KR102309574B1 - 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치 및 이를 탑재한 대기정화 차량 - Google Patents

차량 탑재형 광촉매 모듈 장치 및 이를 탑재한 대기정화 차량 Download PDF

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Abstract

차량 탑재형 광촉매 모듈 장치가 개시되며, 상기 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치는, 공기가 유입되는 유입구와 유입된 공기가 배출되는 배출구가 형성된 덕트; 상기 덕트의 내부에 배치되는 복수의 광촉매 필터부; 및 상기 복수의 광촉매 필터부에 광촉매 반응 활성화를 위한 광을 조사하는 램프를 갖는 램프부를 포함하되, 상기 덕트는 길이 방향의 일측이 상기 차량의 전진 방향을 향하고 길이 방향의 타측이 상기 차량의 후진 방향을 향하도록 상기 차량에 대하여 설치된다.

Description

차량 탑재형 광촉매 모듈 장치 및 이를 탑재한 대기정화 차량{VEHICLE MOUNTED TYPE PHOTOCATALYSTS MODULE APPARATUS AND VEHICLE FOR PURIFYING AIR MOUNTING THE SAME}
본원은 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치 및 이를 탑재한 대기정화 차량에 관한 것이다.
미세먼지 및 대기 오염물질 제거를 위해, 100 m 규모의 공기청정타워가 중국에 건설되었고 국내에도 공기청정타워의 건설이 검토 중인 것으로 알려져 있지만 부지 설정이 어렵고, 제한적인 공간에만 효과가 있다.
또한, 대기 오염물질 제거를 위해 광촉매를 건물 벽면 등 건설자재에 적용하는 방안도 있는데, 이러한 경우, 광촉매가 적용된 표면에 접촉하는 대기오염물질만이 처리되기 때문에 광촉매의 효과가 충분히 발휘되지 못하는 측면이 있다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1022893호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일정 공간에 국한되지 않도록 대기 오염물질을 제거하고 효과적으로 대기 오염물질을 제거할 수 있는 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치 및 이를 탑재한 대기정화 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 측면에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치는, 공기가 유입되는 유입구와 유입된 공기가 배출되는 배출구가 형성된 덕트; 상기 덕트의 내부에 배치되는 복수의 광촉매 필터부; 및 상기 복수의 광촉매 필터부에 광촉매 반응 활성화를 위한 광을 조사하는 램프를 갖는 램프부를 포함하되, 상기 덕트는 길이 방향의 일측이 상기 차량의 전진 방향을 향하고 길이 방향의 타측이 상기 차량의 후진 방향을 향하도록 상기 차량에 대하여 설치될 수 있다.
또한, 본원의 일 측면에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량은 상술한 본원의 일 측면에 따른 탑재형 광촉매 모듈 장치를 포함한다.
또한, 본원의 일 측면에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량은 수소와 공기 중 산소의 반응으로 전기 동력을 얻고 상기 전기 동력을 차량운전용 모터에 제공하도록 구비되는 수소연료전지부; 및 상기 수소연료전지부로부터 배출되는 수증기를 응축하도록 구비되는 응축기를 포함하고, 상기 응축기는, 응축액을 상기 세척노즐 및 상기 저수조 중 적어도 하나에 공급 가능하도록 상기 세척노즐 및 상기 저수조 중 적어도 하나와 연결된다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 공기는 차량의 주행시 형성되는 공기 흐름에 따라 자연스럽게 유입구를 통해 덕트 내로 유입될 수 있고, 덕트를 통과하며 광촉매 필터부에 의해 대기 오염물질이 제거된 상태가 되어 배출구를 통해 덕트 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라, 차량에 탑재되어 이동되며 대기 오염물질을 제거할 수 있는 가능한 광촉매 모듈 장치가 구현될 수 있고, 따라서, 대기 오염물질 제거가 일정 공간에 국한되지 않고 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수소와 공기 중 산소의 반응으로 전기를 생산하며 배출 가스는 수증기뿐인 수소연료전지부가 생산하는 전기를 동력으로 사용하고 배출물인 수증기를 응축기에서 응축시켜 세척부로 공급하여 광촉매 필터부의 세척에 사용함으로써, 친환경적인 동력원을 사용하며 광촉매 필터부의 세척에 필요한 물을 외부 공급 없이 차량의 동력원에서 얻어 사용 및 구성이 용이한 대기 정화 차량을 구현할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량의 개략적인 측면 개념도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치의 개략적인 평면 개념도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치의 개략적인 측면 개념도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 사용한 터널 내부의 오염 공기를 정화한 실험에 사용한 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치의 스펙의 일부와 상기 실험의 결과값이 기재된 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 하측 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면, 도 1 및 도 3을 보았을 때 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 6시 방향이 하측 등이 될 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량의 개략적인 측면 개념도이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치의 개략적인 평면 개념도이며, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치의 개략적인 측면 개념도이다.
본원은 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치 및 이를 탑재한 대기정화 차량에 관한 것이다.
먼저, 이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치(이하 '본 모듈 장치'라 함)(1)에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 모듈 장치(1)는 차량(2)에 탑재될 수 있다.
