KR102324510B1 - 미세조류를 이용한 공기정화장치 - Google Patents

미세조류를 이용한 공기정화장치 Download PDF

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Abstract

미세조류를 이용한 공기정화장치가 개시된다. 본 발명에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치는, 세로방향으로 병렬배치되어 하단부가 각각 저수조와 연통되고, 상단부가 상부커버와 각각 연통된 상태로 내부가 미세조류 배양액으로 채워지는 복수의 투명관; 상기 저수조로부터 제공되는 배양액을 복수의 상기 투명관 중 어느 하나에 내설된 송출관을 통해 나머지 상기 투명관의 상단부로 강제 송출하여 순환시키는 순환부; 및 외기를 흡인하여 복수의 단계로 정화하고, 정화된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관에 공급하는 공기제공부를 포함하여, 미세조류의 배양으로 생성된 산소와 미세먼지가 제거된 공기를 외기에 공급하도록 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 미세조류에 대한 배양이 건강하고 효율적으로 이루어짐은 물론이고, 미세조류의 광합성으로 인해 생성된 신선한 산소와 미세먼지가 제거된 공기가 설치장소에 상시 제공됨으로 인해 설치장소 주변에 대한 공기정화가 친환경적으로 이루어질 수 있게 된다.

Description

미세조류를 이용한 공기정화장치{AIR PURIFICATION DEVICE USING MICROALGAE}
본 발명은, 미세조류를 이용한 공기정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외기에 포함된 온실가스를 소비하는 미세조류의 광합성을 통해 새롭게 생성된 산소와 미세먼지 등이 제거된 공기를 외기에 제공하도록 이루어진 공기정화장치에 관한 것이다.
전세계적으로 경작되고 있는 농작물류는 인류의 주요한 식량공급원으로 사용되어 왔으나, 농지 면적당 수확량의 증대는 일정한 한계에 이르고 있고, 막대한 태양에너지를 이용하는 활용율 또한 대륙의 경작지는 해양에 비해 극히 낮다.
이에 반해서 해양에서 태양에너지와 이산화탄소, 소량의 무기염류로 생장할 수 있는 미세 광합성 조류는 일반적인 농작물과 비교시 생장이 불가능한 곳에서도 생육이 가능하고, 단위 경작면적당 20배 이상의 단백질을 생성하는 한편, 다양한 종류의 미생물 또는 동식물 세포로부터 천연의 희귀물질을 생산하는 것으로 알려졌다.
특히, 세포 자체의 크기가 큰 조류는, 쉽게 침전되는 특성상 다양한 방법으로 추출 및 분리가 가능하고, 주에너지원으로 태양에너지를 활용한다는 점에서 태양에너지의 효율적이 이용이 가능하며, 이산화탄소를 사용하여 천연의 산소를 생성하는 광합성 작용을 통해 온실효과를 저감시키는 특징으로 인해 연구자들의 주목을 받고 있다.
일례로, 세포 자체의 크기가 큰 클로렐라(Chlorella), 두날리엘라(Dunaliella), 스피루리나(Spirulina) 등의 미세 광합성 조류는 알칼리 오염성 환경에서도 쉽게 생장할 수 있는 다세포 미생물로서, 대체 식량원 및 영양원, 의약, 공업용 소재 등의 다양한 분야에 응용될 수 있는 산업적 가치로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다.
여기서 스피루리나는, 수온이 37∼42℃인 아프리카, 멕시코 등에서 주로 생장하고, pH 8∼11의 알칼리의 짠 호수(염도 30∼40%)에서도 자생할 수 있는 생육조건과, 인간의 생명 유지에 필요한 철분, 베타카로틴, 칼슘, 비타민, 미네랄 등의 필수 영양소를 균형있게 함유하고 있으면서 클로렐라보다 단백질 함량이 풍부하다는 점과, 고알칼리로 인체의 체질 개선, 소화 촉진의 효과 때문에 이를 대량으로 배양하기 위한 다양한 기술들이 제시되고 있다.
이렇게 미세조류를 대량으로 배양하기 위한 선행기술 중 대한민국등록특허 제10-1721448호(공고일: 20170330)는 미세조류 배양장치에 대한 기술을 개시하고 있다. 이러한 미세조류 배양장치는, 복수의 수직관체가 일정간격으로 좌우배치되며 연결된 상태로 이산화탄소가 포함된 공기가 균일하게 분산공급될 수 있도록 구성된 것이다.
