KR20030064456A - 대기오염 방지장치 및 이를 이용한 오염공기의 정화방법 - Google Patents

대기오염 방지장치 및 이를 이용한 오염공기의 정화방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대기오염 방지장치 및 이 장치를 이용한 대기오염 방지방법에 관한 것으로서, 본 발명의 장치는 오염공기 유입부(100), 공기정화수단(200), 정화공기 배출부(300), 분무액 분사수단(400) 및 분무액 순환수단(500)을 포함하여 이루어지고, 상기 공기정화수단은 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 구조의 공기정화실을 포함하고, 상기 공기 정화실은 다수 개가 반복 설치되어도 좋으며, 상기 정화실 내의 공기의 흐름이 가장 느려지게되는 위치의 측벽에서 대기오염원이 되는 입자를 포집할 수 있는 액체를 분사하는 분사수단(400)이 설치되어 있으며, 상기 정화실의 외측에는 먼지 등을 포집한 분무 용액을 여과기를 통하여 재순환시키는 수단(500)으로 이루어짐을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 대기오염 방지 장치는 공기중의 미세한 입자까지도 포획이 가능하므로 정화 효율이 뛰어나고, 분무 용액을 재순환할 수 있으므로 별도의 수처리 서설을 필요로 하지 않으며, 장치의 구조가 극히 간단하여 가정용에서부터 산업용에 이르기까지 어느 곳에서나 적용시킬 수 있다.

Description

대기오염 방지장치 및 이를 이용한 오염공기의 정화방법{Air Cleaning Device and Method for Cleaning Contaminated Air}
본 발명은 대기오염 방지 장치 및 이 장치를 이용한 대기오염 방지 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 장치는 오염공기 유입부(100), 공기정화수단(200), 정화공기 배출부(300), 분무액 분사수단(400) 및 분무액 순환수단(500)을 포함하여 이루어지고, 상기 공기정화수단은 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 구조의 공기정화실을 포함하고, 상기 공기 정화실은 다수 개가 반복 설치되어도 좋으며, 상기 정화실 내의 공기의 흐름이 가장 느려지게되는 위치의 측벽에서 대기오염원이 되는 입자를 포집할 수 있는 액체를 분사하는 분사수단(400)이 설치되어 있으며, 상기 정화실의 외측에는 먼지 등을 포집한 분무 용액을 여과기를 통하여 재순환시키는 수단(500)으로 이루어짐을 특징으로 한다.
일반적으로, 공기정화장치는 크게 건식 필터 방식, 분무 방식 및 전기 집진 방식에 의한 것으로 구분할 수 있으며, 그 중 분무 방식은 공기가 유동하는 덕트나관로 내에 물을 분사하는 구조를 취하고 있다. 그 일례로서 한국 공개 특허 공보 제1998-14703호(1998.5.25 공개)에는 흡기구, 배기구, 공기정화실 및 살수 수단을 포함하는 공기정화장치가 개시되어 있다. 이 기술의 요지는 정화실 내에 다수의 격벽을 설치하여 공기가 오랜 기간 정화실 내에 체류하게 함으로써 이물질이 분사되는 물에 포집되게 하는 방식을 취하고 있다.
그러나, 위와 같은 종래 분무 방식에 의해 공기를 정화하는 시스템은 단순히 공기의 관내 체류시간을 연장한 것으로서 정화 효율이 떨어지고, 공기 중에 유동하는 오염 물질 및 악취원을 제거하기 위해 계속적인 물의 분사를 필요로 하므로 물의 과도한 소비를 초래할 뿐만 아니라, 소비된 물을 처리하기 위하여 물의 회수 장치 및 회수된 물을 처리하기 위한 별도의 수처리 시설을 필요로 하는 등 여러 가지 문제점들을 수반하고 있다.
본 발명자는 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 예의 연구한 결과, 후술하는 바와 같은 본 발명의 장치를 사용할 경우 대기오염원이 현저히 줄어들 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 오염된 공기를 효율적으로 정화시키는 수단으로서 공기정화실의 공기의 흐름속도 및 공기압을 강제로 조정하여 공기의 흐름이 가장 느려지게 되는 위치(즉, 공기의 밀도가 가장 낮고, 부피가 가장 커지는 지점)에서 분무 용액을 분사하여 유해 가스 및 먼지 등의 이물질의 포집을 극대화시켜 오염원을 제거할 수 있는 장치를 구비하고, 이러한 수단이 반복적으로 설치되어 정화 효율을 향상시킨 공기정화장치 및 공기 정화 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 구성도.
도 2a는 본 발명의 공기정화실의 내부 구조의 일 예를 나타낸 단면도.
도 2b는 본 발명의 공기정화실의 내부 구조의 다른 예를 나타낸 단면도.
도 2c는 본 발명의 공기정화실의 다른 예를 나타낸 단면도.
도 2d는 본 발명의 공기정화실의 또다른 예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 분무액 순환 수단의 결선 구성 예시도.
도 4는 본 발명의 정화실에 형성된 분무 용액 배출 형태의 일 실시예를 나타낸 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 탈취제의 탈취능을 나타내는 그라프도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 오염공기 유입부, 200: 공기정화수단
300: 정화공기 배출부, 400: 포집 액체 분사수단
500: 분무 용액 재순환수단
10: 오염공기유입팬, 11: 공기정화실, 12: 배수공, 13: 경사면,
14: 수집관, 20: 초기급속 이송판, 21: 초기급속 통공,
30: 제 1 급속이송판, 31: 제 1 급속통공, 40: 제 2 급속 이송판,
41: 제 2 급속 통공, 50: 노즐, 60: 액체공급탱크, 61: 집수관,
62: 분무용액공급관, 63: 필터체, 69: 외부 액체공급탱크,
70: 배출관, 71: 레버, 72: 막힘감지 센서, 80: 모터, 81: 콤프레서,
82: 가압공기 공급관, 83: 정화공기배출팬
상기한 바와 같은 본 발명의 목적은
오염공기 유입부(100), 공기정화수단(200), 정화공기 배출부(300), 분무액 분사수단(400) 및 분무액 순환수단(500)을 포함하여 이루어지고, 상기 공기정화수단은 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 구조의 공기정화실을 포함하고, 상기 공기 정화실은 다수 개가 반복 설치되어도 좋으며, 상기 정화실 내의 공기의 흐름이 가장 느려지게되는 위치의 측벽에서 대기오염원이 되는 입자를 포집할 수 있는 액체를 분사하는 분사수단(400)이 설치되어 있으며, 상기 정화실의 외측에는 먼지 등을 포집한 분무 용액을 여과기를 통하여 재순환시키는 수단(500)으로 이루어짐을 특징으로 한 대기오염 방지 장치를 제공함으로써 이루어진다.
이하, 본 발명의 대기오염 방지 장치에 관하여 더욱 상세히 설명한다.
공기 유입부는 공기 유입팬을 구비하여 오염 공기의 흡입을 용이하게 하는 것이 바람직하다. 물론 유입부는 공기의 특성상 오염공기 배출원과 관로를 통해 곧바로 연결되도록 하는 것이 좋다.
공기 정화수단은 예를 들면, 기둥이나 원통형상 등의 일정 길이를 갖는 공기정화실 및 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 구조를 포함하고, 공기정화실의 내주연에 다수개 반복 설치되어도 좋은 공기흐름 제어판을 포함한다. 즉, 본 발명에 의하면 오염된 공기를 효율적으로 정화시키는 수단으로서 공기정화실의 공기의 흐름속도 및 공기압을 강제로 조정하여 공기의 흐름이 가장 느려지게 되는 위치(즉, 공기의 밀도가 가장 낮고, 부피가 가장 커지는 지점)에서 먼지 등을 포집할 수 있는 용액을 분무할 수 있는 구조라면 어떠한 구조라도 본 발명의 범위내에 포함된다.
