KR20110117350A - 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치 - Google Patents

이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치에 관한 것으로, 그 목적은 실내 공기중의 이산화탄소가 분수된 물에 쉽게 용해될 수 있도록 효소(enzyme)를 첨가하여 실내 공기중의 이산화탄소를 효과적으로 제거함으로서 본래 분수가 가지는 기능과 함께 공기를 정화할 수 있는 기능을 갖춘 공기정화 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 용해된 이산화탄소를 빠른 속도로 수화할 수 있는 효소가 고정된 효소고정담체(40)와: 분사 수용액(10)을 저장하고 상기 효소고정담체(40)를 포함하고 있는 수용액 저장소(20)와; 상기 수용액 저장소(20)의 수용액(10)을 펌핑하여 효소고정담체(40)를 통과한 후 이동하도록 하는 수용액 펌프(30)와; 상기 수용액 펌프(30)에 의해 효소고정담체(40)를 통과한 수용액(10)이 이동하는 이동관(31); 및 공기중으로 수용액이 분사되도록 하거나 경사면으로 수용액이 흐르도록 하는 하나 또는 여러개의 분사노즐(32);을 포함하여 구성된 것을 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치를 발명의 특징으로 한다.

Description

이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치{Indoor air purification system with CO2 reduction and humidification}
본 발명은 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치에 관한 것으로, 자세하게는 가정이나 건축물의 실내에 설치하여 실내의 환경을 개선하고 습도조절 및 이산화탄소를 저감할 수 있는 실내 공기정화 장치에 관한 것이다.
분수는 물 등의 액체를 이용하여 대기중 또는 실내외에 분사하거나 흘러 보내는 것으로 주변 환경과의 조화를 이루게 하여 실내외의 시각적 인터리어 효과와 자연친화적 분위기 조성을 제공한다.
또한, 실내에 설치할 경우 물을 분사하여 작은 입자를 만들거나 증발하게 하여 실내의 습도를 조절하는 효과가 있으며, 일부 먼지 등을 제거하여 실내공기 청정 효과가 있다.
이와 같이 분수는 실내외에서 물을 이용하여 자연 친화적 분위기 조성과 이로 인한 정신적 상쾌함과 인체의 건강에 많은 이로움을 제공한다.
대부분의 분수는 물을 펌핑하여 노즐 등을 이용하여 분사하거나 경사면을 가진 물체에 흘러 보내고 있으며, 수십 미터 크기에서부터 수십 센티미터에 이루기까지 그 규모에 다양하지만, 대부분 실내외 인터리어의 시각적 효과에 중점을 두어 다른 기능에 있어서 한계가 있다. 즉, 실내의 경우의 습도의 조절은 가습기를 많이 이용하고 있으며, 공기의 정화는 공기청정기를 이용하고 있다.
하지만 상기한 분수의 인테리어 효과 기능 이외의 기능적 한계로 장기간 사용시 시각적, 청각적으로 지루감을 줄 수 있는 단점이 있다.
특히, 실내 공기에는 먼지, 휘발성유기물질 등의 유해가스가 일부 포함이 되어 있으며 분수의 경우 이러한 유해가스 제거에 한계가 있기 때문에 상기한 바와 같이 공기청정기를 많이 이용하고 있다.
한편, 이산화탄소는 무색, 무취의 기체로 자연적, 인위적 배출량이 매우 높은 물질이며, 인체에 낮은 농도에서는 무해하나 5000ppm 이상 고농도에서 호흡장애와 중독을 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있다.
현재 개발된 공기청정기는 대부분 먼지 및 냄새, 휘발성 유기물질을 제거하는 데 초점을 맞추고 있으며 고농도 이산화탄소를 감소시키는 기능은 없다.
일부 이산화탄소를 제거하는 물질을 공기청정기에 추가해 그 농도를 저감시킬 수 있지만 만족할 만한 수준의 성능을 기대하기 어렵기 때문에, 실내의 경우 환기를 해야 한다.
따라서 이산화탄소의 제거 측면에서 공기청정기도 기존 분수와 같이 공기 청정에 큰 역할을 하지 못하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 실내 공기중의 이산화탄소가 분수된 물에 쉽게 용해될 수 있도록 효소(enzyme)를 첨가하여 실내 공기중의 이산화탄소를 효과적으로 제거함으로서 본래 분수가 가지는 기능과 함께 공기를 정화할 수 있는 기능을 갖춘 공기정화 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 용해된 이산화탄소를 빠른 속도로 수화할 수 있는 효소가 고정된 효소고정담체와: 분사 수용액을 저장하고 상기 효소고정담체를 포함하고 있는 수용액 저장소와; 상기 수용액 저장소의 수용액을 펌핑하여 효소고정담체를 통과한 후 이동하도록 하는 수용액 펌프와; 상기 수용액 펌프에 의해 효소고정담체를 통과한 수용액이 이동하는 이동관; 및 공기중으로 수용액이 분사되도록 하거나 경사면으로 수용액이 흐르도록 하는 하나 또는 여러개의 분사노즐;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치를 제공함으로써 달성된다.
또한 본 발명에서 상기 효소고정담체는 효소가 지속적으로 그 기능을 할 수 있도록 수용액 저장소의 수용액에 잠기도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 효소고정담체는 분사되는 수용액이 접촉될 수 있도록 수용액 펌프의 전단부 또는 후단부에 설치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 효소고정담체는 분사되는 수용액이 접촉될 수 있도록 수용액 저장소의 수직방향에 대하여 전면 또는 일부면을 덮도록 설치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 효소고정담체에 고정된 효소는 용해된 이산화탄소를 중탄산이온 또는 탄산이온으로 빠르게 전환하도록 하는 촉매기능을 가져 지속적으로 공기중 이산화탄소를 저감하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 효소고정담체의 효소를 고정하는 방법은 흡착법, 이온결합법, 가교법, 포획법, 공유결합법 중 어느 하나의 방법으로 고정한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다른 실시형태로 이산화탄소의 전환 촉매 역할을 하는 효소가 부유하는 분사 수용액을 저장하고 있는 수용액 저장소와; 상기 수용액 저장소의 수용액을 펌핑하여 이동하도록 하는 수용액 펌프와; 상기 수용액 펌프에 의해 수용액이 이동하는 이동관; 및 공기중으로 수용액이 분사되도록 하거나 경사면으로 수용액이 흐르도록 하는 하나 또는 여러개의 분사노즐;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치를 제공함으로써 달성된다.