본 선행기술에 따르면, 수직관체가 좌,우로 연속 배치되어야 함으로써 순환성이 양호한 반면에 넓은 공간을 필요로 한다는 점과, 미세조류 배양액 자체에 대한 순환이 이루어지도록 하는 구성이 없어서 미세조류에 대한 광합성이 균일하게 이루어지기 어렵다는 점에서 문제가 있다.
대한민국등록특허 제10-1721448호(공고일: 2017년 3월 30일)
본 발명의 목적은, 미세조류에 대한 광합성의 효율을 높여 고품질, 고부가가치의 미세조류를 대량으로 배양하는 한편, 외기에 포함된 온실효과의 주요 원인인 이산화탄소와 질소를 흡인하여 미세조류의 광합성을 통해 신선한 산소를 생성 및 공급하고 외기 중 미세먼지를 제거함으로써, 설치공간 주변의 공기를 정화할 수 있는 미세조류를 이용한 공기정화장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 세로방향으로 병렬배치되어 하단부가 각각 저수조와 연통되고, 상단부가 상부커버와 각각 연통된 상태로 내부가 미세조류 배양액으로 채워지는 복수의 투명관; 상기 저수조로부터 제공되는 배양액을 복수의 상기 투명관 중 어느 하나에 내설된 송출관을 통해 나머지 상기 투명관의 상단부로 강제 송출하여 순환시키는 순환부; 및 외기를 흡인하여 복수의 단계로 정화하고, 정화된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관에 공급하는 공기제공부를 포함하여, 미세조류의 배양으로 생성된 산소를 외기에 공급하도록 이루어진 미세조류를 이용한 공기정화장치에 의해 달성된다.
상기 상부커버는, 외기의 유입을 억제하며 미세조류의 배양에 따라 생성된 산소를 외기로 배출하는 배기포트를 포함하고, 상기 저수조는, 상기 투명관에서 배양된 미세조류를 외부로 반출하는 배출포트를 포함할 수 있다.
상기 순환부는, 상기 저수조와 연통되어 배양액이 유출되는 취수구; 상기 취수구와 연결되어 배양액을 상기 송출관으로 이송하는 배양액펌프; 상기 배양액펌프와 상기 송출관 사이에 구비되어 이송된 배양액을 미세버블 상태로 변환하며 상기 송출관으로 송출하는 변환부; 및 상기 송출관의 상단부에 연결되어 송출된 배양액을 나머지 상기 투명관으로 분배하는 분기관을 포함할 수 있다.
상기 변환부는, 상기 배양액펌프에 의해 이송된 배양액을 내부유로를 통해 고속으로 변환하여 상기 송출관으로 토출하는 분사노즐; 및 고속으로 유동하는 배양액이 미세버블 상태로 변환된 후 토출되도록, 상기 내부유로로 정화된 외기를 제공하는 공기유입라인을 포함할 수 있다.
상기 순환부는, 상기 취수구와 상기 배양액펌프 사이 또는 상기 저수조 내에 구비되어 순환하는 배양액의 온도를 조절하는 온도조절부를 더 포함할 수 있다.
나머지 상기 투명관은, 배양액의 온도조절과 실내외 조명을 위해 세로방향으로 내설된 LED모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 LED모듈은, 미세조류의 광합성 및 식물생장을 촉진하기 위해, 파장이 청색계열의 450㎚ 내지 적색계열의 660㎚인 가시광선을 방사하고, 밝기가 4500㏓ 내지 7500㏓일 수 있다.
상기 공기제공부는, 외기의 유입을 안내하는 흡입관과 연통되어 흡인된 외기로부터 먼지를 여과하는 먼지필터; 및 상기 먼지필터와 연통되어 상기 흡입관에 흡인력을 제공하고, 먼지가 여과된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관으로 송출하는 흡기펌프를 포함하고, 상기 투명관 하단부에 설치될 수 있다.
상기 공기제공부는, 상기 흡기펌프와 연통되어 먼지가 여과된 외기를 탈취 또는 소독하는 제1 탱크; 상기 제1 탱크와 연통되어 탈취 또는 소독된 외기를 정제수로 세정하는 제2 탱크; 상기 제1,2 탱크를 내부에 수용한 상태로 내설된 자외선램프를 통해 상기 제1,2 탱크를 살균처리하는 살균부; 및 상기 제2 탱크와 연통되어 세정된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관으로 송출하는 압송펌프를 더 포함할 수 있다.
