KR102347868B1 - 방충망 기능을 갖는 스마트 창호 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PM(Particulate Matter)2.5 이하의 초미세먼지 등을 차단할 수 있는 멤브레인 필터를 채용하면서, 환기량을 증가시킨 방충망 기능을 갖는 스마트 창호 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 스마트 창호는 소정의 면적을 갖는 판상으로 형성되어 외부 공기로부터 미세먼지의 통과를 차단하는 차단부재; 상기 차단부재를 통과한 공기가 체류하는 체류공간이 형성될 수 있도록 상기 차단부재와 간격을 두고 이격배치되는 커버판; 중앙에 관통부를 구비하여, 상기 관통부의 외측과 내측에 각각 상기 차단부재와 커버판을 지지하며, 상기 체류공간의 외측에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간으로부터 유입된 공기를 실내로 배출하는 유출구를 갖는 지지프레임; 및 상기 수용공간에 설치되며 외부 공기가 차단부재로 흡입된 후 체류공간과 수용공간을 거쳐 유출구로 배출시키기 위한 흡인력을 발생하는 송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

방충망 기능을 갖는 스마트 창호{Smart Windows Having Screen Function}

본 발명은 방충망 기능을 갖는 스마트 창호에 관한 것으로, 특히 PM(Particulate Matter)2.5 이하의 초미세먼지 등을 차단할 수 있는 멤브레인 필터를 채용하면서, 환기량을 증가시킨 방충망 기능을 갖는 스마트 창호 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 방충망은 파리나 모기, 나방과 같은 벌레나 해충이 실내로 들어오지 못하도록 창문이나 출입문 등에 설치하는 그물을 말한다.

이러한 방충망은 나일론과 같은 합성수지, 글래스 화이버(유리섬유), 금속 등과 같은 다양한 재질로 제조된다.

통상적인 방충망은 가로와 세로 방향으로 와이어가 일정간격으로 배열되어 일정 크기의 격자가 형성된 메쉬망으로 형성되며, 메쉬망에 형성된 통공은 벌레나 해충이 통과하지 못할 정도의 크기를 갖는다.

그러나 종래의 기술에 따른 방충망은 통공의 크기보다 작은 크기의 황사 먼지나 꽃가루, 미세 먼지 등을 차단하는 데에는 부적합하다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 황사 먼지와 같은 미세 오염물질을 차단할 수 있는 환경 방충망이 제안되고 있다.

일례로, 금속망체, 글래스 망체 또는 직물망체에 광촉매 및 발수제가 코팅 또는 함침된 형태가 있다. 그러나, 이와 같은 환경 방충망은 해충의 침입차단에는 효과를 발휘할 수 있으나 여전히 PM2.5 이하의 초미세먼지를 제거하는 데는 한계가 있다.

한편, 실내환기를 위해 창문을 개방할 경우, 먼지나 빗방울 등이 실내로 유입되는 것을 차단할 수 없어 창문을 개방하지 못하고 있다. 이러한 점을 해결하고자 시스템 창호가 개발되었다.

일반적으로 시스템 창호는 외부의 빛을 실내로 유입시키는 역할과 실내 공기를 적절히 환기시키는 역할을 수행하며, 닫힘 상태에서는 실내와 실외의 열 흐름을 차단시켜서 실내의 냉, 난방 효과를 유지하는 역할을 수행한다.

이러한 시스템 창호에서 실내를 환기시키고자 할 때는 창문을 열어서 자연 환기시키거나 또는, 별도의 강제환기장치에 의해 강제환기시키는 방법을 취하고 있는데, 일반 가정에서는 주로 전자의 방법이 이용되고 있다.

그러나, 창문을 열어 실내를 환기시키는 방법은 실외공기에 포함된 먼지나 각종 해충, 꽃가루 등의 오염물이 유입되는 문제점이 있으며, 비가 오거나 안개가 낀 날에는 창문을 개방하지 못해 바람직하지 않다. 이에 따라, 종래에는 창짝프레임의 일부분에 개폐가 가능한 환기장치를 설치하여 환기 및 단열이 가능하도록 하고 있다.

또한, 환기장치를 사용하지 않고 공기청정기 등을 사용하는 경우, 외부로부터의 신선한 공기가 유입되는 것을 배제한 것이고, 충분한 환기가 이루어지지 못하는 문제가 있다.

일반적인 시스템 창호에 구비된 환기장치 또는 필터(또는 방충망)는 입자가 큰 미세먼지, 화분, 곤충 등을 차단하는 것은 가능하나, PM2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단하지 못하였다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0108537호(특허문헌 1)에는 항균 기능이 구비된 나노섬유 웹을 적용하여 저렴하고 간단하게 PM2.5 이하의 초미세먼지를 차단하는 것이 가능한 자연 환기형 멤브레인이 제안되었으나, 기공 크기가 감소함에 따라 자연 환기방식으로는 외부 공기가 실내로 유입되는 공기의 환기량이 적어서 환기의 실효성이 떨어지는 문제가 있다.

한국 등록특허공보 제10-851436호(특허문헌 2)에는 내부에 실내창과 실외창이 장착되는 프레임과, 프레임의 상하 또는 좌우면에 서로 대향되도록 설치되는 흡배기장치와, 흡배기장치와 프레임 사이에 각각 설치되는 송풍장치를 포함하는 다기능 창호 시스템이 개시되어 있다.

특허문헌 2의 흡배기장치에는 동력에 의해 흡배기공의 유로를 개폐하는 개폐수단을 구비하고 있으나, 좁은 유로 상에 설치된 필터를 통과하면서 외부 공기의 실내 유입 유로를 설정하는 개폐수단을 제어하도록 다수의 모터를 설치해야 하며, 좁은 유로상에 필터를 설치함에 따라 충분한 크기의 필터를 사용하지 못하는 문제가 있다. 그 결과, 충분한 양의 신선한 공기를 실내로 공급하기 위해서는 작은 면적의 필터를 사용하는 데 따른 송풍팬 모터의 가동시간이 길어지고 가동주기가 짧아져서 유지비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 특허문헌 2에서는 필터의 가동에 따라 흡착되는 먼지나 이물질을 자동으로 청소할 수 없어 수동으로 작업하여야 하는 문제가 있다.

: 한국 공개특허공보 제10-2015-0108537호 : 한국 등록특허공보 제10-851436호

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 PM(Particulate Matter)2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단하기 위해 나노섬유 웹을 이용한 멤브레인 필터를 채용하면서, 대면적의 멤브레인 필터와 강제환기 구조를 적용하여 환기량을 증가시킨 방충망 기능을 갖는 스마트 창호 및 그의 구동방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 능동적으로 주기적으로 멤브레인 필터를 자체 세정(self-cleaning)함에 의해 멤브레인 필터의 사용 수명을 늘리고, 양질의 공기를 실내에 공급할 수 있는 방충망 기능을 갖는 스마트 창호 및 그의 구동방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 멤브레인 필터에 걸리는 공기압 또는 부압을 측정하여 필터를 능동적 또는 주기적으로 교체하도록 사용자에게 알려주는 기능을 갖는 스마트 창호를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실내의 공기 오염도를 측정하여 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기 시간과 주기를 능동적으로 제어할 수 있는 스마트 창호를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 스마트 창호는 소정의 면적을 갖는 판상으로 형성되어 외부 공기로부터 미세먼지의 통과를 차단하는 차단부재; 상기 차단부재를 통과한 공기가 체류하는 체류공간이 형성될 수 있도록 상기 차단부재와 간격을 두고 이격배치되는 커버판; 중앙에 관통부를 구비하여, 상기 관통부의 외측과 내측에 각각 상기 차단부재와 커버판을 지지하며, 상기 체류공간의 외측에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간으로부터 유입된 공기를 실내로 배출하는 유출구를 갖는 지지프레임; 및 상기 수용공간에 설치되며 외부 공기가 차단부재로 흡입된 후 체류공간과 수용공간을 거쳐 유출구로 배출시키기 위한 흡인력을 발생하는 송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스마트 창호는 실내의 공기 오염도가 기준값을 초과하는 경우 상기 송풍기를 구동시킬 수 있다.