본원에 있어서, 차량(2)은 도로, 선로 등에서 주행 가능한 모든 운송기계를 의미할 수 있다. 이를테면, 차량(2)은 버스, 특수 차량 등일 수 있으나, 차량(2)의 종류는 본원에 한정되지 않으며 다양한 종류의 운송기계가 본원발명의 차량(2)으로 적용될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 본 모듈 장치(1)는 공기가 유입되는 유입구(111)와 공기가 배출되는 배출구(112)가 형성된 덕트(11)를 포함한다. 차량(2)의 차량 본체(21)에는 윈도우가 형성될 수 있는데, 차량(2) 외부의 공기의 적어도 일부는 윈도우 및 유입구(111)를 통해 덕트(11) 내로 유입될 수 있고, 덕트(11) 내의 공기의 적어도 일부는 배출구(112) 및 윈도우를 통해 차량(2) 외부로 배출될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 덕트(1)는 길이 방향의 일측이 차량의 전진 방향을 향하고 길이 방향의 타측이 차량(2)의 후진 방향을 향하도록 차량(2)에 대하여 설치된다. 참고로, 본원에 있어서, 차량의 전진 방향은 차량 기준 전방을 의미할 수 잇고, 차량의 후진 방향은 차량 기준 후방을 의미할 수 있다.
또한, 차량(2)의 전진 이동시 발생되는 상대적인 공기 흐름에 의해 유입구(111)를 통한 공기 유입 및 배출구(112)를 통한 공기 배출이 적어도 일부 이루어지도록, 유입구(111)는 배출구(112)보다 상대적으로 차량 기준으로 전방에 해당하는 길이 방향의 일측에 형성될 수 있다. 일반적으로, 차량(2)의 주행시 공기 흐름이 전방에서 후방으로 형성된다는 점을 고려하면, 공기의 덕트(11) 내로의 유입 또는 덕트(11) 외부로의 배출이 용이하게 이루어지기 위해 유입구(111)는 배출구(112)보다 상대적으로 차량 기준으로 전방에 해당하는 길이 방향의 일측에 형성됨이 바람직할 수 있다.
또한, 참고로, 차량(2)의 윈도우는 차량(2)의 전진 이동시 유입구(111)로 공기를 전입시키고 배출구(112)로부터 배출된 공기를 외부 배출시키도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 차량(2)의 주행시 공기가 윈도우 및 유입구(111)를 통해 덕트(11) 내로 유입되어 덕트(11)를 통과해 배출구(112) 및 윈도우를 통해 덕트(11) 외부로 유출되는 흐름이 자연스럽게 형성되도록, 윈도우 중 전방측 윈도우는 차량(2)의 전면 및 측면 중 적어도 일부에 형성될 수 있고, 유입구(111)는 차량 기준 전방을 향하도록 덕트(11)의 길이 방향 일측에 형성될 수 있고, 배출구(112)는 차량 기준 후방을 향하도록 덕트(11)의 길이 방향 타측에 형성될 수 있으며, 윈도우 중 후방측 윈도우는 차량(2)의 후면 및 측면 중 적어도 일부에 형성될 수 있다.
또한, 여기서 차량(2)의 전진 이동시 발생되는 상대적인 공기 흐름에 의한 유입구(111) 내로의 공기 유입 및 배출구(112)를 통한 공기 배출이라 함은, 차량(2)의 전진 이동시 형성되는 공기 흐름 또는 차량(2)에 구비되는 흡입팬(이를 테면, 차량 본체(21)의 윈도우에 구비될 수 있음)에 의해 유입구(111) 내로 공기가 유입되는 것을 의미할 수 있다. 이를 테면, 차량(2)의 이동 속도가 소정 이상으로 빠른 경우, 차량(2)의 이동에 따른 공기 흐름이 크게 형성되어 유입구(111) 내로의 공기의 유입 또는 배출구(112) 로부터의 공기의 배출이 원활해 흡입팬의 작동이 불필요할 수 있지만, 차량(2)의 이동 속도가 느린 경우, 차량(2)의 이동에 따른 공기 흐름이 차량(2)의 이동 속도가 빠른 경우 대비 작을 수 있으므로, 공기의 덕트(11)내로의 유입 또는 덕트(11) 외부로의 배출을 위해 흡입팬의 작동이 필요할 수 있다. 이를 고려하여, 차량(2)의 전진 이동시 발생되는 상대적인 공기 흐름에 의한 유입구(111) 내로의 공기 유입 및 배출구(112)를 통한 공기 배출은 차량(2)의 주행시 흡입팬의 작동에 의한 덕트(11) 내로의 공기 유입 또는 덕트(11) 외부로의 공기 배출을 포함하는 개념이라 할 수 있다.
상술한 바에 따르면, 본 모듈 장치(1)는 차량(2)의 이동 중에는 흡입팬 등을 사용하지 않아도 윈도우 및 유입구(111)를 통해 덕트(11) 내로 공기가 유입될 수 있고, 차량(2)의 정지 중에는 흡입팬 등을 이용해 공기를 윈도우 및 유입구(111)를 통해 덕트(11) 내로 강제 흡입시킬 수 있다.
