KR102668818B1 - 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템 - Google Patents

지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화장치시스템의 공지정화장치는, 승강장의 공기를 흡입하여 여과하고, 공기에 포함된 부유입자 간의 결합을 위한 양이온과 음이온을 여과된 공기 중으로 방출하여 승강장으로 배출하는 정화부; 및 간헐적으로 작동하여 부유입자 간의 결합에 의해 조대화된 부유입자를 승강장의 외부로 배출하는 배기부;를 포함한다.
이로써, 본 발명은 스크린 도어의 개방으로 인해 승강장으로 유입되는 다량의 미세먼지를 정화부에서 정화하는 것과 함께 일부 미세먼지를 배기부를 통해 승강장의 외부로 배출할 수 있으므로, 스크린 도어의 개방으로 인해 급격히 높아진 승강장의 미세먼지 농도를 비교적 빠른 시간에 낮출 수 있다.

Description

지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템{Air Purifier to Reduce Fine Dust and Viruses on Subway Platforms and Air Purification System Using The Same}
본 발명은 지하철 승강장의 공기질을 개선하기 위한 공기정화시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 중에 포함된 부유입자의 응집에 의한 조대화를 유도하는 플라즈마 이온발생기를 포함하며, 응집되어 조대화된 부유입자를 여과하여 제거하거나 승강장 밖으로 배출하여 지하철 승강장의 미세먼지 및 바이러스를 저감시키는 공기정화시스템에 관한 것이다.
지하철은 많은 시민이 이용하는 도시교통의 핵심수단으로, 빠른 운송과 안전 그리고 쾌적함이 요구된다.
한편, 지하철 역사의 대부분은 지하에 구성되어 밀폐되고, 자연환기에 의한 공기의 순환이 어려운 구조적 특징으로 인하여 먼지나 유해 물질이 쉽게 쌓일 뿐만 아니라, 이동하는 다수의 승객으로 인해 다량의 분진이 발생하고, 특히 지하철이 역사로 들어오는 순간 및 빠져나가는 순간에 발생되는 많은 양의 공기 유동으로 인하여 바닥에 가라앉은 먼지가 비산되어 지하철 승강장의 공기질은 이용객의 건강에 나쁜 영향을 줄 수 있을 정도로 쉽게 악화될 수 있다.
이에 따라 지하철 역사에 구성되는 공기조화설비에 공기정화장치를 함께 구성하여, 공기조화설비를 지나는 공기 중의 먼지와 유해 물질을 제거한 후 지하철 역사로 공급하거나, 대형환기시설을 구축하여 오염된 내부 공기를 외부로 배출하고 신선한 외부 공기를 내부로 유입하고 있다.
그러나, 오래된 지하철 역사의 경우, 승강장의 공기를 외부로 배출하기 위한 배기설비가 없거나, 배기설비의 노화로 인한 현저한 기능 저하로 인하여, 승강장의 오염된 공기를 외부로 배출하지 못하고 있으며, 겨울철에는 실내 온도관리를 위하여 외부 공기의 급기 조차도 이루어지고 있지 못한 실정이다.
이러한 이유로 지하철 승강장에 대용량 공기청정기를 배치하고 있으며, 대용량 공기청정기와 관련된 선행기술문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-2290375호(2021.08.10. 등록, 이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)가 제안된 바 있다. 선행기술문헌 1에 따른 공기정화장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체의 하단부에 형성되어 공기가 유입되는 유입구(10)와, 본체의 상단부에 형성되어 여과된 공기가 배출되는 배출구(20)와, 상기 유입구(10)를 통해 공기가 유입되고 상기 배출구(20)를 통해 공기가 배출되도록 공기를 유동시키는 송풍모듈(30) 및 상기 유입구(10)에 설치되어 공기를 여과하는 흡착필터모듈(40)을 포함한다.
상기와 같은 선행기술문헌 1의 공기정화장치는, 지하철 승강장의 벽에 밀착되도록 설치되어 승객의 통행을 방해하지 않으면서도 충분한 정화능력을 갖도록 한 것으로, 상기 흡착필터모듈(40)은 공기 중의 미세먼지를 여과하기 위하여 정전필터, 에어필터 또는 헤파필터를 포함한다.
이처럼 미세먼지의 여과를 위하여 흡착필터모듈(40)에 구비되는 정전필터, 에어필터 및 헤파필터의 경우, 시간의 경과와 더불어 포집되는 미세먼지가 쌓이면서 공기의 흐름성 및 여과효율을 저하시키므로, 주기적으로 포집된 미세먼지를 제거하거나, 필터 자체를 교체하는 작업이 요구된다.
그러나, 필터를 주기적으로 교체하거나 세척하기 위해서는 많은 인력과 비용이 요구되어 필터의 교체나 세척이 적시에 이루어지지 못하는 경우가 많으며, 이에 따라 지하철 승강장의 공기질이 효과적으로 관리되지 않아 기준치를 충족하지 못하는 경우가 빈번하다.
