KR20190112922A - 방음벽용 대기오염물질처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방음벽용 대기오염물질처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세먼지와 유해기체를 제거하기 위해 도로시설물에 부착되는 대기오염물질제거패널, 상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기를 2차 처리하기 위한 대기오염물질처리부, 및 상기 대기오염물질처리부에 의해 2차 처리된 공기를 배출시키기 위한 정화공기배출부,를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 도로시설물인 방음벽 주변의 공기를 흡입하여 필터링하되, 미세먼지와 유해기체를 제거할 수 있어 오염물질 제거효율을 향상시킴에 따라, 오염을 절감시키고, 소음을 저감시킬 수 있어 쾌적한 환경을 제공할 수 있다.

Description

방음벽용 대기오염물질처리시스템{Air pollutant disposal system for soundproof wall}

본 발명은 대기오염물질처리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방음벽에 설치되어 소음을 차단시킴은 물론, 대기오염물질을 처리할 수 있어 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 방음벽용 대기오염물질처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차가 도로를 주행할 때 발생하는 대표적인 공해로는 자동차에서 발생하는 소음을 들 수 있으나, 배기가스에 함유되어 배출되는 일산화탄소, 이산화탄소, 녹스(NOx) 등의 대기오염물질이 다량 배출된다.

그리고 자동차가 주행할 때는 배기가스 중에는 상기한 기체 성분의 대기오염물질뿐만 아니라 그을음과 같은 미세먼지도 다량 배출되고, 또한 타이어가 노면과의 마찰에 의하여 마모되어 발생하는 타이어 먼지도 상당량 발생한다.

도로시설물에는 도로교통소음을 저감하기 위한 방음벽, 안전을 위한 가드레일, 각종 도로 정보를 제공하는 도로표지판, 낙석방지용 펜스, 절개지에 설치되는 옹벽, 터널, 버스정류장 등 많은 종류의 것이 있다.

종래 도로시설물에 설치되는 오염물질해소장치는 일 실시 예로, 등록실용신안 제20-0184714호에 개진된 바와 같이, 터널에 오염물질 처리용 코팅 막이 형성되어 오염물질을 해소하고 있다.

그러나 종래 등록실용신안은 터널과 같은 폐쇄된 공간에서 일부 효과가 존재함은 물론, 이용자가 많지 않아 실효성이 낮은 문제점이 있다.

특히, 도로시설물 중 방음벽은 도로의 가장자리를 따라 설치되어 주변 거주지로 발생되는 소음을 차단하는 기능을 하고 있으며, 터널과 일부 유사하게 공기의 통로 기능도 겸하고 있다.

이러한 방음벽은 자동차에서 발생되는 유해물질이 정체되거나 또는 다른 곳으로 이동됨에 따라, 대기오염의 주요 요인이 될 수 있는 문제점이 있다.

이에 따라, 방음벽 주변의 소음과 오염물질을 해소하기 위한 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 미세먼지와 유해기체를 제거하기 위해 도로시설물에 부착되는 대기오염물질제거패널, 상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기를 2차 처리하기 위한 대기오염물질처리부, 및 상기 대기오염물질처리부에 의해 2차 처리된 공기를 배출시키기 위한 정화공기배출부,를 포함하여 도로시설물인 방음벽 주변의 공기를 흡입하여 필터링하되, 미세먼지와 유해기체를 제거할 수 있어 오염물질 제거효율을 향상시킴에 따라, 오염을 절감시키고, 소음을 저감시킬 수 있어 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 방음벽용 대기오염물질처리시스템을 제공하는 것이 목적이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 미세먼지를 필터링하기 위한 미세먼지필터, 일산화탄소를 흡착하여 제거하는 것으로서 CuO/ZnO 촉매액에 다공질 섬유상의 재료를 담지시키고 이를 건조기에서 건조시켜 제작한 촉매보드, 고활성탄소섬유판에 CuO/ZnO 촉매액을 담지시키고 건조시킨 단일대기오염물질제거보드, 흡음보드를 제작하는 섬유상의 재료와 고활성탄소 분말 또는 섬유상의 고활성탄소를 함께 사용하여 판 형태로 성형한 복합보드에 CuO/ZnO 촉매액을 담지시키고 건조시켜 흡음기능과 함께 이산화탄소와 일산화탄소를 동시에 제거할 수 있는 기능을 가진 복합대기오염물질제거보드, 중 어느 하나 또는 둘 이상을 겹쳐서 형성한 대기오염물질제거보드와, 상기 대기오염물질제거보드를 보호하는 것으로서 상기 대기오염물질제거보드의 한쪽 면에 부착되고 다수의 개구부를 가진 전면판, 및 상기 전면판과 함께 상기 대기오염물질제거보드를 보호하도록 대기오염물질제거보드의 다른쪽 면에 부착되는 후면판으로 구성되어 도로시설물에 부착되는 대기오염물질제거패널, 상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기를 2차 처리하기 위한 대기오염물질처리부, 및 상기 대기오염물질처리부에 의해 2차 처리된 공기를 배출시키기 위한 정화공기배출부,를 포함한다.

