KR200302145Y1 - 음이온발생장치와 활성세라믹필터를 연결한 고성능공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐암 발생율이 증가하고 있는 현대인에 대한 건강을 보호하기 위한 공기청정기에 대한 기술로써, 고전압 방식의 전기집진 및 음이온발생 효과를 이용한 기존의 공기청정기에 다공성세라믹필터를 부착하여, 고전압 방전시 발생한 인체에 유해한 오존이 실내로 방출되는 것을 억제하고 오염물질의 분해에 이용될 수 있도록 개선한 공기청정기에 해당하며, 운전 효율을 극대화하기 위하여 천장에 매달 수 있는 구조로 제작된 것을 특징으로 하고 있다.

Description

음이온발생장치와 활성세라믹필터를 연결한 고성능 공기청정기 {High Efficiency Air Purifier Connected the Activated Ceramic Filter with Anion Generator}

국제연합 방사선영향평가 과학위원회(UNSCEAR)는 자연방사선 피폭량의 약 절반 정도가 라돈자핵종들에 의한 방사선 때문이라고 발표한 바 있으며, 라돈자핵종들이 방출하는 전리작용이 강한 알파선은 담배 연기와의 상승작용에 의해 폐암의 주범으로 밝혀진 바 있다. 도1은 본문의 이해를 돕기 위해 라돈 및 라돈자핵종들의 발생원을 나타내기 위한 우라늄의 붕괴도를 그림으로 나타낸 것이며, 본 그림을 통하여 반감기가 3.82일인 방사성동위원소에 해당하는 불활성개스 상태의 라돈이 고체 매질에서 공기 중으로 빠져나온 후 연속적으로 폴로니움, 납, 비스므트 등의 금속성의 방사성동위원소인 라돈자핵종으로 붕괴하는 것을 알 수 있다. 이들 원소는 붕괴시의 반조에너지에 의하여 양이온 상태로 된 후 먼지 등에 부착되거나 미부착된 형태로 공기 중에 머무르게 되며 호흡에 의하여 폐로 들어가게 된다. 라돈은 불활성개스이므로 폐에 흡착되지 않고 바로 방출되므로 인체에 미치는 영향이 적으나, 금속성의 라돈자핵종들은 폐의 내부에 부착되어 연속적으로 알파선을 방출하면서 붕괴하므로 폐암의 발생확율을 높이게 된다.

실내공기를 정화시키기 위한 공기청정기는 일반적으로 필터형과 음이온방출형 그리고 전기집진형으로 구분할 수 있다. 필터형 공기청정기는 분진입자의 관성효과 및 확산·흡착효과를 이용한 기계적인 포집 원리를 이용하고 있으므로 큰 먼지 및 유기용제류의 제거효율은 높은 반면, 필터에 각종 세균이 번식할 수 있다는 단점이 있으며, 고전압 방전식의 음이온방출형 공기청정기는 공기 중에 양이온으로 존재하는 라돈자핵종을 포함하는 각종 유해물질들을 전기적으로 중화시키는 원리를 이용하고 있으므로 필터를 갈아야하는 번거로움은 없는 반면, 인체에 유해한 오존이 방출될 수 있을 뿐만 아니라 폐암을 일으키는 라돈자핵종들의 제거가 사실상 불가능하다는 단점이 있다. 그리고 전기집진형은 기류상의 분집 입자를 이온화하여 음전극에 부착 제거시키는 원리를 이용하고 있으므로 라돈자핵종 및 분진입자의 제거는 우수한 반면 분해가 어려운 유기화합물의 제거가 어렵다는 단점이 있다.또한 기존의 공기청정기는 바닥설치형 또는 벽걸이형으로 구분할 수 있으나, 실내공기는 보통 겨울에 오염의 정도가 심하므로 이런경우 오염물질이 상승기류를 따라 순환된다고 예측할 수 있으므로 공기청정기의 설치위치는 바닥설치형 보다는 벽걸이형이 바람직하다고 여겨지며, 운전효율을 극대화 하기 위해서는 천정에 달아매는 형태가 가장 바람직하다고 판단된다.

본 고안이 이루고자하는 기술적인 과제는, 공기 중에 존재하는 담배 연기를 포함한 분진은 물론 양이온 상태의 라돈자핵종들의 제거 효율 및 다이옥신 등 유독성 유기화합물의 분해 효율이 높은 공기청정기를 제작하는데 있으며, 또한 운전효율을 극대화 할 수 있는 구조의 공기청정기를 제작하는데 있다.

"도1"은 라돈 및 라돈자핵종들의 발생원을 설명하기 위한 우라늄계열의 붕괴도에 해당하며,

"도2"는 벌집형고전압전극과 고전압전극에서 발생한 음이온 및 오존에 의해 활성화된 다공성세라믹필터에서의 유기화합물 분해 기능을 설명하기 위한 그림에 해당한다.

"도3"은 다공성세라믹필터의 단면도에 해당하며,

"도4"는 공기청정기 작동시의 공기 흐름을 나타낸 것으로써, 실내의 가열된 공기는 오염물질과 함께 공기청정기의 상부로 유입된 후 정화되어 공기청정기의 하부로 배출되는 것을 알 수 있다.