특히, 승강장에 마련된 스크린 도어의 개방 시, 순간적으로 많은 양의 미세먼지가 터널로부터 승강장으로 유입되며, 배기설비가 없거나 제 기능을 하지 못하는 경우, 승강장으로 유입된 미세먼지는 승강장에 마련된 공기청정기에 전적으로 의존한 상태로 제한적으로 제거될 수밖에 없다. 결국, 공기청정기가 정상적으로 작동하는 상황에서도, 승강장의 승객은 유입된 미세먼지가 공기청정기에 의해 완전히 제거되기 전까지 다량의 미세먼지에 노출될 수밖에 없는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2290375호(2021.08.10.등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스크린 도어의 개방으로 인해 터널로부터 승강장으로 유입되는 미세먼지를 비교적 빠른 시간에 제거할 수 있는 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 공기 중의 부유입자를 서로 결합시켜 조대화시킴으로써, 헤파필터와 같이 압력손실이 큰 고밀도 필터를 사용하지 않고도 승강장의 미세먼지 및 초미세먼지를 제거할 수 있는 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 공기질 데이터를 실시간으로 감지하여 원격으로 선택적인 배기가 이루어져 공기 중의 바이러스를 효과적으로 저감시킬 수 있는 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 문제점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화장치를 이용한 공기정화시스템은, 정화부(20)와 배기부(30)를 포함하도록 지하철 승강장에 배치되는 배기형 공기정화장치(100); 상기 배기형 공기정화장치(100)의 배기부(30)로부터 승강장 바닥 슬래브(410)를 관통하여 터널(430)로 연결되는 배기유로(200); 및 하나 이상의 배기형 공기정화장치(100)와 유무선 통신망을 통해 연결되어 미세먼지 측정센서(440)가 측정한 승강장의 공기질 데이터를 바탕으로 설정된 조건에 따라 배기부(30)가 작동되도록 제어하는 관리서버(300);를 포함하되, 상기 배기형 공기 정화장치(100)의 정화부(20)는 승강장의 공기를 흡입하여 정화용 필터유닛(21)가 공기 중의 부유입자를 여과하고, 플라즈마 이온발생기(22)가 플라즈마 방전을 통해 양이온과 음이온을 방출하여 공기에 포함된 부유입자 간의 결합을 형성하여 승강장으로 배출하며, 상기 배기부(30)는 배기용 필터유닛(31)이 공기 중의 부유입자를 여과하고, 역류방지댐퍼(32)가 배기 시에만 간헐적으로 작동하여 배기유로(200)를 개방함으로써, 부유입자 간의 결합에 의해 조대화된 부유입자를 승강장의 외부로 배출하며, 상기 정화용 필터유닛(21)은 세척필터(212)를 포함하되, 상기 세척필터(212)는 파형 단면을 지니는 복수의 금속망이 다중 레이어 구조를 형성하도록 중첩 배치되고, 중첩 배치된 금속망들의 가장자리를 따라 마감편(216a) 양측에 한 쌍의 지지편(216b)이 연직한 자세로 형성된 찬넬형의 필터 프레임(215)이 연장되어 금속망들을 지지하도록 사각틀 형태로 이루어지되, 상기 필터 프레임(215)의 대향하는 적어도 한 쌍의 측변에는 금속망의 골부의 형상에 대응되는 다수의 고정편(216c)이 절곡 형성되어 금속망의 골부로 삽입되어 가압 고정하고, 세척필터(212)의 세척에 사용된 세척수가 필터 프레임(215)에서 배출되도록 고정편(216c)의 절곡부를 따라 슬릿 형태의 배수홀(216d)이 형성되며, 마감편(216a)에는 잔류수 배출홀(216e)이 형성되고, 상기 관리서버(300)는 스크린 도어(450)와 연동하여 스크린 도어(450)의 개방 시에 미리 설정된 시간 동안 배기부(30)가 강제 작동되도록 제어하되, 상기 배기부(30)의 송풍기(33)는 스크린 도어(450)의 개방 시에 일시적으로 풍속이 증가되는 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화장치를 이용한 공기정화시스템은, 정화부(20)와 배기부(30)를 포함하도록 지하철 승강장에 배치되는 배기형 공기정화장치(100); 상기 배기형 공기정화장치(100)의 배기부(30)로부터 지상으로 연결되는 배기유로(200); 및 하나 이상의 배기형 공기정화장치(100)와 유무선 통신망을 통해 연결되어 미세먼지 측정센서(440)가 측정한 승강장의 공기질 데이터를 바탕으로 설정된 조건에 따라 배기부(30)가 작동되도록 제어하는 관리서버(300);를 포함하되, 상기 배기형 공기 정화장치(100)의 정화부(20)는 승강장의 공기를 흡입하여 정화용 필터유닛(21)가 공기 중의 부유입자를 여과하고, 플라즈마 이온발생기(22)가 플라즈마 방전을 통해 양이온과 음이온을 방출하여 공기에 포함된 부유입자 간의 결합을 형성하여 승강장으로 배출하며, 상기 배기부(30)는 배기용 필터유닛(31)이 공기 중의 부유입자를 여과하고, 역류방지댐퍼(32)가 배기 시에만 간헐적으로 작동하여 배기유로(200)를 개방함으로써, 부유입자 간의 결합에 의해 조대화된 부유입자를 승강장의 외부로 배출하며, 상기 정화용 필터유닛(21)은 세척필터(212)를 포함하되, 상기 세척필터(212)는 