KR102208241B1 - 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치 - Google Patents

지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하철과 같은 지하 터널 공간의 공기질 개선을 위한 것으로, 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구(2)의 상측에 설치되어, 터널 내 오염된 미세먼지를 정화시켜 외부로 배출하는 것에 의하여 지하 터널 공간의 지하 공기를 정화시키는 미세먼지 제거 수단을 갖는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 있어서, 상기 미세먼지 제거 수단은, 지하 터널 공간의 오염된 미세먼지를 포함하는 공기를 흡기하여 집진 여과부(200)로 공급하는 공기 흡기/공급부(100)와, 상기 공기 흡기/공급부(100)에 의하여 공급되는 지하 공기에 포함되어 있는 미세먼지를 집진하고 여과시키는 집진 여과부(200)와, 상기 집진 여과부(200)에 의하여 미세먼지가 집진 여과된 정화 공기를 배출하는 정화 공기 배출부(300)와, 상기 공기 흡기/공급부(100)와 상기 집진 여과부(200)는 차폐벽(400)에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.

Description

지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치{High-efficiency bagfilter system for reducing fine dust in underground tunnel space}
본 발명은 지하철과 같은 지하 터널 공간의 공기질 개선을 위한 것이다. 현재 지하철을 비롯한 지하 터널 공간의 지하 공기는, 석면, 라돈 뿐만 아니라 이들을 포함하는 미세먼지가 약 170㎍/㎥ 내지 180㎍/㎥ 정도 있는 것으로 알려져 있으며, 경우에 따라서는 200㎍/㎥를 초과한다고 알려져 있다. 이러한 지하 공기의 미세먼지를 일반 대기중 농도(50~70㎍/㎥)와 비숫한 범위로 유지할 필요가 있으며, 본 발명은 이와 같은 현실을 반영하여, 지하 터널 공간의 개선된 공기 질 확보를 위하여 이루어진 것으로, 공조 시스템을 이용한 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
본 발명은 최근 급증하는 지하철 이용자의 건강과 삶의 질 향상을 위한 지하 터널 공간의 공기 정화를 목적으로 하는 것이다. 지하철을 비롯한 지하 터널 공간은 자연 환기가 어렵고, 밀폐된 공간에 다수의 이용객이 집중된다는 점 등에서 공기질 관리가 취약한 문제점이 있다.
또한 미세먼지의 경우 통상 4단계로 나누어 관리되는 것으로, 0~30㎍/m³'좋음', 31~80㎍/m³'보통', 81~150㎍/m³'나쁨', 151㎍/㎥ 초과 '매우 나쁨'으로 나뉘지만, 이용자가 지하 터널 공간의 미세먼지 수준을 보통 이하라고 느끼는 것은 쉽지 않은 것이 현실이다. 특히 지하 터널 공간 내의 공기질은 승강장, 대합실과 비교해 볼 때 절대적으로 나쁜 것으로, 지하 터널 공간이 승강장 및 대합실과 연결되어 있으므로, 지하 터널 공간 내 공기질 관리는 직접적으로 지하철 이용자들의 건강에 영향을 준다고 할 수 있다. 이와같은 현실에 비추어 볼 때, 지하 터널 공간 내의 미세먼지를 저감시키는 것은 지하 터널 공간 이용자의 건강 및 삶의 질 향상에 직접적인 영향을 준다고 할 수 있다.
