KR102194889B1 - 터널 내부 오염물질 저감 장치 및 이를 이용한 환기 방법 - Google Patents

Abstract

터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법은, 터널 단면과 동일한 형태를 따라 내측으로 설치되되 일정 간격으로 다수개 배치되고, 제1 하우징에 마련되는 상기 터널 내부의 유체가 유입되는 유입부, 유입된 상기 유체 중 오염물질을 걸러내는 필터부, 걸러진 상기 유체를 일 방향으로 흐르도록 임펠러를 회전시키는 구동부, 및 흐르는 상기 유체의 통로인 유로부로 구성되는 베이스부와, 상기 베이스부 상측에 길게 형성되고 상기 유로부의 상기 유체를 상기 터널 내부로 토출하도록 이루어지는 분출부를 포함하는 오염물질 저감 장치로서, 상기 분출부는, 상기 유로부와 연통되는 내부 공간; 및 제2 하우징이 상기 내부 공간을 감싸되, 상기 제2 하우징의 제1 표면과, 상기 제1 표면의 양측단 영역에서 연장 형성되고 상기 제1 표면 보다 측면둘레가 긴 곡면을 갖도록 제2 표면 및 제3 표면의 자유단이 각각 겹치되 한쪽으로 치우친 영역에 상기 분출부의 길이방향으로 분출구를 포함하고, 상기 유체가 상기 분출구로 토출될 때 상기 유체의 흐름이 상기 제2 표면 위로 지향되는 것을 특징으로 한다.

Description

터널 내부 오염물질 저감 장치 및 이를 이용한 환기 방법{A DEVICE FOR REDUCING POLLUTANTS INSIDE A TUNNEL AND A VENTILATION SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 터널 내부 오염물질 저감 장치 및 이를 이용한 환기 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기 시공된 터널 내부에도 적용 가능하고 터널 내부 오염물질을 저감하는 것은 물론 터널 내부의 환기 방향도 설정 가능한 터널 내부 오염물질 저감 장치 및 이를 이용한 환기 방법에 관한 것이다.

산지가 많은 우리나라는 고속도로망 및 도시교통망 확충으로 인해 터널의 수가 급증하였고, 현재까지도 시공이 활발하게 이루어지고 있다.

이와 같은 터널 내부는 자동차가 배출한 배기가스 속에 있는 오염물질 및 터널 외부에서 미세먼지가 빨려들어오는데, 터널은 폐쇄된 공간이기 때문에 오염물질이 배출되지 않고 축적되기 쉬운 환경이므로, 터널 내부에 오염물질이 축적되지 않도록 터널 내부에서 정화하거나, 터널 밖으로 흐르게 환기하여야 한다.

통상 터널에는 내부의 공기를 정화하거나 외부의 공기를 강제로 유입하여 오염물질을 희석하기 위해 천장에 제트 팬(JET-FAN)을 구비하지만, 이는 항상 가동하는 것이 아닌 미세먼지의 농도가 300㎛g/㎥이 넘는 경우에만 가동되거나, 오염물질을 포함하고 있는 내부 공기를 그냥 외부로 보내게 되는데, 이는 인근에 사는 주민들에게 막대한 피해를 입히게 되므로, 터널 내부에 공기정화장치를 구비하거나, 환기장치에 관한 많은 연구들이 진행되고 있다.

그리고 최근에 지은 터널은 자연 배기 장치가 천장에 구비되지만, 오래된 터널들은 대부분 90년대 교통량의 급증으로 건설되고 당시에는 환기에 대한 개념이 없었으므로, 기 시공된 터널에도 설치가 가능하여야 한다.

이와 관련하여 종래기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1884301호에는 터널 매립형 공기정화장치가 개시되어 있다. 이러한 공기정화장치는, 터널의 라이닝 내부 공간에 설치되어 공기를 정화하는 장치로서, 상기 터널 내부의 공기가 유입되는 유입부; 상기 터널 내부로 공기가 배출되는 배출부; 상기 유입부 및 상기 배출부를 연결하여, 상기 유입부로 유입된 공기가 이동되는 유로부; 및 상기 유로부에 구비되어 상기 유로부를 통과하는 공기중의 오염물질을 제거하는 정화부; 를 포함하며, 상기 유로부는, 상기 유입부 및 상기 배출부와 착탈가능하게 구비되고, 상기 유로부는 적어도 두 개 이상이 결합되어 너비가 조절되는 것이다.

