KR20180094183A - 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법 - Google Patents

지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법에 관한 것으로; 미세먼지가 고농도로 존재하는 지하 환경에서 플러스로 대전된 물 또는 드라이아이스와 마이너스로 대전된 물 또는 드라이아이스를 공기중으로 동시에 분사시켜 미세액적 또는 드라이아이스의 상호 결합을 유도하고 이 과정에서 온도가 낮아지면서 수분의 응결이 일어나 공기 중의 미세먼지가 함께 응집되어 하방으로 중력 침강시켜 미세먼지 집진차량의 이동 중에 미세먼지를 수집 제거하여 공기중의 미세먼지의 농도를 효과적으로 저감할 수 있는 미세먼지 집진차량과 이를 이용한 미세먼지 제거 방법을 제공한다.
본 발명은 공기중에 부유하는 미세먼지를 응집하도록 플러스극으로 대전된 물 또는 드라이아이스를 분사하는 제1 분무장치, 상기 제1 분무장치와 동일한 직선상에 위치하면서 마이너스극으로 대전된 물 또는 드라이아이스 제2 분무장치, 상기 제1 및 제2 분무장치에 공급하기 위한 물 또는 드라이아이스가 저장되는 저장용기, 상기 저장용기의 물 또는 드라이아이스를 상기 제1 및 제2 분무장치로 이송시켜 고압으로 분사하는 펌프, 상기 분무장치 모듈의 후단에 구비되어 상기 미세먼지를 제거하는 전기집진기 및 상기 제1 및 제2 분무장치와 펌프 및 전기집진기의 구동전원을 공급하는 전원 및 전압케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법 {a vehicle with fine dust collector and fine dust collecting method using this vehicle}
본 발명은 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 지하철로 및 터널 등과 같이 미세먼지가 고농도 존재하는 환경에서 궤도 또는 차량을 운행하면서 공기 중에 부유하고 있는 미세먼지를 대전시켜 전기적 결합에 의해 응집 침강시키고 공기 중 응집된 미세먼지는 전기집진기로 제거하며 바닥에 침강된 미세먼지는 흡수장치로 제거하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로 미세먼지는 화석연료의 연소과정, 도로, 철로 등의 먼지 등으로부터 발생하며, 공기 중에 부유하면서 0.1 내지 10 ㎛ 수준의 입경을 가지고 있다.
한편, 최근에는 0.1 ㎛ 이하의 입자상물질을 초미세먼지로 분류하여 별도로 관리하고 있을 정도로 보건학적 위해성에 관한 관심이 높아지고 있다.
이와 같은 미세먼지는 세기관지에서 염증반응을 일으켜 천식, 만성기관지염, 기도폐쇄 등을 유발하거나 악화시키며, 폐 조직에서 박테리아의 불활성화 또는 제거작용을 방해하여 호흡기계 감염을 일으키기도 한다. 이외에도 미세먼지는 심근경색, 뇌졸중, 심박동수 이상, 급사 등 심혈관계질환의 중요한 위험요인으로도 인식되고 있다.
이러한 미세먼지의 위험성은 미세먼지의 성분과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 미세먼지의 중요한 배출원인 화석연료의 연소에 의해 발생하는 경우, 탄소성분을 유기탄화수소, 질산염, 금속, 황산염 등이 둘러싸고 있는 구조를 가지고, 이들 성분들은 미세먼지의 독성에 중요한 역할을 하고 있다.
한편, 상기 미세먼지의 배출원은 상기에 기재된 바와 같이 화석연료의 연소 및 도로, 철로 등으로부터의 비산 등이 유력하며, 산업시설 및 차량 등 특정 배출원의 경우에는 집진설비만으로 미세먼지의 제거가 가능하나, 도로 및 철로 등으로부터의 비산먼지에 관해서는 현재까지 유력한 대응기술이 없는 형편이다.
또한, 미세먼지는 차량 등 이동배출원의 경우에도, 배출시 차량에 부착된 미세먼지 저감장치에 의해 1차적으로 규정농도 이하로 미세먼지가 제거된 후 배출이 이루어지나, 지하철로 및 터널 등 일부 밀폐가 이루어진 환경에서는 적절한 환기가 이루어지기가 어려워, 100 ㎍/㎥ 이상으로 나타났고, 이러한 고농도의 미세먼지는 수 만명 이상이 이용하는 7시 ~ 9시, 18시 ~ 20시까지의 통근시간대에 큰 문제가 되고 있다.
