KR102587141B1 - 지하주차장용 공기 정화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 몸체를 이루는 케이스; 상기 케이스의 하부에 위치하며, 지하주차장의 공기가 유입되는 유입구; 먼지 및 오염물질을 제거하는 필터부; 및 상기 필터부를 통과하여 정화된 공기가 배출되는 배출구;를 포함하며, 상기 필터부는 공기 흐름 방향을 기준으로 제 1 집진 필터, 유해가스 제거 필터, 제 2 집진 필터 및 미디움 필터를 순차로 포함하고, 상기 유해가스 제거 필터와 상기 제 2 집진 필터 사이에 위치하며, 유입구에서 공기를 유입시키고 배출구로 공기를 배출시키는 공기 흐름을 형성하는 송풍팬;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 지하주차장에서 발생하는 미세먼지 및 일산화탄소를 포함하는 배기가스를 효율적으로 제거할 수 있는 공기 정화 장치에 관한 것이다.
아파트, 오피스텔, 빌딩, 관공서, 체육관 등의 큰 건물에는 수용인원이 많은 만큼 건물에 주차장이 필수적으로 구비되며, 통상적으로 이러한 주차장은 지하에 위치하는 경우가 많다.
지하 주차장은 많은 차량이 통행하는 만큼 차량에서 발생한 배기가스에 포함된 일산화탄소에 의해 주차장 공기가 오염되기 쉽다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 지하 주차장에는 대규모의 환기 시설이 설치되며, 환기시설이 지상과 연결되어 지하 주차장의 오염된 공기를 외부로 배출하는 것이 통상적이다.
그러나 이러한 환기 시설을 이용하는 경우에도 면적이 큰 지하주차장의 모든 공기를 정화하기 어려우며, 일산화탄소를 포함하는 배기가스가 지하주차장에 잔류하는 문제가 발생할 수 있다. 아울러, 오염된 공기를 정화하지 않고 대기로 배출함으로써 대기 오염을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
이에, 지하주차장에서 발생한 일산화탄소를 포함하는 배기가스를 효율적으로 제거하고 지하주차장의 실내 공기 질을 일정 수준 이상으로 확보할 수 있는 지하주차장용 공기 정화장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 지하주차장의 공기를 효율적으로 정화하며, 자동차 운행으로 발생하는 일산화탄소 등을 포함하는 배기가스 및 미세먼지를 빠르게 제거할 수 있는 지하주차장용 공기 정화 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 몸체를 이루는 케이스;
상기 케이스의 하부에 위치하며, 지하주차장의 공기가 유입되는 유입구;
먼지 및 오염물질을 제거하는 필터부; 및
상기 필터부를 통과하여 정화된 공기가 배출되는 배출구;를 포함하며,
상기 필터부는 공기 흐름 방향을 기준으로 제 1 집진 필터, 유해가스 제거 필터, 제 2 집진 필터 및 미디움 필터를 순차로 포함하고,
상기 유해가스 제거 필터와 상기 제 2 집진 필터 사이에 위치하며, 유입구에서 공기를 유입시키고 배출구로 공기를 배출시키는 공기 흐름을 형성하는 송풍팬;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 유입구는 몸체의 하부에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 배출구는 몸체의 상부에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 제 1 집진필터는 상기 유입구측에 위치하며, 유입구로 유입되는 공기에서 1차적으로 먼지를 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 유해가스 제거 필터는 두 개의 메쉬망 또는 타공판 사이에 유해가스 제거 필터 펠렛이 충진된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 미디움 필터는 유리섬유 또는 합성섬유를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 제 2 집진 필터는 상기 미디움 필터와 접하며, 송풍팬의 흡입구 직전에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 몸체는 전면에 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 금속 산화물 촉매, 점토광물 및 실리카를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 오일 또는 오일변성체를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 금속 산화물은 망간 산화물인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 망간 산화물은 +7가의 망간과 +2가의 