파형 단면을 지니는 복수의 금속망이 다중 레이어 구조를 형성하도록 중첩 배치되고, 중첩 배치된 금속망들의 가장자리를 따라 마감편(216a) 양측에 한 쌍의 지지편(216b)이 연직한 자세로 형성된 찬넬형의 필터 프레임(215)이 연장되어 금속망들을 지지하도록 사각틀 형태로 이루어지되, 상기 필터 프레임(215)의 대향하는 적어도 한 쌍의 측변에는 금속망의 골부의 형상에 대응되는 다수의 고정편(216c)이 절곡 형성되어 금속망의 골부로 삽입되어 가압 고정하고, 세척필터(212)의 세척에 사용된 세척수가 필터 프레임(215)에서 배출되도록 고정편(216c)의 절곡부를 따라 슬릿 형태의 배수홀(216d)이 형성되며, 마감편(216a)에는 잔류수 배출홀(216e)이 형성되고, 상기 관리서버(300)는 스크린 도어(450)와 연동하여 스크린 도어(450)의 개방 시에 미리 설정된 시간 동안 배기부(30)가 강제 작동되도록 제어하되, 상기 배기부(30)의 송풍기(33)는 스크린 도어(450)의 개방 시에 일시적으로 풍속이 증가되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 관리서버(300)는 승강장의 미세먼지(PM-10)의 농도가 제1 기준농도 이상 그리고 초미세먼지(PM-2.5)의 농도가 제2 기준농도 이하인 경우에 배기부(30)를 작동시키도록 설정될 수 있다.
본 발명의 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템에 의하면, 스크린 도어의 개방으로 인해 승강장으로 유입되는 다량의 미세먼지를 정화부에서 정화하는 것과 함께 일부 미세먼지를 배기부를 통해 승강장의 외부로 배출할 수 있으므로, 스크린 도어의 개방으로 인해 급격히 높아진 승강장의 미세먼지 농도를 비교적 빠른 시간에 낮출 수 있다.
특히, 정화부의 플라즈마 이온발생기에서 방출되는 양이온과 음이온에 의해 하전되어 양극성을 띤 미세먼지 입자와 음극성을 띤 미세먼지 입자가 정전기력에 의해 서로 결합되어 응집되면서 부피가 커지게 되므로, 고밀도 필터에 비하여 상대적으로 압력손실이 적은 중밀도 필터 또는 저밀도 필터를 이용하여 미세먼지 및 초미세먼지를 여과할 수 있다. 이로써, 필터의 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 공기정화에 요구되는 에너지의 절감이 가능하다.
나아가, 플라즈마 이온발생기로부터 방출되는 양이온과 음이온에 의해 생성되는 OH 라디칼에 의해 공기 중의 부유미생물을 저감시킬 수 있으므로, 승강장에서 공기를 매개로 한 감염병의 확산을 억제할 수 있다.
그리고, 관리서버는 측정센서가 측정한 공기질 데이터를 실시간으로 감지하여 설정된 조건에 따라 원격으로 배기부를 작동시킴으로써, 선택적인 배기가 이루어질 수 있으므로 공기 중의 바이러스를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
도 1은 선행기술문헌에 따른 공기정화장치의 구조도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기형 공기정화장치의 내부 구조도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정화부의 구조도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 세척필터의 사시도,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 세척필터에 적용된 금속망의 사시도,
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 세척필터에 적용된 필터 프레임의 사시도,
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 세척필터에 적용된 필터 프레임을 구성하는 찬넬형 프레임의 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 이온발생기의 구조도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기부의 구조도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화시스템이 구조도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화시스템의 구조도.
이하에서는 도면에 도시된 사항을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하되, 관련된 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기형 공기정화장치(100)는, 지하철 승강장에 기립된 자세로 배치되는 본체(10)와, 상기 본체(10)에 구비되어 승강장의 공기를 여과하는 정화부(20) 및 상기 본체(10)의 또 다른 위치에 구비되어 승강장의 공기를 외부로 배출하는 배기부(30)를 포함한다. 이때, 상기 정화부(20)는 항시 작동하여 승강장의 공기를 여과할 수 있고, 상기 배기부(30)는 간헐적으로 작동하여 승강장의 공기를 승강장 외부로 배출할 수 있다. 물론, 상기 정화부(20)는 배기부(30)에 의한 공기의 배기과정에서 일시적으로 공기의 정화를 중단할 수도 있다.