상기의 또 다른 목적은, 상기 공기정화장치; 적어도 1인 이상의 이용자가 착좌할 수 있는 벤치; 및 상기 벤치의 일측에 설치되어 내부에 상기 공기정화장치가 슬라이딩 가능하게 인입출되며 탑재되고, 적어도 어느 하나의 면에 광고를 표시하는 디스플레이가 설치되는 광고표시함을 포함하는 것을 특징으로 하는 광고용 편의장치에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 세로방향으로 병렬배치된 상태로 내부가 미세조류 배양액으로 채워진 복수의 투명관 중 어느 하나에 내설된 송출관을 통해 나머지 투명관으로 배양액이 강제순환되는 한편, 흡인된 후 복수의 단계로 정화된 외기가 나머지 투명관과 송출관에 각각 제공됨에 따라 미세조류에 대한 배양이 건강하고 효율적으로 이루어짐은 물론이고, 미세조류의 광합성으로 인해 생성된 신선한 산소와 미세먼지가 제거된 공기가 설치장소에 상시 제공됨으로 인해 설치장소 주변에 대한 공기정화가 친환경적으로 이루어질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 절단선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 절단선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 공기정화장치를 이루는 구성들 간의 전체적인 연결관계를 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 1의 순환부의 구체적인 작동을 보여주는 작동상태도이다.
도 6은 도 1의 공기제공부의 구체적인 작동을 보여주는 작동상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치가 탑재된 광고용 편의장치의 사시도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 절단선에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B 절단선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 1의 공기정화장치를 이루는 구성들 간의 전체적인 연결관계를 보여주는 블록도이고, 도 5는 도 1의 순환부의 구체적인 작동을 보여주는 작동상태도이고, 도 6은 도 1의 공기제공부의 구체적인 작동을 보여주는 작동상태도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치가 탑재된 광고용 편의장치의 사시도이다.
발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.
본 발명에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치(100)는, 클로렐라(Chlorella), 두날리엘라(Dunaliella), 스피루리나(Spirulina) 등과 같은 고부가가치의 미세 광합성 조류를 장소적 제약 없이 콤팩트한 공간에서 건강하고 효율적으로 자동 배양하는 것은 물론이고, 설치장소 주변에서 외기(OA)를 흡인하고 이를 미세조류의 광합성 재료로 소모하면서 생성된 신선한 산소를 설치장소 주변에 공급하며 흡인된 외기 중 미세먼지를 저감시키는 공기정화 작용을 상시로 수행하기 위해 안출된 발명이다.
위와 같은 본 발명의 기능 내지 작용을 구체적으로 수행하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 투명관(110a~110c), 순환부(120), 공기제공부(130) 및 제어부(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 상술한 각 구성들에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 투명관(110a~110c)은, 내부에 저장되어 연속적으로 순환하는 미세조류에 대하여 광합성을 위한 인공광 또는 자연광(빛)이 균일하게 전달되도록 하기 위해 마련된 투명한 관체형상의 구성요소이다.
이러한 투명관(110a~110c)은, 미세조류 배양액(MC)의 순환경로와 저장공간을 형성하기 위해 복수 개가 세로방향으로 병렬배치되고, 투명관(110a~110c)의 하단부는 저수조(112)와 각각 연통되도록 결합되며, 상단부는 상부커버(114)와 각각 연통되도록 결합될 수 있다.
이때, 투명관(110a~110c)의 개수는, 일례로 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 3개가 병렬배치되어 중앙에 배치된 투명관(110a)에는 후술할 송출관(121)이 내설되고, 좌우 양측에 배치된 투명관(110b,110c)에는 후술할 LED모듈(116)이 배치될 수 있다.
그러나 이러한 투명관(110a~110c), 송출관(121) 및 LED모듈(116)의 개수 및 배치 등은 설치장소, 배양용량 등을 고려하여 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
위와 같이 투명관(110a~110c), 저수조(112) 및 상부커버(114)로 구성되는 밀폐구조의 조립체 내부에는 미세조류 배양액(MC)이 채워져 저장될 수 있다.
이때, 상부커버(114)에는, 외기(OA)의 유입을 억제하며 미세조류의 배양 즉, 광합성에 따라 생성된 신선한 산소를 외기(OA)로 배출하기 위한 배기포트(115)가 구비될 수 있는데, 이러한 배기포트(115)는 개폐가능한 송풍팬으로 구현되어, 도 3에 도시된 후술할 제어부(140)를 통해 작동제어될 수 있다.
이러한 배기포트(115)는, 미세조류의 광합성으로 생성되어 상부커버(114) 내측의 빈공간에 축적되는 산소의 농도를 측정하는 산소센서(미도시)와 연동하여 개폐작동하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
그리고 저수조(112)에는, 복수의 투명관(110a~110c)에서 충분하게 배양된 미세조류를 외부로 반출하기 위한 배출포트(113)가 구비될 수 있는데, 이러한 배기포트(115)는 개폐가능한 밸브로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명이 적용되는 미세조류 배양액(MC)은, 클로렐라(Chlorella), 두날리엘라(Dunaliella), 스피루리나(Spirulina) 등과 같은 미세조류를 포함하는 물과, 미세조류의 생장을 위한 영양원 등으로 구성될 수 있다.