지하철과 같은 지하 터널 공간 등의 공기 정화를 위한 장치에 관한 선행기술로, 특허공보 제1169761호의 지하철 역사 공조실 공기 여과 장치에는 패널필터와 정전필터를 사용하는 것이 개시되어 있다. 또한 특허공보 제1322886호의 지하 시설 공기 정화용 세트형 고효율 전기 집진 시스템에는 작은 공간에서 집진 효율을 높이기 위하여 멀티 크로스핀 이오나이저 집진부 등을 설치하는 기술이 개시되어 있다. 또한 특허공보 제1923462호의 미세먼지 제거 장치에는 지하철 및 터널에 존재하는 철 성분의 미세먼지를 1차로 제거하고, 미세먼지에 물을 분사하여 조대화시킨 후 2차로 미세먼지를 정전 집진하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 일본 공개특허공보 2013-210112호의 지하역의 공조시스템에는 외기를 흡입하는 흡기 장치와 내기를 배출하는 배출 장치 사이에 환기 장치를 설치하며, 환기 풍량을 제어하는 기술이 개시되어 있다. 또한 일본 특허공보 4607244호의 지하철 홈의 공조 효율화 시스템에는 터널 내 설치되는 도어부, 차량의 통과 시각을 출력하는 수단 및 차량의 통과 시각 등의 정보에 의해 도어부를 개폐 관리하는 수단을 구비하는 기술이 개시되어 있다. 또한 일본 공개특허공보 평6-264697호의 지하철역의 공조 방법에는 터널에 의해 연결된 지하철 역의 압력을 관리하는 것에 의하여 필요 이상의 에너지 소모를 제어하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 특허공보 제1169761호 특허문헌 2 : 특허공보 제1322886호 특허문헌 3 : 특허공보 제1923462호 특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 2013-210112호 특허문헌 5 : 일본 특허공보 4607244호 특허문헌 6 : 일본 공개특허공보 평6-264697호
상기 선행기술들은 지하에 장비 설치를 위한 공간 확보를 필요로 하거나, 금속 분진 제거를 위한 심야 작업을 필요로 하거나, 고압의 전원을 필요로 한다던가, 일부 미세먼지 또는 금속 미립자만을 집진 제거하고자 하는 것이라는 점에서, 장치의 운전 제어가 원활하게 이루어질 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 선행기술들의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 기존에 설치되어 있는 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구에 본 발명을 설치하여 활용하고자 하는 것으로, 적은 비용으로 지하 터널 공간 내부의 미세먼지 제거를 획기적으로 이루고자 하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 지하 터널 공간의 공기를 흡입하여 미세먼지를 제거함에 있어서, 1차로 큰 면적을 갖는 나노필터를 사용하여 집진 성능을 향상시키며, 2차로 카본필터를 사용하여 유해가스 및 악취 등을 제거하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 나노필터와 카본필터에 의하여 1차 및 2차로 제거하고 남아 있는 미세먼지를 입자의 크기에 따라서 섬유조직에 의한 차단 및 충돌, 중력에 의한 입자 침강, 입자의 브라운 운동, 정전기력에 의한 흡착 등을 이용하여 입자를 포집하는 헤파필터를 더 거치게 하여 3차로 미세먼지를 제거하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 작업자의 작업 환경 개선을 위하여, 1차 나노필터에 부착 집진된 미세먼지를 제거하기 위하여, 1차 나노필터와 2차 카본필터 사이에 압축 공기 분사 장치를 설치하여 나노필터에 부착 집진된 미세먼지를 자동으로 제거하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 지하철 특성상 발생할 수 밖에 없는 금속 입자를 용이하게 분리 제거하기 위하여 나노필터의 하측에 금속입자 제거를 위한 자성체에 의한 금속입자 제거부를 더 가지는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 집진장치를 이용하여 대기 중에서 발생하는 특히 겨울철에 발생이 급증하는 미세먼지 저감 대책도 함께 수립할 수 있게 하고자 하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 지하 터널 공간에 미세먼지가 발생하기 쉬운 시간 동안 집중적으로 장치를 운전하는 것에 의하여, 고효율 집진이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 지하철 운행 정보, 기상청 등 정부 기관이나 지방자치단체에서 발령하는 미세먼지 발령 정보나, 미세먼지 감지 센서, 차폐벽 외부의 외부 환경(차량 및 인원 정보) 감지 센서, 제1 나노필터 집진부의 미세먼지 부착량 감지 센서, 먼지 축적부의 미세먼지 감지 센서 등의 정보에 의하여, 각종 댐퍼를 제어하고, 터보팬, 압축 공기 분사 장치를 제어하며, 차폐벽에 설치된 광고판의 운영을 제어하는 제어부를 두는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은, [1] 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구(2)의 상측에 설치되어, 터널 내 오염된 미세먼지를 정화시켜 외부로 배출하는 것에 의하여 지하 터널 공간의 지하 공기를 정화시키는 미세먼지 제거 수단을 갖는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 있어서, 상기 미세먼지 제거 수단은, 지하 터널 공간의 오염된 미세먼지를 포함하는 공기를 흡기하여 집진 여과부(200)로 공급하는 공기 흡기/공급부(100)와, 상기 공기 흡기/공급부(100)에 의하여 공급되는 지하 공기에 포함되어 있는 미세먼지를 집진하고 여과시키는 집진 여과부(200)와, 상기 집진 여과부(200)에 의하여 미세먼지가 집진 여과된 정화 공기를 배출하는 정화 공기 배출부(300)와, 상기 공기 흡기/공급부(100)와 상기 집진 여과부(200)는 차폐벽(400)에 의해 구획되는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 공기 흡기/공급부(100)는, 터보팬(110)을 가지며, 상기 터보팬(110)의 입구는, 상기 배기 환풍구(2)에 설치되는 지하 공기 흡기구(101)와, 상기 지하 공기 흡기구(101)에 연결되는 지하 공기 흡기관(102)에 연결되며, 상기 지하 