이러한 공기정화장치에 따르면, 유입부, 배출부, 유로부, 송풍부가 각각의 셀의 형태로 구비되며, 각각의 셀은 서로 결합하는 방식으로 터널의 길이 방향을 따라 사용자가 선택적으로 특정 셀의 개수를 변경할 수 있어, 다양한 현장상황에 맞춰 시공될 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

그러나, 터널 내부의 환경을 인위적으로 변경하기 어려운 부분이 있다.

특히, 화재가 발생하였을 시, 열기류와 연기의 흐름 방향을 제어하고 터널 외부로 연기를 배출할 수 없는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1884301호(등록일: 2018.07.26.)

본 발명의 목적은, 기 설치된 터널에도 적용 가능하고, 터널 내부에 오염물질이 함유된 유체를 정화하여 다시 터널 내부로 토출하되, 이 정화된 유체를 이용하여 터널 내부를 환기시킬 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 터널 단면과 동일한 형태를 따라 내측으로 설치되되 일정 간격으로 다수개 배치되고, 제1 하우징에 마련되는 상기 터널 내부의 유체가 유입되는 유입부, 유입된 상기 유체 중 오염물질을 걸러내는 필터부, 걸러진 상기 유체를 일 방향으로 흐르도록 임펠러를 회전시키는 구동부, 및 흐르는 상기 유체의 통로인 유로부로 구성되는 베이스부와, 상기 베이스부 상측에 길게 형성되고 상기 유로부의 상기 유체를 상기 터널 내부로 토출하도록 이루어지는 분출부를 포함하는 오염물질 저감 장치로서, 상기 분출부는, 상기 유로부와 연통되는 내부 공간; 및 제2 하우징이 상기 내부 공간을 감싸되, 상기 제2 하우징의 제1 표면과, 상기 제1 표면의 양측단 영역에서 상기 제1 표면 보다 측면둘레가 긴 곡면을 갖도록 각각 연장 형성되는 제2 표면 및 제3 표면의 자유단이 각각 겹치되 한쪽으로 치우친 영역에 상기 분출부의 길이방향으로 형성되는 분출구를 포함하고, 상기 유체가 상기 분출구로 토출될 때 상기 유체의 흐름이 상기 제2 표면 위로 지향되는 것을 특징으로 하는, 터널 내부 오염물질 저감 장치에 의하여 달성된다.

상기 분출부는, 상기 터널의 단면 둘레를 따라 '∩' 형태로 상기 터널의 내벽과 이격 공간을 두고 설치되되, 상기 분출부의 양단에 상기 베이스부를 구비하여 이루어질 수 있다.

상기 유로부는, 제1 유로부 및 제2 유로부로 분리되고, 상기 분출부는, 상기 제1, 2 유로부와 각각 연통되는 제1 분출부와 제2 분출부로 분리되되, 각각의 상기 분출구가 서로 대향하도록 배치되고, 상기 유체가 통과하는 상기 제1 유로부 또는 상기 제2 유로부의 입구를 선택적으로 개폐하는 개폐수단이 마련되어 이루어질 수 있다.

상기 분출부는, 회전수단에 의해 상기 베이스부에 90도~100도 수평 회전 가능하게 결합되고, 상기 분출부의 회전에 따라 상기 유체의 토출 방향을 가변시키도록 이루어질 수 있다.

상기 제2 표면은, 코안다(Coanda) 면으로 이루어질 수 있다.

상기 제2 표면의 자유단에서, 곡면으로 이루어지되 상기 내부공간으로 연장형성되는 가이드면을 더 포함하고, 상기 가이드면은, 상기 유체의 이동거리를 증가시켜 상기 유체가 상기 분출구로 균등하게 토출되도록 이루어질 수 있다.

상기 구동부는, 흡입 모터로 이루어지고, 상기 모터의 회전 속도를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.

