KR20120105702A - 공기청정 겸용 축사환기시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 관한 것으로서, 축사 내부로 유입되는 공기뿐만 아니라, 축사 외부로 유출되는 공기도 정화하여 방출하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템을 제공함에 있다. 또한, 가시광선대역의 조명부를 이용하여 장식적 효과를 가지는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템를 제공함에 있다. 또한, 광촉매반응을 일으키는 정화부의 단면적을 최대화시켜 효율적인 정화가 가능한 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템을 제공함에 있다. 그리고, 출입구에 에어샤워기를 구비하여 출입하는 작업자에 부착된 먼지 및 불순물을 제거하는 공기청정 겸용 축사환기시스템을 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 있어서, 축사 외부의 공기를 축사 내부로 유입시키기 위한 환기부; 축사 내부의 공기를 축사 외부로 유출시키기 위한 배기부; 축사 내부 공기의 오염도를 측정하기 위한 측정부; 축사 내부에 설치되어 빛을 발생시키는 조명부; 축사 내부에 위치하여 상기 조명부의 빛을 흡수하고, 플라즈몬을 이용한 광촉매반응을 일으켜 축사내 공기를 정화시키는 정화부; 및 상기 측정부에서 측정한 공기 오염도에 따라 공기 오염이 사전에 설정된 기준치 이상인 경우, 조명부에서 밝은 빛을 방출시키고, 사전에 설정된 기준치 이하인 경우, 조명부에서 약한 빛을 방출시키도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 있어서, 축사 외부의 공기를 축사 내부로 유입시키기 위한 환기부; 축사 내부의 공기를 축사 외부로 유출시키기 위한 배기부; 축사 내부 공기의 오염도를 측정하기 위한 측정부; 축사 내부에 설치되어 빛을 발생시키는 조명부; 축사 내부에 위치하여 상기 조명부의 빛을 흡수하고, 플라즈몬을 이용한 광촉매반응을 일으켜 축사내 공기를 정화시키는 정화부; 및 상기 측정부에서 측정한 공기 오염도에 따라 공기 오염이 사전에 설정된 기준치 이상인 경우, 조명부에서 밝은 빛을 방출시키고, 사전에 설정된 기준치 이하인 경우, 조명부에서 약한 빛을 방출시키도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가시광선 대역의 빛을 흡수하여 생성되는 플라즈몬을 이용하여 형광등, LED, OLED 등의 광원에서 동작하고, 자연광에서도 별다른 조명기구 없이도 동작하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 관한 것이다.
광촉매 용어 자체는 광반응을 가속시키는 촉매(catalyst of photoreactions)를 지칭할 때 사용된다. 즉, 광촉매는 반응에 직접 참여하여 소모되지 않아야 하며 기존의 광반응에 다른 메커니즘 경로를 제공하여 반응속도를 가속시킨다. 광촉매는 분자 상태로 용액 중에 존재하는 균일계 광촉매와 주로 반도체 물질로서 매질에 입자상으로 분산되어 있는 불균일계 광촉매로 분류할 수 있다. 광촉매중 이산화티타늄이 가장 많이 사용되고 있다. 이는 이산화티타늄이 내산성, 내알카리성 등이 좋으며 인체에 무해하기 때문이다. 각종 오염물질을 무해한 물질로 변화시켜주는 친환경적 소재이다. 광촉매(Photocatalyst) 반응은 태양광이나 형광등에서 방사되는 300 내지 400nm 대역의 파장영역을 갖는 자외선을 산화티타늄(TiO2)이 코팅된 물체의 표면에 조사하면 마치 가열된 것과 같은 상태가 되어 유기물이나 세균을 소각 분해시킬 뿐만 아니라 각종 오염물 질을 분해시키고, 각종 악취를 제거하게 된다. 광촉매 작용에서 이산화티타늄은 빛을 쪼이면 자외선을 흡수하여 전자와 정공을 발생한다. 이 전자와 정공은 대단히 강한 환원력과 산화력을 갖고 있으며, 특히 전자는 산소와의 반응에 의해 super oxide anion (O2 -)를 생성시키고 정공은 물과의 반응에 의해 OH radical을 생성시킨다.
이에 새로운 환기시스템으로 광화학반응을 이용한 광촉매장치가 소개되고 있으며 이는 온도, 오염물질 농도 등에 영향을 받지 않으며 살균이 동시에 수반됨으로 그 관심이 크게 부각되고 있다.
