KR102190696B1 - 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암모늄이온(NH4), 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX) 등 오염공기 중 습식으로 처리가 가능한 오염물질을 정화함에 있어 오염물질의 성분에 따라 공급되는 정화수로서 산성수 또는 알칼리수가 선택적으로 활용되게 공급함으로써 별도의 약품 공급없이도 정화대상 오염물질의 포집 효율이 향상될 수 있도록 한 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정화수가 수용된 정화수탱크; 상기 정화수탱크의 정화수가 유입되고 내부공간에 오염공기가 통과되도록 하는 정화통로가 마련되며 상기 정화통로에 유입된 정화수가 분사되도록 하여 정화통로를 통과하는 오염공기를 정화하는 하나 이상의 공기정화모듈; 상기 공기정화모듈에 상기 정화수탱크의 정화수가 유입되게 하고 공기정화모듈의 정화 과정 후 배출되는 정화수가 상기 정화수탱크에 회수되게 하는 순환수단; 및 전기 분해를 통해 산성수 및 알칼리수가 생성되고 생성된 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 어느 하나의 전해수가 상기 정화수에 포함되도록 공급하는 전기분해조;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치{Wet air purification supply apparatus using electro-analysised water}
본 발명은 암모늄이온(NH4), 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX) 등 오염공기 중 습식으로 처리가 가능한 오염물질을 정화함에 있어 오염물질의 성분에 따라 공급되는 정화수로서 산성수 또는 알칼리수가 선택적으로 활용되게 공급함으로써 별도의 약품 공급없이도 정화대상 오염물질의 포집 효율이 향상될 수 있도록 한 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치에 관한 것이다.
산업화시대를 거쳐 과학기술이 발전함에 따라 자연이 지속적으로 오염되었고, 특히 대기오염은 심각한 지경에 이르렀다.
근래 들어 미세먼지 내지 초미세먼지의 문제가 크게 대두됨에 따라 미세먼지와 초미세먼지를 정화하는 공기 정화기에 대한 관심과 사용의 빈도가 높아지는 실정이다.
거주지, 학교, 사무실, 산업현장 등에서 실내의 공기를 청정하게 유지하여 동식물은 물론 사람이 살아감에 있어서 쾌적한 환경을 조성하여 보다 삶을 안락하게 하며, 미세먼지에 의한 호흡기 질병의 발생을 미연에 방지하는 등 대기오염이 점점 심해지는 현대 사회에서 이르러 공기정화기는 삶에 필수적인 요소가 되었다.
공기를 정화하는 방법은 다양하게 개발되어 있으나, 건식 공기정화기의 경우 필터를 정기적으로 교체 해주어야하므로, 유지와 관리 측면에 있어서 불편함과 더불어 비용이 지속적으로 지출되는 문제가 있었다.
습식 공기정화기의 경우 건식에 비해 정화되지 못하고 다이렉트로 통과하는 경우가 많아 정화 효율이 낮고, 정화기를 통과한 공기가 습기를 머금고 있으므로, 공기 중 습도가 높아져 쾌적하지 못한 환경이 조성되는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위한 기술 중 대한민국 공개실용신안 2009년 제0008266호(2009년 08월 18일자 공개)에 게재된 바와 같이 양측에 공기유입구가 형성되고 상측에 공기배출구가 형성된 본체 케이싱과, 이 공기유입구에 각각 설치되어 유입되는 공기를 정화하며 다수의 경사홀이 형성된 흡착판과, 이 공기유입구에 각각 설치되어 흡착판을 통과한 공기에 함유된 오염물질을 제거하는 섬유충진판과, 이 본체 케이싱 내부에 설치되어 섬유충진판으로 물을 분사하는 살수파이프부와, 이 본체 케이싱의 상측에 설치되어 공기유입구를 통해 들어온 공기를 공기배출구로 배출되도록 하는 순환팬과, 이 본체 케이싱을 둘러싸서 저수부를 형성하는 벽체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 습식 공기정화장치가 제공된다.
하지만 상술한 종래기술은 오염물질 제거, 탈취와 항균 기능을 하는 흡착판과, 흡착판에서 여과되지 않고 통과되는 오염물질을 여과하는 섬유충진판에 오염물질이 점착되어 누적되므로 결국 주기적으로 교체를 해주어야하며, 본체 케이싱의 내부 공간에서 공기가 측방에서 상부로 다이렉트로 올라가기 때문에 일반적인 분사노즐에 의해 모든 공기가 정화되기 어렵거니와 정화될 시간도 상당히 짧은 문제가 있었다.
특히 상기 종래기술의 경우, 오염공기에 있어 물리적으로 여과가 가능한 입자성 오염물질에 대한 정화 수단만을 제시하고 있어, 이온성 유해 오염물질로 언급되는 암모늄이온(NH4), 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX) 등을 일반적인 습식 처리로 정화하기에는 한계가 있는 실정이다.
