KR20110118900A - 물의 전기분해 후 수소,산소를 사용한 실내 난방,조명,가습 및 장식용 설비 운용 - Google Patents

Abstract

실내와 같은 외부 공기의 유입이 자유롭지 못한 공간에서 일반적인 고체, 액체 및 기체 연료를 사용한 난방이나 조명, 장식용 기구의 사용은 이산화탄소를 비롯, 각종 유해 가스와 냄새의 발생으로 장시간 운용 시 잦은 실내 환기뿐만 아니라 낮은 습도에 의해 건강에 좋지 않은 결과를 초래할 수 있다
물의 전기분해를 통해 얻을 수 있는 수소와 산소를 별도의 안정된 연소 기구를 통해 연소시키게 되면 실내 공간에 어울리는 난방과 조명, 가습 및 실내 장식용 기구를 사용할 수 있다.
특히 일반 아파트나 가정용 거실의 경우, 화석연료를 사용한 벽난로의 설치가 불가능하지만 이를 활용할 경우, 난방은 물론, 가습, 조명 및 미려한 장식용 기구로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 이산화탄소의 발생이나 산소의 소모가 발생하지 않아 친환경적인 난방/가습/조명/장식 기구라는 종합적인 기능을 가질 수 있다.
이의 운영에는 보다 안전한 연소기설비와 관련 보호장치가 요구되므로 본 제안에서는 그 보호장치의 기본 구성까지 제시한 사항이며, 순수 물 보다는 환경에 위해를 주는 생활 폐수까지 전기분해를 통해 수소, 산소 공급원으로 유용, 친환경 설비로서 역할을 수행할 수 있다.

Description

물의 전기분해 후 수소,산소를 사용한 실내 난방,조명,가습 및 장식용 설비 운용 {Indoor Heating, Lighting, Moisturizing and Decoration Apparatus by using of H2 and O2 from Electrolysis of water}

본 발명은 실내가 한정된 공간에서 일반 연소용 연료를 사용한 난방이나 조명, 실내 장식을 할 경우 이산화탄소를 비롯하여 냄새를 유발하는 가스를 분출하여 장시간 운용 시 질식 혹은 중독 사고의 가능성이 있으나 물을 전기분해하여 발생한 수소와 산소를 연소시킬 경우 산소 부족으로 인한 질식이나 기타 유해가스가 발생 되지 않을 뿐 아니라 적절한 실내 습도 조절과 필요한 조명 및 아름다운 실내장식 기구로 활용할 수 있다.

직류를 사용하여 어느 정도 전기 전도도를 갖는 물을 전기분해하면 다음의 원리에 의해 음극(-극)에서는 수소가, 양극(+극)에서는 산소가 발생 되며 그 생성 비율은 수소: 산소 = 2:1이 된다.

(-극) 2H₂O ＋ 2e → H₂＋ 2OH-

(+극) 2OH- → H₂O＋ 1/2O₂＋ 2e

격리된 양쪽 직류 전극에서 발생한 산소와 수소를 배관을 통해 실내에 설치된 연소용 기구에서 다시 결합(연소) 시키면 연소에 필요한 추가의 산소 공급 없이 높은 온도(최고 3000^oC에 이르며 일반적으로 2000^oC 이내의 범위 내)에서 연소를 하며 이에 따른 실내 난방이나 조명, 가습 및 장식용 기구라는 다양한 기능을 동시에 수용할 수 있으며, 전열기와 같은 일반적인 난방기구와 가습기 및 조명설비 등의 여러 전기설비들을 별도로 설치하는 번거로움에 비해 여러 가지로 유리한 점을 가질 수 있다. 특히 일반 아파트나 주택용 거실의 경우 벽난로의 설치가 불가하지만 물의 전기분해를 통한 수소,산소의 연소장치를 사용할 경우, 외관이 미려한 노출형 벽난로의 설치가 가능하여 실내 난방은 물론, 가습과 조명 및 장식용 기구를 겸해서 운용할 수 있다.

해당내용이 없습니다.

해당내용이 없습니다.

실내에서의 일반 연소용 연료(고체, 액체, 기체 연료)를 사용한 난방이나 조명, 실내 장식 기구의 경우 이산화탄소의 배출이나 인체에 해로운 가스나 냄새 등이 발생할 뿐만 아니라 별도의 가습기를 사용, 적절한 습도를 유지하는 번거로움이 있으나, 물을 전기 분해하여 얻게 되는 수소와 산소를 재 연소하여 사용할 경우, 한정된 실내공간 내에서도 내부 공기의 오염이나 불쾌한 냄새 없이 다양한 기능의 연소 기구를 사용할 수 있다.

굴뚝이 없는 아파트 거실이나, 공간이 좁은 지역에서의 난방, 가습, 조명 및 실내장식 기구를 설치할 경우 여러 가지 전기장치를 조합하여야만 가능하며, 특히 벽난로와 같은 실내 난방, 조명과 장식의 경우는 일반 연소 및 전기설비로는 장착할 수 없어서 한정된 공간 내에서의 다양한 기능을 가지면서도 전혀 해를 끼치지 않도록, 물을 전기분해한 수소와 산소를 사용하는 방안이 가장 효과적이랄 수 있다.

다만 물을 전기분해한 산소와 수소를 특정 기구를 사용하지 않고 곧바로 결합시킬 경우 급격한 산화 반응에 의한 폭발이나 화재의 발생 가능성이 있어서 연소기구에는 적절한 안전장치를 반드시 설치하여 지나친 과열이나 바람직하지 않은 연소로 인한 화재나 인명 사고가 발생하지 않도록, 보호장치를 함께 설치하는 것이 중요하다.