또한 본 발명에서 상기 효소(En)는 소혈청에서 추출하는 탄산무수화효소(carbonic anhydrase), 인간혈청에서 추출하는 탄산무수화효소, 굴 등의 폐각류에서 추출하는 효소 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 공기정화 장치는 기존 분수장치와 같이 자연친화적 인테리어에 의한 시각적, 청각적인 효과와 공기내의 습도를 조절하여 쾌적한 환경을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 공기 중의 이산화탄소를 저감할 수 있어 인체의 건강유지에 효과가 있다. 즉, 실내의 이산화탄소 농도가 축적되어 비정상적으로 높으면 졸음이 오고 두통이 생기며 활동성이 떨어질 수 있기 때문에 이산화탄소의 저감은 인체 건강유지 및 집중력 있는 실내 활동 효과가 있다.
또한 본 발명은 기존 분수장치를 그대로 사용하고 효소고정 담체만 설치할 수도 있기 때문에 경제적 측면에서 비용절감 효과가 큰 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 효소고정 담체가 수용액 펌프 전단부에 설치된 단면을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 효소고정 담체가 수용액 펌프 후단부에 설치된 단면을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 효소고정 담체가 수용액 저장소 전단부에 설치된 단면을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 실내공기 중에 포함된 이산화탄소를 효율적으로 제거할 수 있도록 이산화탄소의 물에 대한 용해도를 높이기 위한 효소와 이를 고정한 담체를 구비하고, 수용액과 효소고정담체를 저장하는 수용액 저장용기를 구비하고, 용기의 일측에는 상기 효소 담체를 통과한 수용액을 이동시키는 수용액 펌프를 구비하고, 수용액을 공기중이나 경사면에 분사 하는 분사노즐을 구비하고 있어 수용액이 분사노즐을 통과하여 공기와 접촉할 때 이산화탄소를 저감하는 기능을 겸비한 공기정화 장치를 구현하였다.
또한 본 발명은 이산화탄소의 전환 촉매 역할을 하는 효소가 효소고정담체에 고정되어 있지 않고 수용액 속에 부유하면서 수용액과 함께 공기중에 분사되거나 경사면을 따라 흐르면서 이산화탄소를 저감하도록 구성할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 효소고정 담체가 수용액 펌프 전단부에 설치된 단면을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 효소고정 담체가 수용액 펌프 후단부에 설치된 단면을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 효소고정 담체가 수용액 저장소 전단부에 설치된 단면을 나타낸 도면이다.
본 발명의 구성은 크게 수용액(10)과; 이를 저장하는 수용액 저장소(20)와; 효소가 고정되어 수용액 중에 용해된 이산화탄소가 수화되는 효소고정담체(40)와; 상기 수용액(10)을 펌핑하는 펌프(30)와; 펌핑된 수용액(10)이 이동하는 이동관(31)과; 이동한 수용액(10)이 분사되는 분사노즐(32);로 구성된다.
이때 본 발명은 효소고정담체(40) 없이 이산화탄소의 전환 촉매 역할을 하는 효소가 부유하는 분사 수용액(10)을 저장하고 있는 수용액 저장소(20)와; 상기 수용액 저장소(20)의 수용액(10)을 펌핑하여 이동하도록 하는 수용액 펌프(30)와; 상기 수용액 펌프(30)에 의해 수용액(10)이 이동하는 이동관(31); 및 공기중으로 수용액이 분사되도록 하거나 경사면으로 수용액이 흐르도록 하는 하나 또는 여러개의 분사노즐(32);을 포함하여 구성할 수도 있다.
상기 효소가 고정된 효소고정담체(40)는 도 1과 같이 수용액펌프(30)의 전면에 설치되어 펌핑되는 수용액(10)과 접촉될 수 있으며, 도 2와 같이 효소고정담체(40)는 펌프(30)의 후단에 설치되어 수용액펌프(30)를 통과한 수용액이 분사노즐(32)로 이동하면서 접촉될 수도 있다. 또한, 도 3과 같이 수용액 저장소(20)에 저장된 수용액에 잠긴채로 수직방향에 대하여 전면 또는 일부면을 덮도록 설치되어 분사노즐(32)에서 분사된 수용액(10)이 수용액펌프(30)로 이동하기 전에 접촉될 수도 있다.
상기 효소고정담체(40)는 실리카와 같은 무기물이나 레진, 키틴, 우레탄 혹은 스테인레스 스틸 등으로 구성된 다공성매질로 수용액이 쉽게 통과하면서 접촉될 수 있으며, 효소는 흡착법, 이온결합법, 가교법, 포획법, 공유결합법 등으로 효소에 고정이 된다.
상기 수용액저장소(20)에 저장되어 있는 수용액(10)은 수용액펌프(30)로 펌핑되고, 수용액이동관(31)과 분사노즐(32)로 이동되어 공기 중으로 분사된다.
한편, 공기중의 이산화탄소는 분사된 수용액에 의해 기체 상태인 CO2(g)에서 수용액에 용해 상태인 CO2(aq)가 된다.
용해되어 있는 이산화탄소를 포함한 수용액(10)은 다시 수용액저장소(20)로 포집되어 수용액펌프(30)로 펌핑되어 이동하게 되는데 수용액펌프(30)로 이동하기 전후에 효소고정담체(40)를 통과하게 된다.
효소고정담체(40)에서는 고정된 효소에 의해 용해상태인 이산화탄소가 수화되어 빠른 속도로 탄산염(HCO3 -)이온으로 전환된다.
상기 효소고정담체(40)에 고정된 효소(En)에 의한 이산화탄소와 반응하는 반응식은 아래 식 1 내지 3과 같다.
Figure pat00001