대한민국 공개실용신안 제20-2009-0008266호
따라서 본 발명의 목적은 오염공기 중 습식으로 정화가 가능한 암모늄이온(NH4), 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX) 등의 오염물질을 처리함에 있어 오염물질의 성분에 따라 공급 정화수로서 산성수 또는 알칼리수가 선택적으로 활용되게 공급함으로써 별도의 약품 공급없이도 정화대상 오염물질의 포집 효율이 향상될 수 있도록 한 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치를 제공하는 것이다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치(이하 '본 발명의 공기정화 공급장치'라 칭함)는, 정화수가 수용된 정화수탱크; 상기 정화수탱크의 정화수가 유입되고 내부공간에 오염공기가 통과되도록 하는 정화통로가 마련되며 상기 정화통로에 유입된 정화수가 분사되도록 하여 정화통로를 통과하는 오염공기를 정화하는 하나 이상의 공기정화모듈; 상기 공기정화모듈에 상기 정화수탱크의 정화수가 유입되게 하고 공기정화모듈의 정화 과정 후 배출되는 정화수가 상기 정화수탱크에 회수되게 하는 순환수단; 및 전기 분해를 통해 산성수 및 알칼리수가 생성되고 생성된 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 어느 하나의 전해수가 상기 정화수에 포함되도록 공급하는 전기분해조;를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 순환라인은, 상기 공기정화모듈에 상기 정화수탱크의 정화수가 유입되게 하는 제 1순환관과, 상기 공기정화모듈의 정화 과정 후 배출되는 정화수가 상기 정화수탱크에 회수되게 하는 제 2순환관과, 상기 제 1순환관 및 제 2순환관을 통해 정화수가 순환되게 제어하는 하나 이상의 워터펌프를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 공기정화모듈로 유입되는 오염공기의 공기질을 계측하는 센서를 포함하고, 상기 센서에서 계측되는 오염공기의 공기질을 수신 및 분석하여 이에 따른 분석결과를 기반으로 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 하나의 전해수가 공급되도록 상기 전기분해조에 제어신호를 송신하는 제어부;를 더 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 전기분해조는, 상기 순환수단에 연결되어 상기 정화수가 유입되게 하는 유입관 및 상기 유입관을 통해 정화수가 유입되고 상기 제어부의 제어신호에 의해 유입된 정화수를 전기 분해하여 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 하나의 전해수로 생성되게 하는 전기분해모듈을 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 전기분해조는, 상기 순환수단에 연결되어 상기 정화수가 유입되게 하는 유입관과, 상기 유입관을 통해 정화수가 유입되고 유입된 정화수를 전기 분해하여 산성수 및 알칼리수로 각각 생성되게 하는 전기분해모듈 및 상기 전기분해모듈에서 생성되는 산성수 및 알칼리수가 각각 분리 수용되며 상기 제어부의 제어신호에 의해 선택된 하나에 수용된 전해수가 공급되게 하는 한 쌍의 저장챔버를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 공기정화모듈은, 상기 제어부의 분석결과에 따라 선택적으로 작동되며 상기 전기분해조에 개별 연결되어 전기분해조로부터 생성되는 산성수 또는 알칼리수 중 하나의 전해수만이 각각 공급되는 제 1공기정화모듈과 제 2공기정화모듈을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서에서 계측되는 오염공기의 공기질을 수신 및 분석하고 그 분석결과를 기반으로 제 1공기정화모듈 또는 제 2공기정화모듈 중 선택된 하나가 작동되도록 제어하면서, 선택된 제 1공기정화모듈 또는 제 2공기정화모듈에 대응하는 전해수가 공급되도록 상기 전기분해조를 제어하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 전기분해조는, 상기 순환수단에 연결되어 상기 정화수가 유입되게 하는 유입관과, 상기 유입관을 통해 정화수가 유입되고 유입된 정화수를 전기 분해하여 산성수 및 알칼리수로 각각 생성되게 하는 전기분해모듈 및 상기 전기분해모듈에서 생성되는 산성수 및 알칼리수가 각각 분리 수용되는 한 쌍의 저장챔버를 포함하고, 상기 공기정화모듈은, 정화대상 오염공기의 통과 방향을 따라 상호 직렬 연결되고 상기 한 쌍의 저장챔버에 각각 수용되는 산성수와 알칼리수가 개별적으로 공급되는 제 1공기정화모듈과 제 2공기정화모듈을 포함하여, 오염공기가 제 1공기정화모듈과 제 2공기정화모듈을 순차적으로 통과하며 상기 제 1공기정화모듈 및 제 2공기정화모듈에서 각각 습식 처리를 통해 오염물질을 포집하는 것이 특징이다.
상기 전기분해모듈은, 음극을 구비하는 알카리수챔버와, 양극을 구비하는 산성수챔버와, 상기 알카리수챔버와 상기 산성수챔버를 구획하는 격막을 포함하며, 상기 산성수챔버 상단에는 가스포집공간이 형성되고, 상기 가스포집공간의 상단에는 여재층의 형성되되, 상기 여재층에는 양이온고분자에 의해 표면개질된 활성탄이 충진되는 것을 특징으로 하는 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치.
하나의 예로써, 상기 전기분해모듈은, 음극을 구비하는 알카리수챔버와, 양극을 구비하는 산성수챔버와, 상기 알카리수챔버와 상기 산성수챔버를 구획하는 격막을 포함하며, 상기 산성수챔버 상단에는 가스포집공간이 형성되고 상기 가스포집공간에 포집된 가스는 가스배출라인을 통해 외부로 배출되며, 상기 가스배출라인과 연통하는 유해가스제거조가 형성되되, 상기 유해가스제거조는, 하단에 상기 가스배출라인과 연통하며 상단에 유해물질이 제거된 가스가 배출되는 배출라인이 형성되며 내부에 전해액이 충진된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 다공을 형성하는 양극과, 상기 양극에 이격을 형성하는 음극과, 상기 하우징 외부에서 상기 양극 및 음극에 전원을 인가하는 전원부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로써, 상기 하우징의 하단에는 슬러지배출라인이 형성되며, 상기 가스배출라인은 상기 하우징 내부에서 상기 양극의 하면과 대향하는 가스토출노즐과 연통하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로써, 상기 양극의 하면에는 상기 하우징과 밀폐면을 형성하도록 격벽이 형성되며 상기 격벽 내부에 상기 가스토출노즐이 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 공기정화 공급장치는, 습식 공기정화 공급장치의 정화수로서 전해수가 활용되도록 함으로써 일반적인 순수에 비하여 살균, 소독, 탈취 기능을 부가하면서 특히 암모늄이온(NH4), 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX), 미세먼지 등 오염물질의 성분에 따라 산성수 또는 알칼리수 중 적합한 하나의 전해수가 선택되어 정화수로서 활용되게 함으로써 정화대상 오염물질의 포집이 더욱 효과적으로 이루어져 별도의 약품 공급없이도 정화 효율이 배가될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기정화 공급장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공기정화 공급장치의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 구성을 나타내는 블록도.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기분해조의 전해수 생성 및 공급 구조를 나타나낸 블록도.