망간을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 비표면적이 190 ㎡/g 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 총 기공 부피가 0.6 ㎤/g 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치에서 상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 평균 기공 크기가 20 내지 35 ㎚인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 몸체를 이루는 케이스; 상기 케이스의 하부에 위치하며, 지하주차장의 공기가 유입되는 유입구; 먼지 및 오염물질을 제거하는 필터부; 및 상기 필터부를 통과하여 정화된 공기가 배출되는 배출구;를 포함하며, 상기 필터부는 공기 흐름 방향을 기준으로 제 1 집진 필터, 유해가스 제거 필터, 제 2 집진 필터 및 미디움 필터를 순차로 포함하고, 상기 유해가스 제거 필터와 상기 제 2 집진 필터 사이에 위치하며, 유입구에서 공기를 유입시키고 배출구로 공기를 배출시키는 공기 흐름을 형성하는 송풍팬;을 포함하는 것을 특징으로 함으로써, 지하주차장 내부의 오염된 공기를 효율적으로 정화하며, 일산화탄소를 빠르게 제거하여 지하주차장의 공기질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 점토광물의 혼합방법에 따른 고형화 여부를 확인하고 이를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 의한 촉매의 제조과정 중 응집이 발생하여 균일한 혼합이 어려움을 확인하고 이를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제조예 및 비교예에 의한 촉매의 질소 흡착 등온선을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제조예 및 비교예에 의한 촉매의 기공분포도를 나타낸 것이다.
도 2는 점토광물의 혼합방법에 따른 고형화 여부를 확인하고 이를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 의한 촉매의 제조과정 중 응집이 발생하여 균일한 혼합이 어려움을 확인하고 이를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제조예 및 비교예에 의한 촉매의 질소 흡착 등온선을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제조예 및 비교예에 의한 촉매의 기공분포도를 나타낸 것이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 몸체를 이루는 케이스;
상기 케이스의 하부에 위치하며, 지하주차장의 공기가 유입되는 유입구;
먼지 및 오염물질을 제거하는 필터부; 및
상기 필터부를 통과하여 정화된 공기가 배출되는 배출구;를 포함하며,
상기 필터부는 공기 흐름 방향을 기준으로 제 1 집진 필터, 유해가스 제거 필터, 제 2 집진 필터 및 미디움 필터를 순차로 포함하고,
상기 유해가스 제거 필터와 상기 제 2 집진 필터 사이에 위치하며, 유입구에서 공기를 유입시키고 배출구로 공기를 배출시키는 공기 흐름을 형성하는 송풍팬;을 포함한다.
본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 상술한 구성요소를 포함함으로써, 차량에서 발생하는 일산화탄소 등을 포함하는 배기가스 및 미세먼지를 효율적으로 제거하고, 공기를 정화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 상기 몸체 내부에 필터부 및 송풍팬을 포함하며, 몸체의 전면에 형성된 유입구 및 배출구를 포함한다. 이때, 상기 몸체의 전면에서 유입구는 몸체의 하부에 위치하며, 배출구는 몸체의 상부에 위치할 수 있으며, 유입구가 몸체의 하부에 위치함으로써 일산화탄소를 포함하는 배기가스 뿐만 아니라 바닥에 가라앉은 먼지 등을 함께 제거하여 지하주차장의 공기 질을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제 1 집진필터는 상기 유입구측에 위치하며, 유입구로 유입되는 공기에서 1차적으로 먼지를 제거할 수 있다. 좋게는 상기 제 1 집진필터는 유입구의 전면을 덮는 형태로 이루어질 수 있으며, 먼지를 1차적으로 제거하여 유해가스 제거 필터의 기공이 막히고 수명이 지나치게 짧아지는 문제를 예방할 수 있다.
상기 유해가스 제거 필터는 유입구로 상기 제 1 집진필터를 통과한 공기에서 일산화탄소와 같은 유해가스를 제거할 수 있다. 이때, 유해가스 제거 필터는 상기 몸체의 바닥에 수평 또는 사선 방향으로 위치할 수 있으며, 좋게는 사선 방향으로 위치하여 한정된 몸체의 내부에서 유해가스 제거 필터의 면적을 최대한으로 확보할 수 있다.