참고로, 흡입팬은 차량(2)의 하면을 포함하는 모든 방면 중 적어도 일부에 설치될 수 있다. 또한, 차량(2)의 상면에는 본 모듈 장치(1)를 통해 정화된 공기가 차량(2)의 외부로 배출되는 배출구가 형성될 수 있다. 흡입팬은 배출구가 형성되는 차량(2)의 상면에는 설치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 차량이 정지 상태이거나 저속으로 이동하는 동안에도 공기의 정화 효율이 높도록(이를 테면, 덕트(11) 내로의 공기의 유입이 원활히 이루어지고 정화된 공기의 덕트(11) 및 차량(2) 외부로의 배출이 원활히 이루어지도록), 흡입팬은 차량(2)의 하면을 포함하는 모든 방면에 설치될 수 있고, 차량(2)의 상면에 본 모듈 장치(1)를 통해 정화된 공기가 차량(2)의 외부로 배출되는 배출구가 형성(특히, 흡입팬의 가동시)될 수 있다. 또한, 차량의 배기 가스가 도로의 지면에 가깝게 분포한다는 점을 고려하면, 배기 가스가 많은 도로 지면과 가까운 차량(2)의 하면을 통한 공기의 유입량이 많도록 차량의 하면에 윈도우 또는 흡입팬을 설치하는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 모듈 장치(1)는 덕트(11)의 내부에 배치되는 복수의 광촉매 필터부(12)를 포함한다. 복수의 광촉매 필터부(12)는 덕트(11)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 광촉매 필터부(12)는 광촉매 필터 패널(121)을 포함할 수 있다. 광촉매 필터 패널(121)은 광촉매를 포함할 수 있다. 광촉매는 빛이 조사되면 빛에 의해 활성화되어 대기 오염 물질을 제거하여 공기를 정화할 수 있다. 이를테면, 광촉매 필터 패널(121)은 질소산화물, 황산화물, 암모니아 등을 제거할 수 있다. 예를 들어, 광촉매 필터 패널(121)은 광촉매를 포함하는 경량 콘크리트 재질의 패널일 수 있다. 광촉매 필터 패널(121)은 저렴한 고강도 경량 콘크리트 패널로 제작될 수 있다. 이에 따라, 본 모듈 장치(1)는 경제성과 내구성을 확보할 수 있다. 또한, 광촉매 필터 패널(121)은 질산이온 또는 황산이온과 결합이 가능한 Ca 양이온이 포함된 화합물 및 광촉매를 포함하는 필터, 광촉매 도료 또는 광촉매 코팅제가 도포된 소재, 및 대기 오염물질을 흡착 가능한 소재와 광촉매를 포함하는 필터 중 하나 이상이 적용된 패널일 수 있다. 다시 말해, 광촉매 필터 패널(121)은 광촉매를 포함하는 경량 콘크리트 재질의 패널로만 한정되지 않고, 질산이온 또는 황산이온과 결합이 가능한 Ca 양이온(예를 들어, CaO, Ca(OH)2, CaCO3 등)이 포함된 화합물과 광촉매가 적용된 필터 패널일 수 있다. 또한, 광촉매 필터 패널(121)은 광촉매 도료나 광촉매 코팅제가 도포된 재료 등 적용 가능한 다양한 소재로 제공될 수 있다. 또한, 광촉매 필터 패널(121)은 제올라이트, 활성탄 등 대기오염물질이 흡착 가능한 소재와 광촉매가 적용된 필터 패널일 수 있다.
또한, 복수의 광촉매 필터부(12) 중 어느 하나는 각각 판재 형태로 구비되어 판재 형태의 면 법선 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 복수의 광촉매 필터 패널(121)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 광촉매 필터부(12)는 차량 기준 전후 방향으로 간격을 두고 배치될 수 있고, 광촉매 필터부 중 적어도 하나는 각각 판재 형태로 구비되어 판재 형태의 면 법선 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 복수의 광촉매 필터 패널(121)을 포함할 수 있다.
또한, 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향은 차량 기준으로 전후 방향에 해당하는 덕트(11)의 길이 방향과 나란하지 않고 소정의 각도를 이루며 기울어지게 설정될 수 있다. 예를 들어, 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향이 차량의 전후 방향(덕트(11)의 길이 방향)을 향하면(평행), 공기가 광촉매 필터 패널(121) 사이를 지나가기 어려울 수 있다. 또한, 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향과 차량의 전후 방향이 소정의 각도를 이룰 때, 광촉매 필터 패널(121)에 대한 공기의 접촉 효율이 향상될 수 있다. 이를 고려하여, 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향과 차량의 전후 방향은 30˚ 이상, 150˚ 이하의 각도를 이룰 수 있다. 즉, 소정의 각도는 30˚ 이상, 150˚ 이하일 수 있고, 보다 바람직하게, 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향과 차량의 전후 방향의 각도(소정의 각도)는 45˚ 이상 135˚ 이하로 설정될 수 있다. 참고로, 도 2 및 도 3에는 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향과 덕트(11)의 길이 방향이 90˚로 도시되었다.