상기 본체(10)의 전면에는 제1 흡입구(11)와 제2 흡입구(12)가 구비되며, 상기 제1,2 흡입구(11,12)는 서로 다른 위치에서 본체(10)의 전면을 부분적으로 개방하도록 형성된다. 이로써, 승강장의 공기는 제1 흡입구(11) 및 제2 흡입구(12)로 유입되며, 제1 흡입구(11)를 통해 유입되는 공기는 정화부(20)를 거쳐 승강장으로 다시 배출되고, 제2 흡입구(12)를 통해 유입되는 공기는 배기부(30)를 거쳐 승강장의 외부로 배출된다.
한편, 도 2에는 제1 흡입구(11)가 제2 흡입구(12)의 상부에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 제1 흡입구(11)가 제2 흡입구(12)의 하부에 위치할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 흡입구(11)와 제2 흡입구(12)는 동일한 높이에서 좌우로 이격되어 서로 다른 곳에 위치하도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 본체(10)에는 정화부(20)에 의해 여과된 공기가 배출되는 배출구(13)와, 승강장에 구비되는 배기유로(200)와 연결되는 배기구(14)가 형성된다. 이때, 상기 배출구(13)는 정화부(20)와 연결되고, 상기 배기구(14)는 배기부(30)와 연결된다. 따라서, 제1 흡입구(11)를 통해 본체(10)로 유입되는 공기는 정화부(20)에 의해 여과된 후 배출구(13)를 통해 승강장으로 배출되고, 제2 흡입구(12)를 통해 본체(10)로 유입되는 공기는 배기구(14) 및 배기유로(200)를 통해 승강장의 외부로 배출된다.
또한, 상기 본체(10)의 내부에는 본체(10)의 내부 공간을 정화부(20)가 구성되는 정화공간(S1) 및 배기부(30)가 구성되는 배기공간(S2)으로 분할하는 격벽(15)이 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정화부(20)는 본체(10)에 마련된 정화공간(S1)에 구비되어, 승강장의 공기를 흡입하여 여과하고, 공기에 포함된 부유입자 간의 결합을 위한 양이온과 음이온을 여과된 공기 중으로 방출하여 승강장으로 배출하는 것으로, 정화용 필터유닛(21)과 플라즈마 이온발생기(22) 및 송풍기(23)를 포함한다.
상기 정화용 필터유닛(21)은 프리필터(211)와 세척필터(212)를 포함하며, 상기 프리필터(211)가 세척필터(212)의 전단에 배치되어 상대적으로 입자의 크기가 큰 부유입자를 먼저 제거하고, 세척필터(212)는 프리필터(211)의 후단에서 나머지 부유입자를 제거하게 되며, 이러한 프리필터(211)와 세척필터(212)는 착탈 가능한 구조로 본체(10)의 제1 흡입구(11)에 조립된다.
도 4a 내지 4d에 도시된 바와 같이, 상기 세척필터(212)는, 공기는 통과하고 부유입자는 걸러내기 위한 메쉬 구조를 갖되 세척하여 재사용이 가능한 금속망(213,214)과, 상기 금속망(213,214)을 지지하는 필터 프레임(215)을 포함한다. 이때, 상기 금속망(213,214)은 산부와 골부가 반복적으로 연속되는 파형 단면을 구비하는 2개 이상의 금속망(213,214)이 다중 레이어 구조를 형성하도록 중첩 배치되고, 상기 필터 프레임(215)은 중첩 배치된 금속망(213,214)들의 가장자리를 따라 연장되어 금속망(213,214)들을 지지하도록 사각틀 형태로 이루어지되, 금속망(213,214)의 골부로 삽입되어 금속을 가압 고정하는 다수의 고정편(216c)을 구비한다.
보다 구체적으로, 상기 필터 프레임(215)은 4개의 찬넬형 프레임(215a)이 사각의 구조로 조립된 것으로 이루어지며, 각각의 찬넬형 프레임(215a)은 평판형의 마감편(216a) 양측에 한 쌍의 지지편(216b)이 연직한 자세로 형성되어 ㄷ자 형상의 단면을 갖는다.
한편, 필터 프레임(215)의 상하 또는 좌우에 위치하여 서로 대향하는 한 쌍의 측변을 형성하는 찬넬형 프레임(215a)의 경우, 지지편(216b)의 끝단에 다수의 고정편(216c)이 내측 방향으로 절곡 형성될 수 있다. 이러한 고정편(216c)은 필터 프레임(215)의 네 측변 중 대향하는 적어도 한 쌍의 측변에 형성될 수 있다.
이와 같이 지지편(216b)의 끝단에 형성되는 고정편(216c)은, 금속망(213,214)의 골부로 삽입되며, 골부에 양 측면이 밀착되어 해당 금속망(213,214)을 가압 고정하도록, 골부의 형상에 대응하는 형성을 지닐 수 있으며, 여러 위치에서 골부로 삽입되도록 여러 개가 분산 형성된다.