이때, 유해가스 제거 필터는 두 개의 메쉬망 또는 타공판 사이에 유해가스를 제거할 수 있는 필터 펠렛이 충진된 것일 수 있으며, 좋게는 두 개의 메쉬망 또는 타공판 사이의 간격은 2 내지 15 ㎝일 수 있고, 여기에 필터 펠렛이 충진되어 유해가스를 제거할 수 있다.
상기 제 2 집진 필터는 미디움 필터와 접하며, 상기 몸체 바닥과 수평방향으로 위치할 수 있다. 제 2 집진 필터는 유해가스 제거 필터를 통과한 공기에서 분진을 다시 한번 제거할 수 있다. 미디움 필터는 합성섬유 또는 유리섬유를 포함하는 필터로, 최종적으로 배출되는 공기의 분진을 포함하는 오염물질을 제거할 수 있다.
이때 상기 유해가스 제거 필터와 상기 제 2 집진 필터의 사이에 송풍팬이 위치할 수 있으며, 송풍팬에 의해 형성된 공기의 흐름을 통해 필터부를 통과한 공기가 정화되어 배출되어 공기 정화 장치 밖으로 배출될 수 있다.
정리하면, 본 발명에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 유입구를 통과한 공기가 제 1 집진필터, 유해가스 제거 필터, 송풍팬, 제 2 집진필터 및 미디움 필터를 통과하며, 최종적으로 공기가 정화되어 배출구를 통해 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 몸체의 외부 전면에 위치하는 컨트롤러를 포함할 수 있으며, 이러한 컨트롤러를 이용하여 송풍팬을 컨트롤 함으로써 공기 정화 장치를 작동시키거나, 작동을 중단할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의한 지하주차장용 공기 정화 장치는 외부에 설치된 센서 또는 배출구에 설치된 센서를 포함할 수 있으며, 외부에 설치된 센서를 통하여 외부 공기의 오염 정도를 감지하여 단위 시간당 정화하는 공기의 양을 컨트롤할 수 있으며, 배출구에 설치된 센서를 이용하여 필터의 교체 주기 등을 감지할 수 있다.
이하에서 상기 유해가스 제거 필터 펠렛에 대해 더욱 구체적으로 설명한다. 상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 금속 산화물 촉매, 점토광물 및 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하며, 소량의 오일 또는 오일 변성체 등을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 좋게는 망간 산화물일 수 있으며, 더욱 좋게는 +7가의 망간과 +2가의 망간을 혼합하여 제조된 것일 수 있으며, 상기 점토광물은 카올린 또는 메타카올린일 수 있다.
메타카올린은 카올린을 무수 소성하여 제조된 것으로, 구체적으로 무수 소성이라 함은 점토광물을 500 내지 800 ℃에서 1 내지 5시간 가열하여 수분을 제거한 것을 의미한다.
메타카올린은 인공 포졸란으로 거동하는 비정질 재료로 주로 시멘트와 혼합되어 사용되는 경우가 많으며, 메타카올린은 실리카와 알루미나의 함량이 높아 큰 비표면적을 가지고 있으며, 유해가스 제거 필터 펠렛의 기계강도를 높일 수 있다.
상기 실리카는 상기 메타카올린과 혼합되어 높은 기계강도 및 표면적을 확보할 수 있다. 구체적으로 상기 실리카는 평균 입경이 2 내지 10 ㎚인 것을 이용할 수 있다.
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 실리카 : 점토광물을 1:1.5 내지 3, 좋게는 1:1.7 내지 2.5의 중량비로 포함할 수 있다. 점토광물을 소량 포함하는 경우 점토광물 소량 첨가에 의한 생산 단가를 낮추는 효과가 미미할 수 있으며, 점토광물을 다량 포함할 경우 상대적으로 실리카의 함량이 낮아져 필터 펠렛의 기계강도 및 비표면적이 낮아질 수 있다.