광화학반응을 유발하기 위한 광촉매 물질로는 TiO2, ZnO, CdS, ZrO2, V2O3, WO3 등과 페로브스카이트형 복합금속산화물(SrTiO3) 등이 있다.
이러한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 대해서는 대한민국특허출원10-2007-0002845호(발명의 명칭 : 축사용 자동환기시스템)(이하 선행기술)외에 다수 출원 및 등록되어있다.
선행기술은 축사 내부에 설치되어 공기의 오염 정도를 검지하는 가스센서와; 축사 내부에 설치되어 공기의 온도를 검지하는 온도센서와; 축사 내부에 설치되어 공기의 습도를 검지하는 습도센서와; 축사 외부의 신선한 공기를 축사 내부로 유입하기 위한 환기부와; 축사 내부로 유입되는 공기를 가열하는 공기가열부와; 축사 내부의 오염된 공기를 축사 외부로 배출하기 위한 배기부와; 축사 내부의 습도를 높여주기 위한 가습부와; 상기한 가스센서, 온도센서, 습도센서, 환기부, 공기가열부, 배기부 및 가습부와 유기적으로 연결되는 콘트롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선행발명은 환기를 통한 축사내의 공기를 정화시키는 시스템에 관한 것으로, 우리나라의 축산농가가 대형화, 단지화가 되어 많은 가축을 정형화된 축사내부에서 밀집 사육하고 있어 어느 하나의 축산농가가 조류독감, 구제역, 광우병 등 전염병에 전염된 경우 상기 축사에서 방출되는 공기는 심각하게 오염된 상태로 방출되어 인근 축사에까지 전염병균들이 전파되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 선행발명이외에 공기정화기능을 가지는 공기청정 겸용 축사환기시스템의 경우에도 항균필터 등을 이용하여 필터를 주기적으로 교체해야하는 불편이 따랐다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 축사 내부로 유입되는 공기뿐만 아니라, 축사 외부로 유출되는 공기도 정화하여 방출하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 제 2 목적은, 가시광선대역의 조명부를 이용하여 장식적 효과를 가지는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템를 제공함에 있다.
또한 본 발명의 제 3 목적은, 광촉매반응을 일으키는 정화부의 단면적을 최대화시켜 효율적인 정화가 가능한 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 제 4 목적은, 출입구에 에어샤워기를 구비하여 출입하는 작업자에 부착된 먼지 및 불순물을 제거하는 공기청정 겸용 축사환기시스템을 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 있어서, 축사 외부의 공기를 축사 내부로 유입시키기 위한 환기부; 축사 내부의 공기를 축사 외부로 유출시키기 위한 배기부; 축사 내부 공기의 오염도를 측정하기 위한 측정부; 축사 내부에 설치되어 빛을 발생시키는 조명부; 축사 내부에 위치하여 상기 조명부의 빛을 흡수하고, 플라즈몬을 이용한 광촉매반응을 일으켜 축사내 공기를 정화시키는 정화부; 및 상기 측정부에서 측정한 공기 오염도에 따라 공기 오염이 사전에 설정된 기준치 이상인 경우, 조명부에서 밝은 빛을 방출시키고, 사전에 설정된 기준치 이하인 경우, 조명부에서 약한 빛을 방출시키도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 축사에 유출입하는 작업자에 부착된 불순물 및 세균을 제거하기 위한 에어샤워기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 조명부는, 형광등, LED, OLED 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 정화부는, 플라즈몬을 형성하는 물질인 금, 은, 금합금, 은합금 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게, 상기 정화부는, 공기와의 접촉면적을 넓히기 위해 사다리형태 또는 2단 사다리형태인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 축사로 유입되는 공기뿐만 아니라 유출되는 공기도 정화하여 배출하여 구제역, 조류인플루엔자 등 전염병의 전파를 미연에 방지하고, 조명부는 가시광선대역의 빛을 방출하는 형광등, LED, OLED 등의 광원을 이용하여 장식적 기능을 가지며 정화할 수 있고, 기존 축사내의 조명기구를 이용하여 정화할 수 있고, 축사내의 공기와 접촉하는 정화부의 단면적을 최대화하여 효율적인 정화가 가능한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템의 개략적인 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템의 구성도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 정화부의 구조도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 사다리꼴 형태 정화부의 일예시도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 지그재그 사다리꼴 형태 정화부의 일예시도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 2단 사다리꼴 형태 정화부의 일예시도.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 에어샤워기의 사시도.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 에어샤워기의 단면도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템의 구성도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 정화부의 구조도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 사다리꼴 형태 정화부의 일예시도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 지그재그 사다리꼴 형태 정화부의 일예시도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 2단 사다리꼴 형태 정화부의 일예시도.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 에어샤워기의 사시도.