또한, 상기 송풍기는 실내의 조도가 기준값을 초과하는 경우에 구동시킬 수 있다.

더욱이, 상기 송풍기를 구동할 때 차단부재에 걸리는 부압이 기준값을 초과하는 경우, 상기 차단부재의 자체 세정을 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 스마트 창호는 상기 차단부재의 자체 세정시에 상기 유출구를 부분적으로 차단하기 위한 셔터장치를 더 포함하며, 상기 차단부재의 자체 세정은 상기 셔터장치에 의해 유출구를 부분적으로 차단한 상태에서 상기 송풍기를 구동함에 따라 상기 유출구를 통하여 실내에서 수용공간과 체류공간을 통하여 차단부재로 역류하는 기류를 발생할 수 있다.

상기 차단부재의 자체 세정시에 상기 송풍기는 가변적 속도로 구동하거나 펄스형 구동전압을 인가함에 의해 충격파 기류를 발생하여 차단부재에 충격을 인가할 수 있다.

상기 셔터장치는 상하 이동에 따라 상기 유출구를 차단하거나 개방하는 가동 셔터; 및 상기 가동 셔터를 상하 이동시키기 위한 구동부재;를 포함할 수 있다.

상기 구동부재는 솔레노이드 액튜에이터로 구성될 수 있다.

또한, 상기 구동부재는 상기 가동 셔터의 배면에 복수의 기어가 형성된 랙; 및 상기 랙에 기어 결합되어 랙을 상하 이동시키는 피니언;을 포함할 수 있다.

상기 지지프레임은, 실내측에 배치되며, 중앙에 커버판이 결합되는 관통부를 구비하고, 상기 유출구가 형성되는 제1프레임; 실외측에 배치되며, 중앙에 차단부재가 결합되는 관통부를 구비하고, 상기 제1프레임과 서로 대향 배치되는 제2프레임; 상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 개재되며, 상기 체류공간과 수용공간을 연통시키는 유입구를 갖는 내측 스페이서; 및 상기 내측 스페이서와 일정 거리 이격 배치되어 상기 수용공간을 정의하는 외측 스페이서;를 포함할 수 있다.

상기 차단부재는 벌레나 해충의 유입을 차단하기 위한 제1차단부재; 및 상기 제1차단부재에 부착되어 외부 공기로부터 미세먼지를 차단하기 위한 제2차단부재;를 포함할 수 있다.

상기 제2차단부재는 PM2.5 미만의 초미세먼지를 필터링하는 멤브레인 필터일 수 있다.

상기 멤브레인 필터는 나노섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹; 및 상기 나노섬유 웹이 일측면 또는 양측면에 적층되며 나노섬유 웹을 지지하는 다공성 지지체;를 포함할 수 있다.

상기 멤브레인 필터는 나노섬유 웹의 두께가 1~5㎛이고, 공기투과도는 10~20 cfm일 수 있다.

본 발명에 따른 스마트 창호는 외기온도가 사용자가 설정한 설정온도보다 낮거나 외기온도와 실내온도 사이의 온도차가 설정값보다 큰 경우 상기 커버판에 설치되어 차가운 외기의 열교환을 실시하기 위한 히터를 더 포함할 수 있다.

상기 히터는 비저항이 1이상인 금속 박막 또는 비정질 리본의 스트립으로 이루어진 스트립형 면상 발열체일 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명에 따른 스마트 창호의 구동방법은 검출된 실내 조도값에 기초하여 주간과 야간을 판단하는 단계; 판단결과 주간인 경우 실내 오염도를 측정하여 측정된 오염도가 오염도 기준값을 초과하는 지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과 측정된 오염도가 오염도 기준값을 초과하는 경우 송풍기를 구동시켜서 차단부재를 거치면서 미세먼지가 필터링된 외부 공기를 유출구를 통하여 실내로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스마트 창호의 구동방법은 상기 차단부재에 걸리는 부압을 측정하여 부압 기준값을 초과하는 지를 판단하는 단계; 및 판단결과 측정된 부압이 부압 기준값을 초과하는 경우 셔터장치를 구동하여 상기 유출구의 일부만 남기고 차단한 상태에서 송풍기를 구동시켜서 차단부재를 세정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 송풍기의 구동은 가변적 속도로 구동하여 리듬 기류를 형성함에 의해 차단부재에 충격을 인가할 수 있다.

또한, 상기 송풍기의 구동은 펄스형 구동전압을 인가함에 의해 충격파 기류를 발생하여 차단부재에 충격을 인가할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 스마트 창호의 구동방법은 상기 송풍기를 구동할 때, 외기온도가 사용자가 설정한 설정온도보다 낮거나 외기온도와 실내온도 사이의 온도차가 설정값보다 큰 경우 커버판에 설치된 히터를 구동하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 PM 2.5 이하의 초미세먼지, 병원균, 냄새 등을 차단하기 위해 나노섬유 웹을 이용한 멤브레인 필터를 채용하면서, 대면적의 멤브레인 필터와 강제환기 구조를 적용하여 환기량을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 적은 유지비용으로 실내의 공기를 청정한 상태로 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 능동적으로 주기적으로 멤브레인 필터를 자동으로 자체 세정(self-cleaning)함에 의해 멤브레인 필터의 사용 수명을 늘리고, 양질의 공기를 실내에 공급할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 멤브레인 필터에 걸리는 공기압을 측정하여 필터 세정과 교체 주기를 사용자에게 알려주며, 실내의 공기 오염도를 측정하여 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기 시간과 주기를 능동적으로 자동 제어할 수 있는 스마트 기능을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기시에 외기 온도를 측정하여 사용자가 설정한 기준온도 미만인 경우, 커버판에 설치된 열선 히터를 작동시켜서 열교환된 공기가 실내로 유입될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방충망 기능을 갖는 스마트 창호의 전,후면을 나타낸 도면,
도 2a는 도 1에 도시된 스마트 창호의 분해 사시도,
도 2b는 도 1에 도시된 스마트 창호의 후면 일부 분해 사시도,
도 2c는 도 1에 도시된 스마트 창호의 전면 일부 분해 사시도,
도 3은 도 1에서 A-A선 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 스마트 창호가 정상 모드일 때 공기의 흐름 방향을 개략적으로 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 스마트 창호가 필터 세정 모드일 때 공기의 흐름 방향을 개략적으로 나타낸 도면,
도 6a 및 도 6b는 각각 스마트 창호가 정상 모드와 필터 세정 모드일 때 랙/피니언 구동 방식에 따른 가동셔터의 승강 및 하강 상태를 개략적으로 설명하기 위한 도면,
도 7a 및 도 7b는 각각 스마트 창호가 정상 모드와 필터 세정 모드일 때 솔레노이드 액튜에이터 구동 방식에 따른 가동셔터의 승강 및 하강 상태를 개략적으로 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 스마트 창호의 개략적인 제어 블록도,
도 9는 본 발명에 따른 스마트 창호의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 10은 본 발명에 따른 스마트 창호를 단독 창호에 적용한 개략 구성도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 창호(100)는 도 1 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 좌우 대칭 구조를 가지며, 차단부재(110), 커버판(120) 및 지지프레임(130)을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 스마트 창호(100)는 차단부재(110)가 PM2.5 이하의 초미세먼지 차단이 가능한 미세 기공(112b)을 가지는 경우, 실내로 유입되는 외부의 신선한 공기에 대한 환기량을 증가시키기 위해서 강제환기 구조를 채용하고 있으며, 이를 위해 한쌍의 송풍기(140a,140b)가 지지프레임(130)의 양측 변에 위치한 수용공간(137a,137b)에 배치되어 있다.