"도5"는 공기청정기 각부의 명칭을 설명하기 위한 단면도에 해당하며,

"도6"은 프리필터 지지대(a) 및 백필터 지지대(b)에 해당하며,

"도7"은 설치를 완료한 공기청정기를 밑에서 올려본 그림에 해당한다.

<도면의 상세한 설명>

1 공기흡입구, 2 프리필터지지대, 3 프리필터, 4 인입팬, 5 유도날개, 6 벌집형고전압전극, 7 다공성세라믹필터, 8 백필터, 9 백필터지지대, 10 외부날개지지대, 11 전자회로, 12 상부덮개, 13 줄, 14 외부날개

본 고안의 주요구성품은 부직포 재질의 프리필터(3), 고전압전극(6), 다공성세라믹필터(7) 및 백필터(8)로 구성되어 있으며, 운전 효율을 높이기 위해 천장에 매달아 사용할 수 있는 구조로 제작되어 있다. 본 고안의 핵심은 분진 및 반조에너지에 의해 양전하를 띠고 있는 라돈자핵종들을 전기적으로 흡착 및 고정시키는 능력을 최대로 높이고 또한 유독성의 유기화합물의 분해효율을 높이는데 있으며, 이를 위하여 6,000V 이상의 전압을 발생시킬 수 있는 벌집형고전압전극(6)과 다공성세라믹필터(7)를 직렬로 연결하였다. 벌집형고전압전극은 기류상의 분진입자에 양전하를 유도하기 위한 텅스텐 재질의 양극(+)부분과 양전하로 유도된 분진입자 및 양이온 상태로 존재하는 라돈자핵종을 전기적으로 제거하기 위한 음극(-)으로 구성되어 있다. 실내에서 상승기류를 타고 공기청정기의 상부에 위치한 공기흡입구(1)로 들어오는 오염된 공기는 프리필터(3)로 일차 여과하여 고전압전극의 오염을 억제하였으며, 다공성세라믹필터를 통과하여 배출되는 공기는 백필터(8)로 여과하여 최종적으로 깨끗한 공기가 실내로 배출 될 수 있도록 하였다.

프리필터는 공기저항이 적은 부직포 등을 사용하였으며, 마지막에 위치한 백필터는 HEPA 필터를 주름형태로 제작하여 사용하였다.

고전압전극에서 발생한 오존은 인체에 유해하므로 배출하지 않고 필터에 포집하는 것이 바람직 하지만 화학반응성이 매우 크므로 기존의 공기정화 필터시스템을 사용하여 포집하기 어려운 문제점이 있으므로 본 고안에서는 위의 목적을 달성하기 위하여 다공성세라믹필터를 사용하였다. 또한 다공성세라믹필터는 음이온 발생장치에서 방출된 오존을 머무르게 할 수 있어야 함은 물론, 공기의 흐름을 유지하면서 오염물질과 오존의 반응효율을 높이기 위한 충분한 표면적을 제공할 수 있어야 한다. 본 고안에서는 이들 조건을 만족시키기 위해 다음과 같이 다공성세라믹필터를 제조하여 사용하였으며, 본 고안은 다음의 실시 예에 국한되지 않는다.

ⅰ 실리카 성분이 70%인 견운모질 고령토 분말을 550~850℃의 온도에서 10~60분 동안 열처리하여 결정수를 제거한 다음, ⅱ 이중 100중량부를 취해 수산화나트륨 1노르말(1N-NaOH) 수용액 50~100중량부에 넣어 8~24시간 숙성시킨 후, ⅲ95~100℃의 온도에서 4~6시간 동안 교반하면서 수열 반응시킨 다음, ⅳ 10~50중량부의 톱밥을 첨가하여 균일하게 혼합한 후, ⅴ 1m×1m의 직각 구멍이 벌집처럼 연결된 원통형의 성형품을 만들 수 있는 성형기에 다져 넣은 다음, ⅵ 80~100℃의 온도에서 5~24시간 숙성·건조시킨 후, ⅶ 550~850℃의 온도에서 4~6시간 동안 소성하여 제조한다.

본 고안의 사용으로 인하여, 실내 공기중에 포함되어 있는 NOx와 SOx 등 유독성 산화생성물과 유기용제 및 다이옥신과 같은 고독성 유기화합물 등의 분해·제거는 물론, 먼지에 부착되었거나 또는 미부착된 형태로 존재하는 양이온 상태의 라돈자핵종 및 담배연기를 포함한 분진입자들을 효과적으로 제거할 수 있게되었으며, 이에 따라 쾌적한 주거문화 창출 및 국민보건에 기여하게 될 것으로 판단된다.

Claims (2)

1. 실내공기를 정화시키기 위한 공기청정기에 있어서,

   분진상태의 오염물질을 정전기적으로 집진하거나 음이온을 발생시키기 위한 고전압전극 부분과, 고전압전극에서 발생한 음이온 및 오존을 실내로 방출시키지 않고 고독성 유기화합물을 분해하는데 활용하기 위한 세라믹필터 부분을 직렬로 연결한 것을 특징으로 하는 공기청정기
2. 제1항에 있어서, 상기 공기청정기의 운전효율을 높이기 위해 천장에 매달 수 있는 구조로 제작된 것을 특징으로 하는 공기청정기.