또한, 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 모듈 장치(1)는 복수의 광촉매 필터부(12)에 광촉매 반응 활성화를 위한 광을 조사하는 램프(131)를 갖는 램프부(13)를 포함한다. 램프(131)는 복수의 광촉매 필터부(12) 사이 공간 중 하나 이상의 사이 공간(113)에 배치될 수 있다. 램프부(13)는 광촉매용 BL 램프, UV LED 램프(강력 UV 램프) 등 중 하나 이상을 램프(131)로서 포함할 수 있다.
램프(131)는 관형으로 복수개 구비될 수 있다. 예를 들어, 사이 공간(113)에 덕트(11)의 길이 방향에 직교하는 직교 방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다.
또한, 램프부(13)는 램프(131)를 감싸며 램프(131)를 보호하는 보호관(132)을 포함할 수 있다.
또한, 유입구(111)를 통해 유입된 공기 중 적어도 일부는 사이 공간(113)에 배치된 복수 개의 램프(131) 사이의 간격 부분(114)을 통과할 수 있다. 즉, 램프부(13)는 공기가 통과할 수 있는 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 모듈 장치(1)는 적어도 일부 포화된 광촉매 필터부(12)를 물을 포함하는 세척액으로 세척하기 위한 세척부(14)를 포함할 수 있다. 광촉매 필터부(12)의 광촉매 필터 패널(121)은 대기 오염물질(질소산화물, 황산화물, 암모니아 등)를 제거하므로, 광촉매 필터 패널(121)의 세척은 필수적인데, 이를 고려하여 본 모듈 장치(1)는 광촉매 필터부(12)를 세척하는 세척부(14)를 포함할 수 있다. 세척에 의해 광촉매 필터 패널(121)이 재생될 수 있다.
또한, 예를 들어, 본 모듈 장치(1)는 복수의 광촉매 필터(12)를 복수의 그룹(이를 테면, 두 그룹)으로 나누어, 초기에는 복수의 그룹 전체에서 광촉매 반응(대기오염물질 제거)을 진행시킬 수 있고, 광촉매 반응이 진행된지 소정 시간이 경과하면 복수의 그룹 중 일부 그룹에 세척을 수행하여 일부 그룹의 광촉매 필터 패널(121)을 재생시킬 수 있다.
또한, 참고로, 상술한 바와 같이, 세척은 세척이 이루어지는 광촉매 필터 패널(121)에 광을 조사하는 광원(램프(131))가 꺼진 조건, 공기 유입이 최소화된 조건에서 진행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 세척부(14)는 광축매 필터부(12)에 세척액을 분사하는 세척노즐(141)을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 세척노즐(141)은 광촉매 필터부(12)의 광촉매 필터 패널(121) 각각의 적어도 일부에 세척액이 분사되도록 구비될 수 있다. 이를 테면, 세척노즐(141)은 광촉매 필터부(12) 각각의 상측에 구비되되, 분사하는 세척액이 광촉매 필터부(12)의 광촉매 필터 패널(121) 각각의 적어도 일부에 접촉되도록, 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 또한, 세척부(141)는 광촉매 필터부(12) 상에 구비된 세척노즐(141)로부터 분사되는 세척액이 광촉매 필터부(12)의 외측으로 분사되는 것을 줄이는 가이드플레이트(149)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 세척액이 광촉매 필터부(12)에 집중 분사될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 세척부(14)는 저수된 세척액을 세척노즐(141)에 공급 가능하도록 세척노즐(141)과 연결되고 광촉매 필터부(12)에 분사된 세척액을 집수하도록 광촉매 필터부(12)의 하측에 배치되는 저수조(142)를 포함할 수 있다. 세척노즐(141)로부터 분사된 세척액은 하측으로 이동될 수 있고, 이에 따라, 적어도 일부가 저수조(142)에 집수될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 세척부(14)는 저수조(142)에 저수된 세척액을 세척노즐(141)로 공급하도록 구비되는 펌프(143)를 포함할 수 있다. 저수조(142)에 집수된 세척액은 펌프(143)에 의해 저수조(142)와 세척노즐(141)을 연결하는 라인(유로)(144)을 통해 세척노즐(142)로 공급될 수 있고, 세척노즐(141)은 저수조(142)로부터 공급된 세척액을 분사하여 재사용할 수 있다. 이에 따라, 세척액은 순환되며 재사용될 수 있다.
