KR102570242B1

KR102570242B1 - 인공지능 원격관리 방식의 반밀폐식 적층구조의 이끼 생육시스템을 활용하는 이산화탄소 및 미세먼지 흡수를 통한 대기 중 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템

Info

Publication number: KR102570242B1
Application number: KR1020220051800A
Authority: KR
Inventors: 김시웅; 이상무; 김경덕; 김이중; 김양연; 이태연
Original assignee: 김시웅; 이상무
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-08-29

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템은 외부 본체; 상기 외부 본체 내에 위치하며 외부 공기를 유입시켜 이끼의 광합성 과정을 통하여 이산화탄소 및 미세 먼지를 흡수하는 이끼를 포함하는 복수의 이끼부, 그리고 상기 복수의 이끼부가 각각 삽입되는 공간을 가지는 내부 본체를 포함하는 생육정화부; 상기 외부 본체에 연결되며 상기 외부 공기가 상기 내부 본체 내부로 흐르도록 강제하는 공조부; 상기 외부 본체 내에 위치하며 상기 복수의 생육정화부에 조사되는 광량 및 적정 온도를 조절하는 조명부; 상기 외부 본체 아래에 위치하며 상기 이끼에 수분을 제공하는 관수부; 상기 이끼에 관한 이끼 현황 정보를 측정하는 센서부; 상기 센서부에 의해 측정된 상기 이끼 현황 정보와 이끼 생육 빅데이터를 비교하여 이끼 생육 모델을 생성하고, 상기 이끼 생육 모델을 이용하여 상기 공조부, 상기 조명부, 및 상기 관수부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

인공지능 원격관리 방식의 반밀폐식 적층구조의 이끼 생육시스템을 활용하는 이산화탄소 및 미세먼지 흡수를 통한 대기 중 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템{A SEMI-ENCLOSED STACKED STRUCTURE CARBON DIOXIDE ABSORPTION AND AIR PURIFICATION SYSTEM USING MOSS GROWING SYSTEM THAT CAN BE MANAGED REMOTELY BASED ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE}

본 발명은 이끼를 여러 층으로 적층하여 생육 밀도를 높이고 이를 반 밀폐식 공간에서 인공지능의 원격 관리를 통해 항상 이끼에게 가장 적절한 광합성 생육 환경을 제공하며 이 과정에서 이끼가 다량의 탄소를 흡수하여 대기 중 이산화탄소를 저감하게 하고 미세먼지를 흡착하게 하여 공기를 정화하는 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템에 관한 것이다.

최근 전 세계는 이례적 폭우와 폭염, 산불 등 지구 곳곳이 이상기후로 신음하고 있고, 이 같은 이상기후는 지구 온난화로 인한 기후변화에 기인한다. 그리고, 이러한 지구 온난화의 주범으로 온실가스, 특히 대기중의 이산화탄소 농도의 급격한 증가가 주요 원인으로 지목되고 있다.

이에 각국은 선진국을 중심으로 이산화탄소 배출을 억제하거나, 대기 중의 이산화탄소를 포집 이용하는 기술을 개발하고 있으며, 새로운 이산화탄소 흡수원의 개발 및 탄소상쇄(Carbon offset)를 위한 기술개발을 서두르고 있다.

이끼는 광합성을 통하여 아주 작은 면적(약 4mㅂ)으로 연간 약 240ton의 이산화탄소를 흡수하고, 이는 30년생 소나무 1,100그루가 흡수하는 양과 같다. 따라서, 이끼와 같은 선태류를 이용한 탄소상쇄(Carbon offset)기술인 이산화탄소 흡수 시스템이 현재 세계 각국에서 경쟁적으로 시도하거나 도입하고 있다. 또한 원시적인 형태의 식물인 이끼는 엽상에 큐티클 층이 발달하지 않아 호흡 과정에서 미세먼지와 냄새 및 유해물질 등을 이산화탄소와 함께 기공으로 흡수하므로 생태적인 공기정화 기능도 매우 우수하여 연간 4mㅂ의 면적의 이끼는 연간 12kg 정도의 미세먼지를 흡착하는 것으로 보고되었다.

그러나, 이러한 시스템들은 인간이 이끼의 생육 환경에 관여하므로, 시간과 비용이 많이 들고 특히 겨울철에 이끼가 갈변되거나 고사하는 등의 문제로 인하여 이산화탄소 흡수 능력이 현저히 떨어지고, 충분한 성능을 기대하기 어렵다.