터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법으로서, 상기 터널 내부 오염물질 저감 장치가 터널 단면과 동일한 형태를 따라 내측으로 설치되되 상기 유체의 토출 방향이 서로 대향되도록 일정 간격으로 다수개 배치되고, 상기 분출부에 마련되는 센서부에 의해 상기 터널 내부의 미세먼지 또는 화재 또는 풍향/풍속을 감지하는 센싱 단계; 상기 센싱 단계에서 얻은 값들이, 미세먼지 기준치 이상이거나, 풍속이 기준치 이상이거나 화재의 발생을 캐치하는 이상 도출 단계; 상기 이상 도출 단계에서 얻은 값들이 갖는 위치를 파악하는 단계; 분석부를 포함하는 제어부에서 상기 위치들을 기준으로 각각의 상기 구동부를 제어하여 상기 회전수단을 작동시키거나 흡입 모터로 이루어진 상기 구동부의 회전 속도를 제어하는 분석 단계 및 구동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법에 의하여 달성된다.

상기 분출부는, 상기 제2 하우징의 외부 표면에 상기 유체의 흐름 방향 또는 화재 발생 시 피난 방향을 LED 소자로 표시하는 알림부가 더 포함되어 이루어질 수 있다.

상기 위치를 파악하는 단계는, 화재가 발생하는 것을 최우선으로 상기 구동부를 작동하도록 이루어질 수 있다.

화재가 발생했을 때에는, 상기 화재를 포함하는 영역에 인접한 4개의 상기 분출부는 각각의 상기 회전수단에 의해 차도 사이로 마주보도록 회전되고, 상기 모터의 회전 속도를 높여 상기 분출구에서 토출하는 유체의 총량에 의해 에어 커튼이 형성되어, 상기 화재를 포함하는 영역을 격리하도록 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 기 설치된 터널에도 적용 가능하고, 터널 내부에 오염물질이 함유된 유체를 정화하여 다시 터널 내부로 토출하되, 이 정화된 유체를 이용하여 터널 내부를 환기시키는 효과를 제공할 수 있게 된다.

특히, 화재가 발생하였을 때, 교통풍에 의해 차량의 속도가 급격히 증가하였을 때 유체의 량과 방향을 조절하여 이를 방지하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

즉, 터널 내부의 공기를 정화하는 것은 물론, 터널 내부의 환경을 인위적으로 통제하여 교통사고 또는 화재가 발생하는 경우에 큰 피해를 막는 환기 방법을 제공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치를 나타낸 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치를 나타낸 부분 확대 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 개략적 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 분출부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치의 개략적 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 분출부가 회전하기 전과 후를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 제어부에 의해 제어되는 주요구성을 나타낸 블록도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 도 1에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법의 사용상태를 나타낸 개략도이다.
도 10은 도 7에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법의 사용상태를 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법의 작동과정을 나타낸 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

그리고, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치를 나타낸 개략적 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치를 나타낸 부분 확대 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치를 나타낸 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 제1, 2 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 개략적 구성을 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 분출부를 나타낸 단면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치의 개략적 구성을 나타낸 블록도이다. 또한, 도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 분출부가 회전하기 전과 후를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치의 제어부에 의해 제어되는 주요구성을 나타낸 블록도이며, 도 9의 (a) 및 (b)는 도 1에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법의 사용상태를 나타낸 개략도이다. 또한, 도 10은 도 7에 도시된 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법의 사용상태를 나타낸 개략도이고, 도 11은 본 발명에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법의 작동과정을 나타낸 흐름도이다.

도면에 나타낸 X, Y, Z축은, 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것으로, X축은 화살표쪽으로 '차량의 이동 방향'을 지시하고, Y축은 화살표 쪽으로 '왼쪽에서 오른쪽 방향'을 지시하고, Z축은 화살표 쪽으로 '상방향'을 지시하여 사용하기로 한다. 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.

또한, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 도면에 그려진 터널은 차량이 X축으로 주행하는 일방향인 된 터널인 것으로 한다.

또한, 터널 내벽은 내측벽과 천장벽으로 이루어지고, 터널 내부 오염물질 저감 장치는 터널 단면이 아치형인 것과 직사각형인 것 모두에 적용 가능하나 특별한 한정이 필요할 시 이를 언급하는 것으로 한다.

도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치(100)는, 기 설치된 터널(10)에도 적용 가능하고, 터널(10) 내부에 오염물질이 함유된 유체(20)를 정화하여 다시 터널(10) 내부로 토출하되, 이 정화된 유체(20)를 이용하여 터널(10) 내부를 환기시킬 수 있도록 이루어지는 것으로, 터널(10) 내부 오염물질을 포함하는 유체(20)를 흡입하여 정화하는 베이스부(120)와, 베이스부(120)에서 정화된 유체(20)를 균등하게 터널(10) 내부로 다시 토출하도록 이루어지는 분출부(140)를 포함한다.