이러한 구조의 일례로서는 공기정화실 내의 오염공기의 유입부 쪽에 위치하고, 직경이 점점 좁아져서 오염 공기의 흐름이 가속되게 하는 초기 급속 통공을 가지는 초기급속 이송판, 초기급속 이송판을 통과한 공기가 최대 확산할 수 있는 일정 공간을 두고 위치하며 공기정화실의 측부에 제 1 급속통공을 가지는 제 1 급속 이송판, 제1 급속 이송판을 통과한 공기가 최대 확산할 수 있는 일정 공간을 두고 정화실의 중심부에 제 2 급속통공을 가지는 제 2 급속 이송판을 포함하여 구성할 수 있다.
상기 제 1 급속이송판의 제 1 급속통공은 공기의 유속에 변화를 줄 수 있는 구조이면 제한이 없고, 테두리 부근을 따라 방사상으로 수 개가 분산 설치된 것이 좋다.
상기 제 1 급속이송판의 제 1 급속통공의 다른 예는 테두리 부근을 따라 슬릿 형태로 구성한 것을 들 수 있다.
물론 상기 한 바와 같은 구조는 예시적인 것에 불과하며, 오염 공기의 유속에 변화를 주어, 흐름이 최대로 늦어지고 공기의 면적이 최대로 넓어진 상태에서 먼지 등의 포집 액체를 분사할 수 있는 구조라면 어떠한 구조를 취하여도 좋으며, 그러한 구조로서는 예를 들면, 급속 통공의 위치 또는 급속 이송판의 위치나 구조등에 변화를 갖는 것을 들 수 있다. 도 2는 그런한 구조의 예를 열거한 것에 지나지 않는다.
정화공기 배출부는 정화공기 배출구 및 배출이 용이하도록 배출용 팬을 설치하는 것이 좋고, 다양한 형태를 취할 수 있으나 가급적 상방향으로 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 배출부의 하부에는 일정 공간의 여유를 두어 정화 공기의 배출을 용이하게 하고 공기의 역류를 방지하는 것이 좋다. 즉, 이러한 공간은 아궁이에서 고래와 유사한 기능을 수행한다. 배출부는 필요에 따라서, 예를 들면 다이옥신 또는 휘발성 유기화합물(VOC)을 완전하게 제거할 수 있는 적절한 필터, 또는 필터링 시스템을 추가로 설치하여 공기정화의 기능성을 극대화시키는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 필터는 당해 기술 분야에 공지되어 있으므로 구체적으로 설명하지 않으나, 이러한 공지의 필터들의 사용은 본 발명과 관련하여 사용될 경우 본 발명의 범위 내에 포함되는 것은 자명하다.
먼지 등을 포집하기 위한 액체 분사 수단은 분사를 효율적으로 수행하기 위한 콤프레서, 가압공기 공급관 및 분사 노즐을 구비할 수 있다. 예를 들면, 분사 노즐은 상기 각 이송판 사이의 공급관 내주연에 각각 설치되어 먼지 등을 필터링하도록 설치할 수도 있으며, 분사 노즐은 공기 중의 먼지나 잡균 등을 가장 높은 확률로 포집할 수 있는 형태로 분사되는 것이 가장 바람직하다. 그러한 분사의 형태의 예로서는 초미세 액적 분사 또는 미스트 분사가 적절하다. 분사 용액으로서는 일반적으로 사용되는 물을 사용하여 먼지 등을 포집한 액체가 중력에 의해 자유 낙하하도록 해도 좋으나, 기능성을 향상시키고, 대기 중의 휘발성 유기화합물(VOC)을포함한 악취나 분진균 등의 공기 중에 존재하는 세균들을 제어하기 위해서는 예컨대, 탈취능이나 제균 능력을 갖는 다양한 기능성을 갖는 용액을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 상기 탈취제는 필요에 따라서 위발성 유기화합물을 분해할 수 있는 단독의 또는 혼합 미생물을 혼합하여 분사하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 미생물로서는 슈도모나스속(Psedomonas), 바실러스속(Bacillus) 등이 공지되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서 사용된 탈취제에 관하여는 후술한다.
상기 노즐은 공기정화실에서 공기의 흐름이 가장 느려지는 위치, 예를 들면 급속 이송된 공기가 면적이 넓은 곳을 통화할 때 일순 넓은 공간으로 확산되어 유속이 정지되다시피한 지점의 상면 및 측면에 설치되며, 노즐의 수직 하면에 대응하는 공기정화실에는 집수관을 설치하여 분무액이 집수되도록 하는 것이 좋다.
분무 용액 재순환수단은 노즐을 통해 분무된 물을 집수하는 집수관, 액체 공급관, 오염물을 포집한 액체를 필터링하기 위한 필터체, 유량을 조절하기 위한 레버, 배수공, 분무 용액을 순환 공급하는 공급탱크 등을 포함하여 구성한다.
상기 레버의 작동은 공기정화실 내주연 바닥과 일정 높이를 두고 이송판에 설치된 막힘감지센서에 의하여 작동토록 설치한다.
상기 배수공에 대응하는 공기정화수단의 좌우측은 배수를 용이하도록 경사면을 이루게 하는 것이 좋다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 상기 공기정화 수단은 수평으로 설치되며, 공기정화수단의 수 개소에는 액체공급탱크와 연결되는 집수관이 설치되며, 집수관의 일 개소에는 집수관이 막힐 때만 레버가 작동하여 배출 기능을 하는 배출관이분기된 것이 좋다.
본 발명의 제2의 실시예에 의하면, 상기 대기오염 방지 장치는 수직 내지 경사지게 설치되며, 정화실의 수 개소에는 액체공급탱크와 연결되는 집수관이 설치되며, 집수관의 일 개소에는 집수관이 막힐 때만 레버가 작동하여 배출 기능을 하는 배출관이 분기된 것을 예시할 수 있다.
본 발명은 추가의 일면에 있어서, 공기정화실의 내부에 공기의 흐름속도 및 공기압을 강제로 조정할 수 있는 다수의 제어판을 설치하고, 오염된 공기를 상기 제어판에 통과시켜 공기 흐름이 가장 느려지게 되는 위치에서 분무 용액을 분사하여 먼지 등의 이물질을 포집시킴으로써 공기 정화 효율을 극대화시킴을 특징으로 하는 대기오염 방지 방법을 제공한다.
상기 방법에 사용되는 분무 용액은 석화용해액, 제올라이트 용해액, 맥반석 용해액, 규산소다 용액, 붕사, 및 구연산칼륨으로부터 제조된 자화된 액상의 원적외선 방사체를 물, 과황산칼륨 및 차아염소산나트륨과 함께 교반시켜서 얻은 알칼리성 탈취제를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른, 산성 및 염기성 취기물 모두를 효율적으로 제거하고 정균 기능을 갖는 탈취제에 관하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 탈취제는 원적외선 방사체 용액에 물, 과황산칼륨, 차아염소산나트륨 등을 혼합한 후 이를 대략 2시간 정도 교반시킴으로써 제조된다. 이때, 추가의 성분으로서 아스코르브산, 설탕(정백당 또는 상백당), 과망간산칼륨, 과망간산나트륨, 이산화게르마늄, 황산마그네슘 등을 첨가해도 좋다.