따라서, 본 발명은 인공지능이 이끼의 생장 조건에 따른 생장상태 학습하여 최적의 생장조건에서 생육되는 이끼를 이용하여 이산화탄소 배출량이 많은 도심에서 효과적으로 이산화탄소를 흡수하여 대기 중 이산화탄소 농도를 저감시키고 미세먼지를 흡착하는 공기정화 기능을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템은 외부 본체; 상기 외부 본체 내에 위치하며 외부 공기를 유입시켜 이끼의 광합성 과정을 통하여 이산화탄소 및 미세 먼지를 흡수하는 이끼를 포함하는 복수의 이끼부, 그리고 상기 복수의 이끼부가 각각 삽입되는 공간을 가지는 내부 본체를 포함하는 생육정화부; 상기 외부 본체에 연결되며 상기 외부 공기가 상기 내부 본체 내부로 흐르도록 강제하는 공조부; 상기 외부 본체 내에 위치하며 상기 복수의 생육정화부에 조사되는 광량 및 적정 온도를 조절하는 조명부; 상기 외부 본체 아래에 위치하며 상기 이끼에 수분을 제공하는 관수부; 상기 이끼에 관한 이끼 현황 정보를 측정하는 센서부; 상기 센서부에 의해 측정된 상기 이끼 현황 정보와 이끼 생육 빅데이터를 비교하여 이끼 생육 모델을 생성하고, 상기 이끼 생육 모델을 이용하여 상기 공조부, 상기 조명부, 및 상기 관수부를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 센서부에 의해 측정된 상기 이끼 현황 정보와 저장된 이끼 생육 빅데이터를 비교하여 이끼 생육 모델을 생성하고, 예측하는 인공 지능 서버, 상기 외부 본체에 설치되며 상기 이끼 생육 모델을 이용하여 상기 공조부, 상기 조명부, 및 상기 관수부를 제어하는 내부 제어부, 그리고 상기 인공 지능 서버와 상기 내부 제어부를 무선 또는 유선으로 연결하며 상기 이끼 현황 정보 및 상기 이끼 생육 모델을 서로 통신하는 통신부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 인공 지능 서버는 대기 빅데이터와 사용자에 의해 입력된 이끼 생육 정보를 포함하는 상기 이끼 생육 데이터를 저장하는 이끼 정보 저장부, 그리고 상기 이끼 현황 정보와 상기 이끼 생육 빅데이터를 비교하여 이끼 생육 모델을 생성하는 상기 인공 지능 학습부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 관수부는 물을 저장하며 상기 제1 관에 연결되는 물탱크, 상기 물탱크에 설치되어 안개를 생성하는 초음파장치, 상기 안개를 상기 이끼층에 공급하기 위한 경로를 제공하는 배관, 상기 물탱크를 가열하는 탱크 열선, 상기 외부 본체의 외벽에 설치되며 빗물을 이동시키는 우수관, 상기 내부 본체 하부에 착탈 가능하게 설치되어, 상기 생육정화부를 통과한 물이 낙하되는 물받이, 그리고 상기 물받이에 연결되어 상기 물받이의 물을 상기 관수부로 전달하는 배수관을 포함하고, 상기 우수관은 상기 외부 본체의 상부에 모여진 빗물을 상기 물탱크로 전달하는 제1 관, 상기 제1관으로부터 분기되어 상기 빗물을 외부로 배출하는 제2 관, 상기 제1 관 및 상기 제2 관에 각각 설치되어 상기 제어부로부터 개폐가 제어되는 밸브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 이끼 현황 정보는 상기 외부 본체 내외부의 온도, 조도, 습도, 그리고 공기질에 관한 제1 이끼 정보, 이끼 생육 상태를 확인하기 위한 이끼의 이미지에 관한 제2 이끼 정보, 그리고 상기 물탱크에 저장된 물의 수위에 관한 제3 이끼 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 생육정화부는 그물망 구조를 가지는 배지, 그리고, 상기 배지 위에 부착되며 상기 이끼를 포함하는 이끼층을 포함하고, 상기 배지는 반 밀폐식 구조로서, 공조, 가열, 및 냉각으로 온도, 습도, 및 조도를 조절하고, 상기 배지 위에 상기 복수의 이끼층를 적층하여 단위 면적 당 생육 이끼의 밀도를 높이며, 열선 및 냉각 소자를 삽입하여 상기 복수의 이끼층의 온도를 적절하게 유지하여 사계절동안 이끼의 생육이 가능하게 하여 이산화탄소 흡수와 공기 정화 기능을 향상시키며, 부직포로 이루어진 벌집 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 외부 본체는 물리적, 구조적 강도를 지니며, 모듈화된 설계 및 생산을 통해서 제조되며, 가로 및 세로 또는 뒤집어 설치될 수 있으며, 물리적, 전기적, 자동 제어적으로 상하 및 좌우로 쌓거나 접속할 수 있어 단위 면적 당 효율을 높일 수 있으며, 일괄 관리로 관리 비용을 절감하며, 설치 장소 및 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 필요성에 따라 유연하게 디자인할 수 있으며, 시공과 유지관리를 용이하게 할 수 있고 도심에서 생태적 조형으로서 디자인적 가치를 향상시킬 수 있다.

