을 고려하여, 가시광선을 조사하는 광원과 자외선을 조사하는 광원을 함께 구비할 수 있다.
광촉매(143)에 이용되는 이산화티타늄의 입경은 20nm 이상 40nm 이하로서, 10nm 이하의 입경을 가진 이산화티타늄에 비하여 광촉매 작용이 뛰어나고 작은 자외선에서도 높은 광산화력을 발휘한다.
광촉매(143)에 이용되는 이산화텅스텐의 입경은 30nm 이상 100nm 이하로서, 이산화티타늄에 비해 아주 적은 양의 자외선 조사로도 뛰어난 광산화작용을 하며, 가시광선에 의해서도 광산화작용을 한다.
상술한 광촉매층(140)은 조경석부(110) 또는 여과구조물(121) 중 적어도 하나를 덮도록 도포된 이후 신속하게 경화되고, 부착력이 강력하여 풍화에 의한 도막의 박리현상이 거의 없으며, 내마모성과, 내기후성이 우수하다는 장점이 있다.
살펴본 바와 같이, 광촉매층(140)이 조경석부(110) 또는 여과구조물(121) 중 적어도 하나를 덮도록 배치되고, 상기 광촉매층(140)이 공기 중의 미세먼지를 흡착하여 분해하도록 구성됨으로써, 수경공원(100)의 미세먼지가 저감될 수 있다.
아울러, 광촉매층(140)은 흡착제(142)와 광촉매(143)를 손상시키지 않으면서 조경석부(110) 및 여과구조물(121)의 표면에 견고하게 부착될 수 있는 바인더(141), 적은 양의 광원에서도 신속하고 빠른 광산화작용이 이루어질 수 있는 이산화티타늄과 이산화텅스텐이 혼합된 광촉매(143), 그리고 공기 중의 미세먼지를 흡착하도록 이루어지는 흡착제(142)가 조합되어, 우수한 미세먼지 저감기능을 제공할 수 있다.
상술한 수위조절부는 여과구조물(121)의 상부면에 코팅된 광촉매층(140)이 노출되거나 잠기도록 수위를 조절하도록 구성된다.
일 예로, 수위조절부는 특정 기간(일 예로, 미세먼지 농도가 높은 봄철)에 광촉매층(140)이 노출되도록 수위를 낮출 수 있다.
다른 일 예로, 수위조절부는 미세먼지농도에 근거하여 수위를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수위조절부는 미세먼지농도가 기설정된 값 이상인 경우, 광촉매층(140)이 노출되도록 수위를 낮출 수 있다. 이때, 미세먼지농도는 수경공원(100)에 구비되는 미세먼지감지센서(150)에 의해 감지되거나, 외부(예를 들어, 기상청)에서 제공하는 수경공원(100)이 위치하는 지역의 미세먼지농도가 될 수 있다.
한편, 수경공원(100)에는 광촉매층(140)을 비추도록 구성되는 복수 개의 광원을 구비하는 광원부(190)가 구비될 수 있다. 광원은 광촉매(143)가 여기되는 광의 파장에 대응되는 빛을 조사하도록 구성된다. 예를 들어, 광원으로 자외선 램프, LED 등이 이용될 수 있다.
광원부(190)는 광촉매(143)가 여기되기에 충분한 광량이 확보되지 않았을 때에 광촉매층(140)에 빛을 조사하기 위한 구성으로서, 주로 흐린날이나 야간에 구동될 수 있다. 본 발명의 수경공원(100)이 실내에 구성되는 경우, 광원부(190)는 특정 시간대에 구동될 수도 있다.
본 도면에서는, 광원이 여과구조물(121) 및 하우징 커버(122c)의 상부면에 코팅된 광촉매층(140)을 비추도록 구성된 것을 보이고 있다. 광촉매층(140)이 수경공원(100)의 둘레를 따라 배치되는 조경석부(110)에 코팅되는 경우, 광원은 수경공원(100)의 둘레를 따라 일정 간격을 두고 이격되게 배치될 수 있다. 또는 광촉매층(140)이 수경공원(100) 내에 배치되는 조경석부(110)에 코팅되는 경우, 광원은 수중에 설치될 수도 있다.