도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 에어샤워기의 단면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 광촉매를 이용한 공기청정겸용 축사환기시스템(이하, 축사환기시스템)(100)에 관하여 도 1 내지 도 8 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 축사환기시스템의 개략적인 구성도로서, 도시된 바와 같이 상기 축사환기시스템(100)은 환기부(110), 배기부(120), 측정부(130), 조명부(140), 정화부(150), 제어부(160) 및 에어샤워기(170)를 포함하여 이루어진다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 축사환기시스템(100)의 구성도로서, 도시된 바와 같이 상기 환기부(110)는 축사 외부의 공기를 축사 내부로 유입시키기 위한 것으로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 환풍 방식이나 송풍기 방식 등을 사용할 수 있다. 이러한 환기부(110)는 외부의 신선한 공기를 축사 내부로 유입시켜야 하므로, 환기부(110)의 일측은 축사의 외부를 향하고 타측이 축사의 내부를 향한다.
상기 배기부(120)는 축사 내부의 공기를 축사 외부로 유출시키기 위한 것으로 상기 환기부(110)와 마찬가지로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 일측은 축사의 외부를 향하고 타측은 축사의 내부를 향한다.
상기 측정부(130)는 공기의 오염도를 측정하기 위한 것으로서, 다수의 측정부(130)가 축사 내부에 위치하여 공기의 오염도를 측정한다. 바람직하게는 상기 측정부(130)는 환기부(110), 배기부(120), 축사내부에 다수 위치하도록 한다.
상기 조명부(140)는 빛을 발생시키고, 상기 정화부에서 광촉매반응을 일으켜 정화할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 조명부(140)는 플라즈몬이 활성화되는 가시광선 대역의 빛을 방출한다. 상기 조명부(140)는 가시광선을 방출하는 형광등, OLED, LED 등 다양한 광원을 이용할 수 있다. 그리고 가시광선대역의 광원을 이용하여 장식적 효과를 얻을 수 있다.
상기 정화부(150)는 상기 조명부(140) 주변에 위치하여 조명부(140)로부터 발산된 빛을 흡수하고 플라즈몬을 이용한 광촉매반응을 일으켜 공기에 포함된 유해가스와 악취를 정화한다. 상기 정화부(150)의 구조는 도 3 에 도시된 바와 같이 하단에 기판(151)이 위치하고 이산화티타늄(TiO 2 ) 등의 광촉매 박막(153)으로 기판(151)을 덮는다. 이때, 플라즈몬을 형성하는 물질(155)인 금(Au), 은(Ag), 금합금(AuCu), 은합금(AgCu)를 나노크기로 광촉매 박막(153) 사이 또는 광촉매 박막 상부 또는 광촉매 박막 하부에 결합시킨다.
플라즈몬을 형성할 수 있는 귀금속의 나노 구조는 전자선묘화법(electron beam lithography), 나노 임프린트(nano-Imprint) 및 레이저 간섭법(laser interference lithography) 등을 사용하여 포토레지스트 또는 레진의 나노 패턴을 형성하고 증착기(Sputter, evaporator)를 이용하여 귀금속을 증착하며 이때 귀금속의 두께는 100 nm 이하로 하며 lift-off 방법에 의해 최종적으로 귀금속 나노 구조를 형성한다. 상기 귀금속의 나노구조는 100nm 이하로 직선형, 원형, 체크형 등으로 돌출된다.
또한, 플라즈몬을 형성할 수 있는 귀금속을 화학적 합성 방법으로 나노 와이어, 나오 파티클 형태로 제조하여 이를 기판에 분산하여 고정화 시킨다.
그리고, 상기 정화부(150)의 표면적을 넓히기 위하여 도 4 내지 6과 같이 정화부(150)를 조명부(140)의 상단에 사다리형, 지그재그형, 2단 사다리형으로 만들어 공기와 접촉하는 단면적을 최대화 한다. 이러한 상기 정화부(150)의 구조는 한정되지 않고 설치장소나 구비되는 구성요소에 따라 다양하게 변형되어 구현될 수 있다.
상기 제어부(160)는 측정부(130)에서 사전에 설정된 공기오염도의 기준치 이하인 경우 조명부(140)의 조명을 차단하고, 측정한 공기오염도가 기준치 이상인 경우 조명부(140)의 조명을 작동시켜 공기를 정화하도록 한다.
