KR102300802B1

KR102300802B1 - 공기정화장치용 유효미생물 발효담체 제조 방법

Info

Publication number: KR102300802B1
Application number: KR1020200172003A
Authority: KR
Inventors: 강재식; 윤소영; 최용준; 김무영
Original assignee: 에이치디씨아이서비스(주)
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-09-13

Abstract

본 발명은 공기정화장치용 유효미생물 발효담체 제조 방법에 관한 것으로, 본체 하우징(10)의 내부에 안착되어 유효미생물 발효담체(A)와 식물의 식재가 이루어지는 화분(30); 본체 하우징(10)의 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체(A)와 식물에 빛을 전달하는 LED조명(50); 본체 하우징(10)의 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체(A)와 식물에 물을 분사하는 분사노즐(60);을 포함하는 공기정화장치에 이용되는 유효미생물 발효담체 제조 방법에 있어서, 고령토(kaolin), 제올라이트(zeolite), 활성탄(A.C.), 질석(vermiculite) 및 EM(Effective Microorganism)을 건조 배합하여 배합물을 얻는 단계; 배합물에 유용미생물 활성액을 습식혼합한 후 일정 형상으로 성형하여 성형 담체를 얻는 단계; 상기 성형 담체를 발효시키는 발효 단계; 및 발효된 성형 담체를 소성시키는 소성 단계;를 포함할 수 있다.

Description

공기정화장치용 유효미생물 발효담체 제조 방법 {MICROORGANISM FERMENTATION CARRIER MANUFACTURING METHOD FOR AIR PURIFICATION SYSTEM}

본 발명은 공기정화장치용 유효미생물 발효담체 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 식물을 이용하여 실내 공기 중에 포함된 오염물질 및 미세먼지의 차단 및 제거가 이루어질 수 있는 식물을 이용한 공기정화장치에 이용되는 유효미생물 발효담체 제조 방법에 관한 것이다.

도시의 발달에 따라 사람들이 건물의 실내에 거주하는 시간이 늘어나고 있는데, 건물의 실내 공기는 건물자재나 가구나 각종 제품 등으로부터 발생하는 유해물질과, 미세먼지, 미생물 등으로 오염되고, 이와 같은 실내 공기 내 오염물질은 실내에 거주하는 사람들의 건강을 해칠 수 있다.

따라서, 건물의 실내 환경을 쾌적하게 유지할 필요가 있는데, 특히 실내 공기 질(IAQ;indoor air quality)의 개선이 요구되었다.

이와 같은 실내 공기 질의 개선은 건물의 실내에 구비되는 공기청정기, 가습기, 에어컨, 환풍기나, 건물에 설치되는 공기조화장치를 통해 수행될 수 있다. 상기와 같이 장치를 이용한 실내 공기 질의 개선시에는 전력 소요에 의해 에너지가 소비됨에 따라, 실내 공기 질의 상시적인 개선을 위해 실시간으로 장치를 작동시킬 경우 상당한 비용이 발생되는 문제점이 있었다.

한편, 식물은 호흡작용을 통해 탄산가스를 흡수한 후, 산소를 배출하게 된다. 이와 같은 식물의 호흡작용을 통해 건물의 실내 환경이 개선될 수 있도록 하기 위하여 건물의 실내에 식물을 배치하는 경우가 많다.

그러나 식물을 통한 실내 공기 질의 개선은 그 효과가 그리 크지 않았는데, 특히, 건물의 실내는 건물의 실외에 비하여 빛의 투사 환경이 좋지 않아 실내 식물에 의한 실내 공기질의 개선효과가 상당히 낮았다.