상기 지지프레임(130)은 일반적으로 직사각 또는 정사각형 형상으로 이루어지고, 중앙부에 직사각 또는 정사각형 형상의 관통구멍(130a)을 가지고 있다. 또한, 상기 지지프레임(130)과 관통구멍(130a)의 형상은 창문틀 또는 창짝 유니트의 형상에 따라 결정될 수도 있다.

차단부재(110)와 커버판(120)은 동일한 형상과 동일한 크기로 이루어지고, 상기 지지프레임(130)의 관통구멍(130a)에 대응하는 형상으로 이루어진다.

상기 차단부재(110)는 벌레나 해충이 통과하는 것을 방지함은 물론 외기에 포함된 미세먼지가 통과하는 것을 차단하기 위한 것이다. 이를 위해, 상기 차단부재(110)는 소정의 면적을 갖는 판상의 형태로 구비되어 상기 지지프레임(130)에 의해 지지될 수 있다. 상기 차단부재(110)는 제1차단부재(111) 및 제2차단부재(112)를 포함할 수 있으며, 상기 제2차단부재(112)가 상기 제1차단부재(111)의 적어도 일면에 부착된 형태일 수 있다.

일례로, 상기 제1차단부재(111)는 벌레나 해충이 통과하는 것을 방지하기 위한 공지의 메쉬망일 수 있고, 상기 제2차단부재(112)는 나노섬유 웹(Nanofiber Web)일 수 있다.

즉, 본 발명에 적용되는 차단부재(110)는 벌레나 해충을 차단하기 위하여 통상적으로 사용되는 메쉬망 형태의 제1차단부재(111)와 더불어 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹의 형태로 제공되는 제2차단부재(112)가 상기 제1차단부재(111)에 적층 또는 합지됨으로써 종래의 방충망과는 달리 외기에 포함된 미세먼지를 차단할 수 있는 멤브레인 필터(Membrane Filter)로서 역할을 한다.

더불어, 본 발명에 따른 미세먼지 차단이 가능한 스마트 창호(100)는 상기 제2차단부재(112)가 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹으로 형성되더라도 메쉬망 형태의 제1차단부재(111)에 부착되어 형태가 유지됨으로써 상기 지지프레임(130)과의 결합성을 높일 수 있다.

본 발명에서, 상기 제1차단부재(111)는 복수 개의 와이어가 서로 교차하도록 배열되어 복수 개의 통공(111a)이 형성된 격자 형상일 수 있다. 그러나, 상기 제1차단부재(111)의 형태를 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 제1차단부재(111)의 소재 및 구조는 공지의 방충망에 사용되는 메쉬망의 소재 및 구조가 모두 적용될 수 있다.

또한, 상기 제1차단부재(111)는 비바람에 견딜 수 있도록 금속이나 플라스틱, 목재 등의 재질로 이루어지며, 비바람 등의 외부환경에 제2차단부재(112)를 보호하고 후술하는 창문틀 또는 창짝 유니트(도 10 참조)에 설치할 수 있는 형태로 부가될 수 있다.

상기 제1차단부재(111)는 메쉬, 망, 필라멘트, 그리드, 기타 형태로 구성될 수 있다. 또한, 제1차단부재(111)는 필요에 따라 제2차단부재(112)와 분리되어 시스템 창호에 설치된 방충망 또는 방범창으로 구성될 수 있다.

상기 메쉬, 망 또는 필라멘트 형태의 제1차단부재(111)는 예를 들어, 은사 또는 금속사를 사용하여 제2차단부재(112) 또는 나노섬유 웹의 제조시에 내부에 매입하여 설치하거나 또는 외부에 설치함에 따라 항균 또는 멸균 기능을 부여할 수 있다.

본 발명의 제2차단부재(112)는 기존 방충망을 구비하는 시스템 창호에 부착하여 사용하거나 또는 시스템 창호를 구비하지 않고 단독으로 사용하는 것도 가능하다.

만약, 단독 창호로 사용하는 경우 자연환기를 하고자 할 때 상하 또는 좌우로 선회 또는 슬라이딩 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2차단부재(112)는 나노섬유(112a)가 미세 기공(112b)을 갖도록 3차원 네크워크 구조로 형성된 나노섬유 웹일 수 있다. 상기 나노섬유는 방사를 통해 미세 기공을 갖는 3차원 네트워크 구조의 나노섬유 웹층을 형성할 수 있는 것이라면 공지의 모든 재료가 사용될 수 있다.

이때, 상기 나노섬유 웹은 미세먼지를 차단할 수 있도록 상기 미세 기공(112b)이 상기 통공(111a)보다 상대적으로 작은 사이즈를 갖도록 형성될 수 있다. 일례로, 상기 나노섬유 웹의 미세 기공은 평균 공경이 10㎛일 수 있다. 그러나, 상기 미세 기공의 평균 공경을 이에 한정하는 것은 아니며, PM2.5 이하의 초미세먼지를 차단할 수 있도록 기공 사이즈가 2.5㎛이하일 수 있다. 더불어, 상기 나노섬유 웹에 형성되는 미세 기공의 사이즈는 차단이 필요한 미세먼지의 사이즈에 맞게 적절하게 변경될 수 있다.

본 발명에서, 상기 제2차단부재(112)는 단층의 나노섬유 웹일 수도 있고 복수 개의 나노섬유 웹이 적층된 형태일 수도 있다. 더불어, 상기 제2차단부재(112)는 다공성 지지체의 일면 또는 양면에 나노섬유 웹이 부착된 형태일 수도 있으며, 상기 다공성 지지체 역시 단층의 다공성 지지체일 수도 있고 복수 개의 다공성 지지체가 합지된 형태일 수도 있다.

또한, 상기 다공성 지지체는 상기 나노섬유 웹을 통과한 외기가 통과할 수 있도록 다공성의 기재일 수 있으며, 비제한적인 예로써, 상기 다공성 지지체는 공지의 직물, 편물 또는 부직포 중 어느 하나일 수 있다.

다공성 지지체는 써멀본드 부직포, 스펀본드 부직포, 케미칼본드 부직포, 에어레이드 부직포 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

또한, 상기 다공성 지지체는 나노섬유 웹을 지지하는 강도 보강층으로 나노섬유의 물리적 특성을 보완하고, 취급성을 향상시킬 수 있는 소재로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

상기 다공성 지지체는 예를 들어, 소수성 고분자 물질인 PET, PE, PP, PVC 등으로 구성된 부직포나 직포를 사용할 수 있으며, 상기 나노섬유 웹의 양측면에 적층되는 경우, 동일소재로 구성되거나 이종소재로 구성할 수 있다.

상기 제2차단부재(112)는 빗물이 내부로 침투하는 것을 차단하도록 실외측에 배치되는 막이 소수성 소재로 이루어진 막으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2차단부재(112)는 나노섬유 웹과 다공성 지지체를 복합화할 때, 각각 투명 또는 반투명한 재료를 사용함에 의해 자연 환기와 동시에 자연 채광이 이루어질 수 있다.