본 발명품은 일반 아파트나 가정용 주택, 상가 등 공간이 좁은 지역에서의 벽난로의 설치나 난방, 가습, 조명 및 실내장식을 할 수 있는 기구를 사용할 수 있을 뿐 만 아니라 더 넓은 실내 공간 내에서의 조명, 장식을 겸한 난방과 가습기로 활용할 수 있는 장점이 있어서 설비의 효율성과 미적 감각을 극대화할 수 있다.

가정이나 사무실 등에서 발생하는 폐수의 경우 어느 정도 이상의 전기 전도도에 의해 전류가 흐를 수 있는데, 격리된 양극(+극)과 음극(-극)을 통해 적정 직류 전압을 가하면 양극에는 산소가, 음극에는 수소가 발생한다.

이러한 원리를 이용, 흔히 구할 수 있는 폐수나 혹은 일반 물에 전해질을 첨가하여 전기분해하여 얻어지는 수소와 산소를 실내에서 재연소시키면 높은 연소열과 함께 수증기와 빛을 발하게 되어, 적합한 연소 기구를 사용하게 되면, 아파트나 일반 가정용 거실에서 벽난로와 같은 난방과 조명, 가습 및 장식용으로 동시에 기능을 갖도록 할 수 있으며 강당이나 방송국 등에서도 난방이나 조명 및 가습 기능과 장식용으로 사용할 수 있다.

그러나 물의 전기분해로 얻어지는 수소, 산소의 재결합 과정에서 자칫 폭발 가능성이 있으므로 전기분해 설비 및 연소용 기구 설계시 다음과 같은 매우 중요한 보호 개념이 반영된 기구 제작이 고려돼야 한다.

가) 물의 전기분해장치는 양극과 음극에서 발생된 산소와 수소가 완전히 분리되어 포집되도록 하고 전기분해 장치 내에서 재결합이 이루어지지 않도록 격리시킨다.

나) 연소 기구까지의 배관은 직경 15mm 이하의 금속튜브(SUS, Copper, 철강류 등)를 사용하고 배관 길이는 되도록 짧게 하되, 온도 감지기나 빛 감지기를 설치하여 불꽃의 소화가 감지될 경우 연소용 연료를 자동으로 차단할 수 있는 차단밸브(Shut-off Valve)를 설치하고 동시에 전기 분해 설비의 동작이 정지되도록 한다.

다) 연소기 근처에 전기분해설비가 위치할 경우 양극에서 발생한 산소는 대기로 방출하고 수소만 금속 튜브를 통해 연소기에 보내는 것이 바람직할 수 있으며 이 경우 산소는 주위 공간에 확신이 잘 이루어지도록 적당한 높이까지 튜브를 통해 배출되도록 한다. 다만 이 경우 역화가 발생하지 않도록 배관 중간에 워터 포켓 (Water Pocket)을 두어서 대기와 곧바로 전기분해설비의 산소측과 연결되지 않도록 한다.

라) 설치 여건이 좋지 않아 산소와 수소를 혼합하여 연소기로 보낼 필요가 있을 경우에는 반드시 물순환 펌프를 사용, 물과, 산소, 수소가 함께 섞이도록 하고 연소기 전단에서 연소 기체만 분리되어 연소기에서 연소가 이루어지도록 플로팅 플랩 (Floating Flap)을 설치, 물은 다시 펌프로 되돌아 오도록, 물순환계통의 보조 설비를 사용한다. (수소와 산소가 물과 함께 전송되는 과정에서 자체적으로 연소가 되지 않도록 하는 것이 중요함.)

마) 물을 전기분해하는 장치에는 수소, 산소 과다발생에 따른 문제를 예방하기 위해 0.05~0.2kg/cm2 범위의 압력 스위치를 설치, 세팅(Setting )치에 도달할 경우, 전기분해가 자동 정지되도록 한다.

바) 벽난로나 조명용으로 사용되는 기구의 불꽃 발생 혹은 유지용 연소기는 비등점이 높은 금속 철망이나 고온에 견디는 금속조각 등을 사용하여 연소중에 외부 영향에 의해 쉽게 소화되지 않도록 하는 형태를 갖추도록 한다.

사) 초기 점화시에는 연소기 몸체 혹은 외부에 설치한 Push Button을 사용하되, 이 버튼을 누를 경우에 한해서 차단밸브가 열리고 연소용 가스가 점화기에 분출됨과 동시에 전기(혹은 전자) 점화기가 동작 되는 회로를 설계하고, 화염이 형성된 이후에는 차단 밸브가 닫히지 않도록 하며, 인위적인 소화시에는 수동(혹은 원격제어) 밸브를 통해 연료가 차단되도록 한다.

아) 전기분해 장치는 기본적인 전기적 보호장치(과전류, 단락, 지락, 과열 등)를 갖추어야 하고 쉽게 전원부에 접촉할 수 없도록 Sealing되어야 하며 전기 분해할 물의 수위가 어느 일정 수준 이하로 낮아질 경우 전기분해장치가 자동으로 정지되는 기능을 갖도록 한다.

자) 전기분해설비 본체 혹은 외부에 현재 소모하는 전력(혹은 전압이나 전류) 물의 수위, 운전 시간(현재 운전중인 시간 및 총 누계 시간)등 다양한 정보를 표시하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.

해당내용이 없습니다.

Claims (1)

1. 한정된 실내 공간 내에서의 이산화 탄소와 각종 유해가스의 배출 없이 난방, 가습 및 조명과 실내 장식을 효율적으로 할 수 있도록, 물을 전기분해하여 발생한 수소,산소를 연소시키는 방법 및 관련 응용 기구.