여기서 미세조류 중 남조류에 속하는 스피루리나는, 광합성을 통해 온실가스인 이산화탄소와 질소를 고정화 즉, 소비하는 차세대 에너지 및 식량원으로, 단백질 50∼70%, 탄수화물 10∼20%, 지질 5∼10%, 무기질 7∼13%, 비타민 및 섬유질 8∼10%를 함유하고 있어 산업적으로 건강식품, 사료 등으로 활용하기 용이하고, 광합성 색소인 클로로필 a를 함유하고 있어 식품, 화장품 또는 음료의 천연색소나 의약품의 원료로도 이용이 가능한 점에서 산업적 활용도가 다양한 장점이 있다.
이러한 미세조류 특유의 일반적인 특징이나 배양조건에 대한 내용은, 이미 공지된 기술이고, 본 발명의 요지와는 무관하므로, 본 발명에서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다만, 위와 같이 투명관(110a~110c) 내에 대량으로 저장된 미세조류에 대한 균일하고 효율적인 배양을 위해, 미세조류 배양 즉, 광합성에 있어 중요한 인자로 취급되는 빛, 이산화탄소 및 질소 등이 본 발명을 통해 어떻게 친환경적이고 효율적으로 자동 제공되는지에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치(100)는, 실외 자연광에 의한 미세조류의 광합성은 물론이고, 자연광이 차단된 밀폐된 실내에서도 미세조류에 대한 광합성이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 투명관(110a~110c)의 길이방향을 따라 내측에 LED모듈(116)이 길게 설치될 수 있다.
이러한 LED모듈(116)은, 자연광이 미치지 못하는 설치장소에서 미세조류의 광합성 및 식물생장을 촉진하는 한편, 점등시 발생되는 열로 배양액(MC)의 온도를 보조적으로 조절하고 실내외 공간을 조명하기 위해 마련되는 구성요소이다.
본 발명의 실시예에 따른 LED모듈(116)은, 미세조류의 광합성에 최적으로 알려진 대략 파장이 청색계열인 450㎚ 내지 적색계열인 660㎚인 가시광선을 방사하고, 밝기가 4500㏓ 내지 7500㏓인 다수의 LED가 방수처리된 기판 또는 투명한 파이프 내측에 구비된 기판에 세로방향으로 열을 이루며 일방향 내지 사방향을 향해 빛을 방사하도록 실장되어 이루어질 수 있다.
여기서 LED모듈(116)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 송출관(121)이 내부에 배치되지 않은 나머지 투명관 즉, 좌우측에 배치된 투명관(110b,110c)의 내부에만 콤팩트하게 배치될 수 있고, 도시된 바와 달리 송출관(121)을 따라 설치되어 모든 투명관(110a~110c) 내부에 구비될 수도 있다.
상술한 바와 같은 LED모듈(116)은, 투명관(110a~110c) 내부에 저장된 미세조류의 배양 또는 생장 상태에 따라 후술할 제어부(140)에 의해 전체적 또는 개별적으로 점멸작동될 수 있고, 강한 광합성 작용을 위해 필요한 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 투명관(110a~110c) 주변에 설치된 지지프레임(118)에서 투명관(110a~110c)을 향해 빛을 방사하도록, 지지프레임(118)을 따라 설치될 수도 있다.
순환부(120)는, 상술한 저수조(112)로부터 제공된 배양액(MC)을 복수의 투명관(110a~110c) 중 적어도 어느 하나에 내설된 송출관(121)을 통해 나머지 투명관(110b,110c)의 상단부로 강제 송출하여 순환시키는 구성요소로서, 구체적으로 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 취수구(122), 배양액펌프(124), 변환부(126), 분기관(128) 및 온도조절부(129) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 취수구(122)는, 저수조(112)와 연통되어 배양액(MC)의 유출이 이루어지는 구성요소로서, 이를 통해 저수조(112)에 저장된 배양액(MC)은 압력에 의해 아래쪽에 배치된 배양액펌프(124)로 자동 전달될 수 있다.
이러한 취수구(122)는, 적어도 하나 이상이 저수조(112)에 형성되어 소정의 배관(P)을 통해 배양액펌프(124)와 연결될 수 있다.