공기 흡기관(102)에는 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103)를 설치하여 지하 공기가 터보팬(110)으로 이동하는 것을 제어하며, 상기 터보팬(110)의 출구는, 흡기된 지하 공기를 상기 집진 여과부(200)로 공급하는 공기 공급관(116)에 연결되는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [3] 상기 [1]에 있어서, 상기 집진 여과부(200)는, 상기 터보팬(110)에 의해 공급되는 공기를 1차로 집진하고 여과시키는 제1 집진 나노필터 집진부(210)와, 상기 제1 나노필터 집진부(210)의 상측에 제1 나노필터 집진부(210)에 의해 제거되고 남아있는 미세먼지를 집진하고 여과시키는 제2 카본필터(220)를 갖는 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [4] 상기 [2]에 있어서, 상기 제1 나노필터 집진부(210)는, 다수개의 나노필터 거치공(213)을 갖는 나노필터 거치판(212)을 가지며, 상기 다수개의 나노필터 거치공(213)에 나노필터(211)가 삽입 고정되며, 상기 나노필터 거치공(213)은 상기 나노필터(211)를 수용할 수 있는 구멍으로 형성되며, 상기 나노필터(211)는 지하 공기와의 접촉면을 증가시키기 위하여, 기둥 형태로 형성하며, 상기 제2 카본필터(220)는 상기 제1 나노필터 집진부(110)를 거친 공기 중에 남아 있는 유해가스 및 악취를 제거하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [5] 상기 [4]에 있어서, 상기 제1 나노필터 집진부(210)와 상기 제2 카본필터(220) 사이에는 압축 공기를 제1 나노필터 집진부(210) 측으로 분사하는 압축 공기 분사 장치(240)가 설치되며, 상기 압축 공기 분사 장치(240)는 고압 컴프레서에 의해 압축된 압축 공기를 이송시키는 압축 공기 이송관(241)과 상기 압축 공기 이송관(241)으로부터 상기 다수의 나노필터(211)로 압축 공기를 분사하는 압축 공기 분사노즐(242)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [6] 상기 [4]에 있어서, 상기 제2 카본필터(220)의 상측으로는 제3 헤파필터(230)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [7] 상기 [2]에 있어서, 상기 차폐벽(400)에는, 외기를 터보팬(110)에 공급하기 위한 외기 흡기구(104)를 설치하고, 상기 외기 흡기구(104)에는 외기 흡기관(105)을 연결하여 상기 터보팬(110)이 외기를 흡기할 수 있도록 하며, 상기 외기 흡기관(105)에는 외기 흡기 제어 댐퍼(106)를 설치하여 외기가 터보팬(110)으로 이동하는 것을 제어하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [8] 상기 [2] 내지 [6] 중의 어느 하나에 있어서, 상기 집진 여과부(200)는 호퍼 형상으로 이루어지며, 상기 호퍼 형상 바닥의 직경이 작아진에 부분에는 개폐 가능하게 먼지 축적부(250)를 설치하고, 상기 먼지 축적부(250)의 주위에는 자성체로 이루어지는 금속입자 흡착부(251)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [9] 상기 [7]에 있어서, 제어부(500)를 더 가지며, 상기 제어부(500)는 지하철 운행 정보, 정부기관 및 지방자치단체에서 발령하는 미세먼지 정보와, 지하 터널 공간에 설치된 미세먼지 감지 센서, 차폐벽(400) 외부에 설치된 미세먼지 센서, 제1 나노필터 집진부(210)에 설치된 미세먼지 부착량 감지 센서, 먼지 축적부(250)에 설치된 미세먼지 감지센서 중에서 제공되는 정보 중의 어느 하나 이상의 정보에 의하여, 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103), 외기 흡기 제어 댐퍼(106), 압축 공기 분사 장치(240) 중의 어느 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 [10] 상기 [8]에 있어서, 제어부(500)를 더 가지며, 상지 제어부(500)는 차폐벽 외부의 차량 및 인원 정보를 감지하는 감지센서로부터의 정보에 의하여, 차폐벽에 설치된 광고판의 on/offt를 제어하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 갖는 것에 의하여, 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구에 본 발명을 설치하여 활용할 수 있다는 점에서 경제성을 확보할 수 있는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 발명은 큰 면적을 갖는 나노필터, 카본필터 및 헤파필터를 이용하여 미세먼지를 제거할 수 있다는 점에서, 고효율 집진이 가능하게 되는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 발명은 필터 청소를 위한 작업자의 수고를 줄일 수 있다는 점에서, 작업자의 근로 환경을 개선할 수 있는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 발명은 단순히 미세먼지 뿐만 아니라, 지하철 특성상 발생하는 금속 분진을 확실하게 집진 제거할 수 있는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 발명은 지하철 미세먼지 제거 장치를 이용하여 대기 중에서 발생하는 미세먼지 저감 대책도 함께 할 수 있는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 발명은 장치의 운전 시간을 제어하여 지하철 특성상 미세먼지가 발생하기 쉬운 시간 동안 집중적으로 고효율 집진이 이루어진다는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 발명은 지하철 운행 정보, 기상청 등 정부 기관이나 지방자치단체에서 발령하는 미세먼지 발령 정보나, 미세먼지 감지 센서, 차폐벽 외부의 외부 환경(차량 및 인원 정보) 감지 센서, 제1 나노필터 집진부의 미세먼지 부착량 감지 센서, 먼지 축적부의 미세먼지 감지 센서 등의 정보에 의하여, 각종 댐퍼를 제어하고, 터보팬, 압축 공기 분사 장치를 제어하고, 차폐벽에 설치된 광고판의 운영을 제어할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 개념도.