이러한 미세먼지를 제거하기 위하여 여과재, 전기집진기, 싸이클론 등 다양한 장치 및 기술들이 개발되어 왔으나, 지하철로와 터널에 적용되기에는 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 일례로 한국등록특허 제1638065호(참고문헌 1)에는 헤파필터를 이용하여 공기 중 미세먼지를 제거하는 기술이 제안되어 있으나, 이 경우 적어도 25 ㎜Aq 수준의 압력손실이 발생하여 시간당 처리할 수 있는 공기량이 낮아 지하철로 및 터널을 열차가 통과하는 짧은 시간에 미세먼지를 제거하기에는 어려움을 가지고 있다.
또한, 한국공개특허 제2016-0054137호(참고문헌 2) 및 한국공개특허 제2010-0107344호(참고문헌 3)에는 전기집진기 또는 싸이클론을 이용하여 미세먼지를 제거하는 기술이 제시되어 있으나, 전기집진기 및 싸이클론 모두 필터 기반의 집진설비 대비 처리 유속은 상대적으로 빠르나, 2.5 ㎛ 이하의 미세먼지에 관해서는 낮은 처리효율을 나타내는 문제점을 가지고 있다.
참고문헌 1: 한국등록특허 제1638065호 참고문헌 2: 한국공개특허 제2016-0054137호 참고문헌 3: 한국공개특허 제2010-0107344호
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 미세먼지가 고농도로 존재하지만 열차 및 차량의 빈번한 운행으로 고정상 제거장치 설치가 어려운 지하철로 및 터널 환경에서 이동하면서 짧은 시간내에 미세먼지의 농도를 저감시키는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 차량이 이동하는 짧은 시간내에 미세먼지를 저감하기 위해서는 미세먼지가 분포하는 영역 전체에서 미세먼지의 제거 활동이 이루어져야 하며, 기존 기술에서처럼 제한된 영역에서만 미세먼지 제거가 이루어질 경우에는 상당한 제거시간이 필요함에 따라 지하 환경 및 터널 전체에서 미세먼지의 응집 및 침강을 유도하면서 집진 및 흡수하여 미세먼지를 제거하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 압력손실이 크면서 소모성인 필터 여재를 이용하지 않고, 입경이 작은 미세먼지를 효율적으로 제거하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
공기중에 부유하는 미세먼지를 응집하도록 플러스극으로 대전된 물 또는 드라이아이스를 분사하는 제1 분무장치와, 상기 제1 분무장치와 동일한 직선상에 위치하면서 마이너스극으로 대전된 물 또는 드라이아이스 제2 분무장치와, 상기 제1 및 제2 분무장치에 공급하기 위한 물 또는 드라이아이스가 저장되는 저장용기와, 상기 저장용기의 물 또는 드라이아이스를 상기 제1 및 제2 분무장치로 이송시켜 고압으로 분사하는 펌프와, 상기 분무장치 모듈의 후단에 구비되어 상기 미세먼지를 제거하는 전기집진기와, 상기 제1 및 제2 분무장치와 펌프 및 전기집진기의 구동전원을 공급하는 전원 및 전압케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량을 제공한다.