바람직하게, 상기 방음벽은, 다수 개의 방음판, 상기 방음판을 고정하는 지주, 및 도로 단의 지반에 형성되는 것으로서 상기 지주가 세워지는 기초,를 포함하는 방음벽이고, 상기 대기오염물질제거패널이 상기 방음벽의 방음판 또는 지주에 부착되거나 일부 또는 전부의 방음판 대신 사용된다.

그리고 상기 대기오염물질제거패널은, 상기 전면판과 대기오염물질제거보드가 평판 형상이고, 상기 후면판은, 일정 면밀도를 가진 금속판으로, 소음이 대기오염물질제거패널을 직접 투과하는 것을 차단시킨다.

또한, 상기 대기오염물질제거패널은, 이산화탄소를 흡착하는 성능을 가진 고활성탄소를 함유한 판 형태의 고활성탄소보드,를 더 포함한다.

그리고 상기 촉매보드는, 0.25몰의 Cu(NO3)2·3H2O 용액과 Zn(NO3)2·6H2O 용액을 2:1 비율로 혼합한 후, 80℃로 가열한 상태에서 공기와 질소를 5분동안 20ml/min의 유량으로 주입시키면서 교반하고, 이 혼합 용액에 0.25몰의 Na2CO3 용액을 PH6.8 내지 7.0이 될 때까지 주입하여 60분간 교반하여 CuO/ZnO 촉매액을 제조하고, 상기 CuO/ZnO 촉매액을 섬유상의 재료 제작한 흡음판, 섬유상의 고활성탄소를 성형하여 제작한 고활성탄소섬유판, 흡음판을 제작하는 섬유상의 재료와 고활성탄소 분말 또는 섬유상의 고활성탄소를 함께 혼합하여 판형태로 성형하여 제작한 복합기능을 가진 복합보드, 중 어느 하나를 담지시키며, 이를 건조기에서 건조시켜 제작한다.

또한, 상기 대기오염물질제거패널의 전측에 구비되어 유입되는 공기를 먼저 필터링하기 위한 대기오염전처리필터,를 더 포함한다.

그리고 상기 대기오염전처리필터는, 활성탄소필터(ACF, Activated Carbon Filter)로, 분진 PM10 이상을 필터링한다.

또한, 상기 대기오염물질처리부는, 내부에 물이 일정 수위로 저수되며, 상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기가 상기 저수된 물을 통과하여 이산화탄소를 분리시키기 위한 처리필터하우징, 상기 처리필터하우징으로 상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기를 유입시키기 위한 처리유입부, 상기 처리필터하우징에서 이산화탄소가 제거된 공기를 배출시키기 위한 처리배출부, 및 상기 처리유입부와 처리배출부를 제어하기 위한 처리제어부,를 포함한다.

그리고 상기 처리유입부는, 일단부가 상기 대기오염물질제거패널의 후면판에 연결되고, 타단부는 상기 처리필터하우징에 연결되어 오염물질이 제거된 공기가 공급되기 위한 처리유입관, 상기 처리유입관을 따라 공기를 공급하는 처리유입펌프, 및 상기 처리유입관을 개폐시키기 위한 처리유입밸브,를 포함한다.

또한, 상기 처리유입관을 따라 공급되는 공기의 공급량을 측정하기 위한 유량계,를 더 포함하고, 상기 처리제어부는, 상기 유량계의 신호를 수신하여 상기 처리유입밸브와 처리유입펌프를 제어한다.

그리고 유입되는 공기를 전처리하기 위한 제2전처리필터,가 상기 처리유입관에 더 포함된다.

또한, 상기 처리배출부는, 일단부가 상기 처리필터하우징에 연결되고, 타단부는 상기 정화공기배출부에 연결되어 정화된 공기가 배출되기 위한 처리배출관, 및 상기 처리배출관을 개폐시키기 위한 처리배출밸브,를 포함한다.

그리고 상기 정화공기배출부는, 내부에 배출공간부를 갖고, 상기 처리배출부와 연통되는 배출하우징, 및 상기 배출하우징에 구비되어 상기 처리배출부에서 정화된 공기를 배출시키기 위한 배출팬,을 포함한다.

또한, 이산화탄소가 포함된 상기 처리필터하우징의 물에서 이산화탄소를 포집하기 위한 처리재생부,를 더 포함한다.

