KR20180080803A

KR20180080803A - 옥외 미세먼지 및 오염물질 제거를 위한 도로 주변의 실외용 공기청정시스템

Info

Publication number: KR20180080803A
Application number: KR1020170001782A
Authority: KR
Inventors: 조건희
Original assignee: 쓰리디토시스 주식회사
Priority date: 2017-01-05
Filing date: 2017-01-05
Publication date: 2018-07-13

Abstract

본 발명은 산업화 등으로 미세먼지 및 오염 물질의 증가로 인하여 도시 공기의 질이 현저히 나빠지고 있지만, 현재 기술 및 개념으로는 미세먼지가 자연적으로 감소하든지 비가 내리기를 기대하는 방법 이외에 대안을 제시하지 못하고 있다. 본 발명은 도로변에 설치되어 있는 수직구조물(가로등, 전신주, 교통시설물)에 실외용 공기정화시스템을 설치하여 도시 전역에 대해서 수십만 ~ 수백만 개를 가동시킴으로써 적극적으로 미세먼지 및 오염 물질을 제거하는 개념이다. 공기정화장치 한 개의 청정용량은 크지 않지만, 수십만 개 이상의 공기정화시스템을 동시에 가동하여 심각한 대기 오염 문제를 해결하도록 구성하였다. 도심 도로변에 120W급 공기정화장치를 100만 개 설치하여 실외 공기를 정화한다면 100km x 100km x 2.88m 체적의 공기를 정화할 수 있으며, 미세먼지 농도 100㎍/㎥ 기준으로 하루에 2.88톤의 먼지를 제거할 수 있다. 독립적으로 도로에 공기정화시스템 수직구조물을 설치할 수 있지만, 도로변의 다양한 수직구조물(전신주, 가로등, 교통시설물)에 공기정화시스템을 부착할 수 있도록 구성하여 투자 비용을 최소화하여 본격적인 공기 정화 서비스가 가능하도록 구성하였다. 산업화에 따라 미세먼지의 피해가 갈수록 증가하고 있다. 현재는 미세먼지를 측정 예보하여 외출자제 및 마스크 착용과 같은 수동적 조치에 그치고 있지만, 본 발명을 통하여 능동적으로 미세먼지를 제거하는 국가적인 플랜트를 구축할 수 있다.

Description

옥외 미세먼지 및 오염물질 제거를 위한 도로 주변의 실외용 공기청정시스템{The outdoor air cleaning system around the road for removing fine dust and pollutants}

건강하게 살기 위해서는 좋은 음식을 먹고, 좋은 물과 좋은 공기를 마시는 것이 중요하다. 사람이 하루에 섭취하는 물질 중 80%가 공기이고 하루에 80% 이상의 시간을 실내에서 생활하고 있으므로, 실내 공기의 오염은 건물병 증후군과 같은 이상 증상을 일으킬 수 있다. 정부에서는 미세먼지, 포름알데히드, 부유 세균 등 5개 오염물질에 대해 실내 공기질 유지 기준을 설정하여 준수하도록 하고 있으며, 가정에서도 공기청정기를 사용하는 경우가 점점 많아지고 있다. 최근 여러 원인에 의하여 미세먼지의 발생이 심각해지고 있다. 미세먼지는 10㎛ 이하의 작은 먼지로 PM10이라 부르며, PM10보다 1/4 작은 초미세먼지는 PM2.5라 부른다. 세계보건기구는 초미세먼지를 1급 발암 물질로 지정하였으며, 폐렴 · 심장병 · 각종 암 외에도 다양한 호흡기 질환의 원인이다. 미세먼지 등으로 심각한 대기 오염에 시달리고 있는 중국 베이징에서는 3개의 공기 흡입구를 가진 높이 7m에 이르는 건물 형태의 세계최대 공기청정기(네덜란드 발명가 루즈가르도)를 도입하여 시험 운용을 검토 중이며, 하루 12시간 가동시 축구장 면적의 공기를 정화하는 것으로 2016년에 발표되었다.

공기청정기는 오염제거 방식에 따라 1) 필터식, 2) 전기 집진식, 3) 워터 필터식, 4) 복합식으로 구분된다. 필터식은 공기가 망 또는 부직포, 활성탄, 헤파(HEPA) 필터 등의 여러 단계 필터를 거쳐 오염물질을 걸러내도록 하는 방식으로 미세먼지 · 진드기 · 꽃가루 등 입자형태의 오염물질 제거에 탁월한 성능을 보인다. 필터를 주기적으로 교체해야 하므로 유지비용이 지속적으로 들어가고 적정주기에 맞춰 청소도 해줘야 하는 번거로움이 있다. 터널 내 환기시스템에 주로 적용되고 있는 전기 집진식은 전기적인 방전 원리를 이용, 공기 속의 오염물질을 이온화해 강력한 집진판에 흡착시켜 공기를 정화한다. 먼지 제거에 효과적이고 금속재질의 집진판만 정기적으로 세척 관리해주면 반영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있다. 워터 필터식은 물의 흡착력을 이용해 물을 필터로 사용하는 청정기로 흡입된 공기를 물에 접촉시켜 공기 중의 부유 물질을 침전시킨다. 겨울철 실내 건조 방지에도 효과적이나 탈취나 유해가스 제거능력은 다소 떨어진다. 전기 집진식은 각종 미세먼지를 제거하는데 효과적이고, 필터방식은 미세먼지 외에도 꽃가루 진드기 등까지 정화범위가 넓다. 헤파 필터나 광촉매 방식은 유해가스나 탈취효과 등도 기대할 수 있다.