원적외선 방사체 원액:물:과황산칼륨:차아염소산나트륨의 혼합비는 부피 및 중량을 기준으로 대략 3∼40:20∼100:0.5∼5:0.5∼5의 비율이 바람직하고, 10:100:1.5:1이 가장 바람직하다. 이중 과황산칼륨의 함량이 중요한데 그 양이 0.5이하이면 탈취효과가 떨어지는 단점이 있고, 5.0을 초과하면 탈취효과에 있어서 증가를 가져오지 못하므로 비경제적이다. 이 탈취제 용액은 목적하는 바의 용도에 따라 최고 20배까지 희석하여 사용하는 것이 가능하다. 상기 추가 성분의 양은 과황산칼륨의 양의 범위와 유사하게 사용해도 좋다.
상기 액상의 원적외선 방사체는 패류껍질 또는 광물질을 알칼리수로 처리한 다음 이를 다양한 무기물로 처리하고 자성체에 통과시킴으로써 제조된다. 구체적인 방법은
(a) 석화껍질, 2가철염 및(또는) 3가철염과 알칼리 수용액을 혼합하여 교반하에 가열시켜 석화 용해액을 제조하는 단계,
(b) 제올라이트를 알칼리 수용액에 용해시켜 제올라이트 용해액을 제조하는 단계,
(c) 맥반석을 알칼리수 수용액에 가열 및 교반하에 용해시켜 맥반석 용해액을 제조하는 단계,
(d) 상기 용해액들, 규산소다 용액 붕사, 및 구연산칼륨을 혼합하여 가열 및 교반하에 숙성시켜 원적외선 방사체를 얻는 단계, 및
(e) 상기 (d) 단계의 용액을 자석에 통과시켜 자화된 액상의 원적외선 방사체를 얻는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조된다.
기존의 원적외선 방사 물질로는 규산나트륨, 알루미늄산나트륨, 티오황산나트륨, 이산화게르마늄, 산화아연, 산화칼륨, 산화붕소, 산화마그네슘, 산화알루미늄(Al2O3), 실리카(SiO2), 산화나트륨, 산화망간(MnO2), 산화구리CuO), 산화철, 산화지르코늄(ZrO2), 산화코발트, 산화니켈, 산화크롬, 산화티탄(TiO2), 산화몰리브덴, 탄소계 물질, 산화바륨, 산화리튬, 산화제2철(Fe2O3), 점토, 활석, 황토 등이 알려져 있으며, 이러한 성분들은 여러 가지 점토나 광물 등에서 흔히 발견된다.
본 발명의 원적외선 방사체는 상기 성분들을 풍부하게 함유하는 여러 가지의 광물, 바람직하게는, 예컨대 제올라이트(불석), 맥반석, 점토 등의 규산염을 풍부하게 함유하는 광물이나 패류껍질, 특히 석화 껍질 등의 원재료를 알칼리 수용액을 포함한 용매로 용해시킨 다음 이를 물리·화학적 처리하여 얻을 수 있다.
패류껍질에는 산화칼슘(CaO)이나 산화마그네슘(MgO) 등의 원적외선 방사물질 들을 풍부하게 함유하고 있으며, 강알칼리성을 띈다. 그 중, 석화껍질은 입수가 용이하여 원재료에 대한 비용 부담이 없으므로 본 발명에 바람직하게 사용할 수 있다. 수집한 석화껍질을 자동세척기로 깨끗하게 수세하여 모래, 오물 등의 이물질을 제거한 후 건조시키고, 이어서 분쇄기에서 분쇄하여 원적외선 방사체 원료로 사용한다. 이 분말처리된 석화껍질에 철염, 특히 2가철염 및(또는) 3가철염을 첨가한 후 일정 온도, 예컨대 100∼150 ℃, 바람직하게는 약 100℃ 이하, 가장 바람직하게는 75∼85 ℃의 온도에서 용해 용매로서 알칼리 수용액을 사용하여 적절한 기간, 예컨대 1 시간 내지 24시간, 보다 바람직하게는 1 내지 7시간 동안, 가장 바람직하게는 3시간 정도 교반하에 숙성시킴으로써 석화 용해액을 얻는다. 이때, 사용하는 알칼리 용액은 pH 농도가 높은 강알칼리 수용액이 특히 바람직하며, 그 예로서는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등의 강알칼리 수용액 또는 이들의 혼합 용액을 사용한다. 특히, 탄산칼륨 수용액과 수산화칼륨 수용액의 혼합 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 석화 또는 광물 용해액으로 사용되는 알칼리 수용액은 예를 들면 증류수와 수산화칼륨을 1:0.5의 부피비, 더욱 바람직하게는 1:0.42의 부피비로 혼합한 것 또는 증류수와 탄산칼륨을 1:0.5의 부피비, 더욱 바람직하게는 1:0.42의 중량비로 혼합한 것을 단독으로 또는 혼합하여 사용하며, 석화 용해액의 제조시에는 각각의 알칼리수 원액을 2:1의 비율로 사용하는 것이 좋다.
철염은 석화 용해액을 안정화시키는 역할을 하며, 2가철염 및(또는) 3가철염을 석화 용해액에 소량으로 첨가하는 것이 좋으며, 본 발명에 사용가능한 2가철염은 예를 들면 산화제1철, 황산제1철, 염화제1철, 질산제1철, 브롬화제1철, 요오도화제1철 등의 무기철염이나 몰식자산제1철, 사과산제1철, 푸마르산제1철 등의 유기철염을 사용할 수 있으며, 3가철염으로는 산화제2철, 염화제2철, 수산화제2철, 질산제2철 등을 사용할 수 있다.
석화 용해액의 제조시 KOH 용액:K2CO3용액:석화껍질:2가철염:3가철염의 혼합비는 부피 및 중량을 기준으로 대략 5∼20:2.5∼10:1∼5:0.1∼2:0.1∼2의 비율이 적당하며, 8∼15:3∼8:2∼3:0.1∼2:0.1∼2의 비율이 더욱 바람직하고,10:5:2.52:0.15:0.15의 비율이 가장 바람직하다. 상기 석화 용해액 중 철염의 양이 가장 중요하며 0.1중량부 이하일 경우 액상 방사체의 기능, 즉 촉매 및 안정화제로서의 기능이 약해지고, 2중량부 이상으로 함유되는 경우 작용효과상의 이점이 없다. 본 발명자의 실험 결과에 의하면 상기 제시한 범위를 다소 벗어나서 석화 용해액을 제조하더라도 원적외선의 방사능이 다소 저하되는 점 이외에는 큰 문제는 없었다. 따라서 상기 설정한 범위는 본 발명을 더욱 이해하기 용이하게 제시한 범위이지 본 발명은 이러한 범위에만 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 다소 벗어나더라도 이는 석화 용해액을 제조하여 본 발명에서 목적하는 효과를 나타내는 것이라면 이는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.
석화 용해액의 제조시, 처리 온도는 고온을 사용하는 것은 석회질을 포함한 구성 성분들이 기화되어 상품의 효용가치가 없으므로 가급적 150℃ 이하의 저온하에 혼합물을 교반시켜서 원료 물질의 고유 성상을 변형시키지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 원적외선 방사 액의 추가 성분으로서 제올라이트나 맥반석, 점토 등의 광물을 상기한 바와 유사한 방식으로 처리함으로써 광물 용해액을 제조할 수 있다.