광원부(190)의 구동을 제어하는 제어부는, 시간정보, 기상정보 또는 미세먼지농도정보 중 적어도 하나에 근거하여 광원의 구동 개수를 조절할 수 있다.
일 예로, 제어부는 충분한 광량이 확보되지 않은 일몰후 일출전 시간에 광원을 구동하는 경우, PM 8시부터 AM 0시 까지는 모든 광원을 구동하고, AM 0시부터 AM 5시까지는 일부 광원을 구동할 수 있다.
다른 일 예로, 제어부는 외부(예를 들어, 기상청)에서 제공하는 수경공원(100)이 위치하는 지역의 미세먼지농도, 또는 수경공원(100)에 구비되는 미세먼지감지센서(150)에 의해 감지된 미세먼지농도에 따라, 구동되는 광원의 개수를 조절할 수 있다.
한편, 광촉매층(140)에 달라붙은 질소산화물은 광분해되어 질산염으로 바뀌게 된다. 질산염은 빗물 또는 후술하는 물분사부(170)에 의해 수경공원(100)의 물에 혼합된다. 수경공원(100)의 물에 혼합된 질산염을 제거하도록, 여재층(121a)은 질산염을 제거하는 기능을 가지는 기 공지된 여과제를 포함할 수 있다.
물분사부(170)는 광촉매층(140)에 물을 분사하도록 구성된다. 물분사부(170)의 구동을 제어하는 제어부는 시간정보, 기상정보 또는 미세먼지농도정보 중 적어도 하나에 근거하여 물분사부(170)의 구동을 조절할 수 있다.
일 예로, 제어부는 일정 시간마다 물분사부(170)를 구동하도록 구성될 수 있다.
한편, 수경공원(100)에는 외부(예를 들어, 기상청)에서 제공하는 수경공원(100)이 위치하는 지역의 제1미세먼지농도와, 수경공원(100)에 구비되는 미세먼지감지센서(150)에 의해 감지된 제2미세먼지농도를 각각 출력하는 디스플레이부(160)가 구비될 수 있다. 본 도면에서는, 디스플레이부(160)에 미세먼지감지센서(150)가 구비된 것을 보이고 있다.
상술한 바와 같이, 수경공원(100)은 미세먼지 저감기능을 구비하기 때문에, 제2미세먼지농도가 제1미세먼지농도보다 낮게 나타난다. 예를 들어, 제1미세먼지농도가 "나쁨"으로 표시될 때, 제2미세먼지농도는 "쾌적"으로 표시될 수 있다. 따라서, 수경공원(100)을 이용하는 사람은 디스플레이부(160)에 표시된 제1 및 제2미세먼지농도를 통하여 수경공원(100)의 미세먼지 저감기능을 인지할 수 있다.
Claims (15)
- 내부에 물이 채워지고, 식물이 식재된 수경공원에 있어서,
상기 수경공원의 둘레 또는 상기 수경공원 내에 배치되며, 적어도 일부가 수위선 이상으로 노출되는 조경석부;
상기 수경공원 내에 배치되고, 다수의 여과제들이 혼합되어 축조되는 여재층을 포함하고 수위 조절에 따라 상부면이 노출 가능하게 구성되는 여과구조물과, 상기 여과구조물에 매설되는 펌프부를 구비하는 수질정화시스템;
연결관을 통해 상기 펌프부와 연결되어, 상기 여재층에 의해 여과된 정화수를 상기 수경공원 내에 분사하는 분수;
상기 조경석부와 상기 여과구조물의 상부면을 덮도록 배치되어, 공기 중의 미세먼지를 흡착하여 분해하도록 이루어지는 광촉매층;
미세먼지를 감지하는 미세먼지 감지센서; 및
상기 미세먼지 감지센서에 의해 감지된 미세먼지농도에 근거하여, 상기 여과구조물의 상부면에 코팅된 상기 광촉매층이 노출되거나 잠기도록 상기 수경공원의 수위를 조절하는 수위조절부를 구비하며,
상기 펌프부는,
하부면이 상기 여재층의 바닥면보다 높게 위치하도록 상기 여과구조물에 매설되고, 측면에 상기 여재층을 거치며 여과된 정화수의 이물질을 거르도록 구성되는 타공망이 형성된 하우징 본체;
상기 하우징 본체의 내부에 수평 방향으로 길게 배치되며, 상기 연결관과 연결되는 인라인 펌프; 및
상기 하우징 본체에 형성된 상측 개구부를 개폐하도록 구성되며, 상기 여과구조물의 상부면 상에 노출되는 하우징 커버를 포함하고,
상기 광촉매층은 상기 하우징 커버를 덮도록 배치되며,
상기 수위조절부는, 상기 미세먼지 감지센서에 의해 감지된 미세먼지농도가 기설정된 값 이상인 경우, 상기 여과구조물의 상부면과 상기 하우징 커버에 코팅된 상기 광촉매층이 노출되도록 수위를 낮추는 것을 특징으로 하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매층은,
테트라에틸오소실리케이트(TEOS), 트리메톡시(메틸)실란(Trimethoxy(methyl)silane), 트리에톡시(메틸)실란(triethoxy(methyl)silane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 졸의 열경화물을 포함하는 바인더;
활성탄, 제올라이트, 아파타이트, 알루미나, 실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 흡착제; 및
이산화티타늄과 이산화텅스텐이 혼합된 광촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 제2항에 있어서,