필터식 공기청정기는 필터관리가 생명이기 때문에, 일정 기간마다 세척과 교체가 필요하다. 물로 세척하는 필터는 부드러운 물걸레질을 한 이후 햇빛에 말려 다시 사용한다. 복합식 헤파 필터는 주름 부위를 진공청소기로 청소한다. 실내용 전기 집진식은 2~4주에 한 번씩 집진판을 꺼내 마른 헝겁에 알코올을 묻히거나 중성세제를 물에 풀어 닦아준 뒤 완전히 건조시켜 다시 사용한다. 워터 필터식은 물이 필터 역할을 하기 때문에 물관리가 중요하다. 가정용 공기청정기로 360도 방향의 공기를 흡입하고, 알러지 원인물질 및 0.02㎛의 극초미세먼지 제거(KIMM 시험 기준, 시험환경 30 ㎡) 필터와 스모그 원인 물질(SO2,NO2) 및 새집증후군 물질(톨루엔, 포름알데히드)과 냄새까지 제거하는 유해가스 필터(한국공기청정협회 인증 기준, 시험방법 SPS KACA002 132 실내공기청정기, 시험환경 8㎡) 및 깨끗한 공기를 10m 내외까지 보내는 부스터(circulator) 기술도 적용되고 있다. 소비전력 30W급 가정용 공기청정기의 경우, 일반적으로 총풍량은 7㎥/분, 청정풍량 5㎥/분이므로 1시간 가동시 총청정풍량은 300㎥/H, 24시간 가동시에는 총청정풍량은 7,200㎥/일 처리할 수 있다.

국가에서는 깨끗한 물을 공급하기 위하여 상수도 시설에 많은 투자 및 수질 오염 물질 규제치 관리 등과 같이 엄격한 운영을 하고 있다. 깨끗한 물 못지않게 국민의 건강에는 깨끗한 공기도 매우 중요하다. 실내에서는 개별적으로 공기정화기를 설치하고 있지만, 실외에서는 공기를 정화하는 수단이 없어 미세먼지 및 오염이 심한 날에는 외출 자제 및 마스크 착용과 같은 소극적 수단에 그치고 있다. 한국 정부의 미세먼지 저감 대책으로는 ① 국내배출원의 과학적 저감, ② 미세먼지 CO2 동시저감 신산업 육성, ③ 주변국과의 환경 협력 ④ 예·경보체계 혁신, ⑤ 전국민 미세먼지 저감에 참여와 같은 내용에 그치고 있다. 본 발명은 큰 비용이 소요되는 인공강우 방식과는 달리, 실외에서도 공기를 항시 정화하는 장치 및 시스템에 관한 것이다.

실내용 공기청정기(공기정화기)는 오염된 공기를 팬(FAN)으로 흡입하고 필터에 의해 0.01㎛ 정도까지의 미세한 먼지나 세균류를 집진하여 체취나 담배냄새를 탈취한다. 또, 필요시 오염 때문에 감소된 음이온을 이온발생기에 의해 회복시키는 것을 주요 기능으로 한다. 여과란 입자의 크기 차이를 이용하여 액체나 기체로부터 고체 입자를 물리적으로 분리하는 과정이고, 흡착은 고체의 표면에 기체나 용액의 입자들이 달라붙는 것이다. 필터의 종류에 따라 제거할 수 있는 입자의 크기는 달라지는데 미세한 입자를 여과할수록 필터의 능력이 뛰어나다고 할 수 있다. 공기가 이러한 필터를 지나가면서 고체 입자들이 필터에 걸려 분리되는 것이다. 필터 방식으로 먼지를 제거할 때는 보통 섬유필터를 사용한다. 최근 많이 사용하는 필터는 헤파(HEPA) 필터인데 0.3㎛의 입자를 1회 통과시켰을 때 99.97% 이상 제거한다고 알려져 있고, 진드기, 바이러스, 곰팡이 등을 제거할 수 있다. 또, 이들 필터에 첨가하여 먼지를 고압방전에 의해 대전(帶電)시켜서 집진하는 전기 집진장치가 함께 사용되기도 한다. 수천 볼트의 고전압을 걸어주면 전극 자체에서 전자가 생성되거나 전극 주위의 기체에서 전자가 만들어져 전극 주위에 플라즈마가 형성된다. 플라즈마란 기체 상태의 원자나 분자에서 전자가 분리되어 전자와 이온을 포함하고 있는 상태로 전기를 잘 전도한다. 이렇게 만들어진 전자가 공기 중의 입자에 부착되면 입자들이 (-)전하를 띠게 되고, 전하를 띤 먼지 입자는 정전기적 인력에 의해 반대 전하가 걸려 있는 집진판(＋)으로 이동하여 들러붙어 제거된다. 이온화 방식은 공기 정화 과정에서 오존이나 질소산화물 같은 산화물이 어느 정도 발생한다. 이러한 산화물은 반응성이 커서 공기 중 유해 물질의 분해를 촉진하는 살균 효과를 나타내지만, 실내에서는 오존 농도가 높으면 위험할 수 있다. 먼지 외의 각종 냄새의 원인을 제거하는 데는 활성탄 필터를 사용한다. 활성탄은 극히 미세한 수백만의 기공이 있는 다공성 물질로 1g의 활성탄이 500㎡ 이상의 표면적을 가지고 있어 기체나 액체 등을 효과적으로 흡착한다.