제올라이트(불석)는 다공성 물질로 화학실험 및 화학공업 분야에서 흡착제로 사용하거나, 경수를 연화시킬때 이온교환 등에 의한 경수연화제로 사용하여 왔고, 분뇨나 기타 쓰레기의 악취 제거에서 미생물과 함께 사용된 바 있다. 제올라이트는알루미노실리케이트 광물의 일종으로 사면체인 TO4(T는 tetrahedral atom으로 Si 혹은 Al)로 이루어진 분자차원의 동공(cavity)들로 3차원으로 연결되어 분자차원의 통로를 구성하고 있다. 동공내에서 일어나는 물분자의 가역적인 흡·탈착 현상을 일으키며 천연 제올라이트는 약 40 여종, 합성 제올라이트는 약 130 여종이 존재한다. 본 발명에 사용되는 제올라이트에는 특별한 제한은 없으며, 공지의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 제올라이트 용해액을 얻고자 할 때는 제올라이트를 상기 수산화칼륨 원액에 첨가함으로서 특별한 조건을 부가하지 않고 일정 시간 동안, 예컨대 3 시간 정도 용해시킴으로써 제조한다. 특히 이때 열을 가하게 되면 제올라이트의 슬러리화가 일어나게 될 우려가 있으므로 제올라이트 용해액의 제조시에는 비열처리가 바람직하다. 제올라이트 용해액은 상기 수산화칼륨 원액:제올라이트의 비율을 바람직하게는 대략 2.5∼10:0.5∼2, 더욱 바람직하게는 대략 5:1, 가장 바람직하게는 5:0.84의 비율로 하여 혼합하는 것이 좋다. 따라서 상기 설정한 범위는 본 발명을 더욱 이해하기 용이하게 제시한 범위이지 본 발명은 이러한 범위에만 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 다소 벗어나더라도 이는 제올라이트 용해액을 제조하여 본 발명에서 목적하는 효과를 나타내는 것이라면 이는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.
맥반석은 다공질 구조로, 색은 황백색의 광물로서 그 주성분이 실리카, 산화알루미늄, 산화철, 산화마그네슘, 산화칼슘을 포함하므로 원적외선 방사체의 재료로 사용하기에 적합하다.
맥반석 용해액을 얻고자 할 때는 맥반석을 상기 수산화칼륨 원액에 첨가한후, 상기 석화 용해액의 제조 조건과 유사하게 처리함으로써 얻을 수 있다. 즉, 맥반석 함유 알칼리 수용액을 일정 온도, 예컨대 100∼150 ℃, 바람직하게는 약 100℃ 이하, 가장 바람직하게는 75∼85 ℃의 온도에서 용매로서 알칼리 수용액을 사용하여 적절한 기간, 예컨대 1 시간 내지 24시간, 보다 바람직하게는 1 내지 7시간 동안, 가장 바람직하게는 3시간 정도 교반하에 숙성시킴으로써 본 발명의 맥반석 용해액을 얻는다.
맥반석 용해액은 상기 수산화칼륨 용액:맥반석 비율을 중량을 기준으로 대략 2.5∼10:0.5∼2, 더욱 바람직하게는 대략 5:1, 가장 바람직하게는 대략 5:0.84의 비율로 하여 혼합하는 것이 좋다. 따라서 상기 설정한 범위는 본 발명을 더욱 이해하기 용이하게 제시한 범위이지 본 발명은 이러한 범위에만 한정되는 것은 아니다. 상기 범위에서 다소 벗어나더라도 이는 맥반석 용해액을 제조하여 본 발명에서 목적하는 효과를 나타내는 것이라면 이는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.
상기 성분 이외에도, 점토에는 규소, 알루미늄, 철, 마그네슘, 알칼리금속, 알칼리토금속 등을 함유하고 있으므로 이들을 광물 용해액도 사용 가능하며, 이외에도, 맥섬석, 사문암, 각섬석, 벤토나이트, 규조토 등을 본 발명의 알칼리수로 처리하여 광물 용해액으로 사용하여 여러 가지 알칼리 용해액을 제조하는 것이 가능하다.
이와 같이 개별적으로 제조된 상기 광물 용해액들은 각각 원적외선을 방사할 수 있으므로 단독으로 사용할 수도 있으나, 이를 일정 비율로 혼합하여 다양한 생화학적 기능을 갖는 원적외선 방사체를 제조하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 액상의 원적외선 방사체는 상기 석화 용해액, 제올라이트 용해액, 맥반석 용해액, 규산소다 용액(Na2O·nSiO2-xH2O, 물유리), 붕사(Na2B4O7) 및 구연산칼륨(K2C6H5O7)을 적정한 비율로 혼합시킨 다음, 실온에서 내지 100℃ 이하의 온도에서 적당한 기간, 예컨대 10분 내지 5시간, 보다 바람직하게는 10분 내지 3 시간 동안, 가장 바람직하게는 1시간 정도 교반하에 숙성시킴으로써 원적외선 방사체의 혼합물을 얻는다. 본 발명에 따른 액상 방사체의 제조시 원료의 열처리에 있어서 가급적 100℃ 이상의 고온을 사용하지 않는 것이 좋다.
상기 광물 용해액에 추가의 미량성분으로서 은수용액, 이산화 게르마늄 등을 첨가하여 사용해도 좋다.
액상의 원적외선 방사체의 제조시, 석화 용해액:제올라이트 용해액: 맥반석 용해액:규산소다 용액:붕사:구연산칼륨의 혼합비는 부피 및 중량을 기준으로 대략 10∼40:2∼10:5∼20:5∼20:1∼5:1∼5의 비율, 더욱 바람직하게는 10∼40:3∼8:8∼15:8∼15:1∼5:1∼5의 비율, 가장 바람직하게는 20:5:10:10:3:3의 비율로 혼합한다. 물론 상기 조성이 이러한 범위를 벗어나더라도 원적외선 방사능이 다소 낮아지는 것 외에는 큰 문제는 없으므로 본 발명의 액상 원적외선 방사체의 조성은 상기한 범위에만 한정되는 것이 아니며 상기 조성비의 범위에서 다소 벗어나더라도 일정 수준의 품질을 가진 액상의 원적외선 방사체를 제조하는 데에 문제가 없는 것이라면 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.
상기 광물을 함유하는 혼합물은 15,000 ∼ 30,000 가우스 용량을 가진 영구자석, 예컨대 ND 자석에 의해 자장을 발생시키는 장치에 통과시키면 자석과 직교하여 용액은 자화수의 성격을 띄게 되어, 자화된 액상의 원적외선 방사체가 얻어진다.
이와 같은 방식으로 제조된 본 발명에 따른 원적외선 방사체는 그 주된 원소 구성성분이 칼륨(0.17%), 나트륨(0.05%), 칼슘(0.001%), 규소(0.0001%)로 구성되어 있어서 알칼리토금속류를 주로 함유하고 있으며 그외에 미량성분으로서 각종 미네랄을 함유하여 원적외선을 방사하는 세라믹이나 광석이 가지는 본래의 기능을 상온 액체 상태에서도 아주 적은 에너지를 사용하여 수행할 수 있다. 이와 같이 증류수에 100배 희석한, 철염을 함유하는 액상의 원적외선 방사체는 자화수의 성질을 지니며 비등점이 95℃로서 보통의 물보다 낮으며, 물분자의 결합 집단이 작은 액체로서 강알칼리수(pH 11∼13, 20℃)에 해당하고, 비중(20/4℃)은 1.010이며 건조감량은 98.0으로 나타났다.
본 발명에 의한 탈취제는 중금속이나 환경유해물질을 포함하고 있지 않으며 독성이나 자극성이 없으므로 친환경적이며, 다이옥신 또는 휘발성 유기화합물(VOC)를 포함한 산성 취기물 및 염기성 취기물 모두에 대하여 뛰어난 탈취능을 가지므로 주위 환경을 정화하는데 효율적으로 사용할 수 있다.
