KR102186018B1 - 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세먼지제거는 물론 살균기능을 구비하도록 살균-정화제와 세정수가 분사되는 충진재를 포함하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템에 관한 것으로, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템은 충진채층과 데미스터층을 구비한 공기정화칼럼에 오염된 공기를 일정한 압력과 온도 조건으로 통과시키면서, 서로 일정한 비율로 섞인 메탄올 등 살균-정화제와 세정수 혼합액과 접촉하도록 함으로써, 공기 중 포름 알데히드, 이산화탄소 등 유해가스는 알코올에 용해시켜 제거하고, 동시에 세균과 바이러스 등 병원균은 살균하는 효율적인 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간을 경제적으로 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세먼지제거는 물론 살균기능을 구비하도록 살균-정화제와 세정수가 분사되는 충진재를 포함하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템에 관한 것이다.
세계보건기구(WHO: World Health Organization)는 2000년대 이후 유행한 사스(SARS: Severe Acute Respiratory Syndrome, 중증급성호흡기증후군), 메르스(MERS: Middle East Respiratory Syndrome, 중동호흡기증후군) 등의 감염병 위험에 대처하기 위하여 '감염병 예방 행동을 위한 연구개발 청사진'을 작성한 바 있다.
이러한 청사진에 근거하여 대규모로 인류건강을 위협하면서도 백신이나 치료제가 개발되지 않은 감염병을 우선순위 대응 질병으로 정하고 준비를 진행하였으나 최근 전세계로 번진 코로나19(COVID-19)에 적절히 대응하지 못해 많은 환자가 발생하고, 그 중 상당수가 생명을 잃는 비극이 발생하였다. 감염병으로 생명을 잃는 경우는 백신이나 치료제가 없는 상태라 하더라도, 환자 자신의 면역력을 유지시켜 질환에 대항할 수 있도록 하는 기본 치료시설의 절대적 부족에 기인한 측면이 컸으며, 이는 건강보험이 사회보장 수준으로 발전한 유럽에서도 마찬가지 현상이었다.
기본적으로 감염병 질환자의 입원을 위한 음압병실 자체가 질병의 대유행(Pandemic) 상태에서는 절대적으로 부족했기 때문이었다. 특히 대유행 상황에서는 임시 병실을 대규모로 설치하는 경우도 많았는데, 설치조건이 까다롭고 복잡한 음압병실이 아니어서 인접 병실의 환자 사이에서 폭발적인 감염을 반복하게 되는 경우도 생기곤 했다. 음압병실에 필요한 밀폐공간과 실내공간의 음압유지 뿐 아니라 내부공기를 밖으로 빼내는 과정에 필요한 공기정화장치가 효과적으로 세균이나 바이러스 등 병원균을 제거하지 못하는 것도 원인이다.
이러한 문제를 해결하고자 실외공기를 직접 정화한 후 병실 등 실내로 공급하여 환기와 공기 정화 역할을 동시에 수행하는 환기형 공기정화 시스템이 개발되고 있다. 종래 기술의 실내공기 정화기술은 헤파(HEPA: High Efficiency Particulate Air) 필터(filter)와 자외선 살균장치를 혼용하는 방식이다. 그러나 헤파필터를 사용한 공기정화 방법의 경우, 부유먼지의 포집이 가능하나 병원균의 살균, 소독 기능은 기대하기 어려운데다 주기적인 청소가 필요한 번거로움이 있으며, 필터 역시 자주 교체하지 않으면 병원균의 증식을 도울 수 있는 문제점이 있다. 게다가 포름알데히드나 이산화탄소 등 유해가스는 처리할 수 없다. 자외선 살균장치는 살균과 소독 기능으로 헤파필터의 문제점을 보완할 수는 있으나 병원균의 완전한 사멸이 불가능한데다 램프의 오염, 열화 및 유해가스 오존의 발생이라는 문제점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허 2019-0128034 호는 음압병실 등의 오염공기를 정화하는 기술로, 고전압 방전수단, 흡착수단으로 살균 및 정화를 수행하는 시스템을 개시한다. 그러나 이는 오염원을 나눠 정화하는 시스템으로 장치 구성이 복잡하며, 설비의 규모가 커서 음압실에 설치하기에는 비효율적이다.
본 발명은 음압병실을 포함한 실내 공간의 공기 중에 포함된 공기 오염물질은 물론 세균(박테리아)과 바이러스까지 제거하는 효율적인 공기정화칼럼 및 이를 설치한 음압공간 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 실내 공간의 공기 중에 포함된 세균, 바이러스, 유해가스를 동시에 처리할 수 있는 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼에 관한 것이다.