도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기분해조의 전해수 생성 및 공급 구조를 나타나낸 블록도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 공기정화 공급장치의 구성을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 구성으로서 전기분해모듈의 일예를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명의 일 구성으로서 전기분해모듈의 다른예를 도시한 개략도.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 공기정화 공급장치는 정화수가 수용된 정화수탱크(10)와, 상기 정화수탱크(10)의 정화수를 통해 오염공기에 대한 습식 공기 정화를 수행하는 공기정화모듈(20)과, 상기 정화수탱크(10)와 공기정화모듈(20) 간에 정화수가 순환되게 하는 순환수단(30) 및 전해수를 생성하고 상기 정화수에 전해수가 포함되도록 공급하는 전기분해조(40)를 포함하여 구성된다.
상기 정화수탱크(10)는 정화수가 수용되어 있으며, 순환수단(30)을 통해 정화수가 상기 공기정화모듈(20)에 공급되게 함으로써 오염물질에 대한 습식 정화 처리가 이루어지도록 한다.
이때 상기 정화수는 불순물총량 0.1ppm 이하, 전기전도도 10μS/cm(25℃) 이하, pH(25℃) 6.6 ~ 7.2의 순수를 사용하며, 보다 정화력을 높이기 위해 전해수(electro-analysised water)를 사용하는 것이 바람직하다.
전해수는 이온수라고도 불리며, 환경 친화적이면서도 공기 중에 포함되어 부유하는 유해 세균을 살균할 수 있기 때문에 병균 감염과 전염을 방지하는 것은 물론 탈취의 효과도 가지므로 순수로 정화하는 것보다 정화력이 뛰어나다.
그리고 정화수탱크(10)는 수위 센서가 마련되어 수위 센서를 통해 부족해진 수량을 외부로부터 추가 공급되게 함으로써 순환하는 정화수의 양이 일정하게 유지될 수 있도록 하며, 도면에 도시된 바 없으나 오염공기에 대한 정화 과정에서 오염물질의 포집으로 인해 누적되는 오염수를 주기적으로 배출하기 위한 드레인관이 구비될 수 있다.
상기 공기정화모듈(20)는 상기 정화수탱크(10)로부터 정화수가 유입되고 내부공간에 오염공기가 통과되도록 하는 정화통로가 마련되며, 상기 정화통로에 유입된 정화수가 분사되도록 하여 정화통로를 통과하는 오염공기를 습식으로 정화 처리한다. 이러한 공기정화모듈(20)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 정화대상 공간의 오염 환경이나 규모 등을 고려하여 둘 이상이 직렬 및/또는 병렬로 결합된 형태를 가질 수 있다.
상기 공기정화모듈(20)는 습식 정화방식에 적용되는 통상의 정화수단일 수 있는 바, 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 정화통로의 전단과 후단에 각각 급기팬(200)과 배기팬(210)이 구비되어 정화대상 오염공기를 강제 흡입시켜 내부의 정화통로를 거쳐 외부로 배출되게 하며, 정화통로에는 유입된 정화수가 분사되도록 하는 복수의 분사노즐이 장착됨으로써 오염공기에 포함된 분진이나 각종 미세 오염물질들이 수분과의 접촉으로 습해져 가라앉게 하는 정화 원리를 이용한다.
본 발명의 공기정화 공급장치에 따른 공기정화모듈(20)은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 공지의 다양한 습식 정화 구조를 갖는 정화수단 중 어느 하나를 적용할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 구조와 그 작동 기작에 대해서는 생략하기로 한다.
상기 순환수단(30)은 상기 공기정화모듈(20)에 정화수탱크(10)의 정화수가 유입되게 하면서, 공기정화모듈(20)의 정화 과정 후 배출되는 정화수가 다시 정화수탱크(10)에 회수될 수 있도록 한다.
일 예로 상기 순환라인(30)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 공기정화모듈(20)에 상기 정화수탱크(10)의 정화수가 유입되게 하는 제 1순환관(300)과, 상기 공기정화모듈(20)의 정화 과정 후 배출되는 정화수가 상기 정화수탱크(10)에 회수되게 하는 제 2순환관(310)과, 상기 제 1순환관(300) 및 제 2순환관(310)을 통해 정화수가 순환될 수 있도록 유체의 이동을 제어하는 하나 이상의 워터펌프(320)를 포함할 수 있다.
이와 같은 순환라인(30)에 대한 일련의 순환 작동과 그에 따른 공기정화모듈(20)의 정화 처리 작동은 이하에서 설명하는 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다.