대한민국 특허등록 제2117002호(2020.05.25.등록) 대한민국 특허등록 제2054687호(2019.12.05.등록)

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 식물을 이용한 공기정화장치에서 실내 공기질을 획기적으로 개선할 수 있는 유효미생물 발효담체 제조 방법을 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 내부에 일정 공간을 형성하는 본체 하우징(10); 상기 본체 하우징(10)의 내부에서 발생되는 정화공기를 외부로 송풍하기 위해 일측에 구성되는 송풍팬(20); 상기 본체 하우징(10)의 내부에 안착되어 유효미생물 발효담체와 식물의 식재가 이루어지는 화분(30); 상기 화분(30)의 바닥면을 이루되, 다수의 통공이 관통 형성된 흡기 타공판(40); 상기 본체 하우징(10)의 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체와 식물에 빛을 전달하는 LED조명(50); 상기 본체 하우징(10)의 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체와 식물에 물을 분사하는 분사노즐(60); 상기 화분(30)에서 떨어지는 물이 저장되도록 본체 하우징(10)의 하부에 구성되는 물받이(70); 실내 미세먼지 변화 측정을 위한 미세먼지 측정기(80); 및 상기 미세먼지 측정기(80)로부터 측정되는 수치에 따라 상기 송풍팬(20), 상기 LED조명(50) 및 상기 분사노즐(60)의 온 또는 오프 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 공기정화장치에 이용되는 유효미생물 발효담체 제조 방법에 있어서, 고령토(kaolin), 제올라이트(zeolite), 활성탄(A.C.), 질석(vermiculite) 및 EM(Effective Microorganism)을 건조 배합하여 배합물을 얻는 단계; 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 습식혼합한 후 일정 형상으로 성형하여 성형 담체를 얻는 단계; 상기 성형 담체를 발효시키는 발효 단계; 및 상기 발효된 성형 담체를 소성시키는 소성 단계;를 포함하는 공기정화장치용 유효미생물 발효담체 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유용미생물이 혼입되어 발효되는 과정에서 증식된 미생물이 소성 과정에서 미세기공 형성을 활성화시키고, 질석의 온도상승에 따른 부피팽창 및 활성탄의 탄화로 담체 내의 거대기공과 미세기공의 조화를 이룸으로써, 공기정화장치의 화분내 영양원인 질소 및 인의 흡착을 도모하여 기공률이 급격히 저하될 우려가 없고, 식물을 이용한 공기정화장치에 적용시 담체에 유용미생물이 부착되어 흡착된 영양원을 제거함과 동시에 용존 유기탄소를 먹이원으로 하여 대기질 개선을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 비표면적이 크기 때문에 물리화학적으로 안정하여 미생물의 탈리가 없어 슬러지 발생이 적고, 반응조에 투입이 용이할 뿐만 아니라 비중이 작아서 소형담체 제조시 유동상으로도 사용이 용이하며, 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 공기정화장치의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 공기정화장치의 하부 개폐도어 개방 상태도이다.
도 3은 도 1의 공기정화장치의 내부 정단면도이다.
도 4는 도 1의 공기정화장치의 내부 측단면도이다.
도 5는 도 1의 공기정화장치의 흡기 타공판 설치부 평면 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 공기정화장치에 식물 및 유효미생물 발효담채가 식재된 상태를 예시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 유효미생물 발효담채의 예시 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 실시예는, 고령토(kaolin), 제올라이트(zeolite), 활성탄(A.C.), 질석(vermiculite) 및 EM(Effective Microorganism)을 이용하여 제조된 유효미생물 발효담체를 공기정화장치, 특히 식물을 이용한 공기정화장치에 적용함으로써, 실내 공기질을 획기적으로 개선할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 적용되는 식물을 이용한 공기정화장치의 구성을 도 1 내지 도 5를 통해 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 적용되는 공기정화장치는, 내부에 일정 공간을 형성하는 가운데 실내 공기의 유입이 가능하도록 전면이 개방된 개방부를 형성하고 있는 본체 하우징(10)과, 상기 본체 하우징(10) 내부에서 발생되는 정화공기를 외부로 송풍하기 위해 하부 일측에 구성되는 송풍팬(20)과, 상기 본체 하우징(10) 내부에 안착되어 유효미생물 발효담채 및 식물의 식재가 이루어지는 화분(30)과, 상기 화분(30)의 바닥면을 이루되, 다수의 통공이 관통 형성되어 공기의 상하방향 유통이 원활하게 이루어지도록 구비된 흡기 타공판(40)과, 상기 본체 하우징(10) 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체와 식물에 빛을 전달하는 LED조명(50)과, 상기 본체 하우징(10) 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체와 식물에 물을 분사하는 분사노즐(60)과, 상기 화분(30)에서 떨어지는 물이 저장되도록 본체 하우징(10) 하부에 구성되는 물받이(70)로 구성된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 발효담채(A)는 식물의 식재가 이루어지는 화분(30)에 함께 식재될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 식물을 이용한 공기정화장치에 수용되는 유효미생물 발효담체(A)를 다음과 같은 과정을 통해 제조하고자 한다.