이때, 상기 제1 및 제2 분무장치는, 고압의 물이 이송되는 물 이송 배관과, 상기 물 이송 배관의 측면에 부착된 제1 전극과, 상기 물 이송 배관의 배출구에 부착된 제2 전극을 포함하여 구성되는 분사노즐이 1개 이상으로 이루어지고; 상기 제1 분무장치는 플러스(+)극으로 대전되고, 상기 제2 분무장치는 마이너스(-)극으로 대전되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 및 제2 분무장치는, 압축 공기가 이송되는 압축공기관로와, 상기 압축공기관로 내부에 위치하며 물 또는 드라이아이스가 이송되는 배관과, 상기 압축공기배관의 측면에 부착된 제1 전극과, 상기 공기와 물 또는 드라이아이스의 혼합물이 배출되는 배출구에 부착된 제2 전극을 포함하여 구성되며; 상기 제1 분무장치는 플러스(+)극으로 대전되고, 상기 제2 분무장치는 마이너스(-)극으로 대전되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 배출구에는 공기와 물의 혼합물 또는 공기와 드라이아이스의 혼합물이 충돌하는 충돌판이 포함되고, 상기 충돌판은 복수개의 미세한 구멍이 있는 소정의 형상을 가진 판상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 집전차량의 하부에는 바닥의 미세먼지를 흡입하는 흡입구 및 흡입펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 흡입구는 상기 집진차량의 측면 외부로 돌출 구비되며, 상기 흡입구의 돌출각은 차량 진행방향의 법선을 기준으로 90° 미만인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전기집진기의 유입구 전단부에는 미세먼지가 응집살균되는 응집살균부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 응집살균부는 초음파 진동장치 및 이온발생장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은;
운행중인 차량에 탑재된 제1 및 제2 분무장치에 의해 플러스(+)극 및 마이너스(-)극으로 대전된 미세액적 또는 드라이아이스가 공기중으로 분무되는 단계; 상기 제1 분무장치와 동일한 직선상에 위치하는 제2 분무장치에 의해 분무된 플러스(+)극 및 마이너스(-)극으로 하전된 미세액적 또는 드라이아이스가 공기 중 미세먼지와 결합하면서 상호 응집 및 응결되는 단계; 운행중인 차량의 전기집진장치 유입구로 상기 응집된 미세먼지 및 하전된 미세액적이 포함된 공기가 유입되어 미세먼지가 제거되는 단계; 상기 전기집진기에서 제거된 미세먼지 및 액적이 저장용기로 이송되는 단계; 및 상기 차량 하부의 바닥 먼지 흡입구를 통해 하부로 침적된 미세먼지를 차량 내부로 흡입하는 단계;를 포함하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량을 이용한 미세먼지 제거방법도 제공한다.
본 발명에 따르면, 미세먼지가 고농도로 존재하는 지하 환경에서 플러스로 대전된 물 또는 드라이아이스와 마이너스로 대전된 물 또는 드라이아이스를 공기중으로 동시에 분사시켜 미세액적 또는 드라이아이스의 상호 결합을 유도하고 이 과정에서 온도가 낮아지면서 수분의 응결이 일어나 공기 중의 미세먼지가 함께 응집되어 하방으로 중력 침강시켜 미세먼지 집진차량의 이동 중에 미세먼지를 수집 제거하여 공기중의 미세먼지의 농도를 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 본 발명은 필터와 같이 압력손실이 큰 여재형 집진장치가 아니라 압력손실이 작은 전기집진기를 이용하면서도 입경이 작은 미세먼지를 함께 제거할 수 있는 효과가 있다. 상기 효과는 플러스 및 마이너스로 대전된 물 또는 드라이아이스의 상호 결합에 의해 공기 중 부유하는 미세먼지의 입경이 증대되고, 이와 동시에 미세먼지 자체가 플러스 또는 마이너스로 대전된 상황이기 때문에 전기집진기에 의해 용이하게 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량의 상부 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 및 제2 분사장치의 제1 실시 양태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 및 제2 분사장치의 제2 실시 양태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기집진기의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량 및 이를 이용한 미세먼지 제거 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
본 출원에서 “차량”은 자동차, 버스, 트럭 등 도로상을 운행하는 이동수단 뿐만 아니라, 철도상에서 운행되는 궤도차량도 포함한다. 또한, “포함한다”라는 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소, 부분품, 숫자 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소, 부분품, 숫자 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 미세먼지 집진차량의 상부 단면도를 나타낸다. 이에 의하면 본 발명의 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량은 차량(V)의 진행 방향을 기준으로 동일한 직선상에 위치하는 제1 및 제2 분무장치(10,20)와; 상기 제1 및 제2 분무장치(10,20)로 분무되는 분무대상물질을 저장하는 저장용기(30)와; 상기 저장용기(30)의 내용물을 상기 제1 및 제2 분무장치(10,20)로 이송시켜 고압으로 분사하는 제1 및 제2 펌프(40,41)와; 상기 제1 및 제2 분무장치(10,20)의 후단에 위치하면서 미세먼지를 제거하는 전기집진기(50)와; 상기 제1 및 제2 분무장치(10,20)와 제1 및 제2 펌프(40,41) 그리고 전기집진기(50)의 구동 전원을 공급하는 전원(60) 및 전압케이블(62);을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 미세먼지 집진차량은 기본적으로 대전에 의한 미세먼지의 응집과 수분의 응결에 의해 공기중 부유하는 미세먼지의 직경을 증가시키게 되며, 직경이 증가된 미세먼지는 지면으로 중력 침강되거나 또는 전기집진기(50)에 의해 제거된다.