도로 및 인도 변에는 일정 간격으로 전신주 및 가로등(보안등 포함)과 같은 수직 구조물이 설치되어 있으며, 기본적으로 전력선이 포함되어 있다. 한국에는 800만 개 이상의 전신주와 280만 개의 가로등이 설치되어 있다. 교통에 필요한 장소에는 교통관련 시설물(신호등, 안내판, 이정표, CCTV)을 위한 수직 구조물도 설치되어 있다. 가정용 공기청정기의 경우 30W 전력 소모로 하루 24시간 가동시 평균 총청정풍량 7,200㎥ 처리할 수 있다. 120W급(30W x 4) 실외용 공기정화장치를 독립적으로 수직구조물을 설치하거나 기존 수직구조물을 활용하여 24시간 가동시에는 총청정풍량 28,800㎥/일 규모로, 100m x 100m x 2.88m 체적의 공기에서 미세 먼지 및 오염 물질을 제거할 수 있다. 도심 도로변에 120W급 공기정화장치를 100만 개 설치하여 실외 공기를 정화한다면 100km x 100km x 2.88m 체적의 공기를 정화할 수 있다. 미세 먼지 제거량은 미세먼지 농도 100㎍/㎥ 기준으로 하루에 2.88톤이다.

공기 중의 고체 입자의 분포는 0.001㎛ ~ 500㎛로 눈에 보이는 것부터 보이지 않는 것까지 다양한데, 이 가운데 10㎛ 이하의 직경을 가진 것을 미세먼지라 한다. 공기 중에는 건강에 해로운 세균이나 바이러스, 곰팡이, 미세먼지, 유해 기체, 악취를 풍기는 냄새 성분과 같이 여러 가지 오염 물질이 있을 수 있다. 공기 청정기는 이러한 오염 물질을 제거하기 위해 사용한다. 현재까지 공기청정기는 실내 사용 조건을 중심으로 제작되었으며, 실외에서 미세먼지 제거를 위해 공기청정기를 작동시킨다는 개념은 효과가 없을 것이라는 선입감에 적용 자체가 시도되지 않았다. 최근 중국 베이징에서는 3개의 공기 흡입구를 가진 높이 7m에 이르는 건물 형태의 세계최대 공기청정기(하루 12시간 가동시 축구장 면적의 공기를 정화, 네덜란드 발명가 루즈가르도)를 도입 시험 운용을 검토하고 있지만, 건물 형태로 되어 있어 설치 대수가 제한되므로 도시에서 실질적인 미세먼지 제거 효과에 대해서는 미미할 것으로 판단하고 있다. 실외에서 공기정화시스템을 운용할 경우, 실내용 공기청정기에 비해 운용 조건 및 환경 변화가 심하므로 다음과 같은 문제점을 해결해야 한다.다.

첫째, 특정한 위치의 실외 공간에 대형 공기정화장치 1대를 설치하더라도 미세먼지 제거 효과는 넓은 실외 공간에서 상대적으로 미미하므로, 수십 ~ 수백만 개까지 확대 서리하는 공기정화시스템 네트워크를 구축할 수 있는 개념이 필요하다.

둘째, 터널에서는 대형 전기집진식 공기정화장치(km당 시설비 50억원 내외)를 설치하는 것처럼, 수십 ~ 수백만개의 공기정화시스템을 설치할 경우에는 유지 및 보수 문제를 고려한 공기 정화 방식을 결정해야 한다.

셋째, 공기정화시스템은 공기흡입구와 공기배출구가 외부에 노출되므로, 야외에 설치할 경우 비가 내리거나 눈이 오는 경우 공기정화장치 내부로 스며들지 않도록 구성해야 하며, 비와 눈이 내리는 경우 자연적으로 미세먼지가 제거되므로 작동하지 않도록 구성해야 한다.

넷째, 공기정화시스템은 공기흡입구와 공기배출구가 노출되므로, 야외에 설치할 경우 곤충들이 공기정화장치 내부로 침투하지 않도록 구성해야 한다.

다섯째, 수십 ~ 수백만 개까지 확대시키면서 공기정화시스템을 설치하는 개념으로 구성할 경우 공기정화시스템을 가동시키는 전력을 공급할 수 있는 수단이 필요하다.

