KR102406343B1 - 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치 - Google Patents

자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치에 관한 것이다. 본 장치는 미세먼지 집진장치를 구동하기 위한 전기를 생산하는 압전소자, 압전소자에서 생산된 전기를 저장하는 축전지 및 축전지에 저장된 전기를 이용하여 미세먼지 집진장치에 마련된 공기흡입 펌프를 구동함으로써, 정류장 내 미세먼지를 집진하는 미세먼지 집진장치를 포함할 수 있다.

Description

자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치{Self-powered bus stop fine dust reduction device}
본 발명은 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전소자 및 미세먼지 집진장치를 구비하여 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치에 관한 것이다.
미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5)는 일반 먼지와 달리 호흡기나 기관지에서 걸러지지 않고 몸속 깊이 침투하여 각종 호흡기 질환의 직접적인 원인이 되기 때문에, 중요한 환경문제로 주목받고 있다. 최근 미세먼지(PM10) 고농도 사례가 빈번하게 발생함에 따라 정부 차원에서 다양한 미세먼지(PM10) 대응 정책이 시행되고 있으며, 미세먼지 발생, 유입, 측정, 예보, 집진, 저감 분야 등 다양한 분야의 연구를 진행하고 있다. 현재 국내 고농도 미세먼지(PM10)의 주요 배출원은 자동차 배기가스, 공사현장에서 발생하는 부유먼지, 발전시설이나 산업단지 연소과정 등 직접배출과 대기 중 화학반응을 통한 2차 생성이 있다.
서울과 수도권의 경우, 자동차 배기가스 등 도로변에서 발생하는 미세먼지(PM10)가 주요 배출원으로 주목받고 있으며, 도로변 대기오염 측정소의 미세먼지(PM10) 측정결과는 대부분 환경기준을 초과하는 것으로 나타났다. 또한, 도로변 미세먼지(PM10)는 다양한 오염물질을 포함하고 있어 일반대기 중 미세먼지(PM10)보다 높은 독성을 보이므로, 도로변 미세먼지(PM10)에 더욱 큰 주의를 기울여야 한다.
2015년 국가대기오염물질배출량(CAPSS) 미세먼지(PM10) 자료에 따르면, 수도권에서는 비도로이동오염원과 도로이동오염원이 가장 큰 비율을 차지하였다. 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5)의 배출원 중 도로이동오염원은 각각 27~33%와 29~34%로 전체 미세먼지(PM10) 배출의 큰 비중을 차지한다. 또한, 자동차 배기가스로부터 배출되는 미세먼지(PM10) 이외에 타이어 마모에 의한 비산먼지와 배기가스 중 가스상 물질의 화학반응을 통한 2차 미세먼지(PM10) 등 다양한 미세먼지(PM10) 발생원이 존재하므로, 도로변 미세먼지(PM10)는 훨씬 심각할 것으로 예상된다.
도로변 미세먼지(PM10)는 발생원과 노출원의 거리가 매우 가깝고 미세먼지(PM10)와 함께 다양한 오염물질에 노출될 수 있으므로, 노출저감 측면에 연구와 정책이 필요하다. 특히 신호등과 버스정류장은 유동인구가 많고 시민들이 오래 머무르기 때문에 미세먼지(PM10) 노출이 더욱 심각할 것으로 예상되므로, 도로변 미세먼지(PM10)로부터 시민들을 보호하기 위한 정책과 대안이 우선적으로 진행되어야 한다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 제10-2098112호. 2020.04.01. 등록.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치가 개시된다. 상기 장치는 미세먼지 집진장치를 구동하기 위한 전기를 생산하는 압전소자, 압전소자에서 생산된 전기를 저장하는 축전지 및 축전지에 저장된 전기를 이용하여 미세먼지 집진장치에 마련된 공기흡입 펌프를 구동함으로써, 정류장내 미세먼지를 집진하는 미세먼지 집진장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전소자는 정류장내 바닥에 마련되며, 정류장내 대기중인 승객에 의해 압력을 받으면 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환되어 전기를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세먼지 집진장치는 정류장 내에 높이를 달리하여 설치되며, 정류장 내 미세먼지를 감지하여, 미세먼지 농도를 측정하는 적어도 하나의 미세먼지 측정센서들, 미세먼지 측정센서들로부터 수신된 정보에 기반하여, 미세먼지 집진장치 내에 마련된 공기흡입 펌프의 구동여부를 결정하는 제어부 및 제어부로부터 구동신호를 받아 펌프를 구동함으로써 미세먼지를 집진하는 공기흡입 펌프를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세먼지 집진장치는 공기흡입 펌프의 흡입구와 토출구에 각각 마련되며, 공기흡입 펌프 구동시 공기를 