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 실리카 : 금속 산화물을 1:1.5 내지 5, 좋게는 1:1.7 내지 3.5의 중량비로 포함할 수 있다. 금속 산화물을 소량 포함할 경우 금속 산화물에 의한 유해가스 제거 효과가 미미한 한계가 있으며, 금속 산화물을 다량 포함할 경우 필터 펠렛의 기공을 막아 비표면적이 낮아질 수 있다.
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 비표면적이 190 ㎡/g 이상이며, 기공부피가 0.6 ㎤/g 이상, 평균 기공 크기가 20 내지 35 ㎚일 수 있으며, 이러한 높은 비표면적, 기공부피 및 미세한 평균 기공크기를 가져 유해가스와 촉매의 접촉면적을 현저히 높일 수 있으며, 이를 통하여 높은 효율로 일산화탄소를 포함하는 유해가스를 제거할 수 있다.
이하에서, 상기 유해가스 제거 필터 펠렛을 제조하기 위한 제조방법을 설명한다.
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 실리카 및 점토광물 분말을 염기성 수용액상에서 혼합하여 실리카 점토용액을 제조하는 제 1단계;
상기 실리카 점토용액에 오일을 첨가하여 실리카 에멀전을 제조하는 제 2단계;
상기 실리카 에멀전에 금속산화물을 첨가하여 금속산화물 실리카 에멀전을 제조하는 제 3단계; 및
상기 금속산화물 실리카 에멀전을 가열하여 고형화하는 제 4단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 제조방법은 점토광물을 에멀전화 하여 이를 고형화 함으로써, 실리카만을 이용하는 경우 대비 생산단가가 현저히 낮아지는 장점이 있으며, 낮은 생산단가에도 우수한 유해가스 제거효율을 갖는 특징이 있다. 구체적으로, 종래 필터 펠렛 제조 시 표면적 및 기계강도 확보를 위하여 실리카를 주원료로 이용하나, 실리카를 이용하는 경우 생산 단가가 현저히 높아지는 문제가 있다. 이에, 이러한 생산단가 문제를 해결하기 위하여 점토광물을 혼합하는 경우, 균일한 혼합이 이루어지지 않아 촉매 입자의 성형이 어려운 문제가 있다.
그러나, 상술한 유해가스 제거 필터 펠렛 제조방법의 경우 염기성 수용액 상에 실리카 및 점토광물을 용해한 뒤, 오일을 첨가하는 단계를 포함함으로써 비누화 반응을 유도하여 실리카 및 점토광물의 분산성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 종래 문제점을 해결하고 생산단가를 현저히 낮출 수 있다.
상기 실리카는 구체적으로 상기 실리카는 평균 입경이 2 내지 10 ㎚인 것을 이용할 수 있다. 실리카의 입경이 작은 경우 생산단가가 급격히 상승하며 균일한 혼합이 어려울 수 있고, 실리카의 입경이 큰 경우 비표면적이 낮아질 수 있다.
상기 제 1단계를 거친 실리카 점토용액은 물 10 g 당 1 내지 5 g의 실리카를 포함할 수 있으며, 실리카가 소량 포함되는 경우 추후 고형화에 많은 시간이 소요될 수 있고, 실리카가 다량 포함되는 경우 균질한 촉매 제조가 어려운 문제점이 있다.
본 발명에 의한 공기정화용 촉매 제조방법은 점토광물, 좋게는 메타카올린을 포함할 수 있다. 상기 메타카올린은 비표면적이 0.5 내지 3 ㎡/g인 것을 이용할 수 있으며, 비표면적이 낮은 경우 충분한 촉매활성 확보가 어려우며, 비표면적이 큰 경우 입자가 지나치게 미세화되어 균일한 혼합이 어려울 수 있다.