그리고 상기 처리재생부는, 내부에 재생공간부를 갖는 처리재생챔버, 상기 처리필터하우징의 이산화탄소가 포함된 물을 상기 처리재생챔버로 공급하기 위한 처리재생유입부, 상기 처리재생챔버에 열을 공급하여 상기 재생공간부에 저수된 물에서 이산화탄소를 분리시키기 위한 처리재생가열부, 상기 처리재생챔버에서 이산화탄소가 제거된 물을 상기 처리필터하우징으로 공급하기 위한 처리재생순환부, 및 상기 처리재생챔버에서 분리된 이산화탄소를 포집하기 위한 처리재생포집부,를 포함한다.

또한, 상기 대기오염물질제거패널은 전처리미세먼지필터를 더 포함한다.

그리고 상기 전처리미세먼지필터는, 인가된 전원에 의해 공기 중 포함된 미세먼지를 포집하기 위한 제1전처리미세먼지필터, 및 상기 제1전처리미세먼지필터를 거친 공기 중에 포함된 미세먼지를 흡착하기 위한 제2전처리미세먼지필터,를 포함한다.

또한, 상기 제1전처리미세먼지필터는, 메시(Mesh) 구조의 대전체, 유입되는 공기에 +전하를 인가시키기 위한 제1전극부, 상기 대전체에 -전하를 인가시키기 위한 제2전극부, 및 상기 제1전극부와 제2전극부를 제어하기 위한 전극제어부,를 포함한다.

그리고 상기 제2전처리미세먼지필터는 헤파필터(HEPA Filter)이다.

또한, 상기 전처리미세먼지필터를 세척하기 위한 세척부,를 더 포함한다.

그리고 상기 세척부는, 복수의 세척노즐을 갖고, 상기 전처리미세먼지필터로 세척기체를 분사하되, 전처리미세먼지필터의 유입방향과 반대방향으로 세척기체를 분사하기 위한 분사부, 상기 분사부에서 분사된 세척기체에 의해 상기 전처리미세먼지필터에서 분리된 미세먼지를 포집하기 위한 포집부, 및 상기 분사부를 상기 전처리미세먼지필터로 이동시키거나 반대로 이동시키기 위한 이동부,를 포함한다.

또한, 태양열과 바람 중 어느 하나 이상을 이용하여 전원을 발생시켜 상기 대기오염물질처리부, 정화공기배출부로 전원을 공급하기 위한 자연발전부,를 더 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 방음벽용 대기오염물질처리시스템에 의하면, 도로시설물인 방음벽 주변의 공기를 흡입하여 필터링하되, 미세먼지와 유해기체를 제거할 수 있어 오염물질 제거효율을 향상시킴에 따라, 오염을 절감시키고, 소음을 저감시킬 수 있어 쾌적한 환경을 제공할 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 방음벽용 대기오염물질처리시스템을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 대기오염물질제거패널을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 고활성탄소보드의 이산화탄소 제거성능 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 이산화탄소유입량 및 농도에 따른 고활성탄소보드의 이산화탄소 제거성능 그래프이며,
도 5는 본 발명에 따른 일산화탄소 흡착성능 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 대기오염물질제거패널의 다른 실시 예를 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 대기오염전처리필터가 더 구비된 대기오염물질제거패널을 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 대기오염물질처리부를 도시한 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 대기오염물질처리부의 처리재생부를 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 전처리미세먼지필터가 더 구비된 상태를 도시한 도면이며,
도 11은 본 발명에 따른 세척부가 더 구비된 상태를 도시한 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 자연발전부가 구비된 방음벽용 대기오염물질처리시스템을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 방음벽용 대기오염물질처리시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 대기오염물질제거패널을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 고활성탄소보드의 이산화탄소 제거성능 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 이산화탄소유입량 및 농도에 따른 고활성탄소보드의 이산화탄소 제거성능 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 일산화탄소 흡착성능 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 대기오염물질제거패널의 다른 실시 예를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 대기오염전처리필터가 더 구비된 대기오염물질제거패널을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 대기오염물질처리부를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 대기오염물질처리부의 처리재생부를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 전처리미세먼지필터가 더 구비된 상태를 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 세척부가 더 구비된 상태를 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 자연발전부가 구비된 방음벽용 대기오염물질처리시스템을 도시한 도면이다.

도면에서 도시한 바와 같이, 방음벽용 대기오염물질처리시스템은 대기오염물질제거패널(100)과 대기오염물질처리부(200) 및 정화공기배출부(300)를 포함한다.

대기오염물질제거패널(100)은 도로시설물 주변의 공기를 유입시켜 공기 중에 포함된 미세먼지와 유해기체를 제거하기 위해 구비된다.

그리고 대기오염물질처리부(200)는 대기오염물질제거패널(100)에 의해 오염물질이 제거된 공기를 2차 처리하기 위해 구비된다.

정화공기배출부(300)는 대기오염물질처리부(200)에 의해 2차 처리된 공기를 배출시키기 위해 구비된다.