본 발명은 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼으로 상기 공기정화칼럼은, 하부에서 상부를 향해 공기 유로가 형성되도록 밀폐되고 복수개의 공기정화층을 포함하는 내부공간을 형성하는 하우징; 상기 하우징 하부의 상기 내부공간으로 공기가 유입되도록 바닥면에 인접한 측면에 형성된 공기주입구; 상기 하우징 상부의 상기 내부공간에서 공기가 배출되도록 형성된 공기배출구; 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 살균-정화제를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 살균-정화제 주입구; 상기 살균-정화제 주입구 상부에서 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 세정수를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 세정수 주입구; 및 상기 하우징 바닥면의 유체를 배수하는 배수구(drain)를 포함하고, 상기 내부공간의 복수개의 공기정화층은, 상기 공기주입구에서 주입된 공기가 상부로 올라가고 상층에서 살균-정화제와 세정수가 하층으로 흐르면서 주입된 공기와 접촉한 후 하류에서 저장되는 저장조를 구비한 제1층; 상기 제1층의 상부에 위치하며, 상기 주입된 공기가 지날 때 상기 살균-정화제 및 상기 세정수와 접촉하는 면적을 증대시키는 충진재가 위치하는 제2층; 상기 제2층을 통과한 공기가 지나며, 상기 살균-정화제 주입구와 연결되어 하부에 위치한 충진재로 살균-정화제를 분사하는 살균-정화제 분사노즐, 및 상기 세정수 주입구와 연결되어 상부에 위치한 데미스터(Demister)로 세정수를 분사하는 세정수 분사노즐이 위치하는 제3층; 및 상기 제3층의 상부에 위치하고, 상기 제3층을 통과한 공기가 지날 때 수분을 제거하는 데미스터(Demister), 및 상기 데미스터를 통과한 공기가 배출되는 공기배출구와 연결된 배출공간이 위치하는 제4층을 포함하는, 살균기능을 포함하는 공기정화칼럼을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 하우징은, 상기 공기 주입구에 밀폐 결합되어 상기 유입되는 공기의 유량을 조절하는 공기 유입라인; 상기 공기 배출구에 밀폐 결합되어 상기 내부공간의 압력을 조절하는 공기 배출라인; 및 상기 공기 유입라인 및 상기 배출라인의 공기 유량을 조절하여 상기 내부공간의 압력 및 공기 체류시간을 제어하는 내부공간 압력 및 체류시간 제어부를 더 포함하고, 상기 공기 유량은 상기 공기 유입라인 및 상기 배출라인의 팬 또는 밸브로 조절하며, 상기 내부공간의 압력 조절범위는 1기압 내지 40기압인, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 하우징은 상기 내부공간의 온도를 조절하기 위한 온도조절부를 더 포함하고, 상기 온도조절부의 온도조절 범위는 -70 ℃ 내지 50℃ 인, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 충진재는, 주름잡힌 와이어거즈판(corrugated wire gauze plate)이 배열된 구조형 충전물(packing)이 다단으로 적층된 구조물을 포함하고, 상기 구조형 충전물은 상기 와이어거즈판이 규칙적으로 배열된 구조형 충전물(structured packing), 불규칙적으로 배열된 구조형 충전물(random packing), 및 규칙적으로 배열된 구조와 불규칙적으로 배열된 구조가 혼재된 충전물(structured and random packing)인, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 충진재는 복수개의 스크러버 패킹 볼을 포함하는, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 살균-정화제의 분사량은 상기 세정수의 분사 중량 대비 2 내지 8배 중량범위로 분사되고, 상기 살균-정화제는 알코올 또는 알코올 혼합물인, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 알코올은 메탄올 또는 에탄올인, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 제공한다.