본 발명을 통해 해결해야 하는 과제로는 첫째, 야외에 대형 공기정화장치 1대를 설치하더라도 미세먼지 제거 효과는 넓은 실외 공간에서 미미하므로, 수십만 ~ 수백만 개까지 확대시키면서 공기정화시스템을 설치할 수 있는 개념으로 도로 및 인도 변에 설치되어 있는 다양한 수직 구조물에 공기정화시스템을 설치하도록 구성한다. 공기정화시스템이 장착된 수직 구조물을 새로 설치할 경우 기초 공사비와 수직구조물 및 전력선 공사 비용이 필요하지만, 기존 수직구조물(전신주, 가로등, 교통시설물)에 공기정화시스템을 설치할 경우 비용 절감이 가능하여 실외 공기 정화 서비스 사업의 타당성을 확보할 수 있다. 둘째, 도로변에 수십만 ~ 수백만 개의 공기정화시스템을 설치할 경우에는 유지 및 보수 문제를 고려하여 오염된 공기를 정화하는 방식을 결정해야 한다. 필터 방식은 필터를 교체하는 비용 및 실외의 미세먼지 오염에 따라 교체주기가 짧아진다는 문제가 있으며, 전기집진식은 공기를 이온화할 경우 오존이 발생한다는 문제가 있다. 물을 이용하는 방식은 집진 효율이 떨어지지만, 수직구조물에 배수관 및 급수관을 설치할 경우 유지 보수 문제가 해결된다는 장점이 크다. 셋째, 공기정화시스템은 공기흡입구와 공기배출구가 노출되므로, 야외에 설치할 경우 비가 내리거나 눈이 오는 경우 공기정화장치 내부로 스며들지 않도록 상단에 가리개 수단을 설치한다. 비와 눈이 내리는 경우 자연적으로 미세먼지가 제거되므로, 강우센서를 설치하여 일정 규모 이상으로 비나 눈이 내리는 경우 공기정화시스템을 작동하지 않도록 구성한다. 넷째, 공기정화시스템은 공기흡입구와 공기배출구가 노출되므로, 야외에 설치할 경우 곤충들이 공기정화장치 내부로 침투하지 않도록 공기 입구 및 출구에 방충망을 구성해야 한다. 다섯째, 수십만 ~ 수백만 개까지 확대시키면서 공기정화시스템 네트워크를 구축할 경우, 공기정화시스템을 가동시키는 전력을 공급할 수 있는 수단으로 풍력 발전 및 태양광 발전, 여분의 전력을 충전하기 위한 배터리 수단을 포함하여 구성할 수 있다. 태양전지판의 경우 발전 효율이 150Wp/㎡ 이므로 공기청정기 용량에 따라 태양전지판 면적을 결정한다. 초소형 수직형 풍력발전의 경우 날개지름이 80cm 일 경우 시동 풍속 1.3 ㎧, 정격출력 300W 제품들도 가로등에 적용되고 있다. 복합 신재생 에너지 가로등처럼 태양광과 풍력을 함께 설치할 수도 있다.

본 발명은 산업화 등으로 미세먼지 및 오염 물질의 증가로 인하여 도시의 공기의 질이 현저히 나빠지고 있어, 미세먼지 농도가 심해질 경우 외출 자제 및 마스크 착용을 유도하고 있다. 대기중 미세먼지와 오염물질은 건강에 해로워, 많은 사회적 비용을 지불하고 있다. 그러나 현재 기술 및 개념으로는 미세먼지가 자연적으로 감소하든지, 비가 내리기를 기대하는 방법 이외에 대안을 제시하지 못하고 있다. 마시는 물에는 많이 비용을 국가에서 투자하거나, 생수를 개인들이 구입하고 있지만, 깨끗한 공기에 대해서는 사회적 투자가 거의 이루어지지 못하고 있다. 본 발명은 도로변에 설치되어 있는 수직구조물(가로등, 전신주, 교통시설물)에 실외용 공기정화시스템을 설치하여 도시 전역에 대해서 수십만 ~ 수백만 개를 동시에 가동시킴으로써, 적극적으로 대기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 제거하는 개념이다. 공기정화장치 한 개의 청정용량은 크지 않지만, 심각한 대기 오염 문제를 해결하도록 수만 개 이상의 공기정화시스템을 동시에 가동하도록 구성하였는데, 이를 통하여 다음과 같은 효과가 기대된다.

첫째, 공기청정기를 실내에서 사용하는 단계를 벗어나, 청정 용량을 최적화하여, 도로변에 일정 간격으로 설치함으로써, 사람이 보행하는 도로 및 인도 주변의 공기를 정화하는 효과가 있다. 도심 도로변에 120W급 공기정화장치를 100만 개 설치하여 실외 공기를 정화한다면 100km x 100km x 2.88m 체적의 공기를 정화할 수 있으며, 미세먼지 농도 100㎍/㎥ 기준으로 하루에 2.88톤의 미세 먼지를 제거하는 효과가 있다.

둘째, 독립적으로 도로에 공기정화시스템 수직구조물을 설치할 수 있지만, 도로변의 다양한 수직구조물(전신주, 가로등, 교통시설물)에 공기정화시스템을 부착할 수 있도록 구성하여, 투자 비용을 최소화하여 본격적인 공기 정화 서비스 사업이 가능한 효과가 있다.