[담체 재료 및 유용 미생물군의 준비]

고령토, 제올라이트, 활성탄, 질석은 분말형 재료로 최대 1mm이하로 하고, 유용 미생물군은 EM 활성액을 구입하여 사용하였다.

[실시예 1]

실시예 1에서의 발효담체(A)는 고령토, 제올라이트, 활성탄, 질석 및 EM의 혼합 조성을 이루게 된다. 여기서, EM은 미생물 시비로 칭하기도 하는데 식물 생장에 필요한 영양소 공급이 이루어질 수 있도록 광합성 세균, 유산균, 효모, 방선균, 누룩곰팡이를 포함하는 천연 미생물 성분의 조합으로 이루어진다.

실시예 1에서, 고령토, 제올라이트, 활성탄, 질석 및 EM을, 각각 20~40중량%, 20~40중량%, 10~30중량%, 10~20중량%, 1~10중량%로 건조배합하여 용출 실험을 통한 용출물에 대해 COD(생화학적 탄소요구량)가 100mg/L 이하가 표준인 배합물을 얻었다.

그리고, 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 40~60중량%로 습식혼합하여 슬러리로 만들어 0.5~1시간 동안 반죽한 후 일정 형상으로 성형하여 성형담체를 얻었다.

그 다음, 상기 성형담체의 수분함량이 20~30중량%가 되도록 상기 성형담체를 실온 암소의 상대습도 60~80% 내에서 14~30일 동안 건조발효시켰다.

그리고, 상기 발효된 성형담체를 900℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 1의 유효미생물 발효담체(A)를 제조하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 달리 상기 성형담체를 600℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 2의 유효미생물 발효담체(A)를 제조하였다.

[실시예 3]

실시예 1과 달리 상기 성형담체를 700℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 3의 유효미생물 발효담체(A)를 제조하였다.

[실시예 4]

실시예 1과 달리 상기 성형담체를 800℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 4의 유효미생물 발효담체(A)를 제조하였다.

실시예 1 내지 실시예 4를 통해 제조된 발효담체(A)는 도 7과 같이 예시될 수 있다. 도 7의 발효담체(A)는 예시적인 것이며, 그 크기가 한정되지는 않음을 주지할 필요가 있다.

[비교예 1]

실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 활성탄, 질석 및 EM의 질량비율을, 각각 20~40중량%, 20~40중량%, 0중량%, 10~20중량%, 1~10중량%로 하여 비교예 1의 유효미생물 발효담체를 제조하였다.

[비교예 2]

실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 활성탄, 질석 및 EM의 질량비율을, 각각 20~40중량%, 20~40중량%, 10~30중량%, 15~30중량%, 1~10중량%로 하여 비교예 1의 유효미생물 발효담체를 제조하였다.