필터링하는 필터들을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 압전소자에 압력 신호가 입력되면, 공기흡입 펌프를 구동시키는 신호를 공기흡입 펌프로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부는 미세먼지 측정센서로부터 수신한 미세먼지 농도가 기설정된 농도 이상인 경우, 공기흡입 펌프를 구동시키는 신호를 공기흡입 펌프로 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세먼지 저감 장치는 정류장내 시설물 상단에 설치되어, 압전소자로부터 전기가 생산되는지 여부 및 미세먼지 집진장치의 구동되는지 여부를 표시하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 토출구는 자동차로부터 발생되는 미세먼지가 정류장 내측으로 진입하지 못하도록 정류장에서 도로를 향해 토출되도록 방향이 설정되어있는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세먼지 저감 장치는 정류장 내의 대기승객 유무를 감지하여 미세먼지 집진장치로 신호를 제공하는 대기승객감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 도로변에서 발생되는 미세먼지(PM10)를 제거하여 버스정류장 내에 승차대기 하는 승객들의 안전을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 압전소자를 포함함여 미세먼지 집진장치 구동을 위한 전기를 자체생산함으로써 미세먼지 집진장치의 운용비용을 줄일 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 언급된 본 발명 내용의 특징들이 상세하게, 보다 구체화된 설명으로, 이하의 실시예들을 참조하여 이해될 수 있도록, 실시예들 중 일부는 첨부되는 도면에서 도시된다. 또한, 도면과의 유사한 참조번호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하는 것으로 의도된다. 그러나 첨부된 도면들은 단지 본 발명 내용의 특정한 전형적인 실시예들만을 도시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 고려되지는 않으며, 동일한 효과를 갖는 다른 실시예들이 충분히 인식될 수 있다는 점을 유의하도록 한다.
도 1은 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스정류장용 내에 압전소자의 설치된 모습의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치를 설명한다.
도 1은 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스정류장용 내에 압전소자의 설치된 모습의 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치(10)는 미세먼지 집진장치를 구동하기 위한 전기를 생산하는 압전소자(100), 압전소자에서 생산된 전기를 저장하는 축전지(200) 및 축전지에 저장된 전기를 이용하여 미세먼지 집진장치에 마련된 미세먼지 집진장치(300)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 압전소자(100)는 미세먼지 집진장치를 구동하기 위한 전기를 생산할 수 있다.
보다 구체적으로, 압전소자(100)는 버스정류장 내 바닥에 마련되며, 버스정류장 내에 승차를 위해 대기 중인 승객에 의해 압력이 가해지면, 압전소자(100)는 가해지는 압력에 의해 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환되어 전기를 생산할 수 있다. 압전소자(100)를 정류장내 바닥에 위치시켜서, 버스정류장에 대기중인 승객에 의해 용이하게 압력을 입력받을 수 있다. 또한, 압전소자(100)를 이용하여 전기를 생산함으로써 미세먼지 집진장치(300)의 구동전력을 자체생산할 수 있다. 압전소자(300)를 이용하여 전기를 자체 생산함으로써 친환경적이며, 미세먼지 집진장치(300)의 구동에 사용될 전기 비용을 아낄 수 있어서 경제적이다.
또한, 압전소자(100)는 외부의 물리적 에너지를 압전재료로 전달하여 전기에너지로 변환하고, 변환된 전기에너지를 슈퍼커패시터 또는 2차전지에 축적하여 추후 사용할 수 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 압전소자(100)는 버스정류장 바닥에 타일 형태로 설치되어 있어서, 버스를 기다리는 승객에 의해 자연스럽게 밟힐 수 있으며, 타일에 가해지는 압력에 의해 전기가 생산될 수 있다. 상기 예시는 본 개시를 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 축전지(200)는 압전소자(100)에서 생산된 전기를 저장할 수 있다. 축전지(200)를 통해 압전소자(100)에서 생산된 전기를 저장해 놓음으로써, 승객이 대기중이거나 또는 미세먼지(PM10) 농도가 기설정된 농도 이상일 경우에 미세먼지 집진장치(300)를 구동하기 위한 예비 전력을 확보해둘 수 있다.