이와 같은 세척필터(212)는 금속망(213,214)을 지지하는 고정편(216c)이 필터 프레임(215)에 일체로 형성되어, 금속망(213,214)의 지지를 위한 별도 지지부재의 사용이 요구되지 않으므로, 세척필터(212)의 전체적인 구조를 단순화시킬 수 있고, 지지부재의 설치로 인해 공기의 유동 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 세척필터(212)의 세척에 사용된 세척수가 고정편(216c)을 지나 이동할 수 있도록 하는 배수홀(216d)이 각각의 고정편(216c)에 형성될 수 있으며, 상기 배수홀(216d)은 고정편(216c)의 절곡부를 따라 연장되는 슬릿 형태로 형성될 수 있다. 이처럼 배수홀(216d)이 고정편(216c)의 절곡부를 따라 연장되는 슬릿 형태로 형성되는 경우, 절곡부의 면적이 감소함에 따라 찬넬형 프레임(215a)의 제조과정에서 고정편(216c)을 보다 용이하게 절곡할 수 있게 되어 생산성을 향상시킬 수 있고, 필터 프레임(215)의 내부와 연결되는 공기 순환구조가 형성됨에 따라 세척 후 필터 프레임(215) 내부의 신속한 건조를 유도할 수 있다.
이에 더하여, 상기 마감편(216a)에는 하나 이상의 잔류수 배출홀(216e)이 형성되어, 필터 프레임(215)의 내부로 유입된 세척수의 외부 배출이 가능하게 하고, 필터 프레임(215)의 내부와 연결되는 또 다른 공기 순환구조를 형성하여, 세척필터(212)의 더욱 신속한 건조를 유도할 수 있다. 또한, 상기 잔류수 배출홀(216e)을 마감편(216a)과 지지편(216b) 사이의 절곡부에 형성하게 되면, 절곡부의 면적 감소 인해 지지편(216b)을 보다 용이하게 절곡할 수 있으며, 액적이 맺히기 쉬운 절곡부에 잔류수 배출홀(216e)이 형성됨에 따라 잔류수의 효과적인 배출이 가능하게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 이온발생기(22)는 정화용 필터유닛(21)에 의해 여과 처리된 공기 중으로 양이온와 음이온을 방출하는 것으로, 플라즈마 이온발생기(22)로부터 방출되는 양이온과 음이온은 정화용 필터유닛(21)을 그대로 통과한 부유입자와 결합되어 부유입자의 하전을 유도하고, 바이러스의 사멸을 위한 OH 라디칼을 생성하게 된다.
한편, 상기 플라즈마 이온발생기(22)는 고전압발생기(221)와 연결되어 고압의 전기방전을 통해 양이온을 방출하여 공기 중의 부유입자를 양극으로 하전시키는 양극하전부(222)와, 고전압발생기(223)와 연결되어 고압의 전기방전을 통해 음이온을 방출하여 공기 중의 부유입자를 음극으로 하전시키는 음극하전부(224)를 포함할 수 있다. 이러한 플라즈마 이온발생기(22)는 실시 가능한 하나의 형태를 예시한 것으로, 본 발명의 플라즈마 이온발생기(22)는 공지된 다양한 구조의 이온발생기를 이용하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 플라즈마 이온발생기(22)로부터 방출되는 양이온 및 음이온의 일부는 주변 부유입자와 결합되어 해당 부유입자를 양극 또는 음극으로 하전시키게 되며, 나머지 일부는 배출구(13)를 통해 승강장으로 배출되어 승강장의 공기 중에 포함된 부유입자와 결합되어 하전시키게 된다. 이와 같이 양극으로 하전된 부유입자와 음극으로 하전된 부유입자가 정전기력에 의해 서로 결합되는 과정에 반복됨에 따라 공기 중의 부유입자는 점차 커지게 되므로, 정화용 필터유닛(21)에 헤파필터와 같은 고밀도 필터를 사용하지 않더라도 승강장의 초미세먼지의 여과가 가능하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 양극하전부(222)에서는 고압의 전기방전으로 인하여 물(H2O) 분자가 해리되는 과정에서 한 개의 수소원자(H+)가 떨어지면서 OH 라디칼이 생성되고, 상기 음극하전부에서는 고압의 전기방전으로 인하여 형성되는 수소 원자(H)와 음전하를 띤 산소 이온(O2 -)이 결합되어 하이드로 페록시 라디칼이 생성됨에 따라, 공지 중의 바이러스도 함께 제거할 수 있다.
한편, 상기 플라즈마 이온발생기(22)는 자체적으로 구비하는 컨트롤러가 양이온과 음이온을 방출하는 과정에서 발생되는 쇼트에 의한 화재 위험성을 관리하기 위하여 쇼트의 발생 시 일시적으로 전압과 전류를 강하할 수 있다.