셋째, 실내에서만 사용하던 공기청정기를, 야외 운용 및 유지 보수 조건에 적합하도록, 눈과 비 및 곤충들이 인입되지 않도록 구성되어, 도시의 새로운 인프라로서 역할을 수행하는 효과가 있다.

넷째, 공기정화장치는 소음 발생 등을 고려하여 소규모 전력(120W 내외)으로 운용되므로, 수직구조물에 설치한 태양광 및 풍력 발전을 통하여 전력을 공급받아 운용할 수 있으며, 선택적으로 바람의 방향에 따라 공기흡입구와 공기배출구의 각도와 방향을 조정한다면 공기청정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 산업화에 따라 미세먼지의 피해가 증가하고 있지만, 현재는 미세먼지를 측정 예보하면서 외출자제 및 마스크 착용과 같은 수동적 조치에 그치고 있지만, 본 발명을 통하여 능동적으로 미세먼지를 직접 제거하는 국가적인 플랜트를 구축할 수 있는 효과가 있다.

제 1 도는 3개의 공기 흡입구를 가진 높이 7m에 이르는 건물 형태의 세계최대 공기청정기(네덜란드 발명가 루즈가르도)의 이미지도이다.
제 2 도는 보편적으로 사용되고 있는 이온발생기 및 집진장치로 구성되는 전기집진식 공기청정기의 구성도이다.
제 3 도는 본 발명의 전력을 공급받을 수 있는 도로 및 인도의 수직구조물(전신주, 가로등, 교통시설물)에 설치하는 공기정화시스템의 개념도이다.
제 4 도는 본 발명의 공기정화 전용 수직구조물 혹은 기존 수직구조물에 설치하는 공기정화시스템의 구성도이다.
제 5 도는 오염된 공기를 흡입하는 공기흡입구와 깨끗한 공기를 배출하는 공기배출구의 위치 및 방향에 따라 도로변의 깨끗한 공기를 순환시키는 방법에 대한 설명도이다.

산업화에 따라 미세먼지와 오염물질이 심각해지고 있지만, 현재 기술 및 개념으로는 미세먼지가 자연적으로 감소하든지 비가 내리기를 기대하는 방법 이외에 대안을 제시하지 못하고 있다. 본 발명은 공기청정기를 실내에서 사용하는 단계를 벗어나, 도로변에 일정 간격으로 설치함으로써, 사람이 보행하는 도로 및 인도 주변의 공기를 직접 정화하는 효과가 있다. 도심 도로변에 120W급 공기정화장치를 100만 개 설치하여 실외 공기를 정화한다면 하루에 최대 100km x 100km x 2.88m 체적의 공기를 정화할 수 있으며, 미세먼지 농도 100㎍/㎥ 기준으로 2.88톤의 먼지를 제거하는 효과가 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

제 1 도는 3개의 공기 흡입구를 가진 높이 7m에 이르는 건물 형태의 세계최대 공기청정기(네덜란드 발명가 루즈가르도)의 이미지도이다. 도시에 최초로 공기청정기를 실외에 설치하여 미세먼지를 제거한다는 개념을 제시하였다는 점에서 큰 의미가 있다. 제 2 도는 보편적으로 사용되고 있는 이온발생기 및 집진장치로 구성되는 전기집진식 공기청정기의 구성도이다. 이하, 본 발명은 도로에 수십만 개 이상 설치를 전제로 하므로, 본 명세서에서는 공기청정기보다는 공기정화시스템 용어를 사용한다.

제 1 도의 제반 문제점(건물 구조 형태)들을 해결하기 위하여, 전력을 공급받을 수 있는 도로 및 인도의 수직구조물(전신주, 가로등, 교통시설물)에 설치하는 공기정화시스템의 개념을 제 3 도에서 제시하였다. 제 4 도는 본 발명의 도로면 전용 수직구조물 혹은 기존 수직구조물에 설치하는 수직구조물 기반의 공기정화시스템의 구성도이며, 제 5 도는 오염된 공기를 흡입하는 공기흡입구와 깨끗한 공기를 배출하는 공기배출구의 위치 및 방향에 따라 도로변의 깨끗한 공기를 순환시키는 방법에 대한 설명도이다.