본 발명에서와 같이 제어부는 센서부에 의해 측정된 이끼 현황 정보(MSI)와 이끼 생육 빅데이터(MGD)를 비교하여 이끼 생육 모델(MGM)을 생성하고, 생성된 이끼 생육 모델(MGM)을 이용하여 생육정화부, 공조부, 조명부, 및 관수부를 제어하여 이끼층(22)에 최적의 온도, 습도, 조도, 공기질 등의 환경을 제공할 수 있다.

또한, 생육정화부의 이끼층을 패키지화함으로써 이끼의 이산화탄소 흡수, 미세 먼지 흡착 능력 및 생육 상태에 따라 생육정화부의 일부 및 전부를 용이하게 교체할 수 있다.

또한, 생육정화부의 이끼층을 다단으로 적층함으로써, 좁은 공간에서 최대한으로 이끼를 생육하여 이산화탄소 흡수 능력 및 공기 정화 능력을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템 본체를 물리적 및 전기적, 자동 제어적으로 모듈화 함으로써, 설치 장소 및 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 필요성에 따라 유연하게 디자인할 수 있으며, 시공과 유지관리를 용이하게 할 수 있고, 도심에서 건축조형으로서 디자인적 가치를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 생육정화부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 생육정화부의 물받이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 생육정화부의 배지를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템의 제어부와 인공 지능 서버를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 도 4는 도 1의 생육정화부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 1의 생육정화부의 물받이를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 1의 생육정화부의 배지를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템은 외부 본체(10), 생육정화부(200), 센서부(60), 제어부(50), 공조부(30), 조명부(400), 관수부(300), 그리고 전원부(55)를 포함한다.

외부 본체(10)는 내부에 설치되는 구조물을 보호하기 위한 것으로, 육면체의 형상을 가지며 일방향으로 길이가 긴 직육면체일 수 있다. 외부 본체(10)는 충격으로부터 내용물을 보호하기 위해서 적정한 물리적, 구조적 강도를 가지는 재질로 플라스틱, 금속 및 유리 등으로 이루어질 수 있으며, 내부 구조를 용이하게 파악할 수 있도록 투명 재질, 예를 들어 투명한 플라스틱 또는 강화 유리로 이루어질 수 있다.

외부 본체(10)는 모듈화된 설계 및 생산을 통해서 제조되며, 외부 본체(10)는 가로 및 세로 또는 뒤집어 설치될 수 있다. 외부 본체(10)는 물리적, 전기적, 자동 제어적으로 상하 및 좌우로 쌓거나 접속할 수 있어 단위 면적 당 효율을 높일 수 있으며 일괄 관리로 관리 비용을 절감할 수 있다.

외부 본체(10)는 설치 장소 및 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 필요성에 따라 유연하게 디자인할 수 있으며, 시공과 유지 관리를 용이하게 할 수 있고 도심에서 생태적 조형으로서 디자인적 가치를 향상시킬 수 있다.

외부 본체(10)는 내부로 공기가 유입되는 외부 환기구(11)를 가지며, 외부 환기구(11)에는 외부 이물질을 거르기 위해서 거름망이 부착될 수 있다.

생육정화부(200)는 외부 공기의 이산화탄소를 흡수하고 미세먼지를 흡착하기 위한 것으로, 식물인 이끼의 광합성을 이용하여 외부 공기의 이산화탄소를 흡수 및 공기를 정화 할 수 있다. 즉, 생육정화부(200)는 외부 공기 중 이산화탄소를 흡수하여 산소를 배출하고 미세 먼지를 정화시킬 수 있다.

생육정화부(200)는 이끼부(202) 및 내부 본체(204)를 포함할 수 있다.

이끼부(202)는 외부 본체(10) 내부에 위치할 수 있다. 이끼부(202)는 이끼가 부착되어 성장하기 위한 배지(21), 그리고 배지(21)에 부착되어 있는 이끼층(22)을 포함할 수 있다. 이끼부(202)는 이끼 상태에 따라서 용이하게 교체가 가능하도록, 패키지화되어 내부 본체(204)의 공간에 각각 삽입될 수 있다. 이와 같이, 이끼부(202)의 이끼층(22)을 배지(21)과 함께 패키지화함으로써 이끼의 이산화탄소 흡수 능력에 따라 생육정화부의 전부 및 일부를 용이하게 교체할 수 있다.