위와 같은 탈취제는 순환되게 사용하되 자연 증발하거나 또는 pH 저하 등의요인에 의해 절대량이 부족하게 되는 경우에 보충을 하게 되므로 폐수 처리에 대한 부담은 없다.
<실시예>
이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 본원 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 단지 본원 발명에 대한 이해를 돕기 위해 제시한 것이지, 본 발명을 이들 실시예에 한정하고자 의도한 것은 아니다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 구성도이다.
본 실시예에 따른 대기오염방지장치는 오염공기 유입부(100), 공기정화수단(200), 정화공기 배출부(300), 액체 분사 수단(400) 및 액체 재순환 수단(500)을 포함하여 이루어지고, 상기 공기정화수단(200)은 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 공기흐름제어판(20, 30, 40)이 설치된 공기정화실(11)을 포함하며, 상기 공기 정화실(11)은 다수 개가 반복 설치되어도 좋으며, 상기 정화실(11) 내의 공기의 흐름이 가장 느려지게되는 위치의 측벽에서 대기오염원이 되는 입자를 포집할 수 있는 액체를 분사하는 분사수단(400)이 설치되어 있으며, 상기 정화실(11)의 외측에는 먼지 등을 포집한 분무 용액을 여과기를 통하여 재순환시키는 수단(500)을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 공기정화수단(200)은 수평 또는 수평에 가깝게 약간의 경사를 갖게 설치되며, 공기 유입부(100)는 공기 유입팬(10)을 구비하여 오염 공기의 공기정화실(11)로의 유입을 용이하게 한다.
공기 정화수단(200)은 예시적으로 원통형의 구조로 나타낼 수 있는 구조로서 다수 개가 반복 설치되어도 좋은 공기정화실(11) 및 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 구조를 취하고, 공기정화실의 내주연에 다수개 반복 설치되어도 좋은 공기흐름 제어판(20, 30, 40)을 포함한다. 본 발명에서서 사용된 용어 "공기 정화수단"은 공기를 정화할 수 있는 실질적인 기능을 갖는 구조를 총칭하는 용어로서, 국부적으로는 공기정화실(11)을 의미하는 경우도 있음에 유의하기 바란다.
이러한 구조의 일례로서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 공기정화수단(200) 내의 오염공기의 유입부(100) 쪽에 위치하고, 직경이 점점 좁아져서 오염 공기의 흐름이 가속되게 하는 초기 급속 통공(21)을 가지는 초기급속 이송판(20), 초기급속 이송판(20)을 통과한 공기가 최대 확산할 수 있는 일정 공간을 두고 위치하며 공기정화실(11)의 측부에 제 1 급속통공(31)을 가지는 제 1 급속 이송판(30), 제1 급속 이송판(30)을 통과한 공기가 최대 확산할 수 있는 일정 공간을 두고 정화실(11)의 중심부에 제 2 급속통공(41)을 가지는 제 2 급속 이송판(40)을 포함하여 구성할 수 있다. 이러한 구조는 정화 효율을 높이기 위해 시설 규모가 허락하는 한 제 1 및 제 2 급속 이송판을 반복적으로 다수 개를 설치하여도 좋다.
상기 제 1 급속이송판(30)의 제 1 급속통공(31)은 공기의 유속에 변화를 줄수 있는 구조이면 제한이 없다. 그 예로서, 상기 제 1 급속이송판(30)의 제 1 급속통공(31)은 도 2a 와 같이 제 1 급속이송판(30)의 테두리 부근을 따라 방사상으로 수 개가 분산 설치되어도 좋고, 제 1 급속이송판(30)의 제 1 급속통공(31)은 도 2b와 같이 테두리 부근을 따라 슬릿 형태로 구성하여도 좋다. 이와는 달리 상기 정화실(11)은 도 2c 또는 도 2d의 형태를 취해도 좋고, 기타 공기 유입 속도에 변화를 주는 구조라면 모두 사용가능하다.
정화공기 배출부(300)는 정화공기 배출구 및 배출이 용이하도록 배출용 팬(83)을 설치하는 것이 좋고, 다양한 형태를 취할 수 있으나 가급적 상방향으로 설치하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 배출부의 하부에는 일정 공간의 여유를 두어 정화 공기의 배출을 용이하게 하고 공기의 역류를 방지하는 것이 좋다. 필요에 따라서 배출부는, 예를 들면 다이옥신 또는 휘발성 유기화합물(VOC)을 완전하게 제거할 수 있는 적절한 필터, 또는 필터링 시스템을 추가로 설치하는 것이 더욱 바람직하다.
먼지 등을 포집하기 위한 액체 분사 수단(400)은 분사를 효율적으로 수행하기 위한 콤프레서(81), 가압공기 공급관(82) 및 분사 노즐(50)을 구비할 수 있다.
노즐(50)은 상기 각 이송판(또는 공기흐름 제어판: 20, 30, 40) 사이의 공기정화실(11)의 내주연 또는 상면 및 측면에 설치되며, 노즐(50)의 수직하면에 대응하는 공기정화실(11)에는 분무액이 집수관(61)으로 집수되도록 설치된 배수공(12)을 형성한다.
가압공기 공급관(82)은 콤프레서(81)로부터 공기를 공급받아 노즐(50)로 공급하여 액체를 효율적으로 분무시키는 기능을 한다. 도면에서 노즐을 특별히 상세히 도시하지는 않았으며, 이는 통상의 분무, 초미세액적 분무 또는 미스트 분사용으로 판매되는 제품을 사용해도 좋다.
분무 용액 재순환 수단(500)은 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 분무 용액을 순환 방식으로 공급하는 액체공급탱크(60), 노즐을 통해 분무된 물을 집수하는 집수관(61), 분무용액공급관(62), 오염물을 포집한 액체를 필터링하기 위한 필터체(63), 유량을 조절하기 위한 레버(71), 배수공(12) 등을 포함하여 구성한다. (sw1)은 모터(80)를 구동시키는 스위치, (sw2)는 콤프레서(81)를 구동시키는 스위치, (ry1)는 제 1 센서(65) 작동시 모터(80)를 강제 턴 오프되는 릴레이이다.
공기정화실(11)의 수 개소에는 액체공급탱크(60)와 연결되는 집수관(61)이 설치되며, 집수관(61)의 일 개소에는 집수관(61)이 막힐 때만 레버(71)가 작동하여 배출 기능을 하는 배출관(70)이 분기된다.
액체공급관(62)은 모터(80)를 통하여 액체공급탱크(60)의 분무액을 공급받고, 분무용액 공급관(62)은 가지관(64)으로 분기되고, 분기된 각 가지관(64)의 단부에는 공기정화실(11)의 내주연에 설치되는 노즐(50)과 연결되도록 구성한다.
레버(71)의 작동은 공기정화실(11) 내주연 바닥과 일정 높이를 두고 이송판(20, 30, 40)에 설치된 막힘감지센서(72)에 의하여 작동토록 설치한다. 물론, 경제성을 고려하여 수위의 조절은 간단히 레버와 부레를 활용하여 행하여도 좋다.
상기 배수공(12)에 대응하는 공기정화실(11)의 좌우측은 도 4에 나타낸 바와 같이 배수를 용이하게 경사면(13)을 이루도록 구성하는 것이 좋다. (65)는 액체공급탱크(60)의 분무액이 일정 양 이하로 내려갈 때를 인식토록 하부에 설치한 제 1 센서, (66)은 액체공급탱크(60)의 분무액이 일정 량을 초과할 때를 인식하는 제 2 센서, (67)은 액체공급탱크(60)에 분무액이 모자랄 때 외부 액체공급탱크(69)로부터 분무액을 공급받도록 공급로를 여는 제 1 밸브, (68)은 액체공급탱크(60)에 분무액이 넘칠 때 분무액을 외부 액체공급탱크(69)로 배출시키는 제 2 밸브이다. 물론, 이러한 경우에도 수위의 조절은 간단히 레버와 부레를 활용하여 행하여도 좋다.