본 발명에서 나노섬유 웹을 형성하기 위해 전기방사되는 나노섬유(112a)의 함량(평량)은 0.5 ~ 20gsm(gram per square meter), 바람직하게는 1 ~ 5gsm 범위로 설정될 수 있다. 이 경우, 0.5gsm 미만의 경우 지나친 박막으로 취급성에 문제가 있고, 20gsm을 초과할 경우 사용상의 문제점은 없으나 고가의 재료비로 인해 공정비용이 상승하며, 차압상승으로 인해 적절한 환기가 곤란하게 된다. 따라서, 용매에 용해되는 상기 고분자 물질의 양은 얻어지는 나노섬유의 평량을 고려하여 결정된다.

또한, 나노섬유 웹의 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛, 섬유직경은 0.05~3㎛로 구성되며 가능한 한 공기저항을 최소화할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 통기량 확보측면에서는 3㎛까지 가능하다.

나노섬유 웹을 구성하는 섬유의 평균 직경은 웹의 기공도 및 기공크기 분포에 매우 큰 영향을 미친다. 섬유 직경이 작을수록 기공 크기가 작아지며, 기공 크기 분포도 작아진다.

본 발명에서는 나노섬유 웹의 평균 기공크기가 0.2~10.0㎛인 것을 예시하고 있으나, 비, 곤충, 미세먼지, 화분, 악취, 병원균 및 박테리아 중에서 차단하고자 하는 물질의 크기와 통풍량을 고려하여 나노섬유 웹의 평균 기공크기를 적절하게 조절할 수 있다.

본 발명에서는 PM(Particulate Matter)2.5의 초미세먼지는 물론 PM10의 미세먼지를 필터링할 수 있도록 나노섬유의 직경과 평균 기공크기를 제어할 수 있다.

전기방사에 의해 제조되는 나노섬유는 통상 1㎛ 미만이나 3㎛까지 제작이 가능하다.

상기 고분자 물질은 합성 고분자 물질을 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있으며, 전기방사에 의해 나노섬유(112a)를 형성할 수 있는 고분자 물질이면 특별한 제한은 없다.

또한, 상기 나노섬유(112a)를 구성하는 고분자 물질로는 천연 및 합성 고분자 물질 중에 소수성 성질을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 대표적인 소수성 성질을 갖는 고분자 물질로는 PVDF, PVC, PC, PU, PMMA, PS, Nylon 중 하나 또는 2종 이상이 혼합된 것을 사용할 수 있다.

더욱이, 상기 나노섬유 웹은 항균성을 부여하도록 은나노 물질 또는 천연물을 담지할 수 있다.

본 발명에서는 나노섬유 웹을 형성할 때, 섬유 성형성 고분자를 2종 이상 혼합하여 블렌드(blend) 방사를 할 수 있으며, 이때 용매는 사용하는 고분자 물질에 대해 상용성을 갖는 것을 선택하여 1종 내지는 2종 이상 혼합하여 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 전기방사는 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 전기분사(electrospray), 전기분사방사(electrobrown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning), nozzle-less 방사방법, 상향식, 하향식 등의 다양한 방식의 방사법을 포괄하는 의미로 사용되며, 이들 공정들 중에서 적절히 채택하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 제2차단부재(112)는 나노섬유 웹을 형성한 후, 열압착 또는 라미네이팅 방법에 의해 나노섬유 웹의 일측면 또는 양측면에 다공성 지지체와 복합화하여 형성한다.

또한, 상기 제2차단부재(112)는 단독 창호 또는 시스템 창호의 윈도우로 사용할 때, 이를 구성하는 나노섬유 웹과 다공성 지지체가 모두 소수성 고분자로 구성되어 있기 때문에 외부로부터 비나 습기가 내부로 침투하는 것을 차단할 수 있게 된다. 또한, 나노섬유 웹은 직경 3㎛ 미만의 나노섬유(112a)에 의해 집적되어 3차원 미세 기공을 가지며, 평균 기공크기는 0.2~10.0㎛이므로 공기저항을 최소화하면서도 물 분자가 기공을 통하여 내부로 침투하는 것을 차단하는 방수 기능을 가진다. 또한, 섬유의 직경이 작을수록 섬유의 비표면적이 증대되므로 방수성능도 증가하게 된다.

더욱이, 제2차단부재(112)로 사용되는 나노섬유 웹과 다공성 지지체의 적층체로 이루어지는 멤브레인 필터는 먼지가 달라붙는 것을 방해하도록 발수 및 발유 처리 공정을 거칠 수 있다. 즉, 멤브레인 필터에 예를 들어, 불소계 발수제 용액을 전사방법으로 코팅한 후 100-120℃에서 에이징 처리함에 의해 섬유의 표면에 발수제를 코팅할 수 있다.

이때, 나노섬유 웹의 두께는 1~5㎛ 범위로 설정되며 나노섬유 웹과 다공성 지지체가 적층된 경우 다공성 지지체의 두께에 따라 전체 두께가 달라질 수 있다.

상기 멤브레인 필터의 공기투과도는 10~20 cfm 범위로 설정될 수 있다.

예를 들어, 30gsm의 저온 PET 부직포에 PVDF 나노섬유 웹을 적층하지 않은 경우(비교예 1), 30gsm의 저온 PET 부직포에 PVDF 나노섬유 웹을 1gsm 적층한 경우(비교예 2), 30gsm의 저온 PET 부직포에 PVDF 나노섬유 웹을 1gsm 적층한 후 발수 처리한 경우(실시예), 30gsm의 저온 PET 부직포에 PVDF 나노섬유 웹을 3gsm 적층한 경우(비교예 3), 30gsm의 저온 PET 부직포의 양면에 PVDF 나노섬유 웹을 2gsm을 각각 적층한 경우(비교예 4)의 총충량(gsm), 두께(㎛), 공기투과도(cfm), 기공 크기(㎛)를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

	방사조건	총중량(gsm)	두께(㎛)	공기투과도(cfm)	기공크기(㎛)	비고
비교예 1	원지	30	120	650
비교예 2	단면 방사	31	121	20.7
실시예		31	123	11.3	2.31	발수 처리
비교예 3		33	77	16.4
비교예 4	양면 방사	34	125	8.9

상기한 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 멤브레인 필터는 기공 크기가 2.31(㎛)인 경우에도 11.3의 높은 공기투과도(cfm)를 나타내는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 커버판(120)은 상기 차단부재(110)를 통과한 공기가 곧바로 실내공간으로 이동하는 것을 방지하는 차단판의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 미세먼지 차단이 가능한 방충망(100)이 창문틀이나 문틀에 설치되는 경우, 상기 커버판(120)이 상기 차단부재(110)의 일측에 배치됨으로써 상기 차단부재(110)를 통과한 외기가 곧바로 실내공간으로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이를 위해, 상기 커버판(120)은 소정의 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어질 수 있으며, 상기 차단부재(110)의 일측에 일정거리 이격된 상태로 배치될 수 있다.

이때, 상기 커버판(120)은 상기 차단부재(110)를 통과한 외기의 실내 유입을 차단하면서도 햇빛이 실내로 유입될 수 있도록 투광성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 커버판(120)은 공지의 유리판이나 아크릴 판일 수 있다. 더불어, 상기 커버판(120)은 투명, 불투명 및 반투명 상태 중 어느 하나일 수도 있다.