일 실시예에서, 미세먼지 집진장치(300)는 축전지(200)에 저장된 전기를 이용하여 미세먼지 집진장치(300)에 마련된 공기흡입 펌프(330)를 구동함으로써, 정류장 내에 존재하는 미세먼지(PM10)를 집진할 수 있다. 미세먼지 집진장치(300)는 미세먼지(PM10) 농도를 측정하는 적어도 하나의 미세먼지 측정센서들(310), 미세먼지 측정센서(310)들로부터 수신된 정보에 기반하여, 공기흡입 펌프(330)의 구동여부를 결정하는 제어부(320), 제어부(320)로부터 구동신호를 전달받아 펌프를 구동함으로써 미세먼지(PM10)를 집진하는 공기흡입 펌프(330) 및 공기흡입 펌프(330)의 흡입구와 토출구에 각각 구비되어 있으며, 펌프 구동시 흡입되는 공기로부터 미세먼지(PM10)를 필터링하는 필터(340)들을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 미세먼지 측정센서(310)들은 미세먼지 집진장치(300)의 일구성으로, 정류장 내 바닥면 또는 바닥에서 일정 높이의 위치에 마련될 수 있으며, 정류장 내에 존재하는 미세먼지(PM10)를 감지하고, 미세먼지(PM10)가 감지되면 미세먼지(PM10) 농도를 측정할 수 있다.
또한, 미세먼지 측정센서(310)들은 미세먼지 측정센서(310)들로부터 측정된 미세먼지 농도를 제어부(320)로 전송할 수 있다. 제어부(320)는 미세먼지 측정센서(310)들로부터 측정된 미세먼지(PM10) 농도 센싱값을 전송받아 미세먼지 집진장치(300) 내에 있는 공기흡입 펌프(330)의 구동여부를 결정할 수 있다. 미세먼지 집진장치(300)는 미세먼지 측정센서(310)들을 구비하여 미세먼지 집진장치(300)의 구동이 필요한지 여부를 판단함으로써 미세먼지 집진장치(300)의 구동을 최소화하여 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 제어부(320)는 미세먼지 측정센서(310)들로부터 수신된 센싱값 정보에 기반하여, 미세먼지 집진장치(300) 내에 마련된 공기흡입 펌프(330)의 구동여부를 결정하고, 결정된 구동신호에 따라 공기흡입 펌프(330)로 구동신호를 전달하여 공기흡입 펌프(330)를 구동시킬 수 있다.
또한, 제어부(320)는 미세먼지 측정센서(310)들로부터 수신한 미세먼지(PM10) 농도 정보 중 어느 하나가 기설정된 농도 이상인 경우, 공기흡입 펌프(330)를 구동시키는 신호를 공기흡입 펌프(330)로 전송할 수 있다.
또한, 제어부(320)는 사람의 코 높이에 위치한 미세먼지 측정센서의 농도값에 가중치를 두어 판단할 수 있다. 호흡기를 통해 미세먼지(PM10)가 유입되므로 호흡기 높이에 위치한 미세먼지 측정센서의 센싱값에 가중치를 두어서 판단함으로써, 축전기(200)에 저장된 전기가 부족할 경우를 대비하여 구동을 최소화할 수 있다.
또한, 제어부(320)는 압전소자(100)에 압력 신호가 입력되면, 상기 공기흡입 펌프(330)를 구동시키는 신호를 공기흡입 펌프(330)로 전송할 수 있다. 제어부(320)는 압전소자(100)를 통해 압력 신호가 입력되면, 정류장 내에 승객이 있는 것으로 판단하여, 미세먼지 측정센서로부터 측정된 센싱값을 전송받아 분석하지 않고, 바로 공기흡입 펌프(330)를 구동시키기 위함이다.
또한, 공기흡입 펌프(330)는 제어부(320)로부터 구동신호를 전달받아 펌프를 구동함으로써 미세먼지(PM10)를 집진할 수 있다. 공기흡입 펌프(330)는 미세먼지 집진장치(300) 내에 마련되어 있으며, 제어부(320)로부터 구동신호를 전달받아 공기를 흡입할 수 있다.
또한, 필터(340)는 공기흡입 펌프(330)의 흡입구와 토출구에 각각 마련되어 있을 수 있다.
보다 구체적으로, 필터(340)는 공기흡입 펌프(330)가 제어부(320)로부터 구동신호를 전달받아 구동시 공기가 유입되는 곳에 마련되어 미세먼지(PM10)를 1차로 제거하고, 미세먼지(PM10)가 제거된 공기가 토출구를 통해 토출될 때 토출구에 마련된 필터에 의해 미세먼지(PM10)가 2차로 제거될 수 있다.