먼저, 터널 내부 오염물질 저감 장치(100, 이하 "저감 장치".)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 터널(10) 내부의 내측벽(12) 바닥에 마련되는 점검로블록(16)에 일정간격 'd'로 이격 배치되되, 도 2에 도시된 바와 같이, 정화된 유체(20)를 배출하는 분출구(143)가 서로 대향되는 한 쌍의 저감 장치(100)가 터널(10)의 길이만큼 배치된다. 이렇게 일렬로 배열된 다수개의 저감 장치(100)들이 차도 사이로 대칭되어 설치된다.

정화된 유체(20)를 배출하는 분출구(143)가 서로 대향되는 저감 장치(100)가 교차 배치 되는 것은, x축 방향으로 환기를 시키느냐, -x축 방향으로 환기를 시키느냐를 선택할 수 있기 때문이다.

가령, x축 방향으로 교통풍(차량들의 지속적인 주행으로 바람을 끌고 들어와 발생하는 인위적인 현상)이 기준값 이상으로 크게 분다면, 분출구(143)에서 나오는 유체가 -x축으로 이동하는 저감 장치(100)만 작동하여 교통풍과 대향하는 바람을 생성해 차량이 교통풍에 의해 평소보다 빠르게 주행할 확률을 줄여 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

저감 장치(100)의 형태는, 터널(10) 단면과 동일한 형태를 따라 설치되되 터널(10)의 내벽(내측벽(12) 및/또는 천장벽(14))으로부터 소정의 이격공간을 두고 설치될 수 있다. 또한, 터널(10)의 형태(아치형 또는 직사각형)의 일부(도 1 및 도 2 참조)로 형성될 수 있다.

이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

베이스부(120)는, 제1 하우징(121)의 일측면에는 터널(10) 내부의 유체(20)가 유입되도록 타공 형성되는 유입부(122), 제1 하우징(121) 내부에 유입된 유체(20) 중 오염물질을 걸러내는 필터부(123), 걸러진 유체(20)를 일 방향으로 흐르도록 임펠러를 회전시키는 구동부(124), 및 흐르는 유체(20)의 통로인 유로부(125)로 구성되는 것이다.

제1 하우징(121)은, 대체로 좁은 점검로블록(16)에 설치되는 베이스부(120)의 케이스로, 타공 형성된 유입부(122)가 구바된다.

유입부(122)는, 터널(10) 내부의 오염물질을 포함하는 유체(20)를 흡입하기 위해 터널(10) 내부를 향해 제1 하우징(121)에 구비되되, 제1 하우징(121)의 한 면에 형성될 수도 있고, 다중 면에 형성될 수 있다.

유입부(122)에 유입된 유체(20)의 모든 양은 필터부(123)를 거치는 것이 바람직하다.

다시 말하면, 터널(10) 내 오염물질을 포함하는 유체(20)를 유입부(122)로 빨아드려 가장 먼저 행해지는 것이 필터부(123)에 의한 필터링이다.

필터부(123)는, 미세먼지를 걸러주는 것으로, 다중 필터로 이루어질 수 있고, 미세먼지 외 차량에서 배출된 배기가스 속에 있는 오염물질을 거를 수 있는 여타의 필터로 이루어질 수 있다.

필터부(123)를 통과한 유체(20)는 구동부(124)를 거치고 유로부(125)로 이동한다.

구동부(124)는, 터널(10) 내부의 유체(20)를 베이스부(120) 내부로 일 방향으로 흐르도록 임펠러를 회전시키는 흡입 모터로 이루어지고, 모터의 회전 속도를 제어하기 위한 제어부(128)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 구성이 유체(20)가 필터부(123)에서 유로부(125)로 이동 가능하게 하는 것이므로 유체(20)의 누출 없이 이루어지는 것이 바람직하다.

유로부(125)는, 필터부(123)를 통과한 유체(20)가 임시 저장되는 통로다. 이러한 유로부(125)는, 후술한 제2 하우징(141)의 내부공간(142)과 연통되는데, 유로부(125)에서 내부공간(142)까지 누출되는 유체(20)가 없도록 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 필터부(123)를 거친 유체(20)는 내부공간(142)까지 누출없이 이동하게 된다.