배양액펌프(124)는, 상술한 취수구(122)와 연결되어 제공된 배양액(MC)을 위쪽에 배치된 송출관(121)으로 강제 이송하는 구성요소로서, 전원을 제공받아 유체를 일방향으로 송출할 수 있는 상용화된 제품일 수 있다.
이러한 배양액펌프(124)는, 후술할 제어부(140)를 통한 제어전원의 인가에 따라 배양액(MC)의 이송량이 작동제어됨으로써 배양액(MC)의 순환속도를 조절하게 된다.
송출관(121)은, 복수의 투명관(110a~110c) 중 어느 하나에 내설되어 아래쪽의 저수조(112)로부터 제공된 배양액(MC)을 나머지 투명관(110b,110c)의 상단부 즉, 위쪽으로 강제 송출시키기 위해 마련된 유동관로로서, 이를 매개로 배양액(MC)의 순환이 아래에서 위로 이루어질 수 있게 된다.
변환부(126)는, 상술한 배양액펌프(124)에 의해 강제 이송된 배양액(MC)을 미세버블 상태로 변환한 후 송출관(121)으로 송출하기 위해 마련된 구성요소로서, 배양액펌프(124)와 연결된 소정의 배관(P)과 일단부가 연결된 상태로 타단부가 송출관(121)에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 변환부(126)는, 배양액(MC)을 미세버블 상태로 만들기 위해, 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 분사노즐(127) 및 공기유입라인(127b) 등을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
여기서 분사노즐(127)은, 배양액펌프(124)에 의해 이송된 배양액(MC)을 고속으로 변환하여 송출관(121)으로 토출하는 구성요소로서, 양단부보다 중앙부가 협소한 내부유로(127a)가 내측에 관통형성됨으로써 강한 유체의 유동 즉, 배양액(MC)의 고속 유동이 중앙부에서 이루어질 수 있게 된다.
공기유입라인(127b)은, 상술한 내부유로(127a)를 고속 유동하는 배양액(MC)을 미세버블 상태로 변환하기 위해 마련된 구성요소로서, 이러한 배양액(MC)의 미세버블 상태는 내부유로(127a)로 정화된 외기(OA)가 제공되도록 함으로써 이루어질 수 있게 된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 후술할 공기제공부(130)와 분사노즐(127)의 내부유로(127a)가 공기유입라인(127b)을 통해 서로 연통되면, 내부유로(127a)를 고속으로 유동하는 배양액(MC)은 내부유로(127a)로 유입되는 정화된 외기(OA)를 미세하게 전단(剪斷)함으로써 미세버블로 변환되는 것이다.
위와 같이 고속의 배양액(MC)이 정화된 외기(OA)와 서로 잘게 혼합되며 미세버블 상태로 변환된 경우, 정화된 외기(OA) 속에 포함된 이산화탄소와 질소는 미소 단위로 배양액(MC)의 미세조류에 균일하게 제공되는 결과, 미세조류의 광합성과 생장은 더욱 활발하고 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
분기관(128)은, 상술한 변환부(126)를 통해 미세버블 상태로 송출된 배양액(MC)을 나머지 투명관 즉, 좌우에 배치된 투명관(110b,110c)으로 분배하기 위해 송출관(121)의 상단부에 연결되는 구성요소로서, 일측에는 외부로부터 배양액(MC)을 투입, 보충할 수 있는 개폐식 투입구가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
이러한 분기관(128)을 통해 취수구(122)로부터 유출된 배양액(MC)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 투명관(110a~110c)의 상단부로 다시 제공됨에 따라 최종적으로 연속적인 순환을 이루게 되며, 이러한 연속적인 순환을 통해 투명관(110a~110c)에 저장된 배양액(MC) 전체는 미세버블 상태로 광합성의 재료인 이산화탄소 및 질소를 충분히 공급받을 수 있게 된다.
온도조절부(129)는, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 보조적 기능의 LED모듈(116)과 함께 순환하는 배양액(MC)의 온도를 조절하기 위해 취수구(122)와 배양액펌프(124) 사이의 배관(P) 일측에 구비되는 구성요소로서, 단열마감된 열선 등으로 구현되어 후술할 제어부(140)를 통해 작동제어될 수 있다.
또한, 도시된 바와 달리, 상술한 저수조(112) 내에 표면이 유리소재로 제작된 온도조절부(12)를 장착하여 배양액(MC)의 온도를 조절할 수도 있다.
이러한 온도조절부(129)로 인해 미세조류의 항상성 유지 및 광합성에 가장 중요한 요소 중 하나인 온도가 필요한 최적의 온도로 유지될 수 있게 된다.