본 발명은 또한, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템으로, 상기 시스템은 공기의 입출입이 제어되도록 출입문에 밀폐기능이 포함되고 압력센서가 설치된 실내공간; 상기 실내 공간에 연결되어 상기 실내공간의 공기를 외부로 배출하는 내부배출라인; 상기 내부배출라인을 통해 배출된 실내공기를 통과시키는, 살균기능을 포함하는 공기정화칼럼; 상기 살균기능을 포함하는 공기정화칼럼을 통과한 공기를 외부로 배출하는 외부배출라인; 상기 실내공간으로 공기를 주입하는 공기주입라인; 및 상기 실내공간이 음압으로 유지되도록 상기 내부배출라인의 공기배출과 상기 내부배출라인의 공기주입을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼은, 하부에서 상부를 향해 공기 유로가 형성되도록 밀폐되고 복수개의 공기정화층을 포함하는 내부공간을 형성하는 하우징; 상기 하우징 하부의 상기 내부공간으로 공기가 유입되도록 바닥면에 인접한 측면에 형성된 공기주입구; 상기 하우징 상부의 상기 내부공간에서 공기가 배출되도록 형성된 공기배출구; 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 살균-정화제를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 살균-정화제 주입구; 상기 살균-정화제 주입구 상부에서 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 세정수를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 세정수 주입구; 및 상기 하우징 바닥면의 유체를 배수하는 배수구(Drain)을 포함하고, 상기 내부공간의 복수개의 공기정화층은, 상기 공기주입구에서 주입된 공기가 상부로 올라가고 상층에서 살균-정화제와 세정수가 자유낙하하여 저장되는 저장조를 구비하 제1층; 상기 제1층의 상부에 위치하며, 상기 주입된 공기가 지날 때 상기 살균-정화제 및 상기 세정수와 접촉하는 면적을 증대시키는 충진재가 위치하는 제2층; 상기 제2층을 통과한 공기가 지나며, 상기 살균-정화제 주입구와 연결되어 하부에 위치한 충진재로 살균-정화제를 분사하는 살균-정화제 분사노즐, 및 상기 세정수 주입구와 연결되어 상부에 위치한 데미스터(Demister)로 세정수를 분사하는 세정수 분사노즐이 위치하는 제3층; 및 상기 제3층의 상부에 위치하고, 상기 제3층을 통과한 공기가 지날 때 수분을 제거하는 데미스터(Demister), 및 상기 데미스터를 통과한 공기가 배출되는 공기배출구와 연결된 배출공간이 위치하는 제4층을 포함하는, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 외부배출라인은 분기관을 더 포함하고, 상기 분기관은 상기 실내공간으로 공기를 공급하는, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 충진재는, 주름잡힌 와이어거즈판(corrugated wire gauze plate)이 배열된 구조형 충전물(packing) 또는 이 다단으로 적층된 구조물을 포함하고, 상기 구조형 충전물은 상기 와이어거즈판이 규칙적으로 배열된 구조형 충전물(structured packing), 불규칙적으로 배열된 구조형 충전물(random packing), 규칙적으로 배열된 구조와 불규칙적으로 배열된 구조가 혼재된 충전물(structured and random packing), 또는 복수개의 스크러버 패킹 볼인, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 살균-정화제의 분사량은 상기 세정수의 분사 중량 대비 2 내지 8배 중량범위로 분사되고, 상기 살균-정화제는 알코올 또는 알코올 혼합물인, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 음압공간은 건물 내부에 위치하며, 상기 외부배출라인 및 상기 공기주입라인은 건물 공조시스템과 연결되는, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 음압공간은 하나 이상이 설치되며, 상기 하나 이상의 음압공간 각각의 상기 외부배출라인 및 상기 공기주입라인은 서로 연결되어 제어되는, 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템을 제공한다.