배지(21)은 이끼가 부착된 후, 공기의 흐름 및 물줄기에 의해서도 안정적으로 고정되어 성장하도록 이끼를 지지하며, 공기 및 물의 흐름이 막히지 않도록 그물망 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 배지(21)은 접촉 면적을 넓혀 이끼의 부착성을 증가시키기 위해서 코코넛 섬유(fiber), 코어네트, 마닐라삼베 등과 같이 천연 섬유질 보푸라기와 같이 복잡한 외면을 가지는 천연 소재로 만들어진 섬유를 엮거나 결속시켜 그물망 구조를 가질 수 있다. 식물로 이루어지는 천연 섬유 소재는 모세관 현상에 의해서 수분을 잘 흡수하고 이끼 생장에 필요한 적정 수분을 유지한다. 또한, 배지(21)는 도 6에서와 같이, 벌집 구조의 3차원 구조를 가질 수 있다. 배지(21)에는 이끼의 생장을 촉진하기 위해서, 비료(N.P.K)가 도포될 수 있다.

또한, 배지(21)는 반 밀폐식 구조로서, 열선 및 냉전소자(펠티어 쿨러, 도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템이 실외에 설치되어 겨울철 온도가 영하로 내려갈 경우 이끼가 제대로 생장할 수 없어 정화 효율이 떨어지거나 냉해를 입을 수 있다. 항상 일정한 온도에서 이끼가 생장할 수 있도록 배지(21)에는 열선 및 냉전소자를 설치하여 제어함으로써 일정한 온도를 유지할 수 있도록 한다. 따라서, 사계정동안 이끼의 생육이 가능하게 한다. 배지(21)는 공조, 가열, 냉각으로 온도, 습도, 및 조도를 조절하고, 배지(21) 위에 복수의 이끼층(22)를 적층하여 단위 면적 당 생육 이끼의 밀도를 높일 수 있다.

내부 본체(204)는 복수의 이끼부(202)가 각각 삽입되어 다단으로 적층되는 공간을 가질 수 있다. 이와 같이, 생육정화부(200)의 이끼부(202)의 이끼층(22)을 다단으로 적층함으로써, 좁은 공간에서 최대한으로 이끼를 식재하여 이산화 탄소 흡수 및 공기 정화 능력을 향상시킬 수 있다.

내부 본체(204)는 외부 본체(10)와 동일하거나 유사한 형상을 가질 수 있다. 내부 본체(204)는 외부광이 투과될 수 있도록 투명 재질, 예를 들어 투명한 플라스틱 또는 강화 유리 등으로 이루어질 수 있다.

외부 본체(10) 및 내부 본체(204)는 투명 재질을 포함함으로써, 그 자체로 겨울에 온실 효과를 얻을 수 있다.

내부 본체(204)의 상부는 공기가 이동하기 용이하도록 관통 구멍이 형성되거나, 상부가 제거될 수 있다. 그리고, 내부 본체(204)의 하부에는 외부 공기가 유입되는 내부 환기구(12)가 형성될 수 있다. 내부 환기구(12)는 외부 본체(10)의 외부 환기구(11)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

센서부(60)는 온도, 조도, 습도, 수위, 이미지, 공기질을 측정하는 온도 센서(61), 조도 센서(62), 습도 센서(63), 수위 센서(64), 이미지 센서(69), 그리고 공기질 분석기(56)를 포함할 수 있다.

온도 센서(61)는 내부로 공기가 유입되는 외부 환기구(11)와 인접하게 설치될 수 있다. 조도 센서(62)와 이미지 센서(69)는 이끼층(22) 상단에 설치되고, 습도 센서(63)는 배지(21)에 설치될 수 있다. 수위 센서(64)는 물탱크(31)에 설치될 수 있다. 수위 센서(64)는 물탱크(31)에 저장된 물의 수위를 측정하여 제어부(50)에 전달함으로써, 물탱크(31)가 항상 일정한 수위를 유지될 수 있도록 한다.

공기 질 분석기(56)는 외부 환기구(11)와 인접하게 설치되어 오염된 공기와 정화된 공기 질을 비교할 수 있다. 공기 질 분석기(56)는 유입되는 공기와 배출되는 공기에 포함된 이산화탄소, 질소, 또는 황 등의 농도를 측정 및 분석할 수 있다.

센서부(60)는 이끼의 생육 관리 상태, 오염된 외부 공기 및 정화된 내부 공기 질 등의 이끼에 관한 이끼 현황 정보(MSI)를 측정하여 제어부(50)에 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템의 제어부와 인공 지능 서버를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(50)는 센서부(60)에 의해 측정된 이끼 현황 정보(MSI)와 이끼 생육 빅데이터(MGD)를 비교하여 이끼 생육 모델(MGM)을 생성하고, 생성된 이끼 생육 모델(MGM)을 이용하여 공조부(30), 조명부(400), 및 관수부(300)를 제어하여 이끼층(22)에 최적의 온도, 습도, 조도의 환경을 제공할 수 있다. 제어부(50)는 인공지능 API(application program interface)일 수 있다.