이와 같이 구성한 본 발명의 대기오염장치의 작동 과정에 대해서 설명하자면, 액체공급탱크(60)에 분무액(탈취제)를 수용하며, 공기유입팬(10)의 작동에 의해 공기정화실(11)로 이송되어온 오염된 공기{공기유입팬(10)을 통하여 공기를 공기정화실(11)으로 이송하고, 공기유입팬(10)은 공기정화실(11)의 말단에 설치할 수도 있다}는 직경(r1)을 통과하게 되는데, 직경이 점점 작아지는 초기급속통공(21)의 직경(r2)을 가지는 초기급속 이송판(20)을 통과하기 까지는 공기의 유속이 점점 빨라지게 된다. 상기 이송판(20)을 통과한 공기는 면적이 넓어진 공간(r1)으로 집입하게 되면 흐름이 느려지고, 공기의 부피는 최대가 되며, 공기의 밀도 역시 최저치에 도달하게 된다. 이후, 오염된 공기는 이러한 공기흐름 제어판(20, 30, 40)을 반복해서 통과하게 되고, 공기의 유속도 급속통공(r2, r3)를 통과하기 까지는 흐름이 빨라지다가 넓은 공간(r1)에 이르게 되면 느려지게 되는 것을 반복한다. 공기의 흐름이 가장 느려지는 지점에서 먼지, 세균 등의 포집용 분무액을 여과하기 위한 노즐(50)을 분사하면 이물질의 포집확률이 가장 높아지게 되고, 먼지 등을 포집한 분무 용액은 중량이 증가하여 자연스럽게 배수공(12)을 통하여 집수관(61)으로 모이게 된다. 이 분무 용액은 필터체(63)를 지나면서 여과되어 액체공급탱크(60)로 이송된다. 액체공급탱크(60)로 이송된 분무용액은 모터(80)의 힘으로 분무용액공급관(62)을 통하여 일정 압력으로 노즐(50)로 순환되어 공급된다. 노즐(50)은 콤프레서(81)의 공기압을 받아 분무액을 초미세액적 또는 연무 형태로 분사하게 된다.
이와 같이 제 1 및 제 2 급속이송판(30, 40)을 반복 설치하고 아울러 필요한 노즐(50)도 연장 설치하여 정화효율을 높이는 것이 가능하다. 이와 같이 사용하다가 집수관(61)에 이물질이 많거나 필터체(63)에서 액체저장탱크(60)로의 액체 배출급이 안되면, 막힘감지센서(72)가 이를 인식하여(인식 센서의 구현은 다양하게 구현 가능하므로 단지 센서로만 표현한다) 레버(71)가 작동되게 하면 레버판(73)이 90도 회전하여 배출관(70)을 통하여 집수관(61)에 고인 물을 배출시켜 정상 작동을 지속 가능토록 한다. 본 발명에서 분무용액 공급관(62)은 도 3에 나타낸 바와 같이 구성하여 가지관(64)으로의 공급 압력을 일정토록 하여 분무가 균일하게 이루어지도록 하는 것이 좋다.
한편, 상기 필터체(63)는 다수 개를 반복 배치하고, 그 상하부에 각각 유입 수위를 감지하는 상부 센서 및 배출량을 감지하는 하부센서(도면에는 표기하지 않음)를 위치시켜 필터의 교체 시기 등을 자동으로 모니터링하는 것이 바람직하다.
아울러 도 4에 나타낸 바와 같이, 배수공(12)의 주변이 배수공(12)을 아래로 향하도록 경사면(13)을 이루도록 한다면 배수의 특성이 향상되어 배수 시간을 줄일 수 있어 정상 작동에 기여토록 한다.
본 발명의 제2의 실시예에 의하면, 상기 대기오염 방지 장치는 수직 내지 경사지게 설치하는 것이 가능하다. 정화실(11)의 수 개소에는 액체공급탱크(60)와 연결되는 집수관(61)이 설치된다. 제 1 급속이송판(30)의 제 1 급속통공(31)은 테두리 부근을 따라 방사상으로 수 개가 분산 설치된 것을 예시할 수 있다.
상기 공기정화실(11)의 원주방향으로 노즐(50)이 분산 설치되며, 각 이송판(20, 30, 40)과 정화실(11)의 계면에 배수공(12)을 형성하고, 배수공(12)는 집수관(61)으로 집수되도록 설치한다.
배수공(12)에 대응하는 제 1 급속이송판(30)의 정화실(11)과의 계면에는 분무 용액을 수집하는 도너츠 형상의 수집판(14)이 부가된다. 집수관(61)의 출구 측에는 이물질을 수거하는 필터체(63)를 설치한다.
분무용 노즐(50)과 이에 따른 배수공(12)의 위치가 주로 이송판(20,30,40)과 공기정화실(11)과의 경계면에 형성되도록 하여 물의 배수가 용이하도록 한다. 그리고 수집판(14)은 예를 들어 도너츠 형태로 구성하여 노즐(도시하지 않음)을 통한 분무액이 고이지 않고 쉽게 집수되어 배수공(12)을 통해 배수되도록 기능한다. (15)는 실내와 실외를 구분하는 하우징, (16)은 배출공(17)을 이루는 배출 덮개이다.
이하, 본 발명의 분무 용액으로 사용되는 탈취제 용액에 관한 실시예이다.
실시예 1: 광물 용해액의 제조
수집한 석화껍질을 자동세척기로 깨끗하게 수세하여 모래, 오물 등의 이물질을 제거하여 건조시킨 다음 분쇄기에서 분쇄시켰다. 이 전처리된 굴껍질에 황산제1철, 산화제2철(Fe2O3)과 용매를 하기 표1에 나타낸 비율로 혼합한 후, 80 ℃의 온도에서 3시간 동안 교반하에 숙성시킴으로써 석화 용해액을 얻었다. 마찬가지로 제올라이트(Clinoptilolite-(Na2, Ca) Al2Si7O18·6H20, 대신에 Mordenite-Na2(AlSi5)12)2·7H20를 사용해도 좋음) 용해액 및 맥반석 용해액을 제조하였다.
성 분 실시예 1
a b c d e
석화용해액(80℃, 3시간 교반) 수산화칼륨액* 500 ml 750 ml 1000 ml 1500 ml 2000 ml
탄산칼륨액** 1000 ml 750 ml 500 ml 500 ml 250 ml
석화 120 g 175 g 252 g 425 g 500 g
황산제1철 5 g - - 10 g 15 g
산화제2철 20 g 15 g 15 g 5 g 5 g
염화제2철 - 10 g 15 g 15 g 20 g
제올라이트용해액(30분 교반) 수산화칼륨액* 125 ml 175 ml 250 ml 500 ml 1000 ml
제올라이트 200 g 100 g 42 g 35 g 25 g
맥반석용해액(80℃, 3시간 교반) 수산화칼륨액* 200 ml 300 ml 500 ml 750 ml 1000 ml
맥반석 400 g 200 g 84 g 70 ml 50 g
*수산화칼륨 용액=증류수 1000ml과 수산화칼륨 420g을 혼합하여 제조
**탄산칼륨 용액 = 증류수 1000ml과 탄산칼륨을 420g을 혼합하여 제조
실시예 2: 액상 원적외선 방사체의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 각각의 용해액과, 규산소다 용액(Na2O·nSiO2-xH2O), 붕사(Na2B4O7) 및 구연산칼륨(K2C6H5O7)을 하기 표 2에 기재된 함량으로 혼합하여 80 ℃에서 약 30분 동안 교반하에 숙성시킴으로써 본 발명의 액상의 원적외선 방사체를 얻었다. 상기 광물을 함유하는 원적외선 방사 용액을 15,000 ∼ 30,000가우스 용량을 가진 ND 자석에 의해 자장을 발생시키는 장치(기기명: NO-FE-B, 제작사: 서울자석)에 통과시켜 자화된 액상의 원적외선 방사체를 제조하였다.