이때, 미세먼지의 응집은 플러스(+)극과 마이너스(-)극으로 대전된 분무대상물질이 상호 결합하는 과정에서 발생하게 되며, 도 1에 나타난 본 발명의 일 실시 예에서는 이를 위하여 제1 및 제2 분무장치(10,20)를 집진차량(V)에 구비하여, 제1 분무장치(10)에서는 플러스(+)극으로 대전된 분무대상물질을 분무하게 되고, 제2 분무장치(20)에서는 마이너스(-)극으로 대전된 분무대상물질을 분무하게 된다. 물론, 상기 도 1은 본 발명의 일 실시 예일 뿐이며, 따라서 상기 제1 분무장치(10)는 마이너스(-)극으로 대전시키고 제2 분무장치(20)는 플러스(+)극으로 대전시킬 수도 있다.
본 발명에서 이용되는 분무대상물질은 대전이 가능하여 상호 다른 극성이 만나서 응집될 수 있으면서 인체 보건학적으로 위해성이 없는 물질이면 어떤 물질이든지 가능하며 가격이 저렴하면서 대전성이 좋은 물이 가장 바람직한 분무대상물질이 될 수 있다. 이에 본 발명에서는 분무대상물질로 물 이외에도 분무 후 기화에 의해 바닥으로 떨어지지 않아 청결성을 유지할 수 있는 드라이아이스도 선태택적으로 이용한다.
이와 같은 물과 드라이아이스는 상기와 같은 응집 이외에도 공기 대비 그 자체가 가진 상대적으로 낮은 온도에 의해 공기 중 존재하는 수분을 응결시킬 수 있으며, 응결된 수분은 용이하게 중력 침강됨으로써, 이러한 응결과정에서도 공기 중 부유하는 미세먼지가 제거될 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참고로 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량의 제1 및 제2 분무장치(10,20)의 구성을 구체적으로 설명한다. 상기 제1 및 제2 분무장치(10,20)는 동일한 구조로서, 2가지의 상호 구분되는 실시 양태를 가지고 있다.
우선 도 2에 도시한 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량의 제1 실시 양태에 따른 제1 및 제2 분무장치(10,20)는 동일한 구조로서, 고압의 물이 이송되는 물 이송용 배관(11,21)과, 상기 물 이송용 배관(11,21)의 측면에 부착된 제1 전극(13,23)과, 상기 물 이송용 배관(11,21)의 배출구(11a,21a)에 부착된 제2 전극(15,25)를 포함하여 구성되는 분사노즐이 하나 이상으로 이루어진다.
그리고, 상기 제2 전극(15,25)에 의해 제1 분무장치(10)는 플러스(+)극으로 대전되고 제2분무장치(20)는 마이너스(-)극으로 대전되도록 구성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량의 제1 실시 양태에 따른 제1 및 제2 분무장치(10,20)는 각각 상기의 구성을 가진 노즐 50개 내지 100개로 구성되며, 고전압에 의해 미세액적을 만들어내기 위하여 20 ㎸ 이상에서 분사가 이루어진다.
다음으로 도 3에 도시한 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량의 제2 실시 양태에 따른 제1 및 제2 분무장치(10,20)는 동일한 구조로서, 제1 및 제2 펌프(40,41) 구동에 의해 공기유입구(42,43)를 통해 유입되는 공기를 압축한 압축 공기가 이송되는 압축공기관로(12,22)와, 상기 압축공기관로(12,22) 내부에 위치하며 물 또는 드라이아이스가 이송되는 배관(14,24)와, 상기 압축공기배관(12,22)의 측면에 부착된 제1 전극(16,26), 상기 공기와 물 또는 드라이아이스의 혼합물이 배출되는 배출구(12a,22a)에 부착된 제2 전극(18,28)를 포함하여 구성되며, 상기 배출구(12a,22a)를 통과한 혼합물은 제2 전극(18,28)에 의해 제1 분무장치(10)는 플러스(+)극으로 대전되고 제2 분무장치(20)는 마이너스(-)극으로 대전된다.