이와 같이 제조된 상기 실시예 1 및 상기 비교예 1~2의 유효미생물 발효담체에 대하여 질석 함량의 변화에 따른 유효미생물 발효담체의 밀도 및 공극율 변화를 평가하였고,

상기 실시예 1~2의 유효미생물 발효담체에 대하여 소성온도 변화에 따른 유효미생물 발효담체의 공극율과 밀도 변화를 평가하였으며,

상기 실시예 1 및 실시예 4의 유효미생물 발효담체에 대하여 질소와 인의 농도가 고정된 상태에서 유효미생물 발효담체의 양의 변화에 따른 흡착능 변화를 평가하였다.

유효미생물 발효담체의 밀도 및 공극율 변화 평가는 질석 함량의 변화에 따른 상기 실시예 1 및 비교예 1~2의 유효미생물 발효담체의 공극율 변화를 측정하기 위해 고령토, 제올라이트, 활성탄, 질석의 질량비율을 달리하여 밀도 및 공극율 변화를 측정하였고, 그 결과는 표 1과 같다.

샘플	porosity	density	sintered result
실시예 1	0.410	0.99	good
비교예 1	0.432	1.03	little crack
비교예 2	0.424	1.03	many crack

[실시예 5]

실시예 5에서의 발효담체(A)는 기능성 향상을 위해 알릴 메타크릴레이트, 플루오르화가돌리늄 및 셀룰로오스가 추가로 첨가될 수 있다. 이때, 알릴 메타크릴레이트는 각 혼합물 상호간의 결합력을 증대시키고, 플루오르화가돌리늄은 유산균의 변질을 방지하며, 셀룰로오스는 유기화합물로서 담체 표면에 박막의 코팅층을 형성하여 다공체의 형상이 안정적으로 유지될 수 있도록 하는 기능을 수행하게 된다.

실시예 5에서의 발효담체(A)는, 고령토 20~40중량%, 제올라이트 20~40중량%, 활성탄 10~30중량%, 질석 10~20중량%, EM 1~10중량%, 알릴 메타크릴레이트 1~10중량%, 플루오르화가돌리늄 1~5중량%, 셀룰로오스 1~5중량%의 비율로 세라믹 담체(20)의 혼합이 이루어짐이 바람직하다.

실시예 5에서도 실시예 1과 마찬가지로 실시예 2 내지 실시예 4의 성형담체 소성 과정이 동일하게 적용될 수 있다.

한편, 송풍팬(20)은 본체 하우징(10)의 하부에 개폐 가능하게 장착되는 개폐도어(21)에 장착 구성되며, 상기 개폐도어(21)에는 실내 미세먼지 변화 측정을 위한 미세먼지 측정기(80)가 함께 구비된 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에서의 본체 하우징(10)은 좌우 양측과 후면에는 투시창(11)이 구성되어 내부 투시가 가능한 가운데 전면부가 개방된 구조를 이룸으로써 실내 공기가 전면을 통해 유입되어 식물이 식재된 화분(30)을 경유한 후 하향으로 이동 및 배출이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 분사노즐(60)은 급수펌프(미도시)를 통해 별도의 저수조 또는 물받이(70)에 저장된 물의 재순환 공급이 이루어지거나, 직수 형태로 수도관과 연결이 이루어짐이 바람직하다.

다른 한편, 이와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 적용되는 식물을 이용한 공기정화장치의 설치에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기정화장치는 화분(30)에 유효미생물 발효담체와 식물을 식재한 상태에서 도 6에서와 같이 설치가 이루어지게 되는데, 실내공간의 크기에 따라서는 2개 이상을 함께 설치하여 실내 공기 정화기능을 향상시키도록 구현할 수도 있다.

즉, 이때에는 개폐도어(21)에 장착된 송풍팬(20)이 구동됨에 따라 공기의 강제 송풍이 이루어지게 되어, 실내 공기는 본체 하우징(10)의 전면측 개방부위를 통해 내부로 유입된 후 화분(30)의 식물 잎의 이산화탄소 흡수 및 산소 배출기능, 그리고 잎의 증산작용을 통한 가습기능이 이루어지게 된다.