공기제공부(130)는, 미세조류의 광합성과 생장에 필수적 요소인 이산화탄소와 질소를 오염물질이 없는 상태로 미세조류 배양액(MC)에 깨끗이 공급하기 위해 마련된 구성요소이다.
이러한 공기제공부(130)는, 외기(OA)를 우선 흡인하여 복수의 단계로 정화하고, 정화된 외기(OA)를 나머지 투명관(110b,110c)(또는 전체 투명관(110a~110c)) 및 송출관(121)에 공급하는 일련의 작동을 수행하게 된다.
이러한 일련의 작동을 위해, 본 발명의 실시예에 따른 공기제공부(130)는, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 먼지필터(131), 흡기펌프(132), 제1 탱크(133), 제2 탱크(134), 살균부(135) 및 압송펌프(136) 등을 포함하는 구성으로 투명관(110a~110c)의 하단부 또는 상단부에 설치될 수 있다.
먼지필터(131)는, 본 발명의 측면 중단에 덕트형태로 배치되어 외기(OA)의 유입을 안내하는 흡입관(131a)과 연통되어 흡인된 외기(OA)로부터 먼지 등의 입자를 여과하기 위해 마련된 구성요소이다.
본 발명의 실시예에 따른 먼지필터(131)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 우선 흡인된 외기(OA)에서 1차로 큰 먼지입자를 걸러내는 미세철망과, 2차로 미세 먼지입자를 걸러내는 헤파필터와, 3차로 VOCs, 휘발성 유기화합물, 냄새, 라돈 등을 흡착 제거하는 미세 다공구조의 탄소필터 등이 연이어 적층배치된 3중 필터구조로 이루어질 수 있다.
그리고 흡기펌프(132)는, 먼지필터(131)와 연통되어 흡입관(131a)에 흡인력을 제공하기 위해 마련된 구성요소로서, 전원을 제공받아 유체를 일방향으로 송출할 수 있는 상용화된 제품으로 이루어져 먼지가 여과된 외기(OA)를 나머지 투명관 즉, 좌우에 배치된 투명관(110b,110c)과 송출관(121)으로 강제 송출하는 작동을 수행하게 된다.
이러한 흡기펌프(132)는, 후술할 제어부(140)에 의한 제어전원의 인가에 따라 외기(OA)의 흡입량을 제어함으로써 미세조류의 광합성이나 생장에 필요한 이산화탄소와 질소 농도를 조절하는 기능을 수행하게 된다.
이때, 제어부(140)는 공기제공부(130)의 배관(P) 내측에 구비된 산소량 또는 질소량 측정센서와 연동하여 흡기펌프(132)의 작동을 제어하도록 구성할 수 있다.
제1 탱크(133)는, 흡기펌프(132)와 연통되어 먼지 등이 여과된 외기(OA)를 전달받아 탈취 또는 소독하는 구성요소이다.
이러한 제1 탱크(133)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 천연 탈취용제 또는 소독제가 채워진 투명한 밀폐용기 내부로 먼지 등이 여과된 외기(OA)를 기포발생기로 제공하는 작동과, 천연 탈취용제 또는 소독제를 기체 상태로 통과하며 탈취 또는 소독된 외기(OA)를 밀폐용기 외부로 송출하는 작동을 연이어 수행하게 된다.
제2 탱크(134)는, 제1 탱크(133)와 연통되어 탈취 또는 소독된 외기(OA)를 전달받아 정제수로 세정하는 구성요소이다.
이러한 제2 탱크(134)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 깨끗한 정제수가 채워진 투명한 밀폐용기 내부로 탈취 또는 소독된 외기(OA)를 기포발생기로 제공하는 작동과, 정제수를 기체 상태로 통과하며 세정된 외기(OA)를 밀폐용기 외부로 송출하는 작동을 연이어 수행하게 된다.
살균부(135)는, 상술한 제1 탱크(133) 및 제2 탱크(134)를 내부에 수용하는 함체 형상의 구성요소로서, 함체 내측에 설치되어 제1,2 탱크(133,134)로 자외선을 방사하는 자외선랩프(135a)를 통해 제1,2 탱크(133,134)를 동시에 살균처리하는 작동을 수행하게 된다.
압송펌프(136)는, 먼지 등이 여과된 외기(OA)가 각각의 용제가 충진된 제1,2 탱크(133,134)를 원활하게 통과하도록 흡입 구동력을 제공하는 구성요소로서, 전원을 제공받아 유체를 일방향으로 송출할 수 있는 상용화된 제품으로 이루어질 수 있다.