또한, 베이스부(120)의 내부에는 외부에서 전력을 인가받아 각 구성들에게 전원을 공급할 수 있는 전원부(129)가 추가로 구비될 수 있으며, 250℃의 온도에서 60분 이상 전원 공급을 유지할 수 있는 비상전원부(129')가 더 추가로 구비될 수 있다.

상술한 베이스부(120)의 형상은, 도 2에 도시된 바와 같이, 분출부(140)와 같은 단면을 가질 수도 있고, 직육면체로 이루어질 수도 있으며, 특별한 한정은 없다.

분출부(140)는, 유체(20)의 출구인 분출구(143)를 포함하는 것으로, 유로부(125)와 연통되는 내부공간(142), 내부공간(142)을 감싸는 제2 하우징(141)으로 구성되는 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 저감 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 터널(10) 단면 형상의 일부로만 이루어질 수 있다. 이는 설치 및 수리가 간편한 이점이 있다.

제2 하우징(141)은, 상기 내부공간(142)을 감싸되, 평탄한 면인 제1 표면(144), 제1 표면(144)의 양측단 영역에서 제1 표면(144)보다 측면둘레가 긴 곡면을 갖도록 각각 제2 표면(145) 및 제3 표면(146)이 연장 형성되고, 제2 표면(145) 및 제3 표면(146)의 자유단이 각각 겹치되 한쪽으로 치우친 영역에 슬릿으로 형성되는 분출구(143)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때, 제2 표면(145)은, 코안다(Coanda) 면으로 이루어질 수 있다.

코안다 효과(Coanda Effect)는 물체 표면에 근접하여 분출된 유체(20)가 그 물체 표면에 부착하여 빠르게 흐르고 이로 인해 주위에는 낮은 압력 분포가 형성되는 물리현상으로, 유체(20)가 슬릿(slit, 여기서는 분출구(143))을 통해 분사되는 경우에 인접한 곳에 분사 방향에 대해 곡면이 있다면 유체(20)가 이 곡면을 따라 휘어져 빠르게 흐르게 된다.

즉, 제2 표면(145)과 제3 표면(146) 사이의 공간, 즉, 분출구(143)를 통해 필터부(123)에서 정화된 압축유체(20)가 토출되면, 이 유체(20)는 제2 표면(145)을 따라 제2 표면(145)이 가리키는 방향으로 고속으로 흐르게 되며, 토출된 유체(20)에 의해 유인되는 주변 유체(20)는 토출된 유체(20)에 수반되어 최초 토출된 유체(20)의 몇배에 달하는 양의 증폭 유체(20)가 짧은 순간에 분사된다. (도 3의 확대도 참조)

다시 말하면, 1차적으로 유입부(122)를 통해 거치 장치를 거친 유체(20)와, 2차적으로 유인되는 주변 유체(20)가 일 방향(제2 표면(144)을 따라)으로 고속으로 흐르게 된다. 여기서 '고속'이란, 같은 모터의 출력에 비해(입력값에 비해) 더 큰 값(속도)을 얻을 수 있게 된다는 것이다. 또한, 구동부(124)의 출력량을 설정하여 적절히 조절할 수 있는데, 이는 후술할 환기 방법(S100)에 대해 설명할 때 더 자세히 하기로 한다.

한편, 도시되지는 않았으나, 압축 유체(20)가 흐르는 제2 표면(145) 끝쪽 부분을 유체(20)의 흐름을 미세하게 조정하기 위해 경사를 이루도록 형성할 수 있다.

그리고, 도 2의 확대된 도에 도시된 바와 같이, 제2 표면(145)의 자유단에서 연장형성되되 곡면으로 이루어지고 내부공간(142)으로 말리듯 형성되는 가이드면(147)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이러한 가이드면(147)은, 유체(20)의 이동거리를 증가시켜 유체(20)가 분출구(143)로 나오기 전에 균등하게 분배되도록 유체(20)가 내부공간(142)에 머무는 시간을 지체시키는 것이다.