한편, 상기 커버판(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 차단부재(110)와 간격을 두고 이격배치됨으로써 서로 대면하는 커버판(120) 및 차단부재(110) 사이에 소정의 부피를 갖는 체류공간(136)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 차단부재(110)를 통해 미세먼지가 걸리진 외기는 상기 커버판(120)을 통해 실내측으로 곧바로 유입되는 것이 차단된 상태에서 상기 체류공간(136)에 체류할 수 있으며, 후술하는 지지프레임(130)에 형성된 유입구(134) 및 유출구(135)를 통해 실내로 유입될 수 있다.

상기 지지프레임(130)은 상기 차단부재(110) 및 커버판(120)의 테두리측에 배치되어 상기 차단부재(110) 및 커버판(120)의 테두리측을 지지함으로 써 상기 커버판(120)이 차단부재(110)와 간격을 두고 이격배치된 상태를 유지하기 위한 것이다.

이를 위해, 상기 지지프레임(130)은 프레임 구조물로 구비되는 한 쌍의 제1프레임(131) 및 제2프레임(132)을 포함할 수 있으며, 상기 제1프레임(131) 및 제2프레임(132)의 대향면 상에 스페이서(133)가 배치될 수 있다.

이에 따라, 서로 마주하는 커버판(120) 및 차단부재(110) 사이의 공간은 상기 스페이서(133)와 협력하여 소정의 부피를 갖는 상기 체류공간(136)을 구성할 수 있으며, 상기 차단부재(110)를 통과한 외기는 상기 커버판(120)을 통해 이동이 제한되어 상기 체류공간(136)에 체류될 수 있다.

본 발명에서, 상기 제1프레임(131), 제2프레임(132), 내측 스페이서(133a) 및 외측 스페이서(133b)는 하나의 부재로 이루어질 수도 있고 복수 개의 부재가 서로 연결된 형태일 수도 있다. 더불어, 상기 내측 스페이서(133a) 및 외측 스페이서(133b)는 상기 제1프레임(131) 및 제2프레임(132)과 별도의 부재로 형성될 수도 있지만, 상기 제1프레임(131) 및 제2프레임(132) 중 어느 하나와 일체로 형성될 수도 있다.

그러나 상기 지지프레임의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 차단부재(110)의 형상에 따라 원형, 호형, 다각형 및 이들이 상호 조합된 다양한 형태로 변경될 수 있으며, 상기 차단부재(110)의 테두리를 전체적으로 감싸는 형태라면 어떠한 형태가 되더라도 무방하다.

상기 제1프레임(131)에는 커버판(120)이 조립되는 중공부(131a)가 구비되고, 제2프레임(132)에는 차단부재(110)가 조립되는 중공부(132a)를 구비하고 있다.

이때, 상기 지지프레임(130)은 상기 차단부재(110) 및 커버판(120)을 지지하는 역할과 함께 상기 체류공간(136)에 존재하는 공기를 실내 측으로 배출하는 이동통로의 역할을 수행할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 미세먼지 차단이 가능한 스마트 창호(100)는 상기 커버판(120)을 통해 외기가 실내로 유입되는 것을 차단하는 창문의 역할과 함께 상기 차단부재(110)를 통해 미세먼지가 제거된 후 상기 체류공간(136)에 존재하는 깨끗한 공기가 실내로 유입될 수 있다.

이를 위해, 상기 스페이서(133)는 서로 간격을 두고 이격배치되는 내측 스페이서(133a) 및 외측 스페이서(133b)를 포함할 수 있고, 상기 내측 스페이서(133a)가 외측 스페이서(133b) 보다 상대적으로 작은 크기를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 내측 스페이서(133a)의 외측에 외측 스페이서(133b)가 배치될 수 있다. 더불어, 상기 내측 스페이서(133a) 및 외측 스페이서(133b)는 서로 마주하는 제1프레임(131) 및 제2프레임(132)의 대향면 상에 배치될 수 있다.

이에 따라, 상기 내측 스페이서(133a) 및 외측 스페이서(133b) 사이에 형성되는 공간은 상기 제1프레임(131) 및 제2프레임(132)과 협력하여 소정의 부피를 갖는 좌우측 수용공간(137a,137b)을 구성할 수 있다.

또한, 상기 내측 스페이서(133a) 측에는 소정의 면적을 갖는 적어도 하나의 유입구(134)가 관통형성됨으로써 상기 체류공간(136) 및 수용공간(137a,137b)이 서로 연통될 수 있으며, 상기 수용공간(137a,137b)과 연통되는 적어도 하나의 유출구(135)가 상기 제1프레임(131)에 관통형성될 수 있다.

이 경우, 본 발명에서 상기 유출구(135)는 소정의 면적을 갖는 하나의 개구부로 형성될 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 실내로 공급되는 공기가 분산될 수 있도록 복수 개의 슬릿이 소정의 간격을 두고 이격 배치되는 형태로 형성될 수도 있다.

초미세먼지 차단이 가능한 차단부재(110)를 가동하는 경우, 본 발명에 따른 스마트 창호(100)는 상기 체류공간(136)의 좌우측에 위치한 좌측 및 우측 수용공간(137a,137b)에 각각 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)를 구비하고 있다.

제1 및 제2 송풍기(140a,140b)는 각각 예를 들어, 중심축으로부터 다수의 블레이드가 방사상으로 배열된 원통형의 송풍팬(146)과, 상기 송풍팬(46)을 회전시키는 모터(42)와, 길이방향으로 송풍기(140a,140b)의 1/2을 둘러싸며 송풍팬(146)을 회전 가능하게 지지하는 케이스(144)를 포함하고 있다.

이때, 상기 제2프레임(132)의 좌측 및 우측에는 각각 길이방향으로 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)의 노출된 1/2을 수용공간(137a,137b) 측에 수용할 수 있도록 소정의 면적을 갖는 배치구멍(138)이 각각 관통형성될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)가 제2프레임(132)의 배치구멍(138)에 착탈 가능하게 결합되며, 그 결과 별도의 케이스(144)를 통해 외부 노출이 방지됨과 아울러 상기 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)의 일부가 수용공간(137a,137b)에 배치된 상태가 유지될 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)는 모터(142)의 구동을 통해 송풍팬(146)이 회전될 수 있으며, 상기 모터(142)의 전원공급은 케이블을 통해 외부전원이 직접 공급될 수도 있고, 상기 지지프레임(130)의 일측에 내장되는 별도의 배터리(미도시)를 통해 공급될 수도 있다.

상기 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)의 작동에 대하여는 도 8 및 도 9를 참고하여 후술한다.

본 발명에서는 실내의 공기 오염도를 측정하여 외부 공기를 실내로 환기시키는 강제환기 시간과 주기를 능동적으로 제어하며, 주기적으로 멤브레인 필터를 자동으로 세정함에 의해 멤브레인 필터의 사용 수명을 늘리고, 양질의 공기를 실내에 공급할 수 있는 스마트 창호를 제공한다.

본 발명에 따른 스마트 창호는 도 8에 도시된 바와 같은 제어 시스템을 가지고 있고, 예를 들어, 도 9와 같은 제어 프로그램에 의해 제어 시스템이 작동될 수 있다.

도 8을 참고하면 제어 시스템(170)은 제어부(171)의 일력측에 오염도 측정센서(172), 부압 측정센서(173), 빛감지센서(174), 외기온도센서(175) 및 실내온도센서(176)가 연결되어 있으며, 출력측에 제1송풍기(140a), 제2송풍기(140b), 제1셔터(150), 제2셔터(150), 히터(121) 및 알람장치(171)가 연결되어 있다.

또한, 제어 시스템(170)은 사용자의 편의를 위해 원격으로 제어 시스템(170)을 구동 제어할 수 있도록 리모콘(remote control)(180)을 구비하는 것도 가능하다. 이 경우, 제어부(171)에는 무선통신방식에 따라 예를 들어, 초음파를 수신하는 수신기(171a)를 내장할 수 있다.