상기 제 1단계에서 혼합되는 실리카 : 점토광물 분말의 중량비는 1:1.5 내지 3일 수 있으며, 점토광물이 소량 포함되는 경우 점토광물 첨가에 의한 생산단가 절감 효과가 미미한 한계가 있으며, 점토광물이 다량 포함되는 경우 제조되는 촉매의 경도와 같은 기계강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
구체적으로 상기 실리카 및 점토광물 분말을 혼합하는 수용액은 물 10 g 당 5 내지 8 g의 염기가 혼합된 것일 수 있으며, 이때 염기는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때 실리카 점토용액의 혼합은 기계 교반기 등을 이용할 수 있으며, 균질기(homogenizer)와 같은 고속 교반기를 이용하는 경우 급격한 발열에 의해 오일 첨가 및 에멀전화 전 고형화가 발생하는 문제점이 있다. 더욱 구체적으로, 상기 기계 교반기의 혼합속도는 1000 rpm이하, 좋게는 200 내지 1000rpm일 수 있으며, 혼합속도가 빠른 경우 발열에 의해 균질기를 이용한 경우와 같이 응집이 발생할 수 있다.
본 발명에 의한 공기정화용 촉매 제조방법은 실리카 점토용액에 오일을 첨가하여 실리카 에멀전을 제조하는 제 2단계를 포함한다. 이러한 오일을 실리카 점토 용액에 첨가하여 오일이 수용액상의 실리카 점토용액과 균일하게 혼합되도록 할 수 있다. 만약 오일의 첨가로 비누화 반응이 일어나기 전 금속 산화물을 첨가하는 경우, 응집이 발생하여 성형이 불가능한 제형으로 변화되며, 상술한 바와 같이 비누화 반응을 수행한 후, 금속 산화물을 첨가하여 촉매를 쉽게 성형할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 공기정화용 촉매 제조방법에서 상기 오일은 실리카 10 g 당 25 내지 80 ㎖ 첨가될 수 있으며, 오일이 소량 첨가되는 경우 에멀전화 또는 추후 고형화가 일어나기 어려우며, 오일이 다량 첨가되는 경우 추후 세척과정을 거치더라도 오일이 잔류하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
이때 상기 오일은 식물성 오일인 경우 제한없이 이용이 가능하며, 구체적이고 비한정적인 일예로 상기 오일은 카놀라유, 포도씨유, 올리브유, 대두유 및 옥수수유 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 의한 공기정화용 촉매 제조방법은 상기 실리카 에멀전에 금속산화물을 첨가하여 금속산화물 실리카 에멀전을 제조하는 제 3단계를 포함한다. 이러한 금속 산화물의 첨가에 의하여 최종적으로 제조되는 촉매가 유해가스 제거효율을 가질 수 있다.
이때 상기 금속 산화물에 포함되는 금속은 구리, 망간, 코발트 및 철 등에서 선택되는 하나의 금속이 포함된 단독 산화물 또는 이들 금속의 복합산화물일 수 있으며, 좋게는 망간을 포함할 수 있다.
상기 유해가스 제거용 필터 펠렛 제조방법은 금속산화물 실리카 에멀전을 가열하여 고형화하는 제 4단계를 포함한다. 이러한 과정을 포함함으로써 고상의 유해가스 제거용 촉매를 제조할 수 있다.
이때 고형화를 위한 가열은 45 내지 80 ℃에서 6 내지 20시간 동안 수행될 수 있으며, 가열 온도가 낮거나 가열 시간이 짧은 경우 충분한 고형화가 일어나기 어려운 문제가 있으며, 가열온도가 높거나 가열시간이 긴 경우 촉매에 크랙 등의 문제가 발생할 수 있다.
좋게는 상기 제 4단계 후 세척 및 건조과정을 더 포함할 수 있으며, 이러한 세척 및 건조과정을 거쳐 기공에 불순물이 제거될 수 있으며, 결과적으로 세척 및 건조를 거치지 않은 생성물 대비 현저히 높은 비표면적 및 유해가스 제거효율을 갖는 장점이 있다.