본 발명은 옥외의 오염된 공기를 청정하게 만들도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템에 관한 것이다. 즉, 도로 및 인도 변의 공기를 정화하기 위하여, 도로 및 인도 변에 세워진 수직구조물(18), 공기정화시스템 모듈(17)을 도로 및 인도변 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19); 빗물과 눈이 공기정화시스템 모듈(17) 공기흡입구(6)에 들어오는 것을 막아주는 가리개 수단(16); 공기흡입구(6)의 프로펠러 및 모터(7)를 회전시키면서 도로변의 오염된 공기를 흡입하는 수단; 선택적으로, 흡입된 오염된 공기가 대전부를 통과할 때 이온화시키는 이온화 수단(8); 흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기 분리수단(9); 및, 깨끗한 공기를 배출하는 공기배출구(11); 및, 전력 공급 수단(20); 선택적으로, 공기배출구(11)에 음이온 발생기(10)를 설치하는 수단으로 구성한다. 상기에서, 선택적이라 함은 필요하지만 용도에 따라서 생략할 수 있음을 의미한다. 즉, 공기정화시스템 모듈(17)이 설치된 수직구조물(18)을 도로변에 일정 간격으로 설치하여, 도로 일정 구간을 통하여 옥외의 오염된 공기를 정화하도록 구성한다. 도로변의 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19)으로, 도로변의 수직구조물(18)인 가로등 혹은 전신주 혹은 교통시설물에 공기정화시스템 모듈(17)을 설치한다. 이와 같이 기존 가로등 혹은 전신주 혹은 교통시설물의 수직구조물을 활용할 경우, 큰 비용이 소요되는 수직구조물과 기초공사 비용의 절감은 물론, 전력선 설치 문제를 해결할 수 있다는 효과가 있다. 공기정화시스템을 가동시키는데 필요한 전력 공급 수단(20)으로, 풍력 발전기 프로펠러를 바람에 의해 회전시켜 생산된 전력을 충전하는 배터리 수단; 발전하는 전력 및 충전된 배터리 수단으로 공기정화시스템을 작동시키도록 구성할 수 있다. 프로펠러가 회전하면서 공기를 흡입하는 수단으로, 전력공급수단(20)을 구성하는 풍력 발전기의 바람에 의해 회전하는 프로펠러로 공기흡입구(6)를 구성할 수 있다. 혹은, 전력 공급 수단(20)으로 태양전지판으로 생산된 전력을 충전하는 배터리 수단; 발전하는 전력 및 충전된 배터리 수단으로 공기정화시스템을 작동시키도록 구성할 수 있다. 흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기 분리 수단(9)으로는 일반적으로 필터형 집진장치를 사용할 수 있지만, 실내와 달리 실외에서는 먼지가 지속적으로 발생하므로 필터 교환 주기가 짧아진다는 문제점이 예상된다. 대안으로 전기집진식 혹은 워터필터 방식이 적용될 수 있다. 즉, 흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기분리 수단(9)으로, 대전부와 집진판으로 구성되는 전기식 집진장치를 사용한다. 혹은, 흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기분리 수단(9)으로 물을 이용한 집진장치를 사용한다. 각각의 경우, 수직구조물(18)을 급수관과 연결하여 깨끗한 물을 공급하도록 구성할 수 있다. 즉, 물을 이용한 자동 세척 혹은 미세먼지와 오염물질을 물에 녹이는 수단; 오염된 물은 배수관을 통하여 도로변에 배출하도록 구성한다. 전기집진식의 집진판을 자동 세척하는 수단으로 물을 이용하는 경우를 포함한다. 그러나 수직구조물에 깨끗한 물을 공급하는 급수관(파이프)를 설치하는 것은 비용과 도로 구조상 쉽지 않은 만큼, 외부에서 교체가 용이한 물탱크(용기)를 설치하는 방법이 제시될 수 있다. 즉, 물을 저장하는 용기를 설치하는 수단; 용기를 외부에서 교체하도록 구성하거나 혹은, 유지 보수용 차량에서 호스(hose)를 물을 저장하는 용기와 연결하는 수단; 호스를 통해 오염된 물을 뽑아내는 수단; 호스를 통해 깨끗한 물을 채워넣는 수단; 유지 보수용 차량에서 물을 저장하는 용기와 호스를 분리하는 수단으로 구성한다.

도로 및 인도 변에 깨끗한 공기를 지속적으로 공급하기 위해서는 공기흡입구와 공기배출구를 주변의 지형과 건물 형태에 따라 다음과 같이 구성할 수 있다. 즉, 오염 공기를 흡입하는 상단의 공기흡입구(21)는 하늘 방향으로 배치하고, 정화된 공기를 배출하는 공기배출구(22)는 하단에 배치하여, 공기를 하늘 방향의 상단에서 도로 및 인도 방향의 하단으로 순환하도록 구성할 수 있다. 혹은, 오염 공기를 흡입하는 상단의 공기흡입구(23)는 도로 및 인도 방향으로 배치하고, 정화된 공기를 배출하는 공기배출구(24)는 하단에 배치하여, 도로변의 공기를 상호 순환하도록 구성할 수 있다. 혹은, 오염 공기를 흡입하는 공기흡입구(26)는 하단에 배치하고, 정화된 공기를 배출하는 공기배출구(25)는 상단에서 도로 및 인도 방향으로 배치하여, 도로변의 공기를 하단에서 상단으로 순환하도록 구성할 수 있다. 이 경우 공기흡입구와 공기배출구를 회전하도록 구성하면, 공기의 흐름을 보다 활성화시킬 수 있다. 더욱 효과적으로 대기를 순환시키기 위하여, 바람의 방향에 따라 공기흡입구(6)의 방향과 위치를 제어하는 서보 수단; 공기배출구(11)의 방향과 위치를 제어하는 서보 수단으로 구성하여, 바람의 방향에 따라 각각의 방향과 위치를 제어하여 오염된 공기와 청정 공기가 순환되도록 구성할 수 있다.