도 2는 본 발명에서 지하 터널 공기를 정화하는 경우의 공기 흐름을 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명에서 외기를 정화하는 경우의 공기 흐름을 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명에서 제1 나노필터 집진부에 부착된 미세먼지를 제거하는 경우의 압축 공기 흐름을 나타낸 개념도
도 5는 본 발명의 제1 나노필터 집진부와 압축 공기 분사 장치의 상면도
도 6은 본 발명의 나노필터를 나타내는 사시도
도 7은 본 발명의 제어부 작용을 나타내는 개념도
아래에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 지하 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명은 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 장치로, 비록 명세서에서는 본 발명이 적용되는 공간을 지하철의 지하 터널 공간으로 한정하여 설명하고 있으나, 지하철의 지하 터널 공간에만 한정되는 것은 아니며, 다른 지하 공간에도 적용될 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은, 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구(2)의 상측에 설치되어, 터널 내 오염된 미세먼지를 정화시켜 외부로 배출하는 것에 의하여 지하 터널 공간의 지하 공기를 정화시키는 미세먼지 제거 수단을 갖는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치로서, 공기 흡기/공급부(100), 집진 여과부(200), 정화 공기 배출부(300), 차폐벽(400) 및 제어부(500)에 의해 이루어지는 것으로, 아래에서는 각각의 구성 들에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
[공기 흡기/공급부(100)]
본 발명의 공기 흡기/공급부(100)는, 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구(2)의 상측에 설치하는 것이 바람직하다. 상기 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구(2)는 지하철이 통과하는 도로 상측부에 일반적으로 도로의 좌우측으로 차도 옆에 설치되어 있는 것이 일반적이다.
본 발명을 지하 터널 공간에 연결되는 배기 환풍구(2)의 상측 공간에 설치하게 되면, 별도의 설치 공간의 확보가 필요하지 않게 되므로, 설치 공간 확보에 따른 시간 및 비용을 절감할 수 있다는 점에서 바람직하다.
상기 공기 흡기/공급부(100)는, 지하 터널 공간의 지하 공기를 흡기하여, 지하 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 집진 여과부(200)로 공급하기 위한 구성이다.
상기 공기 흡기/공급부(100)는, 터보팬(110)을 가지며, 상기 터보팬(110)의 입구는, 상기 배기 환풍구(2)에 설치되는 지하 공기 흡기구(101)와, 상기 지하 공기 흡기구(101)에서 연결되는 지하 공기 흡기관(102)에 연결된다. 상기 지하 공기 흡기관(102)에는 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103)를 설치하여 지하 공기가 터보팬(110)으로 이동하는 것을 제어한다.
또한, 상기 터보팬(110)의 출구는, 흡기된 지하 공기를 상기 집진 여과부(200)로 공급하는 공기 공급관(116)에 연결되어, 상기 공기 공급관(116)을 통해서 지하 공기를 집진 여과부(200)로 이동시키게 된다.
또한, 상기 공기 흡기/공급부(100)는 지하 공기만을 흡기하는 것이 아니라, 필요에 따라서는 아래에서 설명하는 외기 흡기관(105)를 통해서 공급되는 외기를 터보팬(110)을 거쳐, 상기 공기 공급관(116)을 통해서 집진 여과부(200)로 이동시키게 된다.
이 경우에는, 아래에서 설명하는 차폐벽(400)에 외기를 터보팬(110)에 공급하기 위한 외기 흡기구(104)를 설치하고, 상기 외기 흡기구(104)에는 외기 흡기관(105)을 연결하여 상기 터보팬(110)이 외기를 흡기할 수 있도록 한다. 또한 상기 외기 흡기관(105)에는 외기 흡기 제어 댐퍼(106)를 설치하여 외기가 터보팬(110)으로 이동하는 것을 제어하도록 할 수 있다.