이와 함께 식물 뿌리 주변의 토양 미생물을 통한 미세먼지 및 유해가스의 차단 및 정화작용이 이루어지게 되고, 이와 같이 정화된 공기는 흡기 타공판(40)을 통과하여 송풍팬(20)을 통한 실내측으로 배출이 이루어지게 된다.

한편, 본체 하우징(10) 상부에는 LED조명(50) 및 분사노즐(60)이 구성되어 있기 때문에 식물 생장에 도움을 줄 수 있는 태양광의 조사 및 자동 급수가 이루어질 수 있게 된다.

특히, 송풍팬(20)과 LED조명(50) 및 분사노즐(60)의 온/오프 동작은 먼지측정기(80)로 부터 측정되는 수치에 따라 제어부(미도시)의 제어에 의해 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 공기정화장치는 식물과 토양의 정화능력을 이용하여 친환경적인 공기 정화 및 재순환이 이루어지게 됨으로써, 실내 공기질을 향상시킴과 함께 가습효과를 나타낼 수 있게 된다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명에 적용되는 식물을 이용한 공기정화장치 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 본체 하우징 11 : 투시창
20 : 송풍팬 21 : 개폐도어
30 : 화분 40 : 흡기 타공판
50 : LED조명 60 : 분사노즐
70 : 물받이 80 : 미세먼지 측정기
A: 유효미생물 발효담체

Claims

내부에 일정 공간을 형성하는 본체 하우징(10); 상기 본체 하우징(10)의 내부에서 발생되는 정화공기를 외부로 송풍하기 위해 일측에 구성되는 송풍팬(20); 상기 본체 하우징(10)의 내부에 안착되어 유효미생물 발효담체와 식물의 식재가 이루어지는 화분(30); 상기 화분(30)의 바닥면을 이루되, 다수의 통공이 관통 형성된 흡기 타공판(40); 상기 본체 하우징(10)의 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체와 식물에 빛을 전달하는 LED조명(50); 상기 본체 하우징(10)의 상부에 구비되어 화분(30)에 식재된 유효미생물 발효담체와 식물에 물을 분사하는 분사노즐(60); 상기 화분(30)에서 떨어지는 물이 저장되도록 본체 하우징(10)의 하부에 구성되는 물받이(70); 실내 미세먼지 변화 측정을 위한 미세먼지 측정기(80); 및 상기 미세먼지 측정기(80)로부터 측정되는 수치에 따라 상기 송풍팬(20), 상기 LED조명(50) 및 상기 분사노즐(60)의 온 또는 오프 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 공기정화장치에 이용되는 유효미생물 발효담체 제조 방법에 있어서,
고령토(kaolin), 제올라이트(zeolite), 활성탄(A.C.), 질석(vermiculite) 및 EM(Effective Microorganism)을 건조 배합하여 배합물을 얻는 단계;
상기 배합물에 유용미생물 활성액을 습식혼합한 후 일정 형상으로 성형하여 성형 담체를 얻는 단계;
상기 성형 담체를 발효시키는 발효 단계; 및
상기 발효된 성형 담체를 소성시키는 소성 단계;를 포함하되,
기능성 향상을 위해 알릴 메타크릴레이트, 플루오르화가돌리늄 및 셀룰로오스가 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는
공기정화장치용 유효미생물 발효담체 제조 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 고령토 20~40중량%, 상기 제올라이트 20~40중량%, 상기 활성탄 10~30중량%, 상기 질석 10~20중량%, 상기 EM 1~10중량%, 상기 알릴 메타크릴레이트 1~10중량%, 상기 플루오르화가돌리늄 1~5중량%, 및 상기 셀룰로오스 1~5중량%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는
공기정화장치용 유효미생물 발효담체 제조 방법.