상기 제어부(171)는 스마트 창호의 제어 시스템(170)을 전체적으로 제어하기 위한 시스템 제어 프로그램이 내장된 메모리장치를 내장한 마이콤(micom)이나 별도의 메모리장치를 구비하는 마이크로프로세서(microprocessor), 프로그래밍 가능한 논리 소자나 어레이(programmable logic array), 마이크로컨트롤러, 신호 처리기, 또는 이들의 일부 또는 전부를 포함하는 조합일 수 있다.

오염도 측정센서(172)는 실내, 예를 들어, 제1프레임(131)의 관통구멍에 설치되며 실내의 이산화탄소(CO₂)나 휘발성유기화합물(VOC) 또는 주방에서 발생되는 음식물 냄새 등의 오염물에 대한 오염도를 측정하여 전기신호로 출력한다.

부압 측정센서(173)는 송풍기(140a,140b)의 작동시에 차단부재(110)에 포함된 멤브레인 필터의 기공도에 따라서 체류공간(136)에 부압이 걸리는 것을 측정하는 센서이다.

미세 기공을 갖는 나노섬유 웹과 다공성 지지체가 합지된 제2차단부재(112)의 미세 기공에 먼지, 이물질, 화분 등이 흡착되면 필터의 기공도가 낮아지면서 체류공간(136)에 걸리는 부압이 증가하게 된다.

빛감지센서(174)는 조도센서로서 실내의 밝기를 측정하여 주간과 야간을 판단하기 위한 정보를 입수한다.

외기온도센서(175) 및 실내온도센서(176)는 외기와 실내의 온도를 측정하며, 외기온도가 사용자가 설정한 설정온도보다 낮은 경우 실내로 유입되는 차가운 외기의 열교환을 위해 히터(121)를 가동하기 위한 정보를 입수한다. 또한, 겨울철에는 커버판(120)에 결로현상이 발생할 수 있으며, 히터(121)를 가동하여 결로현상을 해소할지 여부를 판단할 때 외기온도를 적절히 이용할 수 있다.

상기 제어부(171)의 출력측에 접속되는 제1송풍기(140a)와 제2송풍기(140b)는 외부 공기를 실내로 유입할 때 사용되며, 제1 및 제2 셔터장치(150)는 제2차단부재(112)를 세정할 때 실내와 연통되는 유입구(135)를 선택적으로 차단할 때 이용된다.

이하에 도 6a 및 도 6b를 참고하여 제1 및 제2 셔터장치(150)를 설명한다.

제1 및 제2 셔터장치(150)는 각각 제1프레임(131)의 좌우측 수용공간(137a,137b)에 설치되어 실내와 연통되는 유입구(135)를 선택적으로 차단하는 역할을 한다.

이를 위해 제1 및 제2 셔터장치(150)는 각각 상하방향으로 승강 및 하강 가능하게 설치되고 전면에 복수의 기어(151a)가 형성된 랙(151), 상기 랙(151)과 결합되는 피니언(152), 및 상기 피니언(152)을 회전 구동시키기 위한 구동모터(153)를 포함하고 있다.

상기 랙(151)은 피니언(152)에 의해 구동될 때 상하방향으로 승강 및 하강이 안정되게 이루어지도록 상측 및 하측에 각각 2개씩의 가이드 채널(156a)을 형성하는 4개의 가이드 채널 형성부(156)가 좌우에 연장 형성되고, 4개의 가이드 채널(156a)에 4개의 가이드핀(155)이 결합되어 가이드되고 있다.

상기 랙(151)은 대략 상측 1/2부분에는 전면에 기어(151a)가 형성되어 필터 세정 모드(filter cleaning mode)일 때 도 5 및 도 6b와 같이 하강시에 유입구(135)를 차단하고, 하측 나머지 1/2부분에는 직사각 형상의 공간부(157)를 구비하여 노말 모드(normal mode)일 때 도 4 및 도 6a와 같이 랙(151)이 상승시에 유입구(135)를 개방 상태로 설정한다. 상기와 같이 랙(151)은 유입구(135)를 개폐하는 가동 셔터로서 역할을 한다.

후술하는 바와 같이, 제어부(171)로부터 제1 및 제2 셔터장치(150)의 구동모터(153)에 구동신호를 인가하여 반시계방향의 회전력을 축(154)을 통하여 피니언(152)에 인가하면 랙(151)은 하강되고, 구동모터(153)에 구동신호를 인가하여 시계방향의 회전력을 축(154)을 통하여 피니언(152)에 인가하면 랙(151)은 상승하게 된다.

상기 랙(151)의 가이드 채널(156a)을 형성하는 가이드 채널 형성부(156)는 도 7a에 도시된 바와 같이 생략되거나 다른 구조로 변형될 수 있다.

또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 제1 및 제2 셔터장치(150)에서는 상기 랙(151)의 상측에 기어(151a)가 형성되고 하측에 공간부(157)를 갖는 구조를 제안하고 있으나, 이와 반대로 상측에 공간부(157)가 형성되고 하측에 기어(151a)가 형성되는 구조로 변형되어도 동일한 작용을 나타낸다.

제1 및 제2 셔터장치는 랙/피니언 구동방식 대신에 다른 구동방식으로 구성될 수 있다.

이하에 도 7a 및 도 7b를 참고하여 솔레노이드 액튜에이터 구동방식의 제1 및 제2 셔터장치를 설명한다.

제1 및 제2 셔터장치(160)는 각각 상하방향으로 승강 및 하강 가능하게 설치되고 상부 또는 하부에 공간부(162)를 갖는 가동 셔터(161)와, 상기 가동 셔터(161)의 일단에 연결된 플런저(165)를 상승 및 하강시키는 솔레노이드(164)를 포함하고 있다.

상기 가동 셔터(161)는 솔레노이드(164)에 의해 직선 구동될 때 상하방향으로 승강 및 하강이 안정되게 이루어지도록 상측 및 하측에 각각 2개씩의 가이드핀(163)이 결합되어 가이드되고 있다.

솔레노이드 액튜에이터 구동방식인 경우, 필터 세정 모드일 때 솔레노이드(164)에 제어부(171)로부터 구동신호가 인가되면 내부 코일에 전류가 흐르면서 자기장이 발생되어 플런저(165)를 솔레노이드(164) 내부로 수축시키게 된다. 그 결과 도 5 및 도 7a와 같이 가동 셔터(161)가 하강하여 유입구(135)를 차단한다.

그러나, 노말 모드일 때 솔레노이드(164)에 구동신호의 인가가 차단되면 내부 코일에 전류가 흐르지 않음에 따라 자기장이 발생되지 않으며 플런저(165)는 복귀 스프링(166)의 복원력에 의해 솔레노이드(164) 외부로 퇴출되게 된다. 그 결과 도 4 및 도 7b와 같이 가동 셔터(161)가 승강하여 유입구(135)를 개방한다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 제1 및 제2 셔터장치(160)에서는 가동 셔터(161)가 상측에 배치되고, 이를 구동하는 솔레노이드(164)가 하측에 배치된 구조이나, 가동 셔터(161)가 하측에 배치되고, 솔레노이드(164)가 상측에 배치된 구조로 구성되는 것도 가능하다.

또한, 도시된 예에서는 상부에 유입구(135)를 차단하는 셔터부가 배치되고 하부에 공간부(162)를 갖는 가동 셔터(161)를 개시하고 있으나, 상부에 공간부(162)가 배치되고 하부에 유입구(135)를 차단하는 셔터부가 배치되는 것도 가능하다.