이러한 압송펌프(136)는, 제2 탱크(134)와 연통되도록 설치되어 최종적으로 세정된 외기(OA)를 나머지 투명관 즉, 좌우에 배치된 투명관(110b,110c) 및 송출관(121)으로 송출하는 작동을 수행하게 된다.
이때, 투명관(110a,110b,110c)의 하단부에는 각각 기포발생기(137)가 구비되어 압송펌프(136)에서 제공된 외기(이산화탄소 및 질소)를 기포형태로 저장된 배양액(MC)에 충분히 공급하게 된다.
이러한 압송펌프(136)도, 상술한 흡기펌프(132)와 함께 후술할 제어부(140)에 의한 제어전원의 인가에 따라 세정된 외기(OA)의 공급량을 제어함으로써, 미세조류의 광합성이나 생장에 필요한 이산화탄소와 질소 농도를 조절하는 기능을 수행하게 된다.
제어부(140)은, 상술한 각 구성들과 전기적으로 연결된 상태로 각각의 작동을 제어하는 한편, 각각의 장비로부터 전송된 정보를 처리하는 구성요소로서, 도 4에 도시된 바와 같이, MCU(micro controller unit), 마이컴(microcomputer), 아두이노(Arduino) 등과 같은 모듈화된 정보처리유닛을 포함할 수 있다.
이러한 제어부(140)는, 필요한 영상정보를 시각적으로 나타내는 표시장치 및 설정 등을 위한 키보드나 버튼 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 연결된 각 장치를 제어하고 송수신된 데이터 등을 처리하는 제어부(140)의 일련의 처리과정은, 상술한 정보처리유닛을 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 프로그래밍 언어로 코딩됨으로써 이루어지게 되는데, 이는 당업자 수준에서 다양한 방식 및 형태로 손쉽게 이루어질 수 있는 것이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광고용 편의장치(200)는, 상술한 바와 같은 공기정화장치(100)가 내부에 탑재된 상태로 다중이용시설에 설치 및 운용될 수 있는 편의장치(200)로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 미세조류를 이용한 공기정화장치(100), 벤치(210) 및 광고표시함(220) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 미세조류를 이용한 공기정화장치(100)는 앞에서 이미 설명한바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
벤치(210)는, 적어도 1인 이상의 이용자가 착좌할 수 있도록 지면에서 소정 높이로 돌출되고 필요한 경우 등받이 등이 형성된 긴 의자로서, 다수가 착좌할 수 있는 형태라면 구체적인 형상은 특별하게 제한되지 않는다.
광고표시함(220)은, 내부에 공기정화장치(100)가 슬라이딩 가능하게 인입출되며 탑재될 수 있는 함체형상의 구성요소로서, 벤치(210)와 일체를 이루도록 벤치(210)의 일측에 설치될 수 있다.
이러한 광고표시함(220)의 적어도 어느 하나의 면에는, 광고를 표시하는 디스플레이(222)가 설치될 수 있고, 측면에는 미세조류 배양액(MC)을 관찰할 수 있는 투시창(224)이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
물론, 명칭이 광고표시함(220)이나 이는 벤치(210)와 조화를 이루며 내부에 공기정화장치(100)를 수납할 수 있는 부정형의 조형물로 대체될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 편의장치(200)로 인해 설치장소 주변의 오염된 공기는 공기정화장치(100) 내로 흡입된 후 신선한 산소로 정화되어 설치장소 주변으로 재공급됨에 따라 이용자는 쾌적하고 친환경적인 휴식을 취할 수 있게 된다.