그리고 상기와 같은 터보팬(110)은 지하 터널 공간에서의 미세먼지가 감소하는 시간인 지하철 운행이 중지되는 심야에는 가동을 정지시키는 것이 바람직하다.
상기 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103)는 상시적으로 개방할 수 있다. 그렇지만, 아래에서 설명하는 제어부(500)에 의하여, 외기를 흡기하는 경우 또는 지하철 운행이 중지되는 시간에는 폐쇄할 수도 있다. 즉, 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103)와 외기 흡기 제어 댐퍼(106)는 둘 중 어느 하나만이 작동되도록 하는 것이 바람직하지만, 필요에 따라 외기와 지하 공기 모두를 정화할 필요가 있을 때에는 모두 개방하는 것도 가능하다.
[집진 여과부(200)]
본 발명의 집진 여과부(200)는, 상기 터보팬(110)에 의해 공급되는 지하 공기를 1차로 집진하고 여과시키는 제1 집진 나노필터 집진부(210)와, 상기 제1 집진 나노필터 집진부(210)에 의해 집진되고 여과된 공기 중에 남아 있는 유해가스 및 악취를 제거하는 제2 카본필터(220)를 갖는다.
상기 제1 나노필터 집진부(210)는, 다수개의 봉 형상으로 이루어지는 나노필터(211)와, 상기 다수개의 나노필터(211)들을 수용하는 다수개의 나노필터 거치공(213)을 갖는 나노필터 거치판(212)으로 이루어진다.
상기 제1 나노필터 집진부(210)는, 예를 들어 도 5에 나타나 있는 것과 같이, 집진 여과부(200)의 내면에 상기 나노필터 거치판(212)을 설치하고, 상기 나노필터 거치판(212)에 형성된 구멍으로 이루어진 다수개의 나노필터 거치공(213)에 봉 형상으로 이루어진 나노필터(211)를 끼워 넣는 것에 의하여 만들어진다.
상기 도 5에는 나노필터 거치공(213)은 원기둥 형상의 나노필터(211)가 끼워질 수 있도록 원형으로 형성하고, 나노필터 거치공(213)과 원기둥 형상의 나노필터(211)를 가로 세로로 6 x 9 = 54개 설치하는 것으로 도시하였으나, 본 발명에 의한 나노필터 거치공(213) 및 봉 형상의 나노필터(211)는 반드시 원기둥 형상으로 이루어지는 것은 아니며, 54개로 이루어지는 것도 아니다. 또한 도 5에서는 상기 나노필터(211)는 헤드부에 원형의 플랜지부를 형성하여, 나노필터(211)가 상기 나노필터 거치공(213)에 걸쳐지도록 하고 있으나, 마찬가지로 상기 나노필터(211)의 헤드부 플랜지 형상도 도면에 표시한 것과 같이 반드시 원형으로 이루어지는 것은 아니다.
상기 나노필터 거치공(213)은 나노필터(211)가 끼워질 수 있는 형상이면 어떤 형상으로 하여도 되며, 나노필터 거치공(213) 및 나노필터(211)의 수도 집진 여과부(200)의 크기에 따라 다양하게 변경시킬 수 있다.
다만, 미세먼지를 포함하는 지하공기 및 외기와의 접촉 면적으로 크게 하기 위하여, 상기 나노필터(211)는 봉 형상으로 하는 것이 바람직하다.
상기 제1 나노필터 집진부(210)는 나노필터(211)로 이루어지는 것으로, 필터 표면에 미세먼지 뿐만 아니라 오염물질의 집진도 가능하게 된다.
제2 카본필터(220)는 상기 제1 집진 나노필터 집진부(110)를 여과한 후 남아 있는 유해가스 및 악취 뿐만 아니라, 대기 중의 질소 산화물 황 산화물 등도 제거하게 된다.
상기 제1 나노필터 집진부(110)와 상기 제2 카본필터(220) 사이에는 압축 공기를 제1 나노필터 집진부(110) 측으로 분사하는 압축 공기 분사 장치(240)가 설치된다.
상기 봉 형상의 나노필터(211)의 주위에 집진되는 먼지가 일정량을 넘게 되면, 필터의 집진 성능이 저감되므로, 봉 형상의 나노필터(211)의 주위에 집진되어 달라붙어 있는 먼지를 제거하기 위하여, 압축 공기 분사 장치(240)가 설치되는 것이다.