성 분 실시예 2
a b c d e
석화용해액 100 ml 150 ml 200 ml 300 ml 400 ml
제올라이트용해액 100 ml 75 ml 50 ml 30 ml 20 ml
맥반석용해액 50 ml 75 ml 100 ml 150 ml 200 ml
규산소다 용액 200 ml 150 ml 100 ml 75 ml 50 ml
붕사 10 g 20 g 30 g 40 g 50 g
구연산칼륨 50 g 40 g 30 g 20 g 10 g
이산화게르마늄 - 2 g - - -
은수용액* - - - 5 ml -
*은수용액: 전기분해 전해수 은용액
실시예 3: 탈취제의 제조
상기 제조된 액상의 원적외선 방사체에 하기 3표에 나타낸 조성의 성분들을 혼합한 후 상온에서(28∼30℃) 2시간 동안 교반시킴으로써 탈취제를 제조하였다. 이 원액은 목적하는 바의 용도에 따라 최고 20배까지 희석하여 사용하는 것이 가능하다.
성 분 실시예 3
a b c d e
원적외선방사원액 10 ml 25 ml 50 ml 75 ml 100 ml
차아염소산나트륨 10 ml 7.5 ml 5 ml 2.5 ml 1 ml
아스코르빈산 5 g - - - -
설탕(정백당) 50 g - 100 g 150 g 200 g
과황산칼륨 1 g 5 g 7.5g 10 g 15 g
과망간산칼륨 - 2 g - - -
과망간산나트륨 - - - 5 g -
이산화게르마늄 15 g - - - -
황산마그네슘 - - - - 10 g
증류수 500 ml 500 ml 500ml 500 ml 500 ml
시험예 1: 탈취 능력 시험
본 발명에 의한 액상 원적외선 방사체로부터 제조된 탈취제(실시예 3c, 10배 희석)에 대하여 염기성 취기물인 암모니아, 트리메틸아민 및 산성 취기물인 황화수소 및 메틸메르캅탄에 대한 탈취 능력을 한국화학시험연구원에 의뢰하여 시험하였다. 시험 기기는 Model 801(GASTEC Co., Japan)을 사용하였으며, 탈취시험용 장치(40cmx40cmx60cm) 안에 악취발생원인 암모니아를 장치내부에 주입하여 50ppm이 되도록 가스텍으로 측정하여 조절하며, 트리메틸아민, 황화수소 및 메틸메르캅탄에 대해서도 동일하게 각각의 탈취시험용기에 주입하여 50ppm이 되도록 조절한 다음, 초기 농도에 맞게 조절된 장치안에 시험용 탈취제 원액 20 ml를 분사기를 통해 분사시켜, 각각 30 분, 1 시간, 3 시간 및 6 시간 후에 농도를 기기로 측정하였다. 실험실내 조건은 다음과 같다: 실내온도=22℃±5℃, 상대습도=43%±5%. 그 결과는 도 6에 나타냈다.
도 6의 결과에 의하면, 염기성 취기물인 암모니아 및 트리메틸아민의 경우 6시간 이후 초기 농도에 비해 각각 81.0% 및 71.0%의 제거율을 보였으며, 산성 취기물인 황화수소 및 메틸메르캅탄에 대한 탈취력이 6시간 이후 초기농도에 비해 각각 53.0% 및 51%의 제거율을 보였다. 따라서, 본 발명의 탈취제는 염기성 취기물 및 산성 취기물 모두에 대하여 뛰어난 탈취 기능을 갖는 것임을 알 수 있다.
시험예 2: 급성독성시험
실시예 3c에 따른 탈취제의 실험동물에 대한 급성 독성 실험을 수행하고 그 독성유무를 관찰하였다. 실험용동물은 4, 5주령의 체중 105±4g의 수컷과 95±3g의 암컷의 SPF SD계 래트(구입처: 소망축산) 60마리를 사용하였고 본 발명의 탈취제 용액과 음성대조군으로서 증류수를 사용하여 시험하였다. 먼저, 상기 래트들을 온도 22±2℃, 상대습도 53±2% 및 형광등 조명(09:00 점등-18:00 소등)의 명암사이클, 150-300 Lux의 조도 조건을 갖춘 실험실 사육상자에서 약 1주일 정도의 기간에 걸쳐 순화시킨 다음, 건강한 동물들만을 선택하여 평균체중이 일치하도록 각 군으로 나누고 일일 1회 20ml/kg의 양으로 14일 동안 강제 경구투여한 다음, 일반상태의 변화, 중독증상, 운동성, 외관, 자율신경, 체중변화 및 사망동물의 유무에 관하여 점검하였다.
실험 결과에 의하면, 실험기간 동안 체중에 있어서 5% 이내의 변화를 보였으나 유의성은 없었고, 시료의 양을 액상으로 시험동물에 투여가능한 최대량인 kg당 20ml의 최고 농도를 선정하였음에도 사망동물이 관찰되지 않아 개략의 치사량 산출은 불가하였으므로 LD50은 20ml/kg B.W.이상인 것으로 나타났고, 특이한 일반증상이나 부검시 특이한 병변이 관찰되지 않았으므로 이를 종합적으로 판단해보면 상기 탈취제는 독성이 없는 것으로 판명되었다.
시험예 3: 안점막자극시험
실시예 3c에 따른 탈취제의 실험동물에 대한 자극성 정도를 알아보고자 안점막자극 실험을 수행하였다. 실험동물로는 체중 2.5-2.8 kg의 4개월령의 뉴질랜드 white rabbit(공급원: 소망축산) 9 마리를 사용하였다 먼저, 실험 동물들을 입수후 2주일간 동물실에서 순화시키고 순화기간 중 일반 상태를 관찰하여 건강한 동물만을 시험에 사용하였다. 시험 개시 약 24시간 전에 토기의 좌우 안구의 각막, 결막, 홍채 등의 병변상태를 검사하여 건강한 좌우 양안을 갖는 토끼를 실험동물로 선정하였다.
토기 한 마리당 시험물질 0.1 ml씩 점안 투여하고, 그 중 3마리는 20-30초후 양쪽 눈에 무균생리식염수 20ml로 1분간 세안하고 나머지 6마리는 세안하지 않았다. 관찰은 시험물질을 투여하지 않은 다른쪽 눈을 대조군으로 사용하여, 시험물질을 투여한 후 1, 2, 3, 4, 7일에 그 상태를 관찰하고, 그후 3일 간격으로 13일 이상 일반증상, 사료 및 물 섭취 상태 등을 중심으로 수행하였다.