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템은 충진채층과 데미스터층을 구비한 공기정화칼럼에 오염된 공기를 일정한 압력과 온도 조건으로 통과시키면서, 서로 일정한 비율로 섞인 메탄올 등 살균-정화제와 세정수 혼합액과 접촉하도록 함으로써, 공기 중 포름 알데히드, 이산화탄소 등 유해가스는 알코올에 용해시켜 제거하고, 동시에 세균과 바이러스 등 병원균은 살균하는 효율적인 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간을 경제적으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 공기정화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼의 Aspen Plus 공정 모사 시뮬레이션 결과이다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 공기정화 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼의 Aspen Plus 공정 모사 시뮬레이션 결과이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
여기서, 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 나타내는 개념도이다. 본 발명의 상기 공기정화칼럼은, 하부에서 상부를 향해 공기 유로가 형성되도록 밀폐되고 복수개의 공기정화층을 포함하는 내부공간을 형성하는 하우징(10); 상기 하우징 하부의 상기 내부공간으로 공기가 유입되도록 바닥면에 인접한 측면에 형성된 공기주입구(11); 상기 하우징 상부의 상기 내부공간에서 공기가 배출되도록 형성된 공기배출구(12); 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 살균-정화제를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 살균-정화제 주입구(13); 상기 살균-정화제 주입구 상부에서 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 세정수를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 세정수 주입구(14); 및 상기 하우징 바닥면의 유체를 배수하는 배수구(drain)(15)를 포함한다. 본 발명의 살균기능을 구비하는 공기정화 칼럼은 실내 공기질 개선용 장치로, 예를 들면 다중 시설, 의료기관, 보육기관, 요양시설 등에서 사용할 수 있다. 본 발명의 칼럼 하우징(10) 하부의 공기주입구로 오염공기가 흡입되고, 하우징 내부공간의 복수개의 공기 정화층을 통해 정화되며 하우징 상부의 공기 배출구로 세균, 바이러스, 유해 가스 등 유해물질이 정화된 공기를 배출할 수 있다. 본 발명의 칼럼은 내부공간이 각 공기정화 수행 구성에 따라 제 1층 내지 4층으로 나눠진 공기 정화층을 포함한다. 상기 하우징 내부로 주입된 공기는 내부공간에 구비된 살균-정화제 및 세정수에 의해 정화된다. 상기 살균-정화제 및 세정수는 하우징에 구비된 각각의 주입구를 통해 주입되며 각각 내부에 구비된 노즐에 의해 분사될 수 있다.
본 발명의 한 구현예에서 상기 하우징은, 상기 공기 주입구에 밀폐 결합되어 상기 유입되는 공기의 유량을 조절하는 공기 유입라인; 상기 공기 배출구에 밀폐 결합되어 상기 내부공간의 압력을 조절하는 공기 배출라인; 및 상기 공기 유입라인 및 상기 배출라인의 공기 유량을 조절하여 상기 내부공간의 압력 및 공기 체류시간을 제어하는 내부공간 압력 및 체류시간 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 공기 유량은 상기 공기 유입라인 및 상기 배출라인의 팬 또는 밸브로 조절하며, 상기 내부공간의 압력 조절범위는 1기압 내지 40기압이다. 상기 하우징은 상기 내부공간의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 더 포함할 수 있다. 실내 공기의 오염도, 기압, 온도 등에 따라 주입되는 공기의 양을 조절할 수 있으며, 칼럼 내부에서 수행되는 유해물질 제거 시 적합한 온도 및 압력으로 조절하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 살균-세정수로 사용될 수 있는 알코올은 실내 유해가스 중 이산화탄소를 흡수 할 수 있다. 특히 저온, 고압의 조건에서 매우 잘 용해되며, 압력이 낮아지면 용액에서 쉽게 배출 제거할 수 있다. 칼럼 하우징의 하부에 저장되는 살균-정화제의 재생단계에서는 단순한 감압처리로 용액이 냉각할 수 있고, 처리 가스 또한 배출이 가능하다. 이는 살균과 유해가스를 동시에 처리하면서도 열요구량이 낮아 에너지 소모를 낮출 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상기 하우징 내부공간에 포함되는 복수개의 공기정화층은, 상기 공기주입구에서 주입된 공기가 상부로 올라가고 상층에서 살균-정화제와 세정수가 하층으로 흐르면서 주입된 공기와 접촉한 후 하류에서 저장되는 저장조(101)를 구비한 제1층(L1); 상기 제1층의 상부에 위치하며, 상기 주입된 공기가 지날 때 상기 살균-정화제 및 상기 세정수와 접촉하는 면적을 증대시키는 충진재(201)가 위치하는 제2층(L2); 상기 제2층을 통과한 공기가 지나며, 상기 살균-정화제 주입구와 연결되어 하부에 위치한 충진재로 살균-정화제를 분사하는 살균-정화제 분사노즐(301), 및 상기 세정제 주입구와 연결되어 상부에 위치한 데미스터(Demister)로 세정수를 분사하는 세정수 분사노즐(302)이 위치하는 제3층(L3); 및 상기 제3층의 상부에 위치하고, 상기 제3층을 통과한 공기가 지날 때 수분을 제거하는 데미스터(Demister), 및 상기 데미스터(401)를 통과한 공기가 배출되는 공기배출구와 연결된 배출공간이 위치하는 제4층(L4)을 포함한다.