한편, 내측벽(12)으로부터 이격공간을 갖도록 위치한 분출부(140)를 단단히 고정하기 위한 지지수단(127)이 형성될 수 있다. 이는 후에 교통 사고에 의한 차량 충돌이 발생했을 때, 이격공간 및 지지수단(127)에 의해 충격 완화 작용을 할 수 있다. 특히, 저감 장치(100)가 터널(10)의 어느 한 지점에만 구비된 것이 아니고, 일정한 간격을 두고 다수개 구비된다는 점에서 차량이 터널 내측벽(12)에 충돌했을 때 저감 장치(100)에 부딪혀 충격을 완화할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저감 장치(100)의 베이스부(120)는 터널(10) 내부의 유체(20)를 정화하기 위한 것이고, 분출부(140)는 이 정화된 압축 유체(20)의 양과 방향을 설정하여 터널(10) 내부를 환기하기 위한 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치(100)는, 분출부(140)가 터널(10)의 단면 둘레를 따라 '∩' 형태로 터널(10)의 내벽과 이격 공간을 두고 설치되되, 분출부(140)의 양단에 베이스부(120)를 구비하는 것을 제외하고 전술한 실시예와 같다.

이때, 분출부(140)의 중간부에서 내부공간(142)이 분리되는 것이 바람직하다.

이러한 제2 실시예에 따른 저감 장치(100)는, 분출구(143)에서 토출되는 터널(10) 내부에서 유체(20)의 범위가 제1 실시예에 따른 저감 장치(100)보다 넓은 이점이 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치(100)는, 유로부(125)가 제1 유로부(125A) 및 제2 유로부(125B)로 분리되고, 분출부(140)는, 제1, 2 유로부(125A, 125B)와 각각 연통되는 제1 분출부(140A)와 제2 분출부(140B)로 분리되되, 각각의 분출구(143A, 143B)가 서로 대향하도록 배치되는 것을 제외하고는 전술한 실시예와 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 유체(20)가 통과하는 제1 유로부(125A) 또는 제2 유로부(125B)의 입구를 선택적으로 개폐하는 개폐수단(126)이 베이스부(120) 내부에 추가로 마련되고, 이러한 개폐수단(126)은 공압 실리더 장치이거나 유압 실린더 장치로 이루어질 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 분출부(140)의 단면을 보면, 저감 장치(100) 하나에 분출구(143)에서 토출되는 유체(20)의 방향(x축 방향, -x축 방향)을 바꿀 수 있게 된다. 제2 유로부(125B)의 입구가 개폐수단(126)에 의해 폐쇄되고 유체(20)는 제1 유로부(125A)를 거쳐 제1 분출부(140A)로 이동하게 된다.

이는, 다수개의 저감 장치(100)들을 터널(10) 내부에 설치할 때, 유체(20)의 토출 방향의 고려 없이 설치할 수 있는 이점이 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치(100)는, 분출부(140)가 회전수단(130)에 의해 베이스부(120)에 90°~100°수평 회전 가능하게 결합되는 것을 제외하고는 전술한 실시예와 같다.

물론, 베이스부(120)에서 분출부(140)가 회전할 때, 유로부(125)의 유체(20)가 내부공간(142)에 도달할 때까지 누출됨이 없도록 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 분출부(140)의 회전에 따라 유체(20)의 토출 방향을 가변시킬 수 있는 이점이 있다.

상술한 제1 내지 제4 실시예에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치(100)를 이용한 환기 방법(S100)을, 도 8 내지 도 11를 참고하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 다수개의 저감 장치(100)들은 각각 유기적으로 연결되어 있다. 이를 위해 각 저감 장치(100)들은 각각의 제어부(128)에 의해 제어된다.

제1 내지 제3 실시예를 적용할 수 있는, 도 9에 도시된 도면 상, 해칭 처리된 저감 장치(100a, 100c, 100e, 100g)의 분출구(143)는 x축 방향으로 지향되고, 해칭 처리되지 않은 저감 장치(100b, 100d, 100f, 100h)의 분출구(143)는 -x축 방향으로 지향된 것이다. (제3 실시예는 개방된 분출구(143)의 유체(20) 토출 방향만 화살표로 표시한 것으로 함.)

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 터널(10)의 중간 부분에서 화재(★)가 발생하였다면, 화재(★) 발생 지역에 산소 공급을 안 하기 위해 제어부(128)는 저감장치(100a, 100c, 100d, 100f, 100h)를 작동시킨다. 도면상 화살표의 크기대로 유체(20)의 속도는 증가한다.