한편, 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량의 제1 실시 양태에서는 분사노즐에 형성되는 20 kV 이상의 고전압에 의해 유동하는 물이 미세액적으로 변형되지만, 제2 실시 양태에서는 상기의 고전압 조건이 이용되지 않기 때문에 고압의 물 분사장치에서 미세 액적을 물리적으로 형성할 수 있는 장치가 필요하며, 이에 본 발명에서는 배출구(12a,22a)에 충돌판(19,29)이 구비될 수 있다.
이때, 상기 충돌판(19,29)은 제2 실시 양태에 따라 제1 및 제2 분무장치(10,20)를 통해 공기와 물의 혼합물 또는 공기와 드라이아이스의 혼합물이 배출구(12a,22a)에 구성된 충돌판(19,29)과 충돌하도록 구성되며, 복수 개의 미세한 구멍을 가진 소정 형상의 판상으로 이루어진다.
한편, 상기 충돌판(19,29)은 선택적으로 사용될 수 있으며, 드라이아이스를 이용하는 경우에는 이미 입자의 형태로 만들어져 있기 때문에 충돌판(19,29)이 사용되지 않을 수도 있다. 충돌판(19,29)은 ㎛ 내지 ㎜ 단위의 직경을 가진 미세한 구멍이 2개 이상 만들어져 있으며, 이러한 미세 구멍은 레이져에 의해 가공된다.
이와 같은 본 발명의 미세먼지 저감을 위한 구성은 공기 중에 부유하는 미세먼지를 상호 대전시키거나 이미 대전된 입자들의 결합 과정에서 미세먼지를 제거하기 위한 것으로, 대전된 입자의 수가 많을수록 높은 효율을 가지게 된다.
따라서, 상기와 같이 많은 수의 물 또는 드라이아이스 입자를 만들 수 있는 충돌판(19,29)의 역할은 상당히 크다고 할 수 있으며, 이러한 효과를 증대시키기 위하여, 본 발명에서는 충돌판(19,29)이 초당 수 천번 이상 진동하도록 충돌판(19,29)의 후면에 초음파 진동자가 부착되도록 구성되어 있다. 이때, 상기 초음파 진동자는 PZT 계열의 단결정으로 구성되며, 이외에도 LiTiO3, LiNbO3, ZnO 등이 이용될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량의 제1 및 제2 분무장치(10,20)에 의해 상호 응집되거나 응결된 미세먼지는 커진 직경으로 인해 중력 침강되거나 또는 미세먼지 집진차량의 전기집진기(50)에 의해 제거될 수 있다.
이때, 중력침강된 미세먼지의 제거 방안을 우선 살펴보면, 중력침강된 미세먼지는 지면의 바닥으로 가라앉게 되며, 바닥에 가라앉은 미세먼지를 제거하기 위하여, 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량은 차량(V)의 하부에 흡입펌프(91)와 흡입구(90)를 구비하고 있다.
상기 흡입펌프(91)는 상업적으로 시판되는 공지의 제품을 이용가능 하지만, 흡입구(90)는 운행 중인 차량(V)에 맞는 차별적인 구성이 필요하다. 즉, 상부의 공기중으로 분무된 대전된 물 또는 드라이아이스에 의해 상호 결합된 미세먼지는 차량(V)의 상부 및 차량의 상부 면적을 벗어나 도로 또는 철로의 가장자리까지 확산될 수 있으며, 이와 같이 차량(V)의 바로 하부뿐만 아니라 도로 또는 철로 환경의 가장자리까지 확대되어 바닥의 미세먼지를 흡입할 수 있는 흡입구(90)의 설계가 필요하다.