제어부(50)는 내부 제어부(51), 및 통신부(80)를 포함할 수 있다.

인공 지능 서버(59)는 센서부(60)에 의해 측정된 이끼 현황 정보(MSI)와 저장된 이끼 생육 빅데이터(MGD)를 비교하여 이끼 생육 모델(MGM)을 생성하고, 예측할 수 있다.

인공 지능 서버(59)는 이끼 정보 저장부(591) 및 인공 지능 학습부(592)를 포함할 수 있다.

이끼 정보 저장부(591)는 이끼 생육 빅데이터(MGD)를 저장할 수 있다. 이끼 생육 빅데이터(MGD)는 대기 빅데이터(AD)와 이끼 생육 정보(MGI)를 포함할 수 있다.

대기 빅데이터(AD)는 기상 모델 정보, 대기질 모델 정보, 대기 측정 정보 등을 포함할 수 있다. 이끼 생육 정보(MGI)는 사용자에 의해 입력된 정보로서, 이끼 생육 환경 모델 정보, 이끼 생육 영상 정보 등을 포함할 수 있다.

인공 지능 학습부(592)는 이끼 현황 정보(MSI)와 이끼 생육 빅데이터(MGD)를 서로 비교하여 이끼 생육 모델(MGM)을 생성할 수 있다. 즉, 인공 지능 학습부(592)는 센서부(60)를 통해 수신된 이끼 현황 정보(MSI)를 저장 및 분석하여 최적의 생장 환경에 관한 이끼 생육 모델을 도출하고, 도출된 이끼 생육 모델을 이용하여 온도, 습도, 조도, 공기질 등의 정보를 정확하게 예측하여 효율적으로 온도, 습도, 조도, 공기질 등을 조절할 수 있다. 이끼 현황 정보(MSI)는 외부 본체(10) 내외부의 온도, 조도, 습도, 그리고 공기질에 관한 제1 이끼 정보, 이끼 생육 상태를 확인하기 위한 이끼의 이미지에 관한 제2 이끼 정보, 그리고 물탱크(31)에 저장된 물의 수위에 관한 제3 이끼 정보를 포함할 수 있다. 제2 이끼 정보는 이미지 센서(69)로 측정할 수 있다.

따라서, 최소의 에너지 소비를 통해 대기 중의 이산화탄소 또는 미세먼지를 최대한으로 흡수 시킬 수 있다.

내부 제어부(51)는 외부 본체에 설치되며 관수부(300)와 내부 본체(204) 사이에 위치할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 위치에 설치될 수 있다. 내부 제어부(51)는 센서부(60), 공조부(30), 조명부(400), 그리고 관수부(300)에 연결되어 공조부(30), 조명부(400), 그리고 관수부(300)를 제어할 수 있다. 즉, 내부 제어부(51)는 센서부(60)에 의해 측정된 이끼 현황 정보(MSI)를 저장하고, 이끼 현황 정보(MSI)를 통신부(80)를 통해 인공 지능 서버(59)에 제공할 수 있다. 그리고, 인공 지능 서버(59)로부터 전달받은 이끼 생육 모델(MGM)을 이용하여 공조부(30), 조명부(400), 및 관수부(300)를 제어할 수 있다.

이미지 센서(69)는 카메라를 포함하며, 이끼층(22)의 상부에 설치되어 주기적으로 이끼층(22) 표면을 촬영하여, 통신부(80)를 통해 이끼의 생육 상태를 전송하고 내부 제어부(51)에서 이를 분석하여 이끼 현황 정보(MSI)를 생성하고 저장하게 한다.

통신부(80)는 인공 지능 서버(59)와 내부 제어부(51)를 무선 또는 유선으로 연결하며 이끼 현황 정보(MSI) 및 이끼 생육 모델(MGM)을 서로 통신할 수 있다. 통신부(80)는 무선 통신인 WIFI 모듈, LTE 모듈, Gfox모듈 등을 포함할 수 있다.

공조부(30)는 외부 본체(10) 위에 위치하며, 외부 공기가 내부 본체(204)의 내부로 흐르도록 강제할 수 있다. 공조부(30)의 구동 시 외부 공기는 외부 환기구(11)를 통해서 유입된 후 다단으로 적층된 이끼부(202)를 지나 외부로 배출될 수 있다.