다시 말하면, 저감 장치(100)들에서 토출되는 유체(20)량은 같을지라도, 2차적인 주변 속도가 증가한다면 유체(20)의 이동은 더 빨라진다. 가령, 저감 장치(100a)를 봤을 때, 저감 장치(100c)에서 토출한 유체(20)의 속도를 받게 되어 더 속도가 증가하는 것이다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 터널(10)의 끝부분에서 화재(★)가 발생하였다면, 연기를 빠른 시간 내로 터널(10) 외부로 빼내기 위해, 분출구(143)가 x축으로 지향된 저감 장치(100a, 100c, 100e, 100g)를 작동시킨다.

이렇게 판단하는 것은, 분석부를 포함하는 제어부(128)에서 하는데, 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 저감 장치(100)에 구비된 센서부(148)에서 받은 값을 토대로 이루어진다.

또한, 이때 분출부(140)는, 제2 하우징(141)의 외부 표면에 상기 유체(20)의 흐름 방향, 또는 화재(★) 발생 시 피난 방향을 LED 소자로 표시하는 알림부(149)가 더 포함되어 이루어질 수 있다.

제4 실시예를 적용할 수 있는, 도 10에 도시된 바와 같이, 화재(★)가 발생한 지역에 인접하는 4개의 저감 장치(100)들의 분출부(140)는 회전수단(130)에 의해 차도 사이로 마주보도록 회전되고, 모터의 회전 속도를 높여 분출구(143)에서 토출하는 압축 유체(20)의 총량에 의해 에어 커튼(AC)이 형성되어, 화재(★)를 포함하는 영역을 격리하여 일시적으로 화재(★)에 의한 연기를 묶어둘 수 있다.

또한, 차도를 사이로 마주보는 2개의 저감 장치(100)로 에어 커튼(AC)를 만들고, 에어 커튼(AC)을 기준으로 화재(★) 쪽에서 터널의 출구 또는 입구로 유체를 이동 시키도록 저감 장치(100)를 작동하면, 그 반대쪽으로 운전자가 신속히 터널(10) 피난갈 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 터널 내부 오염물질 저감 장치(100)를 이용한 환기 방법(S100)은, 터널 내부 오염물질 저감 장치(100)가 터널(10) 단면과 동일한 형태를 따라 내측으로 설치되되 유체(20)의 토출 방향이 서로 대향되도록 일정 간격으로 다수개 배치되고, 분출부(140)에 마련되는 센서부(148)에 의해 터널(10) 내부의 미세먼지, 화재(★), 및/또는 풍향/풍속을 감지하는 센싱 단계(S110), 센싱 단계(S110)에서 얻은 값들이, 미세먼지 기준치 이상이거나, 풍속이 기준치 이상이거나 화재(★)의 발생을 캐치하는 이상 도출 단계(S112, S114, S116), 이상 도출 단계(S112, S114, S116)에서 얻은 값들이 갖는 위치를 파악하는 단계(S120, S130, S140), 및 분석부를 포함하는 제어부(128)에서 위치들을 기준으로 각각의 구동부(124)를 제어하여 회전수단(130)을 작동시키거나 흡입 모터로 이루어진 구동부(124)의 회전 속도를 제어하는 분석 단계(S150) 및 구동 단계(S160)를 포함하여 이루어질 수 있다.

또는, 센싱 단계(S110)에서 터널(10) 내부의 미세먼지, 화재(★), 및 풍향/풍속을 감지 모두 하되, 위치를 파악하는 단계(S120, S130, S140)에서 화재(★)가 발생한 것을 최우선으로 구동부(124)를 작동하도록 명령하는 것이 바람직하다.