또한, 세척부(14)는 저수조(142)에 저수된 세척액을 선택적으로 외부로 배출하도록 개폐가 제어되는 배출유닛(148)을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 저수조(142)에 저수된 세척액은 배출유닛(148)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 세척부(14)는 저수조(142)에 저수된 세척액의 질산이온 농도를 측정하는 질산이온 센서(1421)를 포함할 수 있다. 배출유닛(148)은 질산이온 센서에 의해 측정된 질산이온 농도가 미리 설정된 농도 이상이면 개방되도록 제어될 수 있다. 다시 말해, 저수조(142)에 있는 세척액의 질산이온 농도(질산이온 센서(1421)에 의해 측정된 농도)가 미리 설정된 농도 이상이 되면 세척액은 순환(재사용)되지 않고 배출유닛(148)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 일정 기간 사용된 세척액은 토양의 질소 비료로서 사용이 가능하므로, 징정 기간 사용된 세척액은 회수되어 질소비료로서 사용 가능하다. 이를 위해, 배출유닛(148)을 통해 배출되는 세척액은 집수되어 질소 비료로 사용될 수 있을 것이다. 참고로, 세척액의 pH 변화가 감지될 만큼의 고농도가 형성되기 위해서는, 세척액을 대략 3일 이상 사용하는 것이 바람직할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 2에는 도시가 생략되었지만, 도 1을 참조하면, 배출유닛(148)은 저수조(142)와 세척노즐(141)을 연결하는 라인(유로)(144)에 대하여 설치되는 삼방변(삼방밸브)일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 배출유닛(148)은 저수조의 바닥면 측에 설치되는 개폐밸브일 수 있다.
또한, 본 모듈 장치(1)는 고체 성분인 미세먼지의 제거를 위해 유입구(111)로 유입되는 공기 중 적어도 일부가 통과하는 위치에 배치되는 전처리 필터부(도면에는 미도시)를 포함할 수 있다. 전처리 필터부는 고체 성분인 미세먼지 등을 제거할 수 있다. 또한, 본 모듈 장치(1)에 의하면, 공기의 적어도 일부가 전처리 필터부를 통과하여 먼지 등이 제거되어 전처리될 수 있고, 전처리된 공기가 광촉매 필터부(12)를 통과함으로써 대기 오염물질을 제거할 수 있다. 이와 같이, 본 모듈 장치(1)는 전처리 필터부와 광촉매 필터부(12)를 포함함으로써, 전처리 필터부를 통해 공기 중의 먼지(미세먼지) 등을 제거하고, 광촉매 필터부(12)를 통해 미세먼지 생성 원인 물질인 기체 상태의 질소산화물, 황산화물, 암모니아, 휘발성유기화학물질 (VOC), 오존 등을 제거할 수 있다.
또한, 전처리 필터부의 미세먼지는 세척으로 제거될 수 있다. 예를 들면, 세척부(141)는 전처리 필터부에 대한 세척액 분사가 이루어지도록 구비될 수 있다. 이를 테면, 세척부(141)는 전처리 필터부에 세척액을 분사하는 세척노즐(141)을 포함할 수 있다. 이러한 세척노즐(141)은 전처리 필터부 상에 구비될 수 있다. 또한, 전처리 필터부에 분사되는 세척액은 광촉매 필터부(12)에 분사되는 세척액과 동일할 수 있으며, 따라서, 전처리 필터부에 분사된 세척액은 광촉매 필터부(12)에 분사된 세척액과 공용되어(함께) 상술한 저수조(142)에 집수되고 재사용되며 순환될 수 있고, 질산이온 농도가 미리 설정된 농도 이상이면 배출될 수 있다.
참고로, 본 모듈 장치(1)에 있어서, 광촉매 필터 패널(121)은 0.3 x 0.6 m의 규격을 가질 수 있고, 광촉매 필터 패널부(12)는 15개가 덕트(11)의 길이 방향으로 배치될 수 있다. 다시 말해, 광촉매 필터부(광촉매 필터 module)(12)는 15열로 덕트(11)의 길이 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 광촉매 필터부(12) 각각의 광촉매 필터 패널(121)은 25장 이상일 수 있다. 또한, 이러한 경우, 램프부(13)는 사이 공간(113)에 배치되므로 14열(14개)로 구비될 수 있는데, 램프부(13)의 램프(131)는 5개가 상하 방향으로 간격을 두고 배치될 수 있다. 또한, 램프(131)는 20W 램프일 수 있다. 또한, 램프(131)는 UV 램프(UV lamp)일 수 있다. 또한, 광촉매 필터부(12) 1개당 3 개의 세척노즐(131)이 구비될 수 있는데, 3 개의 세척노즐(131)은 광촉매 필터 패널(121)의 면 법선 방향으로 간격을 두고 배치될 수 있으며, 덕트(11)의 사이즈(Duct size)는 0.6 m × 0.6 m × 6 m일 수 있다(이를 테면, 길이 3m인 덕트(11) 2개 연결). 이러한 스펙을 갖는 본 모듈 장치(1)는 처리 용량(capacity)이 2,000 m3/h (유속(Flow rate)=1.5 m/s )이고, 제어범위 = 500-4,000 m3/h일 수 있다. 이에 따른 본 모듈 장치의 질소산화물 및 황산화물 예상 제거 성능이 도 4에 도시되었다. 참고로, 도 4의 결과 값은 본 모듈 장치(1)를 사용하여 터널 내부의 오염 공기를 정화한 결과이다.