안구 병변의 등급평가 및 자극성의 판정기준은 각각 식품의약품안전청 고시 1999-61호 "의약품 등의 독성시험기준"과 식품의약품안전청에서 발간한 "표준작업지침서(I)"에 준하여 평가하였으며, 안구 병변의 등급표 및 안점막 자극판정표를 이용하여 자극성의 정도를 판정하였다. 즉, 안점막 자극을 평점화한 것을 이용하여 각 관찰시간 때마다의 각막(최대치 80점), 홍채(최대치 10점), 결막 (최대치 20점)을 산출하여 각 동물의 총계를 구하고, 각 마리마다의 총계의 합을 마리수로 나눈값을 M.O.I.(Mean Ocular Irritation Index)라 하고 이 값을 구하였다. 관찰기간중 M.O.I.의 최대치인 A.O.I.(급성안자극지수, Acute Ocular Irritation Index) 등의 값으로 안점막 자극성의 강도를 평가하였다. 실험결과에 의하면, 시험물질의 점안투여후 자극에 의한 어떠한 현상도 확인되지 않았으며, 사망 동물도 발견되지 않았고, 점안 투여후, 1, 2, 3, 4 및 7일에 각각 각막, 홍채 및 결막에 대한 어떠한 이상증상이 확인되지 않았고, A.O.I. 값은 "0"으로 본 시험물질은 무자극물로 나타났다.
시험예 4: 피부자극시험
본 발명의 실시예 3c에 따른 탈취제의 실험동물에 대한 자극성 정도를 알아보고자 피부자극 실험을 수행하였다. 실험동물로는 체중 2.5-2.8 kg의 3-4개월령의 뉴질랜드 white rabbit(공급원: 소망축산) 6 마리를 사용하였다. 먼저, 실험 동물들을 입수후 1주일간 동물실에서 순화시키고 순화기간중 일반 상태를 관찰하여 건강한 동물만을 시험에 사용하였다. 토끼는 시험물질 적용 24시간 전에 제모를 실시하여 처치구획 및 대조구획으로 구분한 다음 시험동물 한 마리당 시험물질 0.5 ml씩 투여부위에 1회 도포하고, 무처치 대조구획에는 멸균생리식염수를 동량 도포하였다. 부착 후 고형 재질의 박지로 덮고 테이프를 사용하여 고정한 후 일정시간 적용시켰다. 적용시간 종료후에는 생리식염수를 이용해 도포부를 가볍게 세정해 주었다. 시험물질 투여후 일주일간 매일 외관, 사료 및 음수 소비 상태와 임상증상 등에 대하여 관찰하고, 적용후 7일째에 국소마취제(리도카인, 광명약품)를 귀정맥을 통해 주입하여 안락사시킨 후 부검하여 이상유무를 육안으로 관찰하였다.
피부반응의 평가는 "의약품 등의 독성시험기준"을 이용하여 24시간과 72시간에 대하여 판정하였다. 또한 피부에 대한 자극성의 정도 판정은 일반적으로 많이이용되는 Draize의 P.I.I.(Primary Irritation Index)의 산출방법에 따랐다. 시험결과 시험물질 도포부위의 홍반과 가피형성 및 부종 등의 자극성은 인정되지 않았으며, Draize의 P.I.I에 의한 피부1차 자극율은 "0"으로 평가되었다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 공기의 흐름을 급속 및 감속 이동을 반복하도록 구성하고 감속 이송시 노즐을 통하여 분무용액을 분무하여 이물질이 포집되도록 하는 장치를 제공함으로써 공기중의 미세한 입자까지도 포획이 가능하므로 정화 효율이 뛰어나고, 분무용액으로써 본 발명의 탈취제를 사용하면 휘발성 유기 화합물(VOC)을 포함하는 악취 제거는 물론 정균 효과가 있을 뿐만 아니라 분무 용액을 재순환할 수 있으므로 별도의 수처리 서설을 필요로 하지 않으므로 경제적이고, 장치의 구조가 극히 간단하여 가정용에서부터 산업용에 이르기까지 어느 곳에서나 적용시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 오염공기 유입부(100), 공기정화수단(200), 정화공기 배출부(300), 액체 분사 수단(400) 및 액체 재순환수단(500)을 포함하여 이루어지고, 상기 공기정화수단(200)은 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 공기흐름제어판(20, 30, 40)이 설치된 공기정화실(11)을 포함하며, 상기 공기정화실(11)은 다수 개가 반복 설치되어도 좋으며, 상기 정화실(11) 내의 공기의 흐름이 가장 느려지게되는 위치의 측벽에서 대기오염원이 되는 입자를 포집할 수 있는 액체를 분사하는 분사수단(400)이 설치되어 있으며, 상기 정화실(11)의 외측에는 먼지 등을 포집한 분무 용액을 여과기를 통하여 재순환시키는 수단(500)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 대기오염방지장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공기정화수단(200)은 원통형의 구조를 갖는 공기정화실(11) 및 공기의 흐름이 강제 변화될 수 있는 구조를 취하고 공기정화실의 내주연에 다수개 반복 설치되어도 좋은 공기흐름 제어판(20, 30, 40)을 포함하는 이루어진 것인 대기오염 방지 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 공기정화실(11)은 오염공기의 유입부(100) 쪽에 위치하고, 직경이 점점 좁아져서 오염 공기의 흐름이 가속되게 하는 초기 급속 통공(21)을 가지는 초기급속 이송판(20), 초기급속 이송판(20)을통과한 공기가 최대 확산할 수 있는 일정 공간을 두고 위치하며 공기정화실(11)의 측부에 제 1 급속통공(31)을 가지는 제 1 급속 이송판(30), 제1 급속 이송판(30)을 통과한 공기가 최대 확산할 수 있는 일정 공간을 두고 정화실(11)의 중심부에 제 2 급속통공(41)을 가지는 제 2 급속 이송판(40)을 포함하여 이루어진 것인 대기오염 방지장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 액체 분사 수단(400)은 분사를 보조하는 콤프레서(81), 가압공기 공급관(82) 및 분사 노즐(50)을 구비하고, 상기 노즐(50)은 상기 각 이송판(또는 공기흐름 제어판: 20, 30, 40) 사이의 공기정화실(11)의 내주연 또는 상부 및 측면에 설치되며, 노즐(50)의 수직하면에 대응하는 공기정화실(11)에는 집수관(61)으로 분무액이 집수되도록 배수공(12)이 설치된 것인 대기오염 방지 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 분무용액 재순환 수단(500)은 분무 용액을 순환 방식으로 공급하는 액체공급탱크(60), 노즐을 통해 분무된 물을 집수하는 집수관(61), 분무용액공급관(62), 오염물을 포집한 액체를 필터링하기 위한 필터체(63), 유량을 조절하기 위한 레버(71), 배수공(12)을 포함하여 이루어지고, 공기정화실(11)의 수 개소에는 액체공급탱크(60)와 연결되는 집수관(61)이 설치되며, 집수관(61)의 일 개소에는 집수관(61)이 막힐 때만 레버(71)가 작동하여 배출 기능을 하는 배출관(70)이 분기되는 것인 대기 오염 방지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 공기정화수단은(200)은 수평 또는 수직 내지 경사지게 설치된 것인 대기오염 방지장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 배수공(12)에 대응하는 공기정화실(11)의 좌우측은 배수를 용이하도록 경사면(13)을 이룬 것인 대기오염방지장치.
  8. 공기정화실의 내부에 공기의 흐름속도 및 공기압을 강제로 조정할 수 있는 다수의 제어판을 설치하고, 오염된 공기를 상기 제어판에 통과시켜 공기 흐름이 가장 느려지게 되는 위치에서 분무 용액을 분사하여 먼지 등의 이물질을 포집시킴으로써 공기 정화 효율을 극대화시킴을 특징으로 하는 대기오염 방지 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 분무 용액은 석화용해액, 제올라이트 용해액, 맥반석 용해액, 규산소다 용액, 붕사, 및 구연산칼륨으로부터 제조된 자화된 액상의 원적외선 방사체를 물, 과황산칼륨 및 차아염소산나트륨과 함께 교반시켜서 얻은 알칼리성 탈취제인 것인 방법.
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