그리고 상기 순환라인(30)은 상기 제 1순환관(300)에 연결되고 상기 공기정화모듈(20)로 공급되는 정화수의 이물질이 제거되게 하는 하나 이상의 필터모듈(330)과, 상기 제 1순환관(300)에 연결되고 상기 공기정화모듈(20)로 공급되는 정화수에 UV(Ultraviolet Ray) 광을 조사하여 살균을 실시하는 살균모듈(340)을 더 포함할 수 있다.
즉 상기 순환라인(30)은 상기 필터모듈(330)에서 공기정화모듈(20)에 의해 포집되는 암모늄이온(NH4), 황산화물(SOX), 질소산화물(NOX), 미세먼지 등의 오염물질 중 물리적으로 분리가 가능한 입자성 물질이 여과되게 하고. 상기 살균모듈(340)에서 파장영역이 250~260nm(nanometer, nm＝10－9m) 자외선을 광조사하여 세균, 곰팡이, 효모 등과 같은 미생물의 번식이 억제되게 함으로써 순수의 정화수가 순환 과정에서 오염되는 것이 최소화될 수 있도록 하는 것이다.
한편 본 발명의 공기정화 공급장치는 앞서 언급한 바와 같이 오염공기로부터 분진이나 각종 오염물질들을 포집 및 정화함에 있어 살균, 소독, 탈취 기능을 부여할 수 있도록 전해수를 이용할 수 있는 바, 이를 위해 정화수에 전해수를 공급하기 위한 전기분해조(40)를 포함하면서, 이에 더하여 상기 전기분해조(40)의 전해수 공급을 제어하는 제어부(50)를 더 포함한다.
먼저 상기 전기분해조(40)는 전기 분해를 통해 산성수 및 알칼리수가 생성되게 하고, 생성된 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 어느 하나의 전해수가 상기 정화수에 포함되도록 공급함으로써, 정화수의 수소이온농도지수 즉 pH가 조절되게 한다.
Figure 112020061678712-pat00001
상기 표 1은 공기정화 공급장치의 엘리미네이터 입구측과 출구측에 대하여 전해수를 사용할 경우, 정화대상 오염공기 중 각 오염물질별 제거율을 나타낸 것이다.
오염물질 중 대표적으로 질소산화물(NOX)의 경우 입구측 0.81ppbv 대비 출구측에서 0.3ppbv으로 측정되어 63%의 제거율을 나타내고 있으며, 이때 정화수는 전해수로서 산성수보다 알칼리수에서 더욱 우수한 제거 효과가 있는 것으로 나타났다.
이는 질소산화물(NOX)이 정화수에 접촉하여 수분에 녹아 OH- 농도가 높아짐에 따라 알칼리성을 띄게 되는 바, 이 경우 정화수로서 산성의 전해수가 사용되면 오염물질이 갖는 알칼리성과의 중화흡수 반응으로 정화수는 중성으로 희석됨과 더불어 질소산화물(NOX)의 포집이 효과적으로 이루어지기 때문이다.
또한 오염물질 중 암모늄이온(NH4)의 경우는, 입구측 33.49ppbv 대비 출구측에서 1.11ppbv으로 측정되어 96.7%의 제거율을 나타내고 있으며, 이때 정화수는 전해수로서 알칼리수보다 산성수에서 더욱 우수한 제거 효과가 있는 것을 나타났다.
반대로 암모늄이온(NH4)은 정화수에 H+ 농도가 높아지게 함으로 산성을 띄게 되고, 이러한 산성을 갖는 정화수에 중화흡수 반응을 유도하기 위하여 정화수에 알칼리수를 공급하면 암모늄이온(NH4)의 포집이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.
이처럼 오염공기 중 이온성 오염물질에 있어 암모늄이온(NH4)이나 미세먼지의 경우 pH가 2 ~ 6 범위의 산성수에 효과적인 포집 성능이 있으며, 반면에 황산화물(SOX)이나 질소산화물(NOX)의 경우 pH가 8 ~ 11 범위의 알칼리수에 효과적인 포집 성능이 있는 바, 본 발명에서는 상기 전기분해조(40)에서 정화대상 오염공기에 포함되는 오염물질의 성분에 적합한 전해수가 공급되어야 한다.
그리고 상기 제어부(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공기정화모듈(20)로 유입되는 오염공기의 공기질을 계측하는 공기질센서(500)를 포함하고, 상기 공기질센서(500)에서 계측되는 오염공기의 공기질을 수신 및 분석하여 이에 따른 분석결과를 기반으로 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 하나의 전해수가 공급되도록 상기 전기분해조(40)에 제어신호를 송신하게 된다.
즉, 상기 제어부(50)는 상기 공기정화모듈(20)로 흡입되는 정화대상 오염공기의 공기질을 사전 분석하여 이온성 오염물질의 성분을 판단하고, 이온성 오염물질의 성분에 따라 산성수 또는 알칼리수 중 어느 전해수가 포집에 보다 적합한지를 판단 및 분석하여 상기 전기분해조(40)로 제어신호를 송출하게 되는 것이며, 상기 전기분해조(40)에서는 상기 제어부(50)의 제어신호에 의해 선택적으로 산성수 또는 알칼리수 중 어느 하나의 전해수가 공급되게 한다.
이때 상기 선택된 하나의 전해수는 상기 순환라인(30)이나 정화수탱크(10)에 직접적으로 공급되게 하는 것이거나, 또는 공기정화모듈(20)의 정화수 분사 과정에서 혼합될 수 있도록 공급함으로써 보다 효율적인 오염물질의 포집 및 정화 과정이 수행되게 하는 것이다.