이를 더욱 발전시켜 신규로 설치하는 미래의 가로등 및 전신주 및 교통시설물은 공기정화시스템을 기본 포함하도록 구성할 수 있다. 즉, 가로등 램프와 함께, 공기정화시스템 모듈(17) 및, 가로등 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19); 전력공급수단(20)으로 구성한다. 혹은, 전신주와 함께, 공기정화시스템 모듈(17) 및, 전신주 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19); 전력공급수단(20)으로 구성한다. 혹은, 교통시설물과 함께, 공기정화시스템 모듈(17) 및, 교통시설물 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19); 전력공급수단(20)으로 구성할 수 있다. 이와 같은 실외공기 정화 서비스를 국가적 차원에서 진행하기 위해서는 유지 관리가 중요하다. 가로등은 설정된 시간에 자동 점등 및 소등하지만 원격으로 점등 및 소등을 제어할 수 있다. 즉, 원격제어 컴퓨터에서, 공기정화시스템 모듈(17)의 작동을 온/오프하도록 지시를 처리하는 제어장치(12)와 무선통신수단(14)을 설치하여, 일정 구역에 있는 공기정화시스템 모듈(17)을 작동 및 오프시키도록 구성할 수 있다. 추가로, 공기정화시스템 주변의 미세먼지와 오염물질의 상태를 측정하는 오염측정센서(15); 오염측정센서(15)의 측정값을 원격제어 컴퓨터에 전송하는 제어장치(12)와 무선통신수단(14)으로 구성한다. 비와 눈이 내리면 공기 중의 먼지나 오염 물질이 자연히 지상으로 흡수되므로, 규정 이상의 강우 및 강설 조건에서는 공기정화시스템을 작동시킬 필요가 없다. 즉, 강우 상태를 측정하는 강우센서(13); 규정치 이상의 강우 측정값이 검출될 경우 내부 장치 보호를 위하여 공기정화장치 시스템의 작동을 중단시키도록 구성한다. 이와 함께, 실내와 달리 실외에는 날아다니는 곤충들이 많이 있으며, 곤충들이 공기정화시스템 내주로 들어가는 것은 근본적으로 차단하는 것은 매우 중요하다. 즉, 곤충들이 공기흡입구(6) 및 공기배출구(11)에 들어가는 것을 막아주는 방충망 수단(5)을 포함하여 구성한다. 이와 함께, 도로 현장에서 유지 보수 차량으로 관리를 시행하는 경우, 오염된 필터부 혹은 집진판, 혹은 음이온발생기, 프로펠러 및 모터를 매번 분리하는 방식은 불합리하다. 이를 해결하는 방법으로, 유지 보수용 차량에서는, 수직구조물(18)에 고정되어 있는, 내부 공기와 미세먼지 분리수단이 오염되어 있는 공기정화시스템 모듈(17)을 분리하고, 오염되지 않은 공기정화시스템 모듈(17)로 교체하여 고정하도록 구성한다.

산업화에 따라 미세먼지의 피해가 증가하고 있지만, 현재는 미세먼지를 측정 예보하면서 외출자제 및 마스크 착용과 같은 수동적 조치에 그치고 있다. 본 발명을 통하여 능동적으로 미세먼지를 제거하는 국가적인 플랜트를 구축할 수 있을 것으로 전망된다.

1 : 가로등 2 : 교통시설물
3 : 전신주 4 : 공기정화장치
5 : 방충망 6 : 공기 흡입구
7 : 프로펠러 및 모터 8 : 이온화 수단
9 : 미세먼지와 공기 분리수단기 10 : 청정공기 이온발생기
11 : 공기 배출구 12 : 제어 장치
13 : 강우 센서 14 : 무선통신수단
15 : 오염측정센서 16 : 가리개 수단
17 : 공기정화시스템 모듈 18 : 수직구조물
19 : 체결 및 고정수단 20 : 전력공급수단
21 : 공기흡입구 22 : 공기배출구
23 : 공기흡입구 24 : 공기배출구
25 : 공기흡입구 26 : 공기배출구