이를 위해 본 발명의 흡입구(90)는 차량(V)의 측면으로 돌출되어 있고, 상기의 돌출각은 도 1에서와 같이 차량 진행방향의 법선을 기준으로 90도 미만이 되어야 한다. 즉, 차량(V)은 통상적으로 시속 30 내지 50 km로 운행하고 있으며, 상기 차량(V)의 운행 속도를 감안할 때, 차량(V)의 측면으로 돌출된 흡입구(90)가 차량(V)의 진행방향을 기준으로 생성되는 법선과 평행하다면, 흡입구(90)로 인해 발생하는 공기의 저항이 상당히 클 수 밖에 없으며, 이러한 문제는 차량(V)의 운행을 방해하고 흡입구(90)의 내구성을 약화시킬 수 있다.
따라서, 상기 돌출된 흡입구(90)로 인해 발생 가능한 차량의 운행 중 공기저항을 최소화하기 위하여 흡입구(90)의 돌출각은 차량 진행방향의 법선을 기준으로 90° 미만으로 구성되는 것이 유리하다.
이와 같이 중력침강된 미세먼지는 미세먼지 집진차량의 하부에 구성된 흡입구(90)에 의해 제거될 수 있으며, 공기 중 미세먼지는 차량에 구성된 전기집진기(50)에 의해 제거되며 이와 같이 제거되는 미세먼지는 저장용기(80)로 수집된다.
이때, 상기 전기집진기(50)는 유입구의 전단부에 미세먼지가 응집되는 응집살균부(70)가 별도로 구비된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기집진기(50)의 구성을 나타내는 도 4를 참조하여 살펴보면, 상기 응집살균부(70)는 초음파 발생장치(72) 및 이온발생장치(74)를 포함하여 구성된다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 응집살균부(70)는 유입된 공기의 유동로(71)에 초음파 발생장치(72)가 구비되며, 상기 초음파 발생장치(74)는 확산형과 직진형의 2가지 타입이 모두 이용될 수 있다. 이때, 볼록형으로 구성된 확산형 초음파 발생장치는 공기 중 부유하는 미세먼지를 응집하는 역할을 하며, 직진형 초음파 발생장치는 캐비테이션 현상을 통해 공기 중 존재하는 수분을 분해하여 OH 라디칼을 생성시키게 된다. 생성된 OH 라디칼은 산화과정을 통해 공기 중 오염물질과 세균을 살균시키게 된다.
본 발명에 따른 미세먼지 집진차량에 적용되는 초음파 발생장치(72)는 공기의 유동방향을 기준으로 유동방향과 수평되게 유동로를 따라서 구성될 수도 있고, 유동방향과 수직으로 구성될 수도 있다. 도 4에는 초음파 발생장치(72)가 유입된 공기의 유동로(71)와 수직으로 설치되어 있으며, 전술한 바와 같이 유동로(71)와 수평 또는 사선, 교차되게도 설치가 가능하다. 상기와 같이 초음파 발생장치(72)에 의해 응집 및 살균된 공기는 후단의 이온발생장치(74)에 의해 마이너스(-)극으로 대전되게 되며, 이렇게 대전된 공기 중 입자상물질은 전기집진기(50)의 집진판에 의해 집진될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참고로 본 발명에 따른 미세먼지 집진차량을 이용한 미세먼지 제거 과정을 설명한다.
운행 중인 차량(V)에 탑재된 제1 및 제2 분무장치(10,20)에 의해 플러스(+)극 및 마이너스(-)극으로 대전된 미세액적 또는 드라이아이스가 공기 중으로 분무되는 단계를 수행한다.
이후, 상기 제1 분무장치(10)와 차량(V)의 운행방향을 기준으로 동일한 직선상에 위치하는 제2 분무장치(20)에 의해 분무된 플러스(+)극 및 마이너스(-)극으로 하전된 미세액적 또는 드라이아이스가 공기 중 미세먼지와 결합하면서 상호 응집, 응결되는 단계를 수행한다.
그리고, 운행중인 차량(V)의 전기집진기(50) 유입구로 상기 응집된 미세먼지, 하전된 미세액적이 포함된 공기가 유입되어 미세먼지가 제거되는 단계를 수행한다.
다음으로 상기 전기집진기(50)에서 제거된 미세먼지 및 액적이 저장용기(80)로 이송되는 단계를 수행한다.