이하에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상기 전기분해조(40)의 전해수 공급 방식에 대한 실시 예들을 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기분해조(40)는 도 1 및 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 순환수단(30)에 연결되어 순환되는 정화수가 개폐밸브(401)에 의해 유입되게 하는 유입관(400) 및 상기 유입관(400)을 통해 정화수가 유입되고 상기 제어부(50)의 제어신호에 의해 유입된 정화수를 전기 분해하여 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 하나의 전해수로 생성되게 하는 전기분해모듈(410)을 포함할 수 있으며, 전기분해모듈(410)에서 생성된 하나의 전해수는 전기분해모듈(410)의 전단에 마련되는 공급밸브(411)을 통해 공급될 수 있다.
즉 본 실시 예의 경우, 상기 전기분해조(40)가 제어부(50)의 공기질 분석을 통해 생성되는 제어신호에 연동되어 산성수 또는 알칼리수 중 어느 하나의 전해수를 생성한 후, 상기 정화수탱크(10) 또는 순환라인(30)에 연결되는 공급관(440)을 통해 생성한 하나의 전해수를 직접적으로 공급하는 예를 제시하는 것이다.
한편 본 발명의 다른 실시 예로서 상기 전기분해조(40)는 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 순환수단(30)에 연결되어 순환되는 정화수가 개폐밸브(401)에 의해 유입되게 하는 유입관(400)과, 상기 유입관(400)을 통해 정화수가 유입되고 유입된 정화수를 전기 분해하여 산성수 및 알칼리수로 각각 생성되게 하는 전기분해모듈(410) 및 상기 전기분해모듈(410)에서 생성되는 산성수 및 알칼리수가 각각 분리 수용되는 한 쌍의 저장챔버(420, 430)을 포함한다.
본 실시 예의 전기분해모듈(410)의 경우 앞서 실시 예와는 달리 상기 제어부(50)의 제어신호에 무관하게 전기분해모듈(410)이 산성수와 알칼리수를 교번으로 생성한 후 이를 각각 저장챔버(420, 430)에 분리 수용되게 하는 것이다.
그리고 상기 한 쌍의 저장챔버(420, 430)는 상기 제어부(50)의 공기질 분석을 통해 생성되는 제어신호에 연동하여 선택된 하나의 저장챔버에 수용된 전해수가 공급되도록 한다.
이때 한 쌍의 저장챔버(420, 430)는 각각 개별공급관(441, 442)을 통해 수용된 전해수를 공급할 수 있으며, 개별공급관(441, 442)에는 상기 제어부(50)의 제어신호에 의해 개폐되는 공급밸브(421, 431)를 마련함으로써 선택된 하나의 전해수만이 공급될 수 있도록 한다.
한편 상기 공기정화모듈(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 상호 직렬 연결되는 제 1공기정화모듈(20-1)과 제 2공기정화모듈(20-2)을 포함할 수 있으며, 이들 제 1공기정화모듈(20-1)과 제 2공기정화모듈(20-2)은 상기 제어부(50)의 분석결과에 따라 선택적으로 작동되고, 상기 전기분해조(40)에 개별 연결되어 전기분해조(40)로부터 생성되는 산성수 또는 알칼리수 중 하나의 전해수만이 각각 공급되게 구성될 수 있다.
그리고 상기 제어부(50)는 상기 공기질센서(500)에서 계측되는 오염공기의 공기질을 수신 및 분석하고 그 분석결과를 기반으로 제 1공기정화모듈(20-1) 또는 제 2공기정화모듈(20-2) 중 선택된 하나가 작동되도록 제어하면서, 선택된 제 1공기정화모듈(20-1) 또는 제 2공기정화모듈(20-2)에 대응하는 전해수가 공급되도록 상기 전기분해조(40)를 제어할 수 있따.
예를 들면 제 1공기정화모듈(20-1)에는 알칼리수가 공급되게 하고, 제 2공기정화모듈(20-2)에는 산성수가 공급되게 공급라인이 지정될 수 있다.
즉, 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)은 정화대상 오염공기에 포함되는 오염물질간 비중에 따라 선택적으로 상기 제어부(50)에 의해 작동이 제어되는 것으로, 상기 제어부(50)의 분석결과에 있어 암모늄이온(NH4)이나 미세먼지의 비중이 상대적으로 높다고 판단될 경우 제 2공기정화모듈(20-2)이 작동되게 하면서 상기 제 2공기정화모듈(20-2)로 산성수가 공급되게 하여 포집 효율이 향상되게 하는 것이며, 반대로 상기 제어부(50)의 분석결과에 있어 황산화물(SOX)이나 질소산화물(NOX)의 비중이 상대적으로 높다고 판달될 경우 제 1공기정화모듈(20-1)이 작동되게 하면서 상기 제 1공기정화모듈(20-1)로 알칼리수가 공급되게 하여 포집 효율이 향상될 수 있도록 하는 것이다.
한편 본 발명의 또 다른 실시 예를 도 5에 도시하고 있는 바, 본 실시 예의 전기분해조(40)는 앞서 실시 예와 마찬가지로 상기 순환수단(30)에 연결되어 순환되는 정화수가 개폐밸브(401)에 의해 유입되게 하는 유입관(400)과 상기 유입관(400)을 통해 정화수가 유입되고 유입된 정화수를 전기 분해하여 산성수 및 알칼리수로 각각 생성되게 하는 전기분해모듈(410) 및 상기 전기분해모듈(410)에서 생성되는 산성수 및 알칼리수가 각각 분리 수용되는 한 쌍의 저장챔버(420, 430)을 포함하여 전기분해모듈(410)이 산성수와 알칼리수를 교번으로 생성한 후 이를 각각의 저장챔버(420, 430)에 분리 수용되게 한다.