이때 상기 세척은 40 ℃ 이상, 좋게는 40 내지 90 ℃의 뜨거운 물을 이용할 수 있으며, 이러한 온도범위를 만족하는 물을 이용하여 세척함으로써 잔류하는 오일또는 계면활성제 등과 같은 오일변성체까지 제거하여 세척효율을 향상시킬 수 있으며, 나아가 상기 세척은 1회 이상, 좋게는 2 내지 5회 반복될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 상기 건조는 열풍건조 또는 가열건조를 통해 수행될 수 있으며, 100 내지 300 ℃에서 1 내지 5시간 동안 수행될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 세척 및 건조를 마친 후 본 발명의 일 실시예에 의한 공기정화용 촉매는 비표면적이 190 ㎡/g 이상, 좋게는 190 내지 220 ㎡/g일 수 있으며, 평균 기공이 20 내지 35 ㎚일 수 있다. 이러한 비표면적 및 평균기공 크기를 만족함으로써 유해가스를 효율적으로 흡착제거할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로 상기 금속 산화물은 산화, 환원 침전반응을 통해 제조된 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 산화, 환원 침전반응을 통한 망간 산화물의 제조과정을 예를들어 상세히 설명한다.
먼저, 염기가 용해된 용액에 제1망간염을 용해시켜 염기성 망간염 수용액을 제조한다. 이와 별개로, 제 2 망간염을 물에 용해하여 용해시킨 뒤, 염기성 망간염 수용액과 혼합하여 침전물을 얻는다. 이후 침전물을 분리하고 세척 및 건조하여 최종적으로 유해가서 제거효율을 갖는 망간 산화물을 수득할 수 있으며, 이러한 과정을 거쳐 망간 뿐만 아니라 다른 금속의 산화물을 이용하여 공기정화용 촉매를 제조하는 경우 금속 산화물 자체의 기공에 의해 전체 기공도 및 비표면적의 상승효과를 나타낼 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 제 1 망간염 또는 제 2 망간염은 초산망간, 질산망간, 염화망간, 요오드화망간, 브롬화망간, 황산망간, 과망간산칼륨 및 망간아세테이트에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 좋게는 상기 제 1 망간염은 +7가의 망간염이고, 상기 제 2 망간염은 +2가의 망간염일 수 있으며, 이러한 산화수가 다른 망간염을 혼합하여 산화환원에 의한 촉매형성을 더욱 촉진시킬 수 있다.
또한, 상기 염기성 망간염 수용액은 물 100 g 당 30 내지 50 g의 제 1 망간염 및 10 내지 25 g의 염기를 포함할 수 있으며, 상기 제 2 망간염은 물 100 g 당 20 내지 40 g혼합될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 아래 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
1.금속산화물 촉매의 제조
증류수 317.8g에 NaCO3 50.0g을 혼합하여 교반한 후, 과망간산칼륨(KMnO4) 120g을 용해시켜 과망간산칼륨 수용액을 제조하였다. 이어서 증류수 500g에 초산망간(Mn(CH3COO)2·4H2O) 150 g을 용해시켜 망간 초산 수용액을 제조하고 상기 망간 초산 수용액을 규산나트륨이 함유된 과망간산칼륨 수용액에 첨가하여 혼합하였다. 이후 실온(25 ℃)에서 4시간 동안 교반시키면서 산화환원 침전반응(Redox precipitation reaction)에 의한 산화망간 침전을 유도하였다. 반응이 완료되면 원심분리기를 이용하여 침전물과 용액을 분리한 후 증류수로 3회 세척하여 불순물을 제거하였다. 이어서 120℃에서 12시간 건조한 후, 300℃에서 2시간 열처리하여 산화망간 촉매입자를 제조하였다.
2. 공기정화용 촉매의 제조
100 g의 물에 61 g의 KOH를 용해시킨 뒤, 평균입경이 7 ㎚인 실리카 33.5 g을 투입하고 30분간 기계교반기를 이용해 교반한 뒤, 61.5 g의 메타카올린(MK100)을 혼합하고 10분간 추가로 기계교반기로 교반하여 실리카 점토용액을 제조하였다.