이상 도출 단계(S114)에서는, 교통풍이 기준치보다 클 경우, 운전자는 터널 내부에서 평소보다 고속으로 주행할 확률이 높으므로 교통풍의 방향과 대향하는 방향으로 유체(20)를 분출 시켜 교통풍을 감쇄시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치(100) 및 이를 이용한 환기 방법(S100)은, 기 설치된 터널(10)에도 적용 가능하고, 터널(10) 내부에 오염물질이 함유된 유체(20)를 정화하여 다시 터널(10) 내부로 토출하되, 이 정화된 유체(20)를 이용하여 터널(10) 내부를 환기시킬 수 있다. 즉, 베이스부(120)는 터널(10) 내부의 유체(20)를 정화하기 위한 것이고, 분출부(140)는 이 정화된 압축유체(20)의 양과 방향을 설정하여 환기하기 위한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 터널 내부 오염물질 저감 장치(100) 및 이를 이용한 환기 방법(S100)은, 본 발명에서 설명되는 기술적 특징을 갖는 것으로서, 형상, 모양, 규격 등이 다양하게 이루어질 수 있음은 물론이고, 상술한 제1 내지 제4 실시예 구성들의 혼합으로 이루어질 수도 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 오염물질 저감 장치
120 베이스부 121 제1 하우징
122 유입부 123 필터부
124 구동부 125 유로부
125A 제1 유로부 125B 제2 유로부
126 개폐수단 127 지지수단
128 제어부 129 전원부
129' 비상전원부 130 회전수단
140 분출부 140A 제1 분출부
140B 제2 분출부 141 제2 하우징
142 내부공간 143 분출구
144 제1 표면 145 제2 표면
146 제3 표면 147 가이드면
148 센서부 149 알림부
★ 화재 AC 에어 커튼
10 터널 12 내측벽
14 천장벽 16 점검로블록
20 유체

Claims (11)

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8. 터널 단면과 동일한 형태를 따라 내측으로 설치되고, 제1 하우징에 마련되는 상기 터널 내부의 유체가 유입되는 유입부, 유입된 상기 유체 중 오염물질을 걸러내는 필터부, 걸러진 상기 유체를 일 방향으로 흐르도록 임펠러를 회전시키는 구동부, 및 흐르는 상기 유체의 통로인 유로부로 구성되는 베이스부와, 상기 베이스부 상측에 길게 형성되고 상기 유로부의 상기 유체를 상기 터널 내부로 토출하도록 이루어지는 분출부를 포함하고,
   상기 분출부는,
   상기 유로부와 연통되는 내부 공간; 및
   제2 하우징이 상기 내부 공간을 감싸되, 상기 제2 하우징의 제1 표면과, 상기 제1 표면의 양측단 영역에서 상기 제1 표면 보다 측면둘레가 긴 곡면을 갖도록 각각 연장 형성되는 제2 표면 및 제3 표면의 자유단이 각각 겹치되 한쪽으로 치우친 영역에 상기 분출부의 길이방향으로 형성되는 분출구를 포함하되, 회전수단에 의해 상기 베이스부에 90도~100도 수평 회전 가능하게 결합되고,
   상기 유체가 상기 분출구로 토출될 때 상기 유체의 흐름이 상기 제2 표면 위로 지향되고, 상기 분출부의 회전에 따라 상기 유체의 토출 방향을 가변시키는 상기 유체의 토출 방향이 서로 대향되도록 일정 간격으로 다수개 배치되는 터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법으로서,
   상기 분출부에 마련되는 센서부에 의해 상기 터널 내부의 미세먼지 또는 화재 또는 풍향/풍속을 감지하는 센싱 단계;
   상기 센싱 단계에서 얻은 값들이, 미세먼지 기준치 이상이거나, 풍속이 기준치 이상이거나 화재의 발생을 캐치하는 이상 도출 단계;
   상기 이상 도출 단계에서 얻은 값들이 갖는 위치를 파악하는 단계;
   분석부를 포함하는 제어부에서 상기 위치들을 기준으로 각각의 상기 구동부를 제어하여 상기 회전수단을 작동시키거나 흡입 모터로 이루어진 상기 구동부의 회전 속도를 제어하는 분석 단계 및 구동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 분출부는,
   상기 제2 하우징의 외부 표면에 상기 유체의 흐름 방향 또는 화재 발생 시 피난 방향을 LED 소자로 표시하는 알림부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는,
   터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 위치를 파악하는 단계는,
    화재가 발생하는 것을 최우선으로 상기 구동부를 작동하는 것을 특징으로 하는,
    터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법.
11. 제8항에 있어서,
    화재가 발생했을 때에는,
    상기 화재를 포함하는 영역에 인접한 4개의 상기 분출부는 각각의 상기 회전수단에 의해 차도 사이로 마주보도록 회전되고, 상기 모터의 회전 속도를 높여 상기 분출구에서 토출하는 유체의 총량에 의해 에어 커튼이 형성되어, 상기 화재를 포함하는 영역을 격리하는 것을 특징으로 하는,
    터널 내부 오염물질 저감 장치를 이용한 환기 방법.

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