또한, 실시형태에 따라서는 플라즈마 이온발생기(22)는 미세먼지 측정센서(440)로부터 공기질 데이터를 전달받아 플라즈마 이온발생기(22)에 인가되는 전류량을 유기적으로 제어하여 초미세먼지의 농도가 높은 경우에는 전류량을 증가시키고, 농도가 낮은 경우에는 전류량을 감소시킴으로써, 초미세먼지의 신속한 조대화를 유도할 수 있다. 이때, 후술할 송풍기(23)의 풍속을 제어하여 그 효과를 배가할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 송풍기(23)는 승강장의 공기가 제1 흡입구(11)를 통해 정화공간(S1)으로 유입되고 배출구(13)를 통해 승강장으로 배출되도록 공기를 유동시키는 것으로, 많은 양의 공기를 신속히 유동시킬 수 있고, 풍속이 제어되도록 BLDC 모터(Brushless DC electric motor)가 적용된 송풍기로 구성되는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기부(30)는 본체(10)에 마련된 배기공간(S2)에 구비되어, 승강장의 공기를 흡입하여 여과한 후, 승강장의 외부로 배출하는 것으로, 배기용 필터유닛(31)과 역류방지댐퍼(32) 및 송풍기(33)를 포함한다.
상기 배기용 필터유닛(31)은 프리필터(311)와 세척필터(312)를 포함하며, 상기 프리필터(311)와 세척필터(312)는 도 3 내지 도 4d를 참조하여 설명된 정화용 필터유닛(21)의 프리필터(211) 및 세척필터(212)와 동일하게 구성될 수 있으므로, 배기용 필터유닛(31)의 프리필터(311)와 세척필터(312)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 역류방지댐퍼(32)는 본체(10)의 배기구(14)를 개폐하도록 배기구(14)에 설치된다. 이러한 역류방지댐퍼(32)는 액추에이터의 작동에 의해 블레이드가 회전하여 배기구(14)를 개폐하는 전동댐퍼로 이루어질 수 있으며, 배기부(30)의 작동을 위한 송풍기(33)의 작동 시 연동하여 배기구(14)를 개방하도록 설정된다.
상기 송풍기(33)는 승강장의 공기가 제2 흡입구(12)를 통해 배기공간(S2)으로 유입되고 배기구(14) 및 배기유로(200)를 통해 승강장의 외부로 배출되도록 공기를 유동시키는 것으로, BLDC 모터(Brushless DC electric motor)가 적용된 송풍기로 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 배기형 공기정화장치(100)는, 정화부(20)를 구성하는 송풍기(23)의 작동에 의해 승강장의 공기가 제1 흡입구(11)를 통해 유입되는 과정에서 공기 중의 부유입자는 정화용 필터유닛(21)에 의해 제거되며, 정화용 필터유닛(21)을 통과한 작은 크기의 부유입자는 플라즈마 이온발생기(22)에서 방출되는 양이온 및 음이온과 함께 승강장으로 다시 배출되고, 이러한 과정에서 양이온 또는 음이온과 결합으로 인해 하전되어 서로 결합되면서 부피가 점차적으로 증가하게 되므로, 재차 제1 흡입구(11)로 유입되는 과정에서 정화용 필터유닛(21)에 의해 제거된다. 이처럼 본 발명의 배기형 공기정화장치(100)는 공기 중에 부유하는 작은 크기의 부유입자를 하전시켜 서로 간의 결합을 통해 조대화시킴으로써, 중밀도 또는 저밀도 필터를 이용하여 초미세 먼지를 여과할 수 있다.
뿐만 아니라, 승강장 또는 배기형 공기정화장치(100)에 설치되는 미세먼지 측정센서(440)가 측정한 승강장의 공기질 데이터를 바탕으로 적절한 시기에 배기부(30)를 작동시켜, 승강장의 공기를 외부로 배출함으로써, 승강장의 공기질을 보다 신속히 개선할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기정화시스템은, 배기형 공기정화장치(100)와, 배기유로(200) 및 관리서버(300)를 포함한다.
상기 배기형 공기정화장치(100)는 하나 이상이 지하철 승강장에 배치될 수 있으며, 각각의 배기형 공기정화장치(100)는 본체(10)의 배기구(14)가 배기유로(200)에 연결되도록 배치된다.
상기 배기유로(200)는 승강장의 바닥슬래브(410)를 관통하여, 상단부는 배기형 공기정화장치(100)의 배기구(14)에 연결되고, 하단부는 승강장 바닥 슬래브(410)의 하부 공간(420)과 연결된다. 따라서, 배기형 공기정화장치(100)의 배기구(14)를 통해 배출되는 공기는 배기유로(200)를 통해 바닥 슬래브(410)의 하부 공간(420)으로 배출되어 터널(430) 방향으로 유동하여 배출된다.
상기 관리서버(300)는 승강장에 배치된 배기형 공기정화장치(100)를 원격지에서 제어 및 관리할 수 있도록 하는 것으로, 승강장에 배치된 하나 이상의 배기형 공기정화장치(100)와 유무선 통신망을 통해 연결되며, 승강장 또는 배기형 공기정화장치의 본체(10)에 마련되는 미세먼지 측정센서(440)가 측정한 승강장의 공기질 데이터를 이용하여 원격으로 배기구(14)를 선택적으로 작동시키게 된다. 이때, 상기 미세먼지 측정센서(440)는 미세먼지(PM-10) 농도 및 초미세먼지(PM-2.5) 농도를 각각 측정할 수 있다.