Claims

도로 및 인도 변의 공기를 정화하기 위하여
도로 및 인도 변에 세워진 수직구조물(18);
공기정화시스템 모듈(17)을 도로변 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19);
빗물과 눈이 공기정화시스템 모듈(17) 공기흡입구(6)에 들어오는 것을 막아주는 가리개 수단(16);
공기흡입구(6)의 프로펠러 및 모터(7)를 회전시키면서 도로변의 오염된 공기를 흡입하는 수단;
선택적으로, 흡입된 오염된 공기가 대전부를 통과할 때 이온화시키는 이온화 수단(8);
흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기 분리수단(9); 및, 깨끗한 공기를 배출하는 공기배출구(11); 및, 전력 공급 수단(20);
선택적으로, 공기배출구(11)에 음이온 발생기(10)를 설치하는 수단으로 구성하여
옥외의 오염된 공기를 청정하게 만들도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
공기정화시스템 모듈(17)이 설치된 수직구조물(18)을 도로변에 일정 간격으로 설치하여,
도로 구간을 통하여 옥외의 오염된 공기를 정화하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 일정 간격으로 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
공기정화시스템 모듈(17)을 도로변의 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19)으로
도로변의 수직구조물(18)로 가로등 혹은 전신주 혹은 교통시설물에 설치함을 특징으로 하는 옥외의 오염된 공기를 정화하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
전력 공급 수단(20)으로 풍력 발전기 프로펠러를 바람에 의해 회전시켜 생산된 전력을 충전하는 배터리 수단;
발전하는 전력 및 충전된 배터리 수단으로 공기정화시스템을 작동시킴을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
프로펠러가 회전하면서 공기를 흡입하는 수단으로
전력공급수단(20)을 구성하는 풍력 발전기의
바람에 의해 회전하는 프로펠러로 공기흡입구(6)를 구성함을 특징으로 하는 옥외의 오염된 공기를 정화하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
전력 공급 수단(20)으로 태양전지판으로 생산된 전력을 충전하는 배터리 수단;
발전하는 전력 및 충전된 배터리 수단으로 공기정화시스템을 작동시킴을 특징으로 하는 도로변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기분리 수단(9)으로
필터형 집진장치를 사용함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기분리 수단(9)으로
대전부와 집진판으로 구성되는 전기식 집진장치를 사용함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
흡입된 공기 중의 미세먼지 및 오염 물질을 깨끗한 공기와 분리하는 미세먼지와 공기분리 수단(9)으로
물을 이용한 집진장치를 사용함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
수직구조물(18)을 급수관과 연결하여 깨끗한 물을 공급하여
물을 이용한 자동 세척 혹은 미세먼지와 오염물질을 물에 녹이는 수단;
오염된 물은 배수관을 통하여 도로변에 배출하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
물을 저장하는 용기를 설치하는 수단;
오염된 물이 담긴 용기를 분리하여 깨끗한 물이 담긴 용기로 교체하거나, 혹은
유지 보수용 차량에서 호스(hose)를 물을 저장하는 용기와 연결하는 수단;
호스를 통해 오염된 물을 뽑아내는 수단;
호스를 통해 깨끗한 물을 채워넣는 수단
유지 보수용 차량에서 물을 저장하는 용기와 호스를 분리하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
오염 공기를 흡입하는 상단의 공기흡입구(21)는 하늘 방향으로 배치하고
정화된 공기를 배출하는 공기배출구(22)는 하단에 배치하여
공기를 하늘 방향의 상단에서 도로 및 인도 방향의 하단으로 순환하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
오염 공기를 흡입하는 상단의 공기흡입구(23)는 도로 및 인도 방향으로 배치하고
정화된 공기를 배출하는 공기배출구(24)는 하단에 배치하여
도로변의 공기를 상호 순환하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
오염 공기를 흡입하는 공기흡입구(26)는 하단에 배치하고
정화된 공기를 배출하는 공기배출구(25)는 상단에서 도로 및 인도 방향으로 배치하여 도로변의 공기를 하단에서 상단으로 순환하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
바람의 방향에 따라
공기흡입구(6)의 방향과 위치를 제어하는 서보 수단;
공기배출구(11)의 방향과 위치를 제어하는 서보 수단으로 구성하여
바람의 방향에 따라 각각의 방향과 위치를 제어하여 오염된 공기와 청정 공기가 순환되도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
가로등 램프와 함께
공기정화시스템 모듈(17) 및
가로등 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19);
전력공급수단(20)으로 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템 겸용 가로등
제 1 항에 있어서,
전신주와 함께
공기정화시스템 모듈(17) 및
전신주 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19);
전력공급수단(20)으로 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템 겸용 전신주
제 1 항에 있어서,
교통시설물과 함께
공기정화시스템 모듈(17) 및
교통시설물 수직구조물(18)에 설치 혹은 고정하는 체결 및 고정수단(19);
전력공급수단(20)으로 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템 겸용 교통시설물
제 1 항에 있어서,
원격제어 컴퓨터에서
공기정화시스템 모듈(17)의 작동을 온/오프하도록 지시를 처리하는 제어장치(12)와 무선통신수단(14)을 설치하여
일정 구역에 있는 공기정화시스템 모듈(17)을 작동 및 오프시키도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 원격제어형 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
공기정화시스템 주변의 미세먼지와 오염물질의 상태를 측정하는 오염측정센서(15);
오염측정센서(15)의 측정값을 원격제어 컴퓨터에 전송하는 제어장치(12)와 무선통신수단(14)으로 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 센서설치형 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
강우 상태를 측정하는 강우센서(13);
규정치 이상의 강우 측정값이 검출될 경우 내부 장치 보호를 위하여 공기정화장치 시스템의 작동을 중단시킴을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
곤충들이 공기흡입구(6) 및 공기배출구(11)에 들어가는 것을 막아주는 방충망 수단(5)을 포함함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템
제 1 항에 있어서,
유지 보수용 차량에서는
수직구조물(18)에 고정되어 있는
내부 공기와 미세먼지 분리수단이 오염되어 있는 공기정화시스템 모듈(17)을 분리하고,
오염되지 않은 공기정화시스템 모듈(17)로 교체하여 고정하도록 구성함을 특징으로 하는 도로 및 인도 변에 설치하는 공기정화시스템