따라서 효소고정담체(40)를 통과한 수용액에는 CO2(aq)형태의 용해된 이산화탄소가 존재하지 않기 때문에 분사노즐(32)을 통하여 분사될 때 공기중의 이산화탄소를 다시 용해할 수 있다. 상기의 과정이 지속적으로 되풀이 되면서 공기중의 이산화탄소의 농도가 지속적으로 저감될 수 있다.
상기 효소고정담체(40)는 효소가 지속적으로 그 기능을 할 수 있도록 수용액 저장소(20)의 수용액(10)에 잠기도록 구성하였다.
본 발명에서 사용되는 효소(En)는 소혈청에서 추출하는 탄산무수화효소(carbonic anhydrase), 인간혈청에서 추출하는 탄산무수화효소, 굴 등의 폐각류에서 추출하는 효소이며, 식에서와 같이 효소(En)가 촉매역활을 하기 때문에 지속적으로 사용이 가능하다.
상기의 효소를 첨가하면 이산화탄소가 수화하여 중탄산이온(HCO3 -)를 생성하는 속도가 효소를 첨가하지 않았을 때의 수용액보다 약 106이상 빠르게 되기 때문에 기존 분수장치에서 제거하기 어려운 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있다.
즉, 본 발명은 기존의 분수장치의 수용액 저장소에 상기의 효소를 고정화한 담체를 구비하여 이를 통과한 수용액을 분사하게 되면 공기중의 이산화탄소가 물에 용해되어 CO2(aq)상태가 되고 이를 포함한 수용액이 수용액 저장소에 포집되어 다시 펌프에 의해 효소 고정 담체를 통과함으로서 CO2(aq)가 효소에 의해 중탄산이온(HCO3 -)으로 수화된다. 상기 과정이 지속적으로 순환됨으로서 공기중의 이산화탄소를 용해하여 저감할 수 있다.
상기한 실시예에서는 분수 수용액이 분사노즐을 통하여 공기중으로 분수되면서 이산화탄소를 저감하는 설명을 하였으나, 분사노즐에서 분사된 수용액이 입자형태가 아닌 경사면을 따라 흐르는 분수장치도 모두 포함한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10) : 수용액
(20) : 수용액 저장소
(30) : 수용액 펌프
(31) : 수용액 이동관
(32) : 분사노즐
(40) : 효소고정 담체