상술한 바에 따르면, 유입구(111)를 통해 덕트(11) 내로 유입된 공기는 덕트(11)의 길이 방향으로 이동되며 전처리 필터부, 광촉매 필터부(12), 램프부(13) 등을 통과하여 전처리 필터부에 의해 먼지(미세먼지)가 제거되고, 광촉매 필터부(12)에 의해 대기 오염물질이 제거된 상태가 되어, 배출구(112)를 통해 덕트(11) 외부로 배출될 수 있다.
또한, 본 모듈 장치(1)는 차량에 구비되어 오염 상태가 심각한 도심을 이동하면서 미세먼지와 대기오염물질을 제거할 수 있을 것이다.
또한, 본 모듈 장치(1)는 건조 장치를 포함할 수 있다. 건조 장치는 광촉매 필터부(12)를 건조시킬 수 있다. 예를 들어, 젖은 상태의 광촉매 필터 패널(121)은 광촉매 효율이 낮을 수 있으므로, 광촉매 필터부(12)에 대한 세척이 끝난후, 건조 장치는 광촉매 필터부(12)를 건조시킬 수 있다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량(이하 '본 차량'이라 함)(2)에 대해 설명한다. 다만, 본 차량(2)은 상술한 본원의 일 실시예에 따른 타량 탑재형 광촉매 모듈 장치(1)가 탑재될 수 있는 것으로서, 본원의 일 실시예에 따른 타량 탑재형 광촉매 모듈 장치(1)와 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다. 따라서, 본원의 일 실시예에 따른 타량 탑재형 광촉매 모듈 장치(1) 에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하며, 동일 내지 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 차량(2)은 상술한 본 광촉매 모듈 장치(1)를 탑재한다. 이에 따라, 본원은 차량에 대기의 먼지(고체 성분인 미세먼지)를 제거할 수 있는 전처리 필터와 먼지(미세먼지) 생성 원인물질인 기체 상태의 질소산화물, 황산화물, 암모니아, 휘발성유기화학물질 (VOC), 오존 등을 제거할 수 있는 광촉매 필터부(1) 및 광촉매 필터부(12)의 광촉매를 활성화시키는 빛을 조사하는 램프부(13), 세척부(14)를 포함하는 본 광촉매 모듈 장치(1)를 장착하여 오염 상태가 심각한 도심을 이동하면서 미세먼지와 대기 오염물질을 제거할 수 있는 차량을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 차량(2)은 차량 본체(21)를 포함할 수 있다. 본 광촉매 모듈 장치(1)는 차량 본체(21) 내부에 탑재될 수 있다.
또한, 차량 본체(21)에는 본 차량(2)의 전진 이동시 유입구(111)로 공기를 진입시키고 배출구(112)로부터 배출된 공기를 외부 배출시키도록 윈도우가 형성될 수 있다.
또한, 차량 본체(21)의 외부 표면의 적어도 일부에는 광촉매 도료가 도포될 수 있다. 이에 따라, 차량 본체(21)의 외부 표면(광촉매 도료가 도포된 부분)을 이용해서 대기 오염물질(질소산화물 등)을 제거할 수 있고, 차량 본체(21)의 세척시 대기 오염물질(질소산화물 등)은 제거될 수 있다.
또한, 본 차량(2)은 수소와 공기 중 산소의 반응으로 전기 동력을 얻고 전기 동력을 차량운전용 모터(25)에 제공하도록 구비되는 수소연료전지부(23)를 포함할 수 있다. 수소연료전지부(23)는 수소와 공기 중의 산소가 반응하여 동력을 생산할 수 있고, 유해물질 배출이 없을 수 있다. 또한, 수소연료전지부(23)의 유일한 배출가스는 수증기일 수 있다. 이러한 수소연료전지부(23)가 배출하는 수증기는 본 광촉매 모듈 장치(1)의 광촉매 필터부(12)를 세척액에 포함될 수 있다.
구체적으로, 본 차량(2)은 수소연료전지부(23)로부터 배출되는 수증기를 응축하도록 구비되는 응축기(24)를 포함할 수 있다. 응축기(24)는 응축액을 세척노즐(141) 및 저수조(142) 중 적어도 하나에 공급 가능하도록 세척노즐(141) 및 저수조(142) 중 하나와 연결될 수 있다. 다시 말해, 수소연료전지부(23)가 배출한 수증기는 응축기(24)에서 응축되어 응축액(이를 테면, 물)이 될 수 있고, 응축기(24)에서 형성된 응축액은 세척노즐(141) 및 저수조(142) 중 적어도 하나에 공급되어 광촉매 필터부(12)를 세척액에 포함될 수 있다.
정리하면, 수소연료전지부(23)는 수소와 공기 중 산소의 반응으로 전기 동력을 얻으며 배출 가스는 수증기뿐일 수 있고, 이 수증기는 응축기(24)에서 응축되어 세척노즐(141)로 보내지거나 저수조(142)로 공급되어 순환되며 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 차량(2)은 본 광촉매 모듈 장치(1)의 광촉매 필터부(12)(광촉매 필터 패널(121))의 세척에 필요한 물을 외부 공급 없이 동력원에서 얻을 수 있다. 참고로, 수소연료전지부(23) 및 응축기(24)를 통해 얻어지는 물(응축액)은 광촉매 필터 패널(121)뿐만 아니라 전처리 필터부의 세척에도 활용될 수 있다.