상기 제1층(L1)은 실내의 오염된 공기가 칼럼 내부로 주입되어 칼럼 내부 상부로 향하면서 정화될 수 있다. 제1층에는 저장조가 구비되어 상부로부터 공기를 정화하면서 하부로 흘러내려온 살균-정화제 및 세정수를 저장한다. 상기 제1층으로 주입된 공기는 컬럼 하부에서 상부인 제2층 내지 제4층을 순차적으로 거치게 된다. 상기 제2층(L2)은 본 발명의 칼럼의 살균기능 및 공기전화가 집중적으로 수행되는 층으로, 충진재(201)가 칼럼 제2층 내부 전체에 패킹되어있다. 상기 제3층(L3)에서 분사되는 살균제 및 세정수가 하방으로 흐르는데, 이때 제2층(L2)에 충진되어 있는 충진재(201) 표면을 흐르게 되어 표면적이 증대될 수 있다. 상기 제 1층으로 주입된 공기가 충진재가 패킹된 제2층을 거치면서 살균-정화제 및 세정수에 의해 공기 중에 포함된 바이러스, 세균 및 유해 가스 등이 집중적으로 제거된다. 한 구현예에서 상기 충진재는, 표면적을 넓힐 수 있는 구조물이면 어느 것으로 한정하지 않으며, 예를 들면 주름잡힌 와이어거즈판(corrugated wire gauze plate)이 배열된 구조형 충전물(packing)(211) 이 다단으로 적층된 구조물을 사용할 수 있으며, 한 구현예에서 상기 구조형 충전물은 상기 와이어거즈판이 규칙적으로 배열된 구조형 충전물(structured packing), 불규칙적으로 배열된 구조형 충전물(random packing), 및 규칙적으로 배열된 구조와 불규칙적으로 배열된 구조가 혼재된 충전물(structured and random packing)을 사용할 수 있다. 또한 상기 충진재는 복수개의 스크러버 패킹 볼(212)을 패킹하여 사용할 수 있으며, 또한 상기 구조형 충전물과 패킹 볼을 동시에 같이 사용할 수 있다. 상기 충진 패킹은 패킹의 종류, 칼럼 내부에서 총 차지하는 높이 등을 조절하여 제1층(L1)에서 유입되는 유해물질(세균, 바이러스, 유해가스)와 접촉효율을 증대시키고, 제3층(L3)에서 흘러내려오는 살균-정화제 및 세정수의 체류시간을 조절하여 사용되는 실내 장소에 따라 더욱 효율을 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 칼럼 내부 제3층(L3)의 살균-정화제는 하우징에 구비된 살균-정화제 주입구(13)와 연결되어 하부(L2)에 위치한 충진재로 살균-정화제를 분사하는 살균-정화제 분사노즐(301)에서 분사된다. 또한 상기 살균-정화제 분사노즐의 상부에는 세정수 분사노즐(302)이 위치하며, 이는 하우징의 세정수 주입구(14)와 연결되고 세정수 분사노즐 상부에 위치한 데미스터(Demister)를 향하여 세정수를 분사한다. 이는 칼럼 내부를 거쳐 정화된 공기가 최종 배출되기 전에 살균-정화제를 데미스터에서 회수할 수 있으며, 공기를 한번더 세정할 수 있다. 살균-정화제와 세정수는 제3층(L3)에서 분사되어 주입된 공기와 접촉이 시작되며, 제2층의 충진재 표면으로 흐르면서 공기와의 접촉이 더욱 극대화 될 수 있다. 상기 살균-정화제는 알코올 또는 알코올 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 알코올은 1종의 알코올을 단독으로 사용할 수 있으며, 또는 2종 이상의 알코올 혼합물, 또는 알코올을 포함하는 통상의 살균-정화용 액상 물질과의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게 에탄올 또는 메탄올을 사용할 수 있다. 상기 살균-정화제는 알코올 또는 알코올 혼합물과 세정수가 혼합되는 농도를 조절하여 사용할 수 있다. 예를 들어 70중량%의 에탄올을 사용하는 경우 실내공기 중의 세균, 바이러스, 곰팡이 등을 100% 사멸할 수 있다. 또한 유해가스 예를 들면 일산화탄소, 이산화탄소, 알데히드, 황화수소, 황산화물, 암모니아, 시안화물 등을 흡수할 수 있다. 한 구현예에서 본 발명의 살균-정화제의 분사량은 상기 세정수의 분사 중량 대비 2 내지 8배 중량범위로 분사될 수 있다.