공조부(30)는 외부 본체(10)의 측면에 설치되어 공기가 측면으로 배출될 수 있다. 이 경우, 빗물 등이 공조부(30)를 통해 외부 본체(10)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

제어부(50)는 내부 제어부(51)를 이용하여 공조부(30)를 랜덤 주기로 동작 시키고, 온도 센서(61) 또는 공기질 분석기(56)와 인공 지능 서버(59)를 이용하여 공조부(30)의 최적의 동작주기, 동작시간, 동작패턴에 관한 이끼 생육 모델(MGM)을 생성할 수 있다. 그리고, 제어부(50)는 생성된 이끼 생육 모델(MGM)을 이용하여 최소의 에너지 소비를 통해 대기중의 이산화탄소 농도, 미세먼지 농도를 최대로 흠착 시킬 수 있는 동작 조건을 제공할 수 있다.

조명부(400)는 외부 본체(10) 내에 위치하며, 조도 센서(62)를 이용하여 광량을 측정하고, 측정된 광량에 따라 이끼층(22)에 조사되는 광량 및 적정 온도를 조절할 수 있다. 조명부(400)는 복수의 LED 램프(41) 및 백열램프(42)과 차광막(43)을 포함할 수 있다.

LED 램프(41)와 백열램프(42)는 이끼층(22) 상부에 위치하여 수직 하방으로 이끼층(22)에 광을 조사할 수 있다. 따라서, LED 램프(41)와 백열램프(42)는 이끼층(22)에 균일하게 광을 조사할 수 있고 생육정화부(200) 또는 이끼부(202)의 온도가 생육환경을 벗어 날 경우 백열램프(42)를 이용하여 적정 온도를 유지하게 할 수 있다. 그러나, LED 램프(41)와 백열램프(42)의 배치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, LED 램프(41)와 백열램프(42)는 이끼층(22)에 균일하게 광이 조사될 수 있도록 다양한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, LED 램프(41)와 백열램프(42)는 외부 본체(10)의 4개의 내측면에 수직한 방향으로 길게 형성(도시하지 않음)되어 이끼층(22)의 가장자리에서 중심을 향해서 수평 방향으로 광이 조사되게 할 수 있다.

LED 램프(41)와 백열램프(42)는 센서부(60)의 조도 센서에서 측정된 조도에 따라서 광량이 조절될 수 있으며, 외부광이 부족한 흐린 날 또는 일몰 후, 또는 동절기 등에 생육정화부의 온도가 지나치게 낮은 경우 가열을 위하여 추가로 작동될 수 있다.

제어부(50)는 조도 센서(62)로부터 측정된 광량을 전달받고 인공 지능 서버(59)에서 최적의 조도에 관한 이끼 생육 모델을 생성하여 내부 제어부(51)를 이용하여 조명부(400)의 차광막(43)을 개폐하여 LED 램프(41)의 광량을 조절할 수 있다.

차광막(43)은 이끼층(22)의 성장에 필요한 광량을 조절하기 위한 것으로, 이 중 외부광이 이끼층(22)에 적절한 광량으로 전달될 수 있도록 한다. 차광막(43)은 외부 본체(10)의 4면에 설치되며 복수로 설치될 수 있으며, 블라인더와 같이 각도 조절이 가능하도록 설치되어, 차광막(43)의 개폐정도에 따라서 유입되는 외부광의 광량을 조절할 수 있다. 외부광, 즉 태양광은 계절에 따라 고도각이 바뀌고 이에 따라서 이끼에 전달되는 광량이 달라지므로, 변화되는 태양의 고도에 따라 적절한 광량이 조사될 수 있도록 한다. 차광막(43)은 각도 조절부(도시하지 않음)를 통해서 각도가 변화될 수 있으며, 각도 조절부(도시하지 않음)는 제어부(50)에 의해서 각도가 제어될 수 있다.

관수부(300)는 이끼층(22)에 수분을 제공하기 위한 것으로, 내부 본체(204)의 하부에 위치한다.

관수부(300)는 물탱크(31), 초음파 장치(33), 배관(34), 물받이(65), 배수관(67), 탱크 열선(35), 그리고 우수관(70)을 포함할 수 있다.

초음파 장치(33)는 물탱크(31)에 설치되어 안개를 생성할 수 있다. 이끼는 뿌리가 아닌 잎부분에서 수분을 흡수하므로, 안개 형태로 수분이 공급될 수 있다. 따라서, 초음파 장치(33)를 이용하여 안개를 생성하고, 외부공기가 유입되는 외부 본체 하부 또는 상부에 구멍을 뚫고 유입되는 공기와 함께 확산시켜 이끼층(22)에 초음파 장치(33)를 통해 잘게 쪼개진 수분을 공급할 수 있다.