그리고, 차량(V) 하부의 바닥 먼지 흡입구(90)를 통해 하부로 침적된 미세먼지를 차량 내부로 흡입하는 단계를 수행함으로서 미세먼지의 제거가 이루어진다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세하게 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
10: 제1 분무장치 20: 제2 분무장치
30: 저장용기 40: 제1 펌프
41: 제2 펌프 50: 전기집진기
60: 전원 62: 전압케이블
70: 응집살균부 72: 초음파 발생장치
74: 이온발생장치 80: 저장용기
90: 흡입구 91: 흡입펌프
V: 차량

Claims (9)

  1. 공기중에 부유하는 미세먼지를 응집하도록 플러스극으로 대전된 물 또는 드라이아이스를 분사하는 제1 분무장치;
    상기 제1 분무장치와 동일한 직선상에 위치하면서 마이너스극으로 대전된 물 또는 드라이아이스 제2 분무장치;
    상기 제1 및 제2 분무장치에 공급하기 위한 물 또는 드라이아이스가 저장되는 저장용기;
    상기 저장용기의 물 또는 드라이아이스를 상기 제1 및 제2 분무장치로 이송시켜 고압으로 분사하는 펌프;
    상기 분무장치 모듈의 후단에 구비되어 상기 미세먼지를 제거하는 전기집진기; 및
    상기 제1 및 제2 분무장치와 펌프 및 전기집진기의 구동전원을 공급하는 전원 및 전압케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 분무장치는, 고압의 물이 이송되는 물 이송 배관과, 상기 물 이송 배관의 측면에 부착된 제1 전극과, 상기 물 이송 배관의 배출구에 부착된 제2 전극을 포함하여 구성되는 분사노즐이 1개 이상으로 이루어지고;
    상기 제1 분무장치는 플러스(+)극으로 대전되고, 상기 제2 분무장치는 마이너스(-)극으로 대전되는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 분무장치는, 압축 공기가 이송되는 압축공기관로와, 상기 압축공기관로 내부에 위치하며 물 또는 드라이아이스가 이송되는 배관과, 상기 압축공기배관의 측면에 부착된 제1 전극과, 상기 공기와 물 또는 드라이아이스의 혼합물이 배출되는 배출구에 부착된 제2 전극을 포함하여 구성되며,
    상기 제1 분무장치는 플러스(+)극으로 대전되고, 상기 제2 분무장치는 마이너스(-)극으로 대전되는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 배출구에는 공기와 물의 혼합물 또는 공기와 드라이아이스의 혼합물이 충돌하는 충돌판이 포함되고, 상기 충돌판은 복수개의 미세한 구멍이 있는 소정의 형상을 가진 판상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 집전차량의 하부에는 바닥의 미세먼지를 흡입하는 흡입구 및 흡입펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 집진차량의 측면 외부로 돌출 구비되며, 상기 흡입구의 돌출각은 차량 진행방향의 법선을 기준으로 90° 미만인 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전기집진기의 유입구 전단부에는 미세먼지가 응집살균되는 응집살균부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 응집살균부는 초음파 진동장치 및 이온발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량.
  9. 운행중인 차량에 탑재된 제1 및 제2 분무장치에 의해 플러스(+)극 및 마이너스(-)극으로 대전된 미세액적 또는 드라이아이스가 공기중으로 분무되는 단계;
    상기 제1 분무장치와 동일한 직선상에 위치하는 제2 분무장치에 의해 분무된 플러스(+)극 및 마이너스(-)극으로 하전된 미세액적 또는 드라이아이스가 공기 중 미세먼지와 결합하면서 상호 응집 및 응결되는 단계;
    운행중인 차량의 전기집진장치 유입구로 상기 응집된 미세먼지 및 하전된 미세액적이 포함된 공기가 유입되어 미세먼지가 제거되는 단계;
    상기 전기집진기에서 제거된 미세먼지 및 액적이 저장용기로 이송되는 단계; 및
    상기 차량 하부의 바닥 먼지 흡입구를 통해 하부로 침적된 미세먼지를 차량 내부로 흡입하는 단계;를 포함하는 지하 환경 및 터널의 미세먼지 집진차량을 이용한 미세먼지 제거방법.
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