또한, 토출구는 도로변에서 주행하는 자동차로부터 발생되는 미세먼지(PM10)가 버스정류장 내측으로 진입하지 못하도록 정류장에서 도로를 향해 토출되도록 방향이 설정되어있는 것을 특징으로 할 수 있다. 미세먼지(PM10)가 제거된 공기의 토출되는 방향을 도로변 쪽으로 방향을 설정하여 정류장으로 향하는 미세먼지(PM10)의 유입을 최소화할 수 있다.
일 실시예에서, 미세먼지 저감 장치(10)는 정류장 내 시설물 상단에 설치되어 고정되어 있으며, 압전소자(100)로부터 전기가 생산되는지 여부와 전기 생산량의 표시 및 미세먼지 집진장치(300)의 구동여부 상태를 표시하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다. 정류장 내에 디스플레이 설치를 통해, 미세먼지 저감 장치(10)의 현재 상태, 즉, 압전소자의 현재 전기 생산량, 축전지에 현재 저장되어있는 전력량, 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5) 현재량 및 미세먼지(PM10) 집진장치(300)의 동작상태 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 미세먼지 저감 장치(10)는 정류장 내의 대기승객 유무를 감지하여 미세먼지 집진장치(300)로 신호를 제공하는 대기승객감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 대기승객감지센서는 버스정류장에 대기하는 승객의 유무를 센서로 확인하여 미세먼지 집진장치(300)의 구동여부를 결정하기 위함이다. 제어부(320)는 대기승객 감지센서로부터 대기승객이 있음의 신호를 전송받으면, 공기흡입 펌프(330)에 신호를 전송하여 펌프를 구동시킬 수 있다. 다만, 축전지(200)에 저장된 에너지 상태가 기 설정된 상태보다 낮은 경우는, 대기승객 감지센서로부터 대기승객이 있음의 신호를 전송받은 경우에도 제어부(320)는 공기흡입 펌프(330)로 구동신호를 전달하지 않을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (9)

  1. 미세먼지 집진장치를 구동하기 위한 전기를 생산하는 압전소자;
    상기 압전소자에서 생산된 전기를 저장하는 축전지; 및
    상기 축전지에 저장된 전기를 이용하여 미세먼지 집진장치 내에 마련된 공기흡입 펌프를 구동함으로써, 정류장 내 미세먼지를 집진하는 미세먼지 집진장치를 포함하고,
    상기 미세먼지 집진장치는,
    정류장 내에 높이를 달리하여 설치되며, 정류장 내 미세먼지를 감지하여, 미세먼지 농도를 측정하는 적어도 하나의 미세먼지 측정센서들;
    상기 미세먼지 측정센서들로부터 수신된 정보에 기반하여, 상기 미세먼지 집진장치 내에 마련된 공기흡입 펌프의 구동여부를 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 구동신호를 받아 펌프를 구동함으로써 미세먼지를 집진하는 공기흡입 펌프를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 압전소자에 압력 신호가 입력되면, 상기 공기흡입 펌프를 구동시키는 신호를 상기 공기흡입 펌프로 전송하는,
    자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는,
    정류장 내 바닥에 마련되며, 정류장 내 대기중인 승객에 의해 압력을 받으면 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환되어 전기를 생산하는,
    자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미세먼지 집진장치는,
    상기 공기흡입 펌프의 흡입구와 토출구에 각각 마련되며, 상기 공기흡입 펌프 구동시 공기를 필터링하는 필터들을 더 포함하는,
    자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 미세먼지 측정센서들로부터 수신한 미세먼지 농도가 기설정된 농도 이상인 경우, 상기 공기흡입 펌프를 구동시키는 신호를 상기 공기흡입 펌프로 전송하는,
    자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미세먼지 저감 장치는,
    정류장내 시설물 상단에 설치되어, 상기 압전소자로부터 전기가 생산되는지 여부 및 상기 미세먼지 집진장치의 구동되는지 여부를 표시하는 디스플레이를 더 포함하는,
    자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 토출구는,
    자동차로부터 발생되는 미세먼지가 상기 정류장 내측으로 진입하지 못하도록 정류장에서 도로를 향해 토출되도록 방향이 설정되어있는 것을 특징으로,
    자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 미세먼지 저감 장치는,
    상기 정류장 내의 대기승객 유무를 감지하여 상기 미세먼지 집진장치로 신호를 제공하는 대기승객 감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자가발전 가능한 버스정류장용 미세먼지 저감 장치.
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