상기 에어샤워기(170)는 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 축사에 출입하는 작업자의 몸을 소독하고 작업자 의복의 먼지를 포함한 불순물을 제거하기 위하여 양측에 각각 출입구(171), 중앙에 소독실(172), 상기 소독실의 양측 벽면에 다수의 공기분사노즐(173), 축사외부공기를 흡입하기 위한 공기흡입구(174), 공기흡입구에 부착되어 공기를 정화하기 위한 1차 정화모듈(175), 공기흡입구에서 공기를 흡입하여 상부로 이동시키는 공기펌프(176), 공기분사노즐(173) 내측면에서 공기를 정화하기 위한 2차 정화모듈(177)을 포함한다.
상기 1차 정화모듈(175) 및 2차 정화모듈(177)은 상기 정화부를 이용한 것으로 축사외부의 공기를 유입하면서 정화하고, 공기분사노즐에서 분사하기 직전에 다시 한번 더 정화하여 공기를 분사하여 작업자 의복에 부착된 먼지 및 불순물을 효율적으로 제거할 수 있도록 한다.
이하에서는 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정 및 그 과정에서 발생되는 효과를 설명하도록 한다.
축사내의 환기부(110)에서 축사 외부의 공기를 유입시키고, 환기부 근처에 부착된 측정부(130)는 유입된 공기의 오염도를 측정하여 측정된 값을 제어부(160)로 전송한다. 제어부(160)는 공기의 오염도에 따라 환기부(110)에 부착된 조명부(140)의 밝기를 조절하여 정화부(150)가 작동하도록 한다. 이때, 측정된 공기 오염도가 사전에 설정된 기준치보다 낮은 경우 조명부(140)의 밝기를 어둡게 하고, 측정된 공기 오염도가 기준치보다 높은 경우 조명부(140)의 밝기를 밝게하여 정화부(150)의 광촉매반응을 조절한다. 또한, 축사에 출입하는 작업자에 부착된 불순물 및 세균을 제거하기 위한 에어샤워기(170)를 축사 출입구에 부착하여 축사 내부에서 오염된 물질이 외부로 유출되지 않도록 한다.
한편, 축사내부의 공기는 축사내부에서 순환되거나 축사 천장을 따라 배기부(120)로 배출된다. 이때 천장에 설치된 조명부(140) 및 정화부(150)는 축사내부에서 조명역할을 하고, 심미적 기능을 할 수 있다. 상기 천장에 설치된 조명부(140)는 측정부(130)에서 측정된 공기오염도와 관계없이 사용자의 편의에 따라 밝기를 조절할 수 있다.
그리고, 배기부(120)에 부착된 측정부(130)도 공기 오염도를 측정하고, 제어부(160)는 배기부(120)에 부착된 측정부(130)에서 공기오염도가 높은 경우, 배기부(120) 근처에 부착된 정화부(150) 및 조명부(140)를 작동시켜 축사외부로 배출되는 공기도 정화하여 배출한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 정화장치 110 : 환기부
120 : 배기부 130 : 측정부
140 : 조명부 150 : 정화부
160 : 제어부 170 : 에어샤워기
120 : 배기부 130 : 측정부
140 : 조명부 150 : 정화부
160 : 제어부 170 : 에어샤워기
Claims (5)
- 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템에 있어서,
축사 외부의 공기를 축사 내부로 유입시키기 위한 환기부;
축사 내부의 공기를 축사 외부로 유출시키기 위한 배기부;
축사 내부 공기의 오염도를 측정하기 위한 측정부;
축사 내부에 설치되어 빛을 발생시키는 조명부;
축사 내부에 위치하여 상기 조명부의 빛을 흡수하고, 플라즈몬을 이용한 광촉매반응을 일으켜 축사내 공기를 정화시키는 정화부; 및
상기 측정부에서 측정한 공기 오염도에 따라 공기 오염이 사전에 설정된 기준치 이상인 경우, 조명부에서 밝은 빛을 방출시키고, 사전에 설정된 기준치 이하인 경우, 조명부에서 약한 빛을 방출시키도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템.
- 제 1 항에 있어서,
축사에 유출입하는 작업자에 부착된 불순물 및 세균을 제거하기 위한 에어샤워기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 조명부는,
형광등, LED, OLED 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 정화부는,
플라즈몬을 형성하는 물질인 금, 은, 금합금, 은합금 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 정화부는,
공기와의 접촉면적을 넓히기 위해 사다리형태 또는 2단 사다리형태인 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 공기청정 겸용 축사환기시스템.
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