본 발명의 설정 온도와 압력 조건으로 구동되는 칼럼 내부의 살균 및 유해가스가 흡수된 살균-정화제는 칼럼 하단의 제1층 저장조에 저장되며, 구비된 밸브를 열어 압력을 제거하여 살균-정화제에서 별도의 재생과정이 필요없이 기체를 제거할 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 구현예에 따른 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 공기정화 시스템으로, 써큘레이터를 통해 실내 공기를 흡입 및 배출 할 수 있으며, 흡입된 실내 공기를 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 사용하여 정화할 수 있다. 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼에서 유해가스가 처리되고 살균된 냉각 공기는 다시 실내로 공급 될 수 있으며, 실내 온도를 조절할 때도 사용가능하다. 특히 병원에서 본 발명의 칼럼을 사용하는 경우 100% 무균 상태를 유지할 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명은 살균기능을 구비하는 공기정화 칼럼을 포함하는 음압공간 시스템으로, 상기 시스템은 공기의 입출입이 제어되도록 출입문에 밀폐기능이 포함되고 압력센서가 설치된 실내공간; 상기 실내 공간에 연결되어 상기 실내공간의 공기를 외부로 배출하는 내부배출라인; 상기 내부배출라인을 통해 배출된 실내공기를 통과시키는, 살균기능을 포함하는 공기정화칼럼; 상기 살균기능을 포함하는 공기정화칼럼을 통과한 공기를 외부로 배출하는 외부배출라인; 상기 실내공간으로 공기를 주입하는 공기주입라인; 및 상기 실내공간이 음압으로 유지되도록 상기 내부배출라인의 공기배출과 상기 내부배출라인의 공기주입을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 시스템의 상기 살균기능을 포함하는 공기정화 칼럼은 전술한 칼럼을 사용할 수 있다. 본 발명의 시스템은 살균기능을 포함하는 공기정화 칼럼과 실내 공간을 연결하고, 오염된 공기를 흡입하여 음압공간을 구현할 수 있다. 본 발명의 컬럼을 통과한 정화된 공기는 외부로도 배출이 가능하며, 음압으로 유지되는 실내는 청결한 공기를 구현할 수 있다. 한 구현예에서 상기 외부배출라인은 분기관을 더 포함하고, 상기 분기관은 상기 실내공간으로 공기를 공급할 수 있다. 상기 음압공간은 건물 내부에 위치하는 것이며, 상기 음압공간은 하나 이상이 설치될 수 있다. 본 발명의 살균기능을 포함하는 공기정화 칼럼은 예를 들면 병원의 음압병실에 사용될 수 있으며, 한 개의 병실, 다수의 병실 또는 병동 단위로도 사용할 수 있으며, 칼럼의 용량, 개수 등을 조절하여 소용량부터 대용량의 실내공기를 정화할 수 있다. 실내 공간 각각에 배출라인 및 공기주입라인을 설치하여 상기 하나 이상의 음압공간 각각의 상기 외부배출라인 및 상기 공기주입라인은 서로 연결되어 제어될 수 있다.
실시예 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼의 성능 평가
본 발명의 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼의 성능을 평가하기 위해 Aspen Plus 공정 모사 시뮬레이션을 사용하여, 살균-정화제로 메탄올과 에탄올을 각각 사용하여 실내 오염 모사 공기를 정화하는 실험을 수행하였다. 그 결과는 도 3에 기재되어있다. 도 3(a)를 참조하면 주입가스(feed gas)의 유해물질이 처리가스(sweet gas)에서 에탄올에서 더욱 우수한 제거 결과를 나타냈다. 또한 도 3(b)와 같이 흡수성능이 전반적으로 우수한 결과를 나타냈다.