또한, 참고로, 본 차량(2)은 자율 주행 차량일 수 있다. 이를 테면, 자율 주행으로 대기오염이 심각한 지역으로 이동하여 대기오염이 심각한 지역에서 주행할 수 있을 것이다.
또한, 본원은 본원의 다른 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기 정화 차량(2)을 제공한다. 본원의 다른 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기 정화 차량(2)은 앞서 상술한 본 모듈 장치(1)를 탑재한다. 또한, 본원의 다른 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기 정화 차량(2)은 전기 자동차이다. 또한, 본원의 다른 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기 정화 차량(2)은 자율 주행 차량일 수 있다. 이를 테면, 자율 주행으로 대기오염이 심각한 지역으로 이동하여 대기오염이 심각한 지역에서 주행할 수 있을 것이다. 본원의 다른 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기 정화 차량(2)은 본원의 일 실시예에 따른 타량 탑재형 광촉매 모듈 장치(1), 앞서 설명한 본원의 일 실시예에 따른 대기정화 차량(2) 및 후술하는 본원의 또 다른 실시예에 따른 대기정화 차량(2)과 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
한편, 이하에서는, 본원의 또 다른 실시예에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량(이하 '본 차량'이라 함)(2)에 대해 설명한다. 다만, 본 차량(2)은 상술한 본원의 일 실시예에 따른 타량 탑재형 광촉매 모듈 장치(1)가 탑재될 수 있는 것으로서, 본원의 일 실시예에 따른 타량 탑재형 광촉매 모듈 장치(1), 앞서 설명한 본원의 일 실시예에 따른 대기정화 차량(2) 및 본원의 다른 실시예에 따른 대기정화 차량(2)과 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다. 따라서, 본원의 일 실시예에 따른 타량 탑재형 광촉매 모듈 장치(1), 본원의 일 실시예에 따른 대기정화 차량(2) 및 본원의 다른 실시예에 따른 대기정화 차량(2)에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하며, 동일 내지 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 차량(2)은 본 모듈 장치(1)를 탑재한다.
또한, 본 차량(2)은 본 차량(2)은 수소와 공기 중 산소의 반응으로 전기 동력을 얻고 전기 동력을 차량운전용 모터(25)에 제공하도록 구비되는 수소연료전지부(23)를 포함한다. 수소연료전지부(23)는 수소와 공기 중의 산소가 반응하여 동력을 생산할 수 있고, 유해물질 배출이 없을 수 있다. 또한, 수소연료전지부(23)의 유일한 배출가스는 수증기일 수 있다. 이러한 수소연료전지부(23)가 배출하는 수증기는 본 광촉매 모듈 장치(1)의 광촉매 필터부(12)를 세척액에 포함될 수 있다.
또한, 본 차량(2)은 수소연료전지부(23)로부터 배출되는 수증기를 응축하도록 구비되는 응축기(24)를 포함한다. 응축기(24)는 응축액을 세척노즐(141) 및 저수조(142) 중 적어도 하나에 공급 가능하도록 세척노즐(141) 및 저수조(142) 중 하나와 연결된다. 이에 따라, 수소연료전지부(23)가 배출한 수증기는 응축기(24)에서 응축되어 응축액(이를 테면, 물)이 될 수 있고, 응축기(24)에서 형성된 응축액은 세척노즐(141) 및 저수조(142) 중 적어도 하나에 공급되어 광촉매 필터부(12)를 세척액에 포함될 수 있다.
정리하면, 수소연료전지부(23)는 수소와 공기 중 산소의 반응으로 전기 동력을 얻으며 배출 가스는 수증기뿐일 수 있고, 이 수증기는 응축기(24)에서 응축되어 세척노즐(141)로 보내지거나 저수조(142)로 공급되어 순환되며 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 차량(2)은 본 광촉매 모듈 장치(1)의 광촉매 필터부(12)(광촉매 필터 패널(121))의 세척에 필요한 물을 외부 공급 없이 동력원에서 얻을 수 있다. 참고로, 수소연료전지부(23) 및 응축기(24)를 통해 얻어지는 물(응축액)은 광촉매 필터 패널(121)뿐만 아니라 전처리 필터부의 세척에도 활용될 수 있다.