그리고 본 실시 예의 공기정화모듈(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 정화대상 오염공기의 통과 방향을 따라 상호 직렬 연결되는 제 1공기정화모듈(20-1)과 제 2공기정화모듈(20-2)을 포함하여, 제 1공기정화모듈(20-1)에서 1차적으로 오염물질이 습식으로 처리된 이후 오염공기가 제 2공기정화모듈(20-2)을 통과되게 함으로써 2차적으로 다시 한번 더 오염물질이 습식으로 처리되어 정화될 수 있도록 한다.
이때, 상기 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)에는 정화수가 개별 순환되도록 구성되어 있으며, 한 쌍의 저장챔버(420, 430)에 각각 수용된 산성수와 알칼리수는 개별공급관(441, 442)을 통해 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)로 개별 공급될 수 있도록 하고, 경우에 따라 선택적으로 전해수의 공급을 제어하기 위하여 개별공급관(441, 442)에 각각 공급밸브(421, 431)가 마련되어 있다.
즉 본 실시 예의 공기정화모듈(30) 및 전기분해조(40)는 앞서 실시 예에서와 같이 공기질 분석에 기반한 제어부(50)의 제어를 통해 전해수의 공급이 선택적으로 공급되는 것이 아니라, 오염공기가 제 1공기정화모듈(20-1)과 제 2공기정화모듈(20-2)을 순차적으로 통과하게 되며 상기 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)에 산성수와 알칼리수가 모두 공급되게 하면서 동시에 정화 작동이 되게 함으로써 각각 습식 처리를 통해 오염물질의 오염성분별 연속적인 포집이 이루어지게 하는 것이다.
이러한 본 실시 예에 의하면, 상기 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)에서는 각각 알칼리수와 산성수가 개별 공급되는 바, 제 1공기정화모듈(20-1)에서는 정화수에 알칼리수가 함께 혼합되어 분사됨으로써 오염공기 중 황산화물(SOX)이나 질소산화물(NOX)이 먼저 포집될 수 있다.
그리고 제 2공기정화모듈(20-2)에서는 황산화물(SOX)이나 질소산화물(NOX)이 포집된 상태의 1차 처리된 오염공기가 다시 유입되고, 정화수에 산성수가 함께 혼합되어 분사됨으로써 유입된 오염공기 중 암모늄이온(NH4)이나 미세먼지가 2차적으로 포집되게 하여 보다 효과적인 습식 정화 처리가 수행될 수 있도록 하는 것이다.
이렇게 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)로 직접 공급되는 알칼리수와 산성수의 경우, 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)에서 배출되어 정화수탱크(10)로 유입되기 때문에 정화수탱크(10)에 수용된 정화수는 제 1공기정화모듈(20-1) 및 제 2공기정화모듈(20-2)로 공급되기 전까지 항상 일정한 중성을 유지할 수 있게 된다.
한편 본 발명에서는 상기 전기분해모듈(410)의 일 실시예를 도 6에서 도시하고 있다. 전기분해모듈(410)은 내부에는 얇은 시트상(狀)의 격막(413)과, 이 격막(413)에 의해 구획된 알카리수챔버(411) 및 산성수챔버(412)가 구비된다.
상기 격막(413)은 이른바 "세퍼레이터"라 불리고, 물을 전기 분해할 시에 발생하는 이온을 투과시키는 재료에 의해 형성된 얇은 시트재에 의해 구성된다.
상기 알카리수챔버(411)에는 음극(411-1)이 배치됨과 동시에, 상기 산성수챔버(412)에는 양극(412-1)이 배치된다. 이 음극(411-1)과 양극(412-1)은 격막(413)이 사이에 게재되면서 상호 대향하도록 배치된다.
상기 음극(411-1)과 양극(412-1)의 재질은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 티타늄을 백금 또는 이리듐(iridium)으로 코팅한 것을 들 수 있으나, 전극의 전해 내구성의 관점에서, 티타늄을 백금 이리듐으로 도금 가공한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 도면에 도시된 바는 없으나 상기 알카리수챔버(411)에 연통되어, 외부로부터 원수를 상기 알카리수챔버(411)에 공급하는 원수유입라인과, 상기 산성수챔버(412)에 연통되어, 외부로부터 원수를 상기 산성수챔버(412)로 공급하는 원수유입라인이 구비된다.
또한 양 전극에는 전원부(24)가 연결되어 전기적인가에 의해 전기분해모듈(410)에서 전기분해가 일어나도록 하는 것이며, 이러한 전기분해에 의해 알카리수챔버(411)에서는 알카리수가 생성되고, 산성수챔버(21)에서는 산성수가 생성되는 것이다.
한편 전기분해과정에서 상기 산성수챔버(412)에서는 고농도의 염화물이온을 포함하는 유해가스가 다량으로 발생하는 문제가 생길 수 있다. 이에 본 발명에서는 이러한 자극성 가스가 그대로 유출되는 것을 제어하기 위한 실시예를 도 6에서 제시하고 있다.
본 실시예에서는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 산성수챔버(412) 상단에 가스포집공간(412-2)가 형성되도록 하여 산성수챔버(412)에서 상기 가스포집공간(412-2)으로 고농도의 염화물이온이 포함된 가스가 포집되도록 한다.