이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
1. 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼
10. 하우징
11. 공기주입구
12. 공기배출구
13. 살균-정화제 주입구
14. 세정수 주입구
15. 배수구
101. 저장조
201. 충진재
211. 와이어 거즈판이 배열된 구조형 충전물
212. 스크러버 패킹 볼
301. 살균-정화제 분사노즐
302. 세정수 분사노즐
401. 데미스터
L1. 제1층, L2. 제2층, L3. 제3층, L4. 제4층
10. 하우징
11. 공기주입구
12. 공기배출구
13. 살균-정화제 주입구
14. 세정수 주입구
15. 배수구
101. 저장조
201. 충진재
211. 와이어 거즈판이 배열된 구조형 충전물
212. 스크러버 패킹 볼
301. 살균-정화제 분사노즐
302. 세정수 분사노즐
401. 데미스터
L1. 제1층, L2. 제2층, L3. 제3층, L4. 제4층
Claims (13)
- 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼으로:
상기 공기정화칼럼은, 하부에서 상부를 향해 공기 유로가 형성되도록 밀폐되고 복수개의 공기정화층을 포함하는 내부공간을 형성하는 하우징;
상기 하우징 하부의 상기 내부공간으로 공기가 유입되도록 바닥면에 인접한 측면에 형성된 공기주입구;
상기 하우징 상부의 상기 내부공간에서 공기가 배출되도록 형성된 공기배출구;
상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 살균-정화제를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 살균-정화제 주입구;
상기 살균-정화제 주입구 상부에서 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 세정수를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 세정수 주입구; 및
상기 하우징 바닥면의 유체를 배수하는 배수구(drain)를 포함하고,
상기 내부공간의 복수개의 공기정화층은, 상기 공기주입구에서 주입된 공기가 상부로 올라가고 상층에서 살균-정화제와 세정수가 하층으로 흐르면서 주입된 공기와 접촉한 후 하류에서 저장되는 저장조를 구비한 제1층;
상기 제1층의 상부에 위치하며, 상기 주입된 공기가 지날 때 상기 살균-정화제 및 상기 세정수와 접촉하는 면적을 증대시키는 충진재가 위치하는 제2층;
상기 제2층을 통과한 공기가 지나며, 상기 살균-정화제 주입구와 연결되어 하부에 위치한 충진재로 살균-정화제를 분사하는 살균-정화제 분사노즐, 및 상기 세정수 주입구와 연결되어 상부에 위치한 데미스터(Demister)로 세정수를 분사하는 세정수 분사노즐이 위치하는 제3층; 및
상기 제3층의 상부에 위치하고, 상기 제3층을 통과한 공기가 지날 때 수분을 제거하는 데미스터(Demister), 및 상기 데미스터를 통과한 공기가 배출되는 공기배출구와 연결된 배출공간이 위치하는 제4층을 포함하고,
상기 세정수는 정화된 공기가 최종 배출되기 전에 상기 살균-정화제를 데미스터에서 회수하는,
살균기능을 포함하는 공기정화칼럼.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은, 상기 공기 주입구에 밀폐 결합되어 상기 유입되는 공기의 유량을 조절하는 공기 유입라인;
상기 공기 배출구에 밀폐 결합되어 상기 내부공간의 압력을 조절하는 공기 배출라인; 및
상기 공기 유입라인 및 상기 배출라인의 공기 유량을 조절하여 상기 내부공간의 압력 및 공기 체류시간을 제어하는 내부공간 압력 및 체류시간 제어부를 더 포함하고,
상기 공기 유량은 상기 공기 유입라인 및 상기 배출라인의 팬 또는 밸브로 조절하며,
상기 내부공간의 압력 조절범위는 1기압 내지 40기압인,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼.
- 제 2 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 내부공간의 온도를 조절하기 위한 온도조절부를 더 포함하고,
상기 온도조절부의 온도조절 범위는 -70 ℃ 내지 50℃ 인,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충진재는, 주름잡힌 와이어거즈판(corrugated wire gauze plate)이 배열된 구조형 충전물(packing)이 다단으로 적층된 구조물을 포함하고,
상기 구조형 충전물은 상기 와이어거즈판이 규칙적으로 배열된 구조형 충전물(structured packing), 불규칙적으로 배열된 구조형 충전물(random packing), 및 규칙적으로 배열된 구조와 불규칙적으로 배열된 구조가 혼재된 충전물(structured and random packing)인,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼.
- 제 1 항에 있어서,
상기 충진재는 복수개의 스크러버 패킹 볼을 포함하는,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼.
- 제 1 항에 있어서,
상기 살균-정화제의 분사량은 상기 세정수의 분사 중량 대비 2 내지 8배 중량범위로 분사되고,
상기 살균-정화제는 알코올 또는 알코올을 포함하는 것인,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼.
- 제 6 항에 있어서,
상기 알코올은 메탄올 또는 에탄올인,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼.