또한, 참고로, 본 차량(2)은 자율 주행 차량일 수 있다. 이를 테면, 자율 주행으로 대기오염이 심각한 지역으로 이동하여 대기오염이 심각한 지역에서 주행할 수 있을 것이다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치
11: 덕트
111: 유입구
112: 배출구
113: 광촉매 필터부 사이 공간
114: 램프 사이의 간격 부분
12: 광촉매 필터부
121: 광촉매 필터 패널
13: 램프부
131: 램프
132: 보호관
14: 세척부
141: 세척노즐
142: 저수조
1421: 질산이온 센서
143: 펌프
144: 라인
148: 배출유닛
149: 가이드 플레이트
2: 차량
21: 차량 본체
23: 수소연료전지부
24: 응축기
25: 모터

Claims (14)

  1. 차량에 탑재되는 광촉매 모듈 장치로서,
    공기가 유입되는 유입구와 유입된 공기가 배출되는 배출구가 형성된 덕트;
    상기 덕트의 내부에 배치되는 복수의 광촉매 필터부; 및
    상기 복수의 광촉매 필터부에 광촉매 반응 활성화를 위한 광을 조사하는 램프를 갖는 램프부; 및
    적어도 일부 포화된 광촉매 필터부를 물을 포함하는 세척액으로 세척하기 위한 세척부를 포함하되,
    상기 차량의 전진 이동시 발생되는 상대적인 공기 흐름에 의해 상기 유입구를 통한 공기 유입 및 상기 배출구를 통한 공기 배출이 적어도 일부 이루어지도록, 상기 유입구는 상기 배출구보다 상대적으로 상기 차량 기준으로 전방에 해당하는 길이 방향의 일측에 형성되며,
    상기 덕트는 길이 방향의 일측이 상기 차량의 전진 방향을 향하고 길이 방향의 타측이 상기 차량의 후진 방향을 향하도록 상기 차량에 대하여 설치되고,
    상기 세척부는,
    상기 광촉매 필터부에 세척액을 분사하는 세척노즐;
    저수된 세척액을 상기 세척노즐에 공급 가능하도록 상기 세척노즐과 연결되고, 상기 광촉매 필터부에 분사된 세척액을 집수하도록 상기 광촉매 필터의 하측에 배치되는 저수조; 및
    상기 저수조에 저수된 세척액을 상기 세척노즐로 공급하도록 구비되는 펌프를 포함하며,
    상기 복수의 광촉매 필터부는, 상기 덕트의 내부에 상기 덕트의 길이 방향을 따라 간격을 두고 배치되며,
    상기 복수의 광촉매 필터부 중 어느 하나는, 각각 판재 형태로 구비되어 상기 판재 형태의 면 법선 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 복수의 광촉매 필터 패널을 포함하고,
    판재 형태인 상기 광촉매 필터 패널은 면 법선 방향이 수평 방향을 향하도록 세워져 배치되며,
    상기 면 법선 방향은 상기 차량 기준으로 전후 방향에 해당하는 상기 덕트의 길이 방향과 45˚내지 135˚의 각도를 이루면서 수평 방향을 향하도록 설정되며,
    상기 램프는, 관형으로 복수개 구비되어, 상기 복수의 광촉매 필터부간의 사이 공간 중 하나 이상의 사이 공간에 상기 덕트의 길이 방향에 직교하는 직교 방향 중 상하 방향을 따라 간격을 두고 배치되고,
    상기 유입구를 통해 유입된 공기 중 적어도 일부는, 상기 복수의 광촉매 필터 패널 사이를 지나 상기 사이 공간에 배치된 복수개의 램프 사이의 간격 부분을 통과하며,
    상기 세척노즐은 분사하는 세척액이 상기 복수의 광촉매 필터부 각각의 상기 광촉매 필터 패널 각각의 적어도 일부에 접촉되도록, 상기 복수의 광촉매 필터부각각의 상측에 간격을 두고 배치되는 것인, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세척부는,
    상기 저수조에 저수된 세척액을 선택적으로 외부로 배출하도록 개폐가 제어되는 배출유닛; 및
    상기 저수조에 저수된 세척액의 질산이온 농도를 측정하는 질산이온 센서를 더 포함하고,
    상기 배출유닛은, 상기 질산이온 센서에 의해 측정된 질산이온 농도가 미리 설정된 농도 이상이면 개방되도록 제어되는 것인, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    고체 성분인 미세먼지의 제거를 위해 상기 유입구로 유입되는 공기 중 적어도 일부가 통과하는 위치에 배치되는 전처리 필터부를 더 포함하는, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 필터부에 포함되는 광촉매 필터 패널은 광촉매를 포함하는 경량 콘크리트 재질의 패널인 것인, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 필터부에 포함되는 광촉매 필터 패널은 질산이온 또는 황산이온과 결합이 가능한 Ca 양이온이 포함된 화합물 및 광촉매를 포함하는 필터, 광촉매 도료 또는 광촉매 코팅제가 도포된 소재, 및 대기 오염물질을 흡착 가능한 소재와 광촉매를 포함하는 필터 중 하나 이상이 적용된 패널인 것인, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치.
  11. 제1항에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 대기정화 차량은 차량 본체를 포함하고,
    상기 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치는 상기 차량 본체 내부에 탑재되고,
    상기 차량 본체에는 상기 차량의 전진 이동시 상기 유입구로 공기를 진입시키고 상기 배출구로부터 배출된 공기를 외부 배출시키도록 윈도우가 형성되는 것인, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 차량 본체의 외부 표면의 적어도 일부에는 광촉매 도료가 도포된 것인, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량.
  14. 제1항에 따른 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량으로서,
    상기 대기정화 차량은 전기 자동차인 것인, 차량 탑재형 광촉매 모듈 장치를 탑재한 대기정화 차량.
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