Claims (8)

  1. 용해된 이산화탄소를 빠른 속도로 수화할 수 있는 효소가 고정된 효소고정담체(40)와:
    분사 수용액(10)을 저장하고 상기 효소고정담체(40)를 포함하고 있는 수용액 저장소(20)와;
    상기 수용액 저장소(20)의 수용액(10)을 펌핑하여 효소고정담체(40)를 통과한 후 이동하도록 하는 수용액 펌프(30)와;
    상기 수용액 펌프(30)에 의해 효소고정담체(40)를 통과한 수용액(10)이 이동하는 이동관(31); 및
    공기중으로 수용액이 분사되도록 하거나 경사면으로 수용액이 흐르도록 하는 하나 또는 여러개의 분사노즐(32);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 효소고정담체(40)는 효소가 지속적으로 그 기능을 할 수 있도록 수용액 저장소(20)의 수용액(10)에 잠기도록 구성한 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 효소고정담체(40)는 분사되는 수용액(10)이 접촉될 수 있도록 수용액 펌프(30)의 전단부 또는 후단부에 설치한 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 효소고정담체(40)는 분사되는 수용액(10)이 접촉될 수 있도록 수용액 저장소(10)의 수직방향에 대하여 전면 또는 일부면을 덮도록 설치한 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 효소고정담체(40)에 고정된 효소는 용해된 이산화탄소를 중탄산이온 또는 탄산이온으로 빠르게 전환하도록 하는 촉매기능을 가져 지속적으로 공기중 이산화탄소를 저감하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.

  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 효소고정담체(40)의 효소를 고정하는 방법은 흡착법, 이온결합법, 가교법, 포획법, 공유결합법 중 어느 하나의 방법으로 고정한 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.
  7. 이산화탄소의 전환 촉매 역할을 하는 효소가 부유하는 분사 수용액(10)을 저장하고 있는 수용액 저장소(20)와;
    상기 수용액 저장소(20)의 수용액(10)을 펌핑하여 이동하도록 하는 수용액 펌프(30)와;
    상기 수용액 펌프(30)에 의해 수용액(10)이 이동하는 이동관(31); 및
    공기중으로 수용액이 분사되도록 하거나 경사면으로 수용액이 흐르도록 하는 하나 또는 여러개의 분사노즐(32);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.
  8. 청구항 1항 또는 청구항 5항 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 효소(En)는 소혈청에서 추출하는 탄산무수화효소(carbonic anhydrase), 인간혈청에서 추출하는 탄산무수화효소, 굴 등의 폐각류에서 추출하는 효소 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감기능 및 가습기능을 겸비한 실내 공기정화 장치.

















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