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 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
MC: 미세조류 배양액 OA: 외기
P: 배관
100: 미세조류를 이용한 공기정화장치 110a 내지 110c: 투명관
112: 저수조 113: 배출포트
114: 상부커버 115: 배기포트
116: LED모듈 118: 지지프레임
120: 순환부 121: 송출관
122: 취수구 124: 배양액펌프
126: 변환부 127: 분사노즐
127a: 내부유로 127b: 공기유입라인
128: 분기관 129: 온도조절부
130: 공기제공부 131: 먼지필터
131a: 흡입관 132: 흡기펌프
133: 제1 탱크 134: 제2 탱크
135: 살균부 135a: 자외선램프
136: 압송펌프 137: 기포발생기
140: 제어부
200: 미세조류를 이용한 공기정화장치가 탑재된 광고용 편의장치
210: 벤치 220: 광고표시함
222: 디스플레이 224: 투시창

Claims (10)

  1. 세로방향으로 병렬배치되어 하단부가 각각 저수조와 연통되고, 상단부가 상부커버와 각각 연통된 상태로 내부가 미세조류 배양액으로 채워지는 복수의 투명관; 상기 저수조로부터 제공되는 배양액을 복수의 상기 투명관 중 어느 하나에 내설된 송출관을 통해 나머지 상기 투명관의 상단부로 강제 송출하여 순환시키는 순환부; 및 외기를 흡인하여 복수의 단계로 정화하고, 정화된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관에 공급하는 공기제공부를 포함하여, 미세조류의 배양으로 생성된 산소를 외기에 공급하도록 이루어지되,
    상기 순환부는,
    상기 저수조와 연통되어 배양액이 유출되는 취수구; 상기 취수구와 연결되어 배양액을 상기 송출관으로 이송하는 배양액펌프; 상기 배양액펌프와 상기 송출관 사이에 구비되어 이송된 배양액을 미세버블 상태로 변환하며 상기 송출관으로 송출하는 변환부; 및 상기 송출관의 상단부에 연결되어 송출된 배양액을 나머지 상기 투명관으로 분배하는 분기관을 포함하고,
    상기 변환부는,
    상기 배양액펌프에 의해 이송된 배양액을 내부유로를 통해 고속으로 변환하여 상기 송출관으로 토출하는 분사노즐; 및
    고속으로 유동하는 배양액이 미세버블 상태로 변환된 후 토출되도록, 상기 내부유로로 정화된 외기를 제공하는 공기유입라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 공기정화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부커버는,
    외기의 유입을 억제하며 미세조류의 배양에 따라 생성된 산소를 외기로 배출하는 배기포트를 포함하고,
    상기 저수조는,
    상기 투명관에서 배양된 미세조류를 외부로 반출하는 배출포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 공기정화장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 순환부는,
    상기 취수구와 상기 배양액펌프 사이 또는 상기 저수조 내에 구비되어 순환하는 배양액의 온도를 조절하는 온도조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 공기정화장치.
  6. 제1항에 있어서,
    나머지 상기 투명관은,
    배양액의 온도조절과 실내외 조명을 위해 세로방향으로 내설된 LED모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 공기정화장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 LED모듈은,
    미세조류의 광합성 및 식물생장을 촉진하기 위해, 파장이 청색계열의 450㎚ 내지 적색계열의 660㎚인 가시광선을 방사하고, 밝기가 4500㏓ 내지 7500㏓인 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 공기정화장치.
  8. 세로방향으로 병렬배치되어 하단부가 각각 저수조와 연통되고, 상단부가 상부커버와 각각 연통된 상태로 내부가 미세조류 배양액으로 채워지는 복수의 투명관; 상기 저수조로부터 제공되는 배양액을 복수의 상기 투명관 중 어느 하나에 내설된 송출관을 통해 나머지 상기 투명관의 상단부로 강제 송출하여 순환시키는 순환부; 및 외기를 흡인하여 복수의 단계로 정화하고, 정화된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관에 공급하는 공기제공부를 포함하여, 미세조류의 배양으로 생성된 산소를 외기에 공급하도록 이루어지되,
    상기 공기제공부는,
    외기의 유입을 안내하는 흡입관과 연통되어 흡인된 외기로부터 먼지를 여과하는 먼지필터; 및 상기 먼지필터와 연통되어 상기 흡입관에 흡인력을 제공하고, 먼지가 여과된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관으로 송출하는 흡기펌프를 포함하고, 상기 투명관 하단부에 설치되고,
    상기 공기제공부는,
    상기 흡기펌프와 연통되어 먼지가 여과된 외기를 탈취 또는 소독하는 제1 탱크;
    상기 제1 탱크와 연통되어 탈취 또는 소독된 외기를 정제수로 세정하는 제2 탱크;
    상기 제1,2 탱크를 내부에 수용한 상태로 내설된 자외선램프를 통해 상기 제1,2 탱크를 살균처리하는 살균부; 및
    상기 제2 탱크와 연통되어 세정된 외기를 나머지 상기 투명관 및 상기 송출관으로 송출하는 압송펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 공기정화장치.
  9. 삭제
  10. 제1항 또는 제8항에 따른 미세조류를 이용한 공기정화장치가 탑재되어 다중이용시설에 설치되는 광고용 편의장치로서,
    상기 공기정화장치;
    적어도 1인 이상의 이용자가 착좌할 수 있는 벤치; 및
    상기 벤치의 일측에 설치되어 내부에 상기 공기정화장치가 슬라이딩 가능하게 인입출되며 탑재되고, 적어도 어느 하나의 면에 광고를 표시하는 디스플레이가 설치되는 광고표시함을 포함하는 것을 특징으로 하는 광고용 편의장치.
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