제어부(50)는 습도 센서(63)로부터 측정된 습도를 전달받고 인공 지능 서버(59)에서 최적의 습도에 관한 이끼 생육 모델을 생성하여 내부 제어부(51)를 이용하여 관수부(300)의 초음파 장치(33)를 조절하여 이끼층(22)에 적절한 수분을 공급할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 수위 센서(64)로부터 측정된 물탱크의 수위를 전달받고 인공 지능 서버(59)에서 최적의 수위에 관한 이끼 생육 모델을 생성하며, 내부 제어부(51)를 이용하여 펌프(도시하지 않음)를 조절하여 배관(34)으로 물을 공급하여 물탱크(31)를 최적의 수위로 유지할 수 있다. 그리고, 배관(34)에 연결된 노즐(도시하지 않음)을 통해서 물을 분사시켜 이끼층(22)에 적절한 수분을 공급할 수 있다. 이때, 펌프(도시하지 않음)로 끌어올려진 물은 압축기(도시하지 않음)의 압축 공기와 함께 노즐(도시하지 않음)을 통해서 분사됨으로써 안개 형태로 이끼층(22)에 공급될 수 있다. 또한, 제어부(50)는 온도 센서(61)로부터 측정된 온도를 전달받고 인공 지능 서버(59)에서 최적의 온도에 관한 이끼 생육 모델을 생성하여 내부 제어부(51)를 이용하여 관수부(300)의 탱크 열선(35)를 조절하여 이끼층(22)에 적절한 온도를 제공할 수 있다.

배관(34)은 생성된 안개를 이끼층(22)에 공급하기 위한 경로를 제공할 수 있다. 배관(34)은 외부 본체(10)의 내부에 설치될 수 있으며, 외부 설치 시 겨울 동파를 방지하기 위해서 단열재로 마감될 수 있다.

탱크 열선(35)은 물탱크(31)를 가열할 수 있다. 탱크 열선(35)은 물탱크(31)에 설치되어, 이끼층(22)에 공급되는 물의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 탱크 열선(35)을 이용하여 물탱크(31)를 가열함으로써, 외부 온도가 낮아져도 물탱크(31)에 저장된 물의 온도를 일정하게 유지하여 이끼 생장을 유지하며, 물탱크(31)에 저장된 물이 어는 것을 방지할 수 있다.

물탱크(31)는 수도 시설과 연결되어 물을 공급받을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 외부 본체(10)에 설치된 우수관(70)을 통해서 빗물을 공급받을 수 있다.

우수관(70)의 하부는 물탱크(31)와 연결된 제1 관(71)과, 외부로 빗물을 배출하기 위한 제2 관(72)으로 분기되며, 제1 관(71) 및 제2 관(72)에는 제어부(50)의 신호에 따라서 자동으로 개폐 가능한 밸브(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.

물탱크(31)의 수위가 저수위일 경우에 수도 시설을 이용하여 물탱크(31)에 물을 채울 수 있으나, 우천시에는 제2 관(72)을 닫고 제1 관(71)을 열어, 외부 본체(10)의 상부 공간(S)에 받아진 빗물이 물탱크(31) 내부로 유입될 수 있도록 한다. 이후, 물탱크(31) 수위가 적정 수위를 유지할 경우 제1 관(71)을 닫고, 제2 관(72)을 열어 빗물이 물탱크(31)로 유입되지 않고 배출될 수 있도록 한다.

물받이(65)는 이끼부(202) 아래에 설치되며, 이끼층(22)의 상부로부터 공급되는 물은 이끼층(22) 및 배지(21)을 통과하여 물받이(65)로 전달되어 물받이(65)에 저장될 수 있다. 내부 청소를 위해서 물받이(65)는 내부 본체(204)에 서랍형태로 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

배수관(67)은 물받이(65)에 연결되어 물받이(65)의 물을 관수부(300)로 전달할 수 있다. 물받이(65)에 저장된 물은 배수관(67)을 통해서 하부의 물탱크(31)로 전달되어 저장될 수 있다. 물받이(65)의 뒷벽에는 결합 구멍(5)이 형성되며, 배수관(67)은 결합 구멍(5)에 삽입되어 고정될 수 있다. 배수관(67)이 결합 구멍(5)에 밀착될 수 있도록 배수관(67)에 오링(도시하지 않음)이 더 결합될 수 있다. 배수관(67)은 물탱크(31)와 물받이(65) 사이를 연결할 수 있으며, 지면에 대해서 수직하게 연장되다가 물받이(65)를 향해서 굽어져 결합 구멍(5)에 결합될 수 있다. 배수관(67)의 입구에는 거름망(도시하지 않음)이 설치될 수 있다. 거름망(도시하지 않음)은 이끼층(22)을 통과하면서 물에 포함되는 이물질이 물탱크(31)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 전원부(55)는 관수부(300)와 내부 본체(204) 사이에 위치할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 위치에 설치될 수 있다.