- 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템으로,
상기 시스템은 공기의 입출입이 제어되도록 출입문에 밀폐기능이 포함되고 압력센서가 설치된 실내공간;
상기 실내 공간에 연결되어 상기 실내공간의 공기를 외부로 배출하는 내부배출라인;
상기 내부배출라인을 통해 배출된 실내공기를 통과시키는, 살균기능을 포함하는 공기정화칼럼;
상기 살균기능을 포함하는 공기정화칼럼을 통과한 공기를 외부로 배출하는 외부배출라인;
상기 실내공간으로 공기를 주입하는 공기주입라인; 및
상기 실내공간이 음압으로 유지되도록 상기 내부배출라인의 공기배출과 상기 내부배출라인의 공기주입을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼은, 하부에서 상부를 향해 공기 유로가 형성되도록 밀폐되고 복수개의 공기정화층을 포함하는 내부공간을 형성하는 하우징;
상기 하우징 하부의 상기 내부공간으로 공기가 유입되도록 바닥면에 인접한 측면에 형성된 공기주입구;
상기 하우징 상부의 상기 내부공간에서 공기가 배출되도록 형성된 공기배출구;
상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 살균-정화제를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 살균-정화제 주입구;
상기 살균-정화제 주입구 상부에서 상기 공기주입구와 상기 공기배출구 사이 내부공간으로 세정수를 주입하도록 상기 하우징의 측면에 위치하는 세정수 주입구; 및
상기 하우징 바닥면의 유체를 배수하는 배수구(Drain)을 포함하고,
상기 내부공간의 복수개의 공기정화층은, 상기 공기주입구에서 주입된 공기가 상부로 올라가고 상층에서 살균-정화제와 세정수가 자유낙하하여 저장되는 저장조를 구비하 제1층;
상기 제1층의 상부에 위치하며, 상기 주입된 공기가 지날 때 상기 살균-정화제 및 상기 세정수와 접촉하는 면적을 증대시키는 충진재가 위치하는 제2층;
상기 제2층을 통과한 공기가 지나며, 상기 살균-정화제 주입구와 연결되어 하부에 위치한 충진재로 살균-정화제를 분사하는 살균-정화제 분사노즐, 및 상기 세정수 주입구와 연결되어 상부에 위치한 데미스터(Demister)로 세정수를 분사하는 세정수 분사노즐이 위치하는 제3층; 및
상기 제3층의 상부에 위치하고, 상기 제3층을 통과한 공기가 지날 때 수분을 제거하는 데미스터(Demister), 및 상기 데미스터를 통과한 공기가 배출되는 공기배출구와 연결된 배출공간이 위치하는 제4층을 포함하고,
상기 세정수는 정화된 공기가 최종 배출되기 전에 상기 살균-정화제를 데미스터에서 회수하는,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 외부배출라인은 분기관을 더 포함하고, 상기 분기관은 상기 실내공간으로 공기를 공급하는,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 충진재는, 주름잡힌 와이어거즈판(corrugated wire gauze plate)이 배열된 구조형 충전물(packing) 또는 이 다단으로 적층된 구조물을 포함하고,
상기 구조형 충전물은 상기 와이어거즈판이 규칙적으로 배열된 구조형 충전물(structured packing), 불규칙적으로 배열된 구조형 충전물(random packing), 규칙적으로 배열된 구조와 불규칙적으로 배열된 구조가 혼재된 충전물(structured and random packing), 또는 복수개의 스크러버 패킹 볼인,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 살균-정화제의 분사량은 상기 세정수의 분사 중량 대비 2 내지 8배 중량범위로 분사되고,
상기 살균-정화제는 알코올 또는 알코올을 포함하는 것인,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 음압공간은 건물 내부에 위치하며,
상기 외부배출라인 및 상기 공기주입라인은 건물 공조시스템과 연결되는,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 음압공간은 하나 이상이 설치되며,
상기 하나 이상의 음압공간 각각의 상기 외부배출라인 및 상기 공기주입라인은 서로 연결되어 제어되는,
살균기능을 구비하는 공기정화칼럼을 포함하는 음압공간 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020200050239A KR102186018B1 (ko) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템 |
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|---|---|---|---|
| KR1020200050239A KR102186018B1 (ko) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 살균기능을 구비하는 공기정화칼럼 및 이를 포함하는 음압공간 시스템 |
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|---|---|---|---|---|
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-
2020
- 2020-04-24 KR KR1020200050239A patent/KR102186018B1/ko active IP Right Grant
- 2020-07-07 WO PCT/KR2020/008831 patent/WO2021215583A1/ko active Application Filing
Patent Citations (8)
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| KR102568172B1 (ko) | 2021-05-21 | 2023-08-21 | 한국에너지기술연구원 | 철 킬레이트 흡수제를 사용한 황화수소 흡수용 흡수탑 및 이를 포함하는 황화수소 분리시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021215583A1 (ko) | 2021-10-28 |
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