도 2a 및 도 8을 참고하면, 커버판(120)에는 히터(121)가 설치되어 결로현상이 발생하는 경우 이를 해소하며, 외기온도가 사용자가 설정한 설정온도보다 낮은 경우 실내로 유입되는 차가운 외기가 체류공간(136)에 머무를 때 열교환을 실시한다.

상기 커버판(120)에 설치되는 히터(121)는 예를 들어, 비저항이 1이상인 금속 박막 또는 비정질 리본을 슬리팅하여 얻어지는 비정질 스트립 등으로 이루어진 스트립형 면상 발열체를 직렬 및/또는 병렬 접속하여 구성된 히터 조립체 또는 열선을 사용할 수 있다. 상기 스트립형 면상 발열체는 예를 들어, Fe계 비정질 리본 또는 FeCrAl로 이루어진 것을 사용할 수 있다.

이하에 본 발명에 따른 스마트 창호의 동작을 도 9를 참고하여 설명한다.

본 발명에 따른 스마트 창호는 제1프레임(131)의 전면에 설치된 전원 스위치(147)를 턴-온시키는 것으로 제어 시스템(170)을 기동시켜서 동작을 개시하게 할 수 있다.

또는 리모콘(180)을 이용하여 제어 시스템을 구동시키는 파워공급신호를 무선으로 전송하여 제어 시스템(170)을 기동시켜서 동작을 개시하게 할 수 있다.

이 경우, 제어부(171)는 우선 빛감지센서(174)를 통하여 실내의 조도를 검출한다(S11). 검출된 실내의 조도값이 설정된 조도 기준값을 초과하는 경우, 주간 또는 실내에 조명이 점등된 상태인 것으로 판단한다(S12).

실내의 조도값을 검출하여 야간 상태를 판단하는 것은 사용자가 실내에 없는 경우, 즉, 침실에서 잠을 자는 경우나 외출 또는 출장간 경우에는 유지비용을 최소화하기 위하여 스마트 창호의 작동을 정지시키기 위함이다.

또한, 사용자가 실내에서 활동하는 기간에 실내의 오염 여부를 판단하여 외부로부터의 신선한 공기를 실내로 공급함에 의해 유지비용을 최소화하면서도 효율성을 도모하기 위한 것이다.

상기 단계(S12) 판단결과 주간이거나 또는 실내에 조명이 점등된 상태인 경우, 오염도 측정센서(172)를 통하여 실내의 오염도를 측정한다(S13).

측정된 오염도가 기준값을 초과하는 지를 판단하여(S14), 만약 측정된 오염도가 오염도 기준값을 초과하는 경우, 제어부(171)는 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)를 작동하도록 모터(42)에 구동신호를 인가한다(S15).

이에 따라 모터(42)가 구동되면, 도 4 및 도 6a와 같이 송풍팬(146)이 회전되면서 수용공간(137a,137b)의 공기가 유출구(135)를 통하여 실내로 배출되며, 그 결과 수용공간(137a,137b)에 부압 또는 흡인력이 발생하면서 상기 부압 또는 흡입력은 상기 수용공간(137a,137b)과 연통된 유입구(134)를 통해 체류공간(136) 측으로 제공되고, 상기 차단부재(110) 주위의 외기가 흡입력에 의해 차단부재(110)를 통과하여 미세먼지가 제거되면서 상기 체류공간(136) 측으로 유입된다. 이후, 상기 체류공간(136)으로 유입된 외기는 유입구(134), 수용공간(137a,137b) 및 유출구(135)를 순차적으로 통과하여 실내 측으로 공급될 수 있다.

이러한 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)의 작동이 이루어지면, 제어부(171)는 외기온도센서(175) 및 실내온도센서(176)를 통하여 외기와 실내의 온도를 측정하며(S16), 우선 측정된 외기온도가 사용자가 설정한 설정온도보다 낮은 지를 판단하여(S17), 만약 외기온도가 사용자가 설정한 설정온도보다 낮은 경우 실내로 유입되는 차가운 외기의 열교환을 위해 히터(121)를 가동한다(S18).

또한, 상기 히터(121)의 가동은 외기온도와 실내온도를 비교하여 차이값이 미리 설정한 기준값보다 큰 경우에 진행하도록 설정할 수도 있다.

더욱이, 본 발명에서는 겨울철에 외부기온에 따라 커버판(120)에 결로현상이 발생하는 것을 고려하여, 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)의 작동 여부와 무관하게 외기온도센서(175)와 실내온도센서(176)로부터 측정된 외기와 실내의 온도를 검출한 후, 이를 신호처리하여 결로현상 여부를 판단하고 결로현상을 해소하기 위한 목적으로 히터(121)를 가동하는 것도 가능하다.

한편, 상기 단계(S12)에서 검출된 실내의 조도값이 설정된 조도 기준값을 초과하지 않는 경우, 야간 또는 실내에 조명이 소등된 상태인 것으로 판단한다.

제어부(171)는 주간에 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)를 작동할 때, 제1 및 제2 차단부재(111,112)의 내측인 체류공간(136)에 부압이 걸리는 것을 부압 측정센서(173)를 사용하여 측정하고(S21), 측정된 부압값을 메모리장치에 저장한다.

메모리장치에 저장된 부압값이 미리 설정된 기준값과 비교하여(S22), 만약 측정된 부압이 기준값보다 더 큰 경우 제2차단부재(112)의 미세 기공에 먼지, 이물질, 화분 등이 흡착되어 축적되면서 필터의 기공도가 낮아진 것으로 판단하여 필터 세정 모드를 실시한다(S23).

이 경우, 제어부(171)는 제1 및 제2 셔터장치(150)의 구동모터(153)에 구동신호를 인가하여 피니언(152)을 반시계방향으로 회전시켜서 랙(151)을 하강시킴에 의해 유입구(135)의 일부만 남기고 대부분을 차단하도록 설정한다. 랙(151)으로 유입구(135)의 일부를 차단하지 않는 것은 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)를 작동할 때, 수용공간(137a,137b)과 체류공간(136)에 부압이 걸리는 것을 피하기 위한 것이다.

이 상태에서, 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)를 작동시키면, 도 5 및 도 6b와 같이 실내로부터 유입구(135)의 일부를 통하여 수용공간(137a,137b)과 체류공간(136)을 거쳐 제1 및 제2 차단부재(111,112)에 가압된 공기가 인가된다.

특히, 제1 및 제2 송풍기(140a,140b)를 작동시킬 때, 가변적 속도로 구동하여 리듬 기류를 형성하거나, 간헐 구동이 이루어지도록 펄스형 구동전압을 인가함에 의해 충격파 기류를 발생하여 제1 및 제2 차단부재(111,112)에 충격을 인가하도록 구동하는 것이 제1 및 제2 차단부재(111,112)의 세정 효율을 높일 수 있다.

제1 및 제2 차단부재(111,112)에 대한 필터 세정 모드의 실행은 필터의 미세 기공에 먼지 등이 흡착되어 축적되는 것을 미연에 차단하도록 관리하는 것이 신선한 외기를 실내로 도입할 수 있다는 점에서 바람직하다. 따라서, 매일 야간마다 미리 설정된 시간동안 필터 세정 모드를 실행할 수 있다.

그러나, 제1 및 제2 차단부재(111,112)에 구비된 나노섬유 웹으로 이루어진 멤브레인 필터는 사용시간이 증가하면 점차적으로 필터의 미세 기공에 먼지 등이 축적되어 자동 세정이 어려운 경우에 도달할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 점을 고려하여 필터 세정 모드를 실행한 횟수 또는 필터를 사용한 기간을 고려하여 미리 설정한 기준값을 초과하는 경우, 알람장치(171)를 통하여 사용자에게 알린다(S25).