전원부(55)는 유선으로 외부 전력, 예를 들어, 한국전력에서 제공하는 전력선에 연결될 수 있으며, LED 램프, 탱크 열선, 초음파 장치 등과 연결되어 전기를 공급할 수 있다. 전원부(55)는 배터리를 더 포함할 수 있다. 배터리는 전기를 저장하며, 외부 전력 공급이 원활하지 않을 때 전기를 공급할 수 있다.

또한, 전원부(55)는 태양열 패널로부터 전기를 공급받을 수 있다. 태양열 패널을 이용하면 유선을 이용한 전력 공급을 하지 않으므로, 본원 발명에 따른 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템을 외부 전력 공급선에 영향 없이 원하는 위치에 설치 가능하다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다.

5: 결합구멍 10: 외부 본체
11: 외부 환기구 21: 배지
22: 이끼층 30: 공조부
31: 물탱크 64: 수위 센서
33: 초음파장치 34: 배관
41: LED 조명 42: 차광막
50: 제어부 55: 전원
56: 공기질 분석기 59: 인공 지능 서버
60: 센서부 65: 물받이
67: 배수관 70: 우수관
71: 제1관 72: 제2관
200: 생육정화부 202: 이끼부
204: 내부 본체 300: 관수부
400: 조명부

Claims

외부 본체와; 상기 외부 본체 내에 위치하며 외부 공기를 유입시켜 이끼의 광합성 과정을 통하여 이산화탄소 및 미세 먼지를 흡수하는 이끼를 포함하는 복수의 이끼부와; 상기 복수의 이끼부가 각각 삽입되는 공간을 가지는 내부 본체를 포함하는 생육정화부와; 상기 외부 본체에 연결되며 상기 외부 공기가 상기 내부 본체 내부로 흐르도록 강제하는 공조부와; 외부 환기구와 인접하게 설치되어 상기 공조부를 통해 유입되는 오염된 공기와 상기 생육정화부에 의해 배출되는 정화된 공기를 비교하여 상기 유입되는 공기와 상기 배출되는 공기에 포함된 이산화탄소, 질소 및 황의 농도를 측정 및 분석하는 공기 질 분석기와; 상기 외부 본체 내에 위치하며 상기 복수의 생육정화부에 조사되는 광량 및 적정 온도를 조절하는 조명부와; 상기 외부 본체 아래에 위치하며 상기 이끼에 수분을 제공하는 관수부와; 상기 이끼에 관한 이끼 현황 정보를 측정하는 센서부와; 상기 공조부, 공기 질 분석기, 조명부, 관수부 및 센서부를 제어하는 제어부를 포함하는 장치; 및
상기 센서부에 의해 측정된 상기 이끼 현황 정보를 수신하고, 상기 수신된 이끼 현황 정보와 기 저장된 이끼 생육 빅데이터를 비교하여 이끼 생육 모델을 생성하고, 예측하는 인공 지능 서버를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 인공 지능 서버로부터 수신된 이끼 생육 모델을 이용하여 상기 공조부, 상기 조명부 및 상기 관수부를 제어하는 내부 제어부와; 상기 인공 지능 서버와 상기 내부 제어부를 무선 또는 유선으로 연결하며 상기 이끼 현황 정보 및 상기 이끼 생육 모델을 서로 통신하는 통신부를 포함하며,
상기 인공 지능 서버는,
상기 이끼 생육 모델을 이용하여 상기 센서부와 공기 질 분석기에서 발생되는 온도, 습도, 조도, 공기질을 예측하여 상기 제어부로 전송하여 조절하도록 하고,
상기 제어부는,
상기 인공 지능 서버로부터 예측된 온도, 습도, 조도, 공기질에 따라 상기 센서부와 공기 질 분석기를 제어하고, 상기 인공 지능 서버로부터 수신된 이끼 생육 모델을 이용하여 상기 공조부의 동작주기, 동작시간 및 동작패턴을 제어하며, 상기 이끼 생육 모델을 이용하여 상기 오염된 공기에 포함된 이산화탄소 농도 및 미세먼지 농도를 흠착키는 동작 조건을 생성하여 상기 공조부에 제공하며,
상기 생육정화부는,
그물망 구조를 가지는 배지, 그리고, 상기 배지 위에 부착되며 상기 이끼를 포함하는 이끼층을 포함하고, 상기 배지는 반 밀폐식 구조로서, 공조, 가열, 및 냉각으로 온도, 습도, 및 조도를 조절하고, 상기 배지 위에 상기 복수의 이끼층을 적층하여 단위 면적 당 생육 이끼의 밀도를 높이며, 열선 및 냉각 소자를 삽입하여 상기 복수의 이끼층의 온도를 적절하게 유지하여 사계절동안 이끼의 생육이 가능하게 하여 이산화탄소 흡수와 공기 정화 기능을 향상시키며, 부직포로 이루어진 벌집 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 흡수 및 공기 정화 시스템.
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