한편, 상기 관리서버(300)는 미세먼지 측정센서(440)가 측정한 공기질 데이터를 유무선 통신망을 통해 전달받아 저장하고, 해당 공기질 데이터의 미세먼지 농도 및 초미세먼지 농도를 제1 기준농도 및 제2 기준농도와 비교하여 배기부(30)의 작동여부를 판단할 수 있다.
일 실시예로, 상기 관리서버(300)는 승강장의 미세먼지 농도가 제1 기준농도인 90㎍/㎥ 이상이고, 초미세먼지 농도가 제2 기준농도인 40㎍/㎥ 이하인 경우, 배기부(30)를 작동시키도록 설정될 수 있다. 실내공기질 관리법 시행규칙에 의하면, 다중이용시설인 지하역사의 경우, 미세먼지(PM-10) 농도는 100㎍/㎥ 이하, 초미세먼지(PM-2.5) 농도를 50㎍/㎥ 이하로 유지하도록 규정하고 있다. 본 발명의 배기형 공기정화장치(100)는 부유입자 간의 결합을 통해 초미세먼지를 미세먼지로 전환하고, 미세먼지를 일반 먼지로 전환시키게 되므로, 시간의 경과와 더불어 초미세먼지의 농도는 감소하고, 미세먼지 농도는 증가하다 감소하는 경향을 나타내게 된다.
결국, 승강장의 미세먼지 농도 및 초미세먼지 농도가 실내공기질 관리법 시행규칙에서 규정하는 농도를 만족하는 경우에도, 초미세먼지의 엄격한 관리와 공기정화장치의 효율적인 가동을 위하여 초미세먼지의 충분한 조대화가 이루어진 경우에만 선택적으로 배기가 이루어지도록 구현된다. 다시 말해, 미세먼지는 인체에 미치는 영향이 미비하고 점막에 의한 흡착과 배출이 용이한 반면, 초미세먼지의 유해성은 이와 달리 심각하다는 점에 착안하여 초미세먼지 농도가 제1 기준농도(예컨대, 40㎍/㎥) 이하가 되도록 충분히 저감되고, 검출되는 미세먼지 농도는 역설적으로 제2 기준농도(예컨대, 90㎍/㎥) 이상이 되도록 동시에 충족되는 시점을 특정함으로써, 해당 시점에 승강장의 공기를 외부로 배출하도록 배기부(30)를 작동시킬 수 있다.
또한, 상기 관리서버(300)에는, 각각의 배기형 공기정화장치(100)에 대한 제어 이력 및 상태 이력이 저장되는 데이터베이스가 구축되어 여러 배기형 공기정화장치(100)에 대한 체계적인 관리시스템의 구축이 가능하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 관리서버(300)는 스크린 도어(450)의 개방 시, 미리 설정된 시간 동안 배기부(30)를 강제 작동시키도록 스크린 도어(450)와 연동하여 배기부(30)를 제어하도록 설정될 수도 있으며, 이때 상기 배기부(30)의 송풍기(33)도 스크린 도어(450)의 개방 시기와 연동되어 일시적으로 풍속을 증가시켜 효과적인 배기가 이루어지도록 구현할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화시스템은, 배기형 공기정화장치(100)와, 배기유로(200) 및 관리서버(300)를 포함한다. 이때, 상기 배기형 공기정화장치(100) 및 관리서버(300)는 도 7을 참조하여 설명된 공기정화시스템의 배기형 공기정화장치(100) 및 관리서버(300)와 동일하게 구성될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 배기유로(200)는 승강장의 벽이나 천장을 통해 지상으로 연장된다. 따라서, 배기형 공기정화장치(100)의 배기구(14)를 통해 배출되는 공기는 배기유로(200)를 통해 지상으로 배출된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화시스템은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 본체 20: 정화부
30: 배기부 21: 정화용 필터유닛
22: 플라즈마 이온발생기 23: 송풍기
31: 배기용 필터유닛 32: 역류방지댐퍼
33: 송풍기 100: 배기형 공기정화장치
200; 배기유로 300: 관리서버

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 정화부(20)와 배기부(30)를 포함하도록 지하철 승강장에 배치되는 배기형 공기정화장치(100);
    상기 배기형 공기정화장치(100)의 배기부(30)로부터 승강장 바닥 슬래브(410)를 관통하여 터널(430)로 연결되는 배기유로(200); 및
    하나 이상의 배기형 공기정화장치(100)와 유무선 통신망을 통해 연결되어 미세먼지 측정센서(440)가 측정한 승강장의 공기질 데이터를 바탕으로 설정된 조건에 따라 배기부(30)가 작동되도록 제어하는 관리서버(300);를 포함하되,