상기 이산화티타늄의 입경(particle diameter)은 20nm 이상 40nm 이하이고,
상기 이산화텅스텐의 입경(particle diameter)은 30nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 제2항에 있어서,
광에너지에 의해 상기 광촉매가 여기되도록, 상기 광촉매층을 비추도록 구성되는 복수 개의 광원을 구비하는 광원부를 더 포함하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 제4항에 있어서,
상기 광원부의 구동을 제어하는 제어부를 더 구비하며,
상기 제어부는 시간정보, 기상정보 또는 미세먼지농도정보 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 광원의 구동 개수를 조절하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 여과구조물은,
상기 여재층의 아래에 배치되는 참숯층;
상기 여재층과 상기 참숯층을 둘러싸도록 배치되는 잡석; 및
상기 여재층을 덮도록 배치되는 경계제를 더 포함하며,
상기 펌프부는 상기 여재층 내에 매설되어 상기 참숯층의 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 삭제
- 제1항에 있어서,
외부에서 제공하는 상기 수경공원이 위치하는 지역의 제1미세먼지농도와, 상기 미세먼지 감지센서에 의해 감지된 제2미세먼지농도를 각각 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 제1항에 있어서,
상기 광촉매층에 물을 분사하도록 구성되는 물분사부를 더 포함하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 제10항에 있어서,
상기 물분사부의 구동을 제어하는 제어부를 더 구비하며,
상기 제어부는 시간정보, 기상정보 또는 미세먼지농도정보 중 적어도 하나에 근거하여, 상기 물분사부의 구동을 조절하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원. - 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190111545A KR102059332B1 (ko) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190111545A KR102059332B1 (ko) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102059332B1 true KR102059332B1 (ko) | 2019-12-26 |
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ID=69103482
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| KR1020190111545A KR102059332B1 (ko) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | 수질 정화기능 및 미세먼지 저감기능을 구비하는 친환경 수경공원 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102059332B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102121712B1 (ko) * | 2020-02-28 | 2020-06-10 | (주)자연과조경 | 수질정화 기능과 역세 기능을 구비한 생태연못 |
| KR102492986B1 (ko) | 2022-10-14 | 2023-01-27 | 윤성덕 | 수경시설을 활용한 미세먼지개선용 수공간 시공방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101216383B1 (ko) * | 2009-10-09 | 2012-12-28 | 주식회사 엔에프 | 수경공원 인공섬 조성식 여과트랩을 구비한 자연생태연못 |
| KR101368534B1 (ko) * | 2012-06-05 | 2014-03-03 | 주식회사 엔에프 | 기능성 펌프실 |
| KR101768700B1 (ko) * | 2016-02-29 | 2017-08-17 | 공주대학교 산학협력단 | 공기 정화 표층 보호를 위한 하이브리드 그린인프라 |
| KR101806366B1 (ko) * | 2017-03-16 | 2017-12-07 | 주식회사 쉘파스페이스 | 식물재배를 이용한 공기 정화 장치 |
-
2019
- 2019-09-09 KR KR1020190111545A patent/KR102059332B1/ko active IP Right Grant
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