이에 상기 가스포집공간(412-2)의 상단에는 여재층(414)의 형성되도록 함으로써 고농도의 염화물이온이 포함된 가스로부터 염화물이온 등이 흡착을 통해 처리가스가 가스배출라인(415)를 통해 배출되도록 하는 것이다.
특히 본 실시예에서는 상기 여재층(414)에는 양이온고분자에 의해 표면개질된 활성탄이 충진되도록 하여 가스로부터 염화물이온의 제거효율을 배가시키도록 하는데 특징이 있다.
양이온고분자에 의해 표면개질 된 활성탄을 여재로 사용함으로써 가스에 포함된 염화물이온의 흡착에 의한 제거효율을 높이는 것으로, 양이온고분자에 의해 표면개질 된 활성탄은 활성탄을 양이온고분자 수용액에 담지시켜 활성탄의 표면에 양이온고분자가 코팅이 되도록 하는 것이다.
활성탄은 목재·갈탄·이탄(泥炭) 등을 활성화제인 염화아연이나 인산과 같은 약품으로 처리하여, 건조시키거나 목탄을 수증기로 활성화시켜 만든 것으로서, 흡착성이 강한 분상 또는 입상의 다공성 물질이다. 다공성 활성탄은 내부는 1g당 500~1500㎡ 정도의 표면적을 갖고 있어 흡착능이 우수하다. 분말인 것은 각종 용액과 식품류의 탈색, 탈취, 정제용으로 사용되고 있으며, 입상인 것은 가스 정제용으로 탈진, 탈황, 정수용으로 페놀, 수은, 세제의 제거, 그외 용제회수 등 다방면으로 폭넓게 사용되고 있으며, 오폐수를 처리하는 데 응용되기도 한다.
그런데 활성탄은 종래로부터 폐수처리 분야에서 널리 사용되어 왔지만, 본 발명에서는 흡착성능을 더욱 강화하기 위하여 양이온고분자를 활성탄에 담지 하였는바, 이에 따라 염화물이온에 대한 제거능이 배가되는 것이다.
상기 양이온고분자는 다양한 공지의 재질이 있으며, 예로 [2-(acryloyloxy)ethyl] trimethylammonium chloride, (arvinylbenzyl) trimethylammonium chloride, [2-(acryloyloxy)ethyl] trimethylammonium methyl sulfate 등이 사용될 수 있다.
또한 본 발명에서는 도 7에서 보는 바와 같이 고농도염화물이온을 포함하는 유해가스의 처리를 위한 다른 실시예를 제시하고 있다.
본 실시예에서는 상기 산성수챔버(412) 상단에 가스포집공간(412-2)이 형성되며 상기 가스포집공간(412-2)에 포집된 가스는 가스배출라인(415)를 통해 외부로 배출되고, 상기 가스배출라인(415)과 연통하는 유해가스제거조(60)가 형성되되, 상기 유해가스제거조(60)는, 하단에 상기 가스배출라인(415)과 연통하며 상단에 유해물질이 제거된 가스가 배출되는 처리가스배출라인(611)이 형성되며 내부에 전해액이 충진된 하우징(61)과, 상기 하우징(61)의 내부에 다공을 형성하는 양극(62)과, 상기 양극(62)에 이격을 형성하는 음극(63)과, 상기 하우징(61) 외부에서 상기 양극(62) 및 음극(63)에 전원을 인가하는 전원부(64)가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징(61)의 하부로 상기 가스배출라인(415)를 통해 염화물이온을 포함하는 가스가 유입되는 것이며, 이렇게 유입된 가스는 내부에 다공을 형성하는 양극(62)를 통과하면서 가스에 혼입된 염화물이온을 포함한 이물질이 양극(62)의 다공에 의해 흡착에 의한 여과가 이루어지도록 하는 것이며, 이렇게 양극(62)에 의해 여과가 이루어진 가스는 처리가스배출라인(611)을 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다. 여기서 이물질에는 염화물이온은 물론 양극(62)에서 탈리되는 미세고형분 등이 될 수 있다.
이를 위해서 도면에서 보는 바와 같이 상기 가스배출라인(415)에 의해 상기 하우징(61) 내부로 유입되는 가스는 가스배출라인(415)의 위치와 대향하도록 형성되는 양극(62)로 유입되도록 하여 다공을 형성하는 양극(62)에서 가스에 혼입된 염화물이온을 포함하는 이물질이 걸러지도록 하는 것이다.
이러한 기능이 더욱 극대화 되도록 하기 위해 상기 가스배출라인(415)는 상기 하우징(61) 내부에서 상기 양극(62)의 하면과 대향하는 가스토출노즐(613)과 연통하도록 구성되는데, 가스배출라인(415)을 통해 유동하는 가스가 상기 하우징(61) 내부에서 상기 양극(62)의 하면과 대향하는 가스토출노즐(613)을 통해 상기 양극(62) 방향으로 가스가 토출되도록 하는 것이며, 이에 더하여 상기 양극(62)의 하면에는 밀폐면을 형성하도록 격벽(65)이 형성되며 상기 격벽(65) 내부에 상기 가스토출노즐(613)이 구성되도록 하여 가스토출노즐(613)을 통해 하우징(61) 내부로 토출되는 가스는 상기 양극(62)를 통해서만 전해질(612)로 유출되도록 하여 유입되는 가스 전체가 양극(62)을 통과하도록 하는 것이다. 상기 격벽(65)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 양극(62)의 하면과 격벽(65) 및 하우징(61)에 의해 밀폐된 공간이 형성되도록 하는 것이다.