    상기 배기형 공기 정화장치(100)의 정화부(20)는 승강장의 공기를 흡입하여 정화용 필터유닛(21)가 공기 중의 부유입자를 여과하고, 플라즈마 이온발생기(22)가 플라즈마 방전을 통해 양이온과 음이온을 방출하여 공기에 포함된 부유입자 간의 결합을 형성하여 승강장으로 배출하며, 상기 배기부(30)는 배기용 필터유닛(31)이 공기 중의 부유입자를 여과하고, 역류방지댐퍼(32)가 배기 시에만 간헐적으로 작동하여 배기유로(200)를 개방함으로써, 부유입자 간의 결합에 의해 조대화된 부유입자를 승강장의 외부로 배출하며,
    상기 정화용 필터유닛(21)은 세척필터(212)를 포함하되, 상기 세척필터(212)는 파형 단면을 지니는 복수의 금속망이 다중 레이어 구조를 형성하도록 중첩 배치되고, 중첩 배치된 금속망들의 가장자리를 따라 마감편(216a) 양측에 한 쌍의 지지편(216b)이 연직한 자세로 형성된 찬넬형의 필터 프레임(215)이 연장되어 금속망들을 지지하도록 사각틀 형태로 이루어지되, 상기 필터 프레임(215)의 대향하는 적어도 한 쌍의 측변에는 금속망의 골부의 형상에 대응되는 다수의 고정편(216c)이 절곡 형성되어 금속망의 골부로 삽입되어 가압 고정하고, 세척필터(212)의 세척에 사용된 세척수가 필터 프레임(215)에서 배출되도록 고정편(216c)의 절곡부를 따라 슬릿 형태의 배수홀(216d)이 형성되며, 마감편(216a)에는 잔류수 배출홀(216e)이 형성되고,
    상기 관리서버(300)는 스크린 도어(450)와 연동하여 스크린 도어(450)의 개방 시에 미리 설정된 시간 동안 배기부(30)가 강제 작동되도록 제어하되, 상기 배기부(30)의 송풍기(33)는 스크린 도어(450)의 개방 시에 일시적으로 풍속이 증가되는 것을 특징으로 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화장치를 이용한 공기정화시스템.
  6. 정화부(20)와 배기부(30)를 포함하도록 지하철 승강장에 배치되는 배기형 공기정화장치(100);
    상기 배기형 공기정화장치(100)의 배기부(30)로부터 지상으로 연결되는 배기유로(200); 및
    하나 이상의 배기형 공기정화장치(100)와 유무선 통신망을 통해 연결되어 미세먼지 측정센서(440)가 측정한 승강장의 공기질 데이터를 바탕으로 설정된 조건에 따라 배기부(30)가 작동되도록 제어하는 관리서버(300);를 포함하되,
    상기 배기형 공기 정화장치(100)의 정화부(20)는 승강장의 공기를 흡입하여 정화용 필터유닛(21)가 공기 중의 부유입자를 여과하고, 플라즈마 이온발생기(22)가 플라즈마 방전을 통해 양이온과 음이온을 방출하여 공기에 포함된 부유입자 간의 결합을 형성하여 승강장으로 배출하며, 상기 배기부(30)는 배기용 필터유닛(31)이 공기 중의 부유입자를 여과하고, 역류방지댐퍼(32)가 배기 시에만 간헐적으로 작동하여 배기유로(200)를 개방함으로써, 부유입자 간의 결합에 의해 조대화된 부유입자를 승강장의 외부로 배출하며,
    상기 정화용 필터유닛(21)은 세척필터(212)를 포함하되, 상기 세척필터(212)는 파형 단면을 지니는 복수의 금속망이 다중 레이어 구조를 형성하도록 중첩 배치되고, 중첩 배치된 금속망들의 가장자리를 따라 마감편(216a) 양측에 한 쌍의 지지편(216b)이 연직한 자세로 형성된 찬넬형의 필터 프레임(215)이 연장되어 금속망들을 지지하도록 사각틀 형태로 이루어지되, 상기 필터 프레임(215)의 대향하는 적어도 한 쌍의 측변에는 금속망의 골부의 형상에 대응되는 다수의 고정편(216c)이 절곡 형성되어 금속망의 골부로 삽입되어 가압 고정하고, 세척필터(212)의 세척에 사용된 세척수가 필터 프레임(215)에서 배출되도록 고정편(216c)의 절곡부를 따라 슬릿 형태의 배수홀(216d)이 형성되며, 마감편(216a)에는 잔류수 배출홀(216e)이 형성되고,
    상기 관리서버(300)는 스크린 도어(450)와 연동하여 스크린 도어(450)의 개방 시에 미리 설정된 시간 동안 배기부(30)가 강제 작동되도록 제어하되, 상기 배기부(30)의 송풍기(33)는 스크린 도어(450)의 개방 시에 일시적으로 풍속이 증가되도록 제어되는 것을 특징으로 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화장치를 이용한 공기정화시스템.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 관리서버(300)는 승강장의 미세먼지(PM-10)의 농도가 제1 기준농도 이상 그리고 초미세먼지(PM-2.5)의 농도가 제2 기준농도 이하인 경우에 배기부(30)를 작동시키는 것을 특징으로 지하철 승강장 미세먼지 및 바이러스 저감을 위한 배기형 공기정화장치를 이용한 공기정화시스템.
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