제조된 실리카 점토용액에 200 ㎖의 카놀라유를 추가 투입한 뒤 균질기(homogenizer)를 이용하여 10분간 혼합하여 실리카 에멀전을 제조하였으며, 여기에 50 g의 산화망간 촉매입자를 투입하고 기계 교반기로 10분간 교반하여 금속산화물 실리카 에멀전을 제조하였다.
제조된 금속산화물 실리카 에멀전을 50 ℃ 오븐에서 12시간 동안 가열하여 고형화 하였으며, 고형분을 75 ℃ 물로 3회 세척한 뒤 120 ℃에서 2시간, 250 ℃에서 2시간 동안 건조하여 공기정화용 촉매를 제조하였다.
[비교예 1]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되 산화 망간의 첨가 없이 고형화를 수행하여 촉매를 제조하였다.
[비교예 2]
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 카놀라유를 55㎖ 첨가하여 촉매를 제조하였다.
교반기 적용여부의 차이
제조예 1과 같은 함량으로 실리카 및 카올린을 혼합하여 실리카 점토용액을 제조하는 과정에서, 기계 교반기가 아닌 균질기(homogenizer)를 이용하여 교반을 진행하였으며, 교반 과정 중 발열에 의해 고형화가 발생한 것을 확인하여 이를 도 1으로 나타내었다.
도 2를 참고하면 균질기를 이용하여 혼합한 경우 고형화가 발생하여 추가적인 오일 혼합이 어려움을 확인할 수 있다.
오일 첨가 순서에 따른 차이
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 오일의 첨가 전 금속 산화물을 먼저 넣은 뒤 오일을 첨가하였으며, 도 3과 같이 응집이 발생하여 가공이 어려운 것을 확인할 수 있다.
촉매 첨가여부에 따른 차이
제조예 1과 같은 방법으로 제조하되, 금속 산화물 촉매의 첨가 없이 바로 고형화를 수행하여 촉매를 제조한 뒤(비교예 1), 제조예 1 및 비교예 1의 필터 메디아에 대한 질소 흡탈착 등온선을 분석하고 그 결과를 도 4로 나타내었으며, 기공크기 분포도를 분석하고 그 결과를 도 5로 나타내었다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 제조예 1과 같이 금속 산화물의 첨가로 비표면적이 일부 낮아지나, 기공 크기가 커진 것을 확인할 수 있다.
오일 첨가량에 따른 비표면적, 흡착량 비교
제조예 1 및 비교예 2의 촉매에 대하여 질소 흡탈착 등온선 분석 및 기공크기 분포를 분석하고 그 결과를 표 1로 나타내었다.
| 비표면적(㎡/g) | 총 기공부피(Vtotal,㎤/g) | 평균기공크기(nm) | |
| 제조예 1 | 201 | 0.8 | 28 |
| 비교예 2 | 168 | 0.7 | 21 |
표 1을 참고하면, 오일을 소량 첨가한 비교예 2의 경우 비표면적, 총기공부피 및 평균기공크기가 낮은 것을 확인할 수 있다.
유해가스 제거활성 확인
제조예 1 및 비교예 1의 샘플로 유해가스 제거 실험을 수행하였으며, 10L 테들라 백에 가스 샘플을 넣고 30분 및 60 분이 경과한 후의 가스 농도를 측정하고 가스 제거율을 계산하여 그 결과를 표 2 내지 표 4로 나타내었다.