도 5에 나타나 있는 것과 같이, 상기 압축 공기 분사 장치(240)는 고압 컴프레서에 의해 압축 공기를 공급하고, 공급된 압축 공기를 이송시키는 압축 공기 이송관(241)과 상기 압축 공기 이송관(241)으로부터 상기 다수의 나노필터(211) 상측으로 압축 공기를 분사하는 압축 공기 분사노즐(242)로 이루어진다.
또한, 상기 제2 카본필터(220)의 상측으로는 제3 헤파필터가 더 설치될 수 있다.
즉, 집진 여과부(200)는 제1 나노필터 집진부(210), 제2 카본필터(220) 및 제3 헤파필터(230)로 이루어지는 것이 바람직하며, 다만 필요에 따라서는 제2 카본 필터(220) 또는 제3 헤파필터(230)는 선택적으로 설치할 수도 있다.
또한, 상기 집진 여과부(200)는 호퍼 형상으로 만들어지며, 하측에 먼지 축적부(250)를 설치한다. 결국, 먼지 축적부(250) 상측으로 제1 나노필터 집진부(210), 제2 카본필터(220) 및 제3 헤파필터(230)가 설치되며, 최상측에는 아래에서 설명하는 공기 정화 배출부(300)를 더 설치할 수 있다.
상기 먼지 축적부(250)는 개폐 가능하게 만들어지며, 먼지 축적부(250)의 하단 주위는 전자석으로 이루어지는 자성체로 만들어, 금속 먼지를 집진시키는 작용을 할 수 있도록 한다. 또한 먼지 축적부(250)는 상기 제1 나노필터 집진부(210)에서 떨어지는 미세먼지를 포집한다. 그리고 일정 시간 집진이 이루어진 후 상기 먼지 축적부(250)를 개방하여 쌓인 먼지를 제거하는 것으로, 집진 여과부(200)의 관리가 이루어진다.
또한, 제3 헤파필터(230)는 미생물까지도 제거할 수 있으므로, 보다 쾌적한 공기를 대기 중으로 공급할 수 있게 된다.
[정화 공기 배출부(300)]
상기 제3 해파필터(230) 또는 상기 제3 헤파필터(230)를 설치하지 않는 경우의 상기 제2 카본필터(220)의 상측으로는, 아래에서 설명하는 차폐벽(400)의 지붕부에 정화 공기 배출부(300)를 더 설치할 수 있다.
상기 공기 배출부(300)는 배출팬(310)으로 이루어진다. 이때 상기 배출팬(310)은 대기의 흐름에 의해 자연적으로 회전 작동할 수 있으며, 대기의 흐름이 없는 경우에는 별도의 전력을 이용하여 회전시키는 것으로, 지하 터널 공간으로부터 흡인되어 집진 여과부(200)로 공급된 공기를 차폐벽(400) 상측 외부로 자연스럽게 배출할 수 있게 한다.
[차폐벽(400)]
상기 차폐벽(400)은 상기 공기 흡기/공급부(100) 및 집진 여과부(200)를 외부와 격리 차단하고, 지붕부에 정화 공기 배출부(300)를 설치하게 된다.
또한 상기 차폐벽(400)의 측벽 일측에는 외부 공기를 흡기하기 위한 외기 흡기구(104)를 설치하며, 상기 외기 흡기구(104)에는 앞에서 설명한 터보팬(110)과 연결되는 외기 흡기관(105)을 설치한다.
상기와 같이 이루어진 차폐벽(400)은 터보팬(110) 및 집진 여과부(200)에 따른 소음을 차단하는 방음벽의 기능도 수행하게 된다.
또한, 상기 차폐벽(400)은 도시 미관을 고려하여 벽화를 그리거나 광고판으로 활용할 수도 있다.
[제어부(500)]
본 발명의 제어부(500)는, 지하철 운행 정보, 기상청 등 정부 기관이나 지방자치단체에서 발령하는 미세먼지 발령 정보나, 미세먼지 감지 센서, 차폐벽 외부의 외부 환경(차량 및 인원 정보) 감지 센서, 제1 나노필터 집진부의 미세먼지 부착량 감지 센서, 먼지 축적부의 미세먼지 감지 센서 등의 정보에 의하여, 각종 댐퍼를 제어하고, 터보팬, 압축 공기 분사 장치를 제어하며, 차폐벽에 설치된 광고판의 운영을 제어하게 된다.
구체적으로 살펴보면, 미리 정해진 지하철 운행 정보나 기상청 등에서 발령하는 미세먼지 경보 등의 정보를 제공받고, 이러한 정보에 기초하여, 터보팬(110)을 작동시키거나, 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103), 외기 제어 댐퍼(106)의 개폐를 제어하게 되며, 제1 나노필터 집진부(210)의 나노필터(211)에 먼지가 과 집진된 것으로 감지되면, 압축 공기 분사 장치(240)를 작동시킨다.