이렇게 다공을 형성하는 양극(62)는 탄소재질 등 다양한 공지의 재질이 사용될 수 있음은 당연하다.
이러한 양극(62)를 통한 여과과정이 진행되면 상기 양극(62)가 폐색될 수 있는데, 본 실시예에서는 이 경우 상기 전원부(64)가 양극(62) 및 음극(63)에 전원을 인가하여 상기 하우징(61) 내부에서 전기분해가 이루어지도록 한다. 이렇게 하우징(61) 내부에서 전기분해가 이루지면 전기분해에 의한 열에 의해 양극(62)에 흡착된 이물질이 탈착이 이루어지게 되는 것이며, 이렇게 탈착이 된 이물질은 양극(62)에서 발생되는 전해수(산성수)에 의해 분해가 이루어진다. 이러한 세척과정에서 하우징(61)의 하부에 침적되는 이물질은 상기 하우징(61)의 하단에 슬러지배출라인을 통해 외부로 배출시키는 것이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 정화수탱크 20 : 공기정화모듈
30 : 순환수단 40 : 전기분해조
50 : 제어부 300 : 제 1순환관
310 : 제 2순환관 320 : 워터펌프
330 : 필터모듈 340 : 살균모듈
400 : 유입관 410 : 전기분해모듈
420, 430 : 저장챔버 440 : 전해수공급관
500 : 공기질센서

Claims (11)

  1. 정화수가 수용된 정화수탱크;
    상기 정화수탱크의 정화수가 유입되고 내부공간에 오염공기가 통과되도록 하는 정화통로가 마련되며 상기 정화통로에 유입된 정화수가 분사되도록 하여 정화통로를 통과하는 오염공기를 정화하는 하나 이상의 공기정화모듈;
    상기 공기정화모듈에 상기 정화수탱크의 정화수가 유입되게 하고 공기정화모듈의 정화 과정 후 배출되는 정화수가 상기 정화수탱크에 회수되게 하는 순환수단; 및
    전기 분해를 통해 산성수 및 알칼리수가 생성되고 생성된 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 어느 하나의 전해수가 상기 정화수에 포함되도록 공급하는 전기분해조;를 포함하며
    상기 전기분해조는,
    상기 순환수단에 연결되어 상기 정화수가 유입되게 하는 유입관과, 상기 유입관을 통해 정화수가 유입되고 유입된 정화수를 전기 분해하여 산성수 및 알칼리수로 각각 생성되게 하는 전기분해모듈 및 상기 전기분해모듈에서 생성되는 산성수 및 알칼리수가 각각 분리 수용되는 한 쌍의 저장챔버를 포함하고,
    상기 공기정화모듈은,
    정화대상 오염공기의 통과 방향을 따라 상호 직렬 연결되고 상기 한 쌍의 저장챔버에 각각 수용되는 산성수와 알칼리수가 개별적으로 공급되는 제 1공기정화모듈과 제 2공기정화모듈을 포함하여, 오염공기가 제 1공기정화모듈과 제 2공기정화모듈을 순차적으로 통과하며 상기 제 1공기정화모듈 및 제 2공기정화모듈에서 각각 습식 처리를 통해 오염물질을 포집하며,
    상기 전기분해모듈은, 음극을 구비하는 알카리수챔버와, 양극을 구비하는 산성수챔버와, 상기 알카리수챔버와 상기 산성수챔버를 구획하는 격막을 포함하며, 상기 산성수챔버 상단에는 가스포집공간이 형성되고 상기 가스포집공간에 포집된 가스는 가스배출라인을 통해 외부로 배출되며, 상기 가스배출라인과 연통하는 유해가스제거조가 형성되되, 상기 유해가스제거조는, 하단에 상기 가스배출라인과 연통하며 상단에 유해물질이 제거된 가스가 배출되는 배출라인이 형성되며 내부에 전해액이 충진된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 다공을 형성하는 양극과, 상기 양극에 이격을 형성하는 음극과, 상기 하우징 외부에서 상기 양극 및 음극에 전원을 인가하는 전원부가 포함되는 것을 특징으로 하는 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 순환수단은,
    상기 공기정화모듈에 상기 정화수탱크의 정화수가 유입되게 하는 제 1순환관과, 상기 공기정화모듈의 정화 과정 후 배출되는 정화수가 상기 정화수탱크에 회수되게 하는 제 2순환관과, 상기 제 1순환관 및 제 2순환관을 통해 정화수가 순환되게 제어하는 하나 이상의 워터펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공기정화모듈로 유입되는 오염공기의 공기질을 계측하는 센서를 포함하고, 상기 센서에서 계측되는 오염공기의 공기질을 수신 및 분석하여 이에 따른 분석결과를 기반으로 산성수 또는 알칼리수 중 선택된 하나의 전해수가 공급되도록 상기 전기분해조에 제어신호를 송신하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 가스포집공간의 상단에는 여재층이 형성되되, 상기 여재층에는 양이온고분자에 의해 표면개질된 활성탄이 충진되는 것을 특징으로 하는 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징의 하단에는 슬러지배출라인이 형성되며, 상기 가스배출라인은 상기 하우징 내부에서 상기 양극의 하면과 대향하는 가스토출노즐과 연통하는 것을 특징으로 하는 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 양극의 하면에는 상기 하우징과 밀폐면을 형성하도록 격벽이 형성되며 상기 격벽 내부에 상기 가스토출노즐이 구성되는 것을 특징으로 하는 전해수를 이용한 습식 공기정화 공급장치.
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