| CO | 비교예 1 | 제조예 1 | |
| % | 30분 | 7 | 78 |
| 60분 | 9 | 93 | |
| Test condition | [CO]o= 46 ppm, Sample = 20.0G/ 5L-Tedlar bag, Detector=Q-RAE+, Activation = 120oC/1h | ||
| NH3 | 비교예 1 | 제조예 1 | |
| % | 30분 | 48 | 95 |
| 60분 | 52 | 97 | |
| Test condition | [NH3]o= 54 ppm, Sample = 1.0G, 5L-Tedlar bag, Detector=Test tube, Activation = 120oC/1h | ||
| CH3CHO | 비교예 1 | 제조예 1 | |
| % | 30분 | 54 | 60 |
| 60분 | 85 | 87 | |
| Test condition | [CH3CHO]o= 55 ppm, Sample = 1.0G, 5L-Tedlar bag, Detector=Test tube, Activation = 120oC/1h | ||
표 2 내지 4를 참고하면, 모든 유해가스에 대하여 제조예 1의 샘플이 우수한 유해가스 제거효율을 가짐을 확인할 수 있다.
100 몸체
200 유입구
300 필터부
310 제 1 집진필터
320 유해가스 제거 필터
330 제 2 집진필터
340 미디움 필터
400 배출구
500 송풍팬
200 유입구
300 필터부
310 제 1 집진필터
320 유해가스 제거 필터
330 제 2 집진필터
340 미디움 필터
400 배출구
500 송풍팬
Claims (15)
- 몸체를 이루는 케이스;
상기 케이스의 하부에 위치하며, 지하주차장의 공기가 유입되는 유입구;
먼지 및 오염물질을 제거하는 필터부; 및
상기 필터부를 통과하여 정화된 공기가 배출되는 배출구;를 포함하며,
상기 필터부는 공기 흐름 방향을 기준으로 제 1 집진 필터, 유해가스 제거 필터, 제 2 집진 필터 및 미디움 필터를 순차로 포함하고,
상기 유해가스 제거 필터와 상기 제 2 집진 필터 사이에 위치하며, 유입구에서 공기를 유입시키고 배출구로 공기를 배출시키는 공기 흐름을 형성하는 송풍팬;을 포함하며,
상기 미디움 필터는 유리섬유 또는 합성섬유를 포함하되,
상기 유해가스 제거 필터는 두 개의 메쉬망 또는 타공판 사이에 유해가스 제거 필터 펠렛이 충진된 것이며,
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 금속 산화물 촉매, 실리카 및 오일을 첨가하여 에멀전화된 메타 카올린을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 유입구는 몸체의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 배출구는 몸체의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 집진필터는 상기 유입구측에 위치하며, 유입구로 유입되는 공기에서 1차적으로 먼지를 제거하는 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 집진 필터는 상기 미디움 필터와 접하며, 상기 몸체 바닥과 수평방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 몸체는 전면에 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 금속 산화물은 망간 산화물인 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 망간 산화물은 +7가의 망간과 +2가의 망간을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 비표면적이 190 ㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 총 기공 부피가 0.6 ㎤/g 이상인 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 유해가스 제거 필터 펠렛은 평균 기공 크기가 20 내지 35 ㎚인 것을 특징으로 하는 지하주차장용 공기 정화 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220186971A KR102587141B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 지하주차장용 공기 정화 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220186971A KR102587141B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 지하주차장용 공기 정화 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102587141B1 true KR102587141B1 (ko) | 2023-10-11 |
Family
ID=88295069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220186971A KR102587141B1 (ko) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | 지하주차장용 공기 정화 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102587141B1 (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0975436A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-25 | Hitachi Ltd | 空気清浄装置およびオゾン検出センサ |
| KR20090130320A (ko) * | 2007-04-23 | 2009-12-22 | 주식회사 엔바이온 | 재생탈취필터를 구비한 공기정화기 및 이 공기정화기의 재생탈취필터 재생방법 |
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| KR20190032001A (ko) * | 2017-09-19 | 2019-03-27 | 주식회사 세일에프에이 | 구리-망간 촉매산화물이 포함된 유해가스 제거용 과립형 필터메디아 조성물 |
| KR102194461B1 (ko) | 2020-06-04 | 2020-12-24 | 주식회사 오투인더스트리 | 지하주차장 공기정화 시스템 |
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-
2022
- 2022-12-28 KR KR1020220186971A patent/KR102587141B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
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