또한, 먼지 축적부(250)에 먼지가 다량 축적되어 청소가 필요한 것으로 감지되면, 먼지 축적부(250)를 개방하고, 금속 입자 흡착부(251)가 전자석으로 이루어지는 경우 자성을 해제시켜, 청소를 원활하게 할 수도 있다.
아래에서는 상기 구성들로 이루어지는 본 발명의 작용에 대해서 설명한다.
본 발명은 외부 환경에 따라, 다양하게 작동될 수 있는 것이며, 여기에서는 대표적인 예를 들어 설명하는 것으로 한다. 그러므로, 여기에서 설명하는 것뿐만 아니라, 이와 균등한 범위 내에서 작동하는 모든 것에 대해서 본 발명의 권리범위가 미치게 되는 것은 당연하다.
지하철 운행 정보 등을 기초로 본 발명의 장치를 작동시키려면, 먼저 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103)를 개방하고, 터보팬(110)을 작동시킨다.
이와같이 터보팬(110)을 작동시키면, 지하 터널 공간에서 발생한 미세먼지를 포함한 지하 공기는 터보팬(110)을 지나 집진 여과부(200)로 공급되고, 공급된 지하 공기는 집진 여과부(200)에서 미세먼지가 제거된 상태로, 정화 공기 배출부(300)를 통해서 외부로 배출된다.
또한, 미세먼지가 제1 나노필터 집진부(210)의 나노필터(211)에 일정량 이상 지나치게 집진되면, 이를 미세먼지 부착량 감지센서가 감지하고, 이를 기초로 제어부에서 터보팬(100)의 작동 상태를 확인하여, 상기 터보팬(100)의 작동을 정지시키며, 터보팬(100)의 작동이 정지된 상태에서 압축 공기 분사 장치(240)를 작동시킨다.
상기와 같이 압축 공기 분사 장치(240)를 작동시키게 되면, 상기 제1 나노필터 집진부(210)의 나노필터(211)에 부착된 먼지는 먼지 축적부(250)로 떨어져 쌓이며, 특히 금속 입자의 경우에는 금속 입자 흡착부(251)에 흡착된 상태가 되므로, 미세먼지의 축적이 더 원활하게 이루어진다.
또한, 먼지 축적부(250)의 미세먼지 감지센서에 의해 미세먼지의 축적량이 일정량에 도달된 것으로 감지되면, 제어부(500)는 터보팬(100)과 압축 공기 분사 장치(240)의 작동을 확인하고, 상기 터보팬(100)과 압축 공기 분사 장치(240)의 작동을 정지시키고, 정지된 상태에서 먼지 축적부(250)의 하면을 개방하고, 금속 입자 흡착부(251)의 자력을 제거한 후에 축적된 미세먼지를 제거하게 된다.
나아가, 본 발명에서는 차폐벽(400) 외부의 환경을 감지하여 예를 들어 차량의 이동이 많거나, 이동 인원이 많은 경우에는 그에 따른 적절한 광고 영상을 송출할 수 있으며, 야간이나 이동 차량 및 인원이 없는 경우에는 광고 영상의 송출을 중지할 수도 있다.
1 : 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치
2 : 배기 환풍구
100 : 공기 흡기/공급부
101 : 지하 공기 흡기구
102 : 지하 공기 흡기관
103 : 지하 공기 흡기 제어 댐퍼
104 : 외기 흡기구
105 : 외기 흡기관
106 : 외기 흡기 제어 댐퍼
110 : 터보팬
116 : 공기 공급관
200 : 집진 여과부
210 : 제1 나노필터 집진부
211 : 나노필터
212 : 나노필터 거치판
220 : 제2 카본필터
230 : 제3 헤파필터
240 : 압축 공기 분사 장치
241 : 압축공기 분사관
242 : 압축공기 분사노즐
250 : 먼지 축적부
251 : 금속 입자 흡착부
300 : 정화 공기 배출부
310 : 배출팬
400 : 차폐벽
500 : 제어부

Claims (10)

  1. 지하 터널 공간에서 연결되는 배기 환풍구(2)의 상측에 설치되어, 터널 내 오염된 미세먼지를 정화시켜 외부로 배출하는 것에 의하여 지하 터널 공간의 지하 공기를 정화시키는 미세먼지 제거 수단을 갖는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치에 있어서,
    상기 미세먼지 제거 수단은, 지하 터널 공간의 오염된 미세먼지를 포함하는 공기를 흡기하여 집진 여과부(200)로 공급하는 공기 흡기/공급부(100)와,
    상기 공기 흡기/공급부(100)에 의하여 공급되는 지하 공기에 포함되어 있는 미세먼지를 집진하고 여과시키는 집진 여과부(200)와,
    상기 집진 여과부(200)에 의하여 미세먼지가 집진 여과된 정화 공기를 배출하는 정화 공기 배출부(300)와,
    상기 공기 흡기/공급부(100)와 상기 집진 여과부(200)는 차폐벽(400)에 의해 구획되며,
    상기 공기 흡기/공급부(100)는, 터보팬(110)을 가지며,