상기한 알람장치(171)는 발광다이오드(LED)를 사용하여 점멸 구동하거나, 경보음을 발생하게 할 수 있다. 이 경우, 사용자는 적절한 세정제를 사용하여 제2 차단부재(111,112)의 미세 기공에 축적된 먼지 등을 제거한 후 재사용하거나, 새로운 필터로 교체하여 사용할 수 있다.

한편, 상기 스마트 창호에서는 제어부(171)가 빛감지센서(174)로부터 검출된 실내의 조도값을 매일 미리 설정된 야간의 특정시간에 판단하면 사용자가 장기간 집을 비우는 것을 판단할 수 있으며, 제어 시스템의 동작을 휴면 모드로 설정하고, 작동을 정지시킬 수 있다. 이 경우, 사용자가 예를 들어, 리모콘(180)의 리셋 버튼을 누르면, 시스템 기동이 이루어지도록 설정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예 설명에서는 송풍기(140a,140b)가 배치구멍(138)을 통해 지지프레임(130)과 결합되는 것으로 설명하였지만 송풍기(140)와 지지프레임(130)의 결합구조를 이에 한정하는 것은 아니며, 공지의 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 설계 구조에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 다만, 상기 송풍기(140a,140b)가 수용공간(137a,137b) 측에 배치되어 구동시 흡입력을 제공할 수 있는 형태라면 무방하다.

더불어, 강제 대류 방식으로 모터(142)의 구동을 통해 회전하는 송풍팬(146)을 예시하였지만, 이에 한정하는 것은 아니며 공지의 공기흡입기(미도시)를 이용한 석션 방식이 적용될 수도 있다.

상기한 실시예 설명에서는 유지비 절감의 목적으로 실내의 조도가 조도 기준값 이상이고 실내 공기의 오염도가 기준값을 초과하는 경우에 송풍기(140a,140b)를 구동하여 외기를 실내로 흡인하는 동작을 수행하도록 하고 있으나, 실내의 조도가 조도 기준값 이하인 경우, 즉 야간에도 실내 공기의 오염도가 기준값을 초과하는 경우에는 송풍기(140a,140b)를 구동하여 외기를 실내로 흡인하게 할 수 있다.

상술한 미세먼지 차단이 가능한 스마트 창호(100)는 문틀이나 창문틀에 설치되어 종래의 창문이나 문을 대체할 수 있으며, 상기 문틀이나 창문틀에 슬라이딩 이동가능하게 설치될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 방충망의 필터 교체 또는 세정이 필요한 경우 사용자가 직접 종래의 방식과 동일하게 문틀이나 창문틀로부터 분리하여 교체 또는 세정할 수 있음으로써 사용편의성을 높일 수 있다.

본 발명의 스마트 창호는 단독 창호로 사용하는 경우 도 10에 도시된 바와 같이, 벽체(도시하지 않음)에 고정되는 창호 프레임(11)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 한쌍의 창짝 유니트(100a,100b)에 이용될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 시스템 창호(1)는 평상시에 창짝 유니트(100a,100b)를 개방하지 않은 상태로 강제 배기방식으로 방충망에 구비된 멤브레인 필터를 이용하여 강제 환기를 실시하고, 자연환기를 하고자 할 때 창짝 유니트(100a,100b)를 상하 또는 좌우로 선회 또는 슬라이딩 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명은 PM 2.5 이하의 초미세먼지 등을 차단할 수 있는 멤브레인 필터를 채용하면서, 환기량을 증가시킨 방충망 기능을 갖는 스마트 창호에 관한 것으로, 기존 방충망 형태의 창호에 멤브레인 필터를 채용하면서 강제 순환 구조를 부가하여 별도의 시스템 창호를 구비하지 않고도 방수, 방충, 방오, 방취 및 병원균의 차단이 가능한 숨쉬는 시스템 창호 또는 단독 창호에 적용할 수 있다.

1 : 시스템 창호 11 : 창호 프레임
100 : 스마트 창호 100a,100b : 창짝 유니트
110 : 차단부재 111 : 제1차단부재
111a : 통공 112 : 제2차단부재
112a : 나노섬유 112b : 미세 기공
120 : 커버판 121 : 히터
130 : 지지프레임 131 : 제1프레임
131a,132a : 중공부 132 : 제2프레임
133 : 스페이서 133a : 내측 스페이서
133b : 외측 스페이서 134 : 유입구
135 : 유출구 136 : 체류공간
137a,137b : 수용공간 138 : 배치구멍
140a,140b : 송풍기 142 : 모터
144 : 케이스 146 : 송풍팬
147 : 전원 스위치 150,160 : 셔터장치
151 : 랙 152 : 피니언
153 : 구동모터 154 : 축
155,163 : 가이드 핀 156 : 가이드 채널 형성부
157,162 : 공간부 161 : 가동 셔터
164 : 솔레노이드 165 : 플런저
170 : 제어 시스템 171 : 제어부
172 : 오염도 측정센서 173 : 부압측정센서
174 : 빛감지센서 175 : 외기온도센서
176 : 실내온도센서 180 : 리모콘

Claims (21)

1. 멤브레인 필터를 구비하고 외부 공기로부터 미세먼지의 통과를 차단하는 차단부재;
   상기 차단부재를 통과한 공기가 체류하는 체류공간이 형성될 수 있도록 상기 차단부재와 간격을 두고 이격배치되는 커버판;
   중앙에 관통부를 구비하여, 상기 관통부의 외측과 내측에 각각 상기 차단부재와 커버판을 지지하며, 상기 체류공간의 외측에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간으로부터 유입된 공기를 실내로 배출하는 유출구를 갖는 지지프레임; 및
   상기 수용공간에 설치되며 외부 공기가 차단부재로 흡입된 후 체류공간과 수용공간을 거쳐 유출구로 배출시키기 위한 흡인력을 발생하는 송풍기;를 포함하는 스마트 창호.
2. 제1항에 있어서,
   상기 송풍기는 실내의 공기 오염도가 기준값을 초과하거나 실내의 조도가 기준값을 초과하는 경우에 구동시키는 스마트 창호.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 송풍기를 구동할 때 차단부재에 걸리는 부압이 기준값을 초과하는 경우, 상기 차단부재의 자체 세정을 실시하는 스마트 창호.
5. 제1항에 있어서,
   상기 차단부재의 자체 세정시에 상기 유출구를 부분적으로 차단하기 위한 셔터장치를 더 포함하며,
   상기 차단부재의 자체 세정은 상기 셔터장치에 의해 유출구를 부분적으로 차단한 상태에서 상기 송풍기를 구동함에 따라 상기 유출구를 통하여 실내에서 수용공간과 체류공간을 통하여 차단부재로 역류하는 기류를 발생하는 스마트 창호.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임은,
    실내측에 배치되며, 중앙에 커버판이 결합되는 관통부를 구비하고, 상기 유출구가 형성되는 제1프레임;
    실외측에 배치되며, 중앙에 차단부재가 결합되는 관통부를 구비하고, 상기 제1프레임과 서로 대향 배치되는 제2프레임;
    상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 개재되며, 상기 체류공간과 수용공간을 연통시키는 유입구를 갖는 내측 스페이서; 및
    상기 내측 스페이서와 일정 거리 이격 배치되어 상기 수용공간을 정의하는 외측 스페이서;를 포함하는 스마트 창호.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제

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