    상기 터보팬(110)의 입구는, 상기 배기 환풍구(2)에 설치되는 지하 공기 흡기구(101)와, 상기 지하 공기 흡기구(101)에 연결되는 지하 공기 흡기관(102)에 연결되며,
    상기 지하 공기 흡기관(102)에는 지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103)를 설치하여 지하 공기가 터보팬(110)으로 이동하는 것을 제어하며,
    상기 터보팬(110)의 출구는, 흡기된 지하 공기를 상기 집진 여과부(200)로 공급하는 공기 공급관(116)에 연결되고,
    상기 차폐벽(400)에는, 외기를 터보팬(110)에 공급하기 위한 외기 흡기구(104)를 설치하고,
    상기 외기 흡기구(104)에는 외기 흡기관(105)을 연결하여 상기 터보팬(110)이 외기를 흡기할 수 있도록 하며,
    상기 외기 흡기관(105)에는 외기 흡기 제어 댐퍼(106)를 설치하여 외기가 터보팬(110)으로 이동하는 것을 제어하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집진 여과부(200)는,
    상기 터보팬(110)에 의해 공급되는 공기를 1차로 집진하고 여과시키는 제1 나노필터 집진부(210)와,
    상기 제1 나노필터 집진부(210)의 상측에 제1 나노필터 집진부(210)에 의해 제거되고 남아있는 미세먼지를 집진하고 여과시키는 제2 카본필터(220)를 갖는 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 나노필터 집진부(210)는, 다수개의 나노필터 거치공(213)을 갖는 나노필터 거치판(212)을 가지며, 상기 다수개의 나노필터 거치공(213)에 나노필터(211)가 삽입 고정되며, 상기 나노필터 거치공(213)은 상기 나노필터(211)를 수용할 수 있는 구멍으로 형성되며, 상기 나노필터(211)는 지하 공기와의 접촉면을 증가시키기 위하여, 기둥 형태로 형성하며,
    상기 제2 카본필터(220)는 상기 제1 나노필터 집진부(110)를 거친 공기 중에 남아 있는 유해가스 및 악취를 제거하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 나노필터 집진부(210)와 상기 제2 카본필터(220) 사이에는 압축 공기를 제1 나노필터 집진부(210) 측으로 분사하는 압축 공기 분사 장치(240)가 설치되며,
    상기 압축 공기 분사 장치(240)는 고압 컴프레서에 의해 압축된 압축 공기를 이송시키는 압축 공기 이송관(241)과 상기 압축 공기 이송관(241)으로부터 상기 다수의 나노필터(211)로 압축 공기를 분사하는 압축 공기 분사노즐(242)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 카본필터(220)의 상측으로는 제3 헤파필터(230)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
  7. 삭제
  8. 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 집진 여과부(200)는 호퍼 형상으로 이루어지며,
    상기 호퍼 형상 바닥의 직경이 작아진에 부분에는 개폐 가능하게 먼지 축적부(250)를 설치하고,
    상기 먼지 축적부(250)의 주위에는 자성체로 이루어지는 금속입자 흡착부(251)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    제어부(500)를 더 가지며,
    상기 제어부(500)는 지하철 운행 정보, 정부기관 및 지방자치단체에서 발령하는 미세먼지 정보와, 지하 터널 공간에 설치된 미세먼지 감지 센서, 차폐벽(400) 외부에 설치된 미세먼지 센서, 제1 나노필터 집진부(210)에 설치된 미세먼지 부착량 감지 센서, 먼지 축적부(250)에 설치된 미세먼지 감지센서 중에서 제공되는 정보 중의 어느 하나 이상의 정보에 의하여,
    지하 공기 흡기 제어 댐퍼(103), 외기 흡기 제어 댐퍼(106), 압축 공기 분사 장치(240) 중의 어느 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    제어부(500)를 더 가지며,
    상지 제어부(500)는 차폐벽 외부의 차량 및 인원 정보를 감지하는 감지센서로부터의 정보에 의하여,
    차폐벽에 설치된 광고판의 on/off를 제어하는 것을 특징으로 하는 지하 터널 공간의 미세먼지 저감을 위한 고효율 집진 장치.
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