여기서, 도로시설물에는 도로교통소음을 저감하기 위한 방음벽, 안전을 위한 가드레일, 도로표지판, 낙석방지용 펜스, 절개지에 설치되는 옹벽, 터널, 도로변의 건물 또는 여타 구조물(이들은 엄밀히는 도로시설물이라고 불 수는 없으나, 본 명세서에서는 이들도 도로시설물인 것으로 본다.)등 많은 종류의 것이 있다.

이 도로시설물의 기둥, 표면 등에 자동차 주행시 발생하는 기체 상태의 대기오염물질 또는 미세먼지를 흡착하여 제거할 수 있는 대기오염물질제거패널(100)을 부착하여, 해당 도로시설물 고유의 기능과 함께 대기오염물질을 제거할 수 있는 기능을 추가로 구비한 것이다.

이러한 도로시설물의 일 실시 예로, 도로교통소음의 저감기능과 함께 자동차가 주행할 때 발생하는 대기오염물질을 제거하는 기능을 구비한 방음벽이다.

이 도로시설물인 방음벽(20)은 방음판(22)과 지주(24) 및 기초(26)로 구성된다.

방음판(22)은 다수 개 구비되고, 지주(24)는 이 다수의 방음판(22)을 고정시키기 위해 구비된다.

그리고 기초(26)는 도로 단의 지반에 형성되는 것으로서 지주(24)가 세워진다.

여기서, 대기오염물질제거패널(100)이 방음벽(20)의 방음판(22) 또는 지주(24)에 부착되거나 일부 또는 전부의 방음판(22) 대신 사용된다.

이러한 방음판(22), 지주(24), 기초(26)는 통상의 방음벽(20)의 것과 동일하다.

그리고 대기오염물질제거패널(100)은 도 2에서 도시한 바와 같이, 도로에서 자동차가 주행할 때 발생하는 대기오염물질을 함유한 공기가 내부로 유입되어 대기오염물질이 제거되는 것으로서, 대기오염물질제거보드(110)와 전면판(120) 및 후면판(130)을 포함한다.

이 대기오염물질제거보드(110)는 해당 구성이 어느 하나 또는 둘 이상을 겹쳐서 형성된다.

또한 전면판(120)은 대기오염물질제거보드(110)를 보호하는 것으로서 대기오염물질제거보드(110)의 한쪽 면에 부착되고 다수의 개구부(122)가 형성된다.

후면판(130)은 전면판(120)과 함께 대기오염물질제거보드(110)를 보호하도록 대기오염물질제거보드(110)의 다른 쪽 면에 부착된다.

이 후면판(130)은 대기오염물질제거보드(110)에서 발생한 분진이 바깥으로 비산되어 나오는 것을 막는 기능도 갖는다.

여기서, 대기오염물질제거패널(100)은 판형, 원호형, 쐐기형 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것으로, 이를 위해, 대기오염물질제거보드(110)와 전면판(120) 및 후면판(130)이 판형, 원호형, 쐐기형 중 어느 하나 이상으로 형성됨이 당연하다.

먼저, 대기오염물질제거패널(100)은 일 실시 예로, 통상의 금속제 방음판과 동일한 외형을 가지도록 제작된다.

이 판형 대기오염물질제거패널(100)은 통상의 금속제 방음판과 동일한 외형과 크기로 제작하여 방음벽(20)의 방음판(22) 일부 또는 전부를 대신하여 사용할 수 있다.

한편, 다른 실시 예의 대기오염물질제거패널(100)은 원호형 대기오염물질제거패널이 있다.

이 원호형 대기오염물질제거패널(100)은 다수의 개구부(122)를 가진 전면판(120)의 단면을 원호 형상으로 제작하고, 방음벽(20)의 지주(24) 또는 방음판(22)의 면에 부착하는 방법으로 사용한다.

전면판(120)의 후면에는 원호형상으로 성형한 대기오염물질제거보드(110)가 장입된다.

원호형 대기오염물질제거패널(100)의 경우 방음벽(20)의 방음판(22) 또는 지주(24)의 표면에 부착하여 사용하므로, 후면판(130)을 취급이 용이한 필름 등으로 제작할 수 있고, 경우에 따라 사용하지 않을 수도 있다.

또한 또 다른 실시 예의 대기오염물질제거패널(100)은 쐐기형 대기오염물질제거패널이 있다.

이 쐐기형 대기오염물질제거패널은 원호형 대기오염물질제거패널과 동일한 구조로 제작하되, 전면판(120)의 단면을 삼각의 쐐기 형상으로 제작하고, 전면판(120)의 후면에는 쐐기 형상으로 성형한 대기오염물질제거보드(110)가 장입된다.

이러한 대기오염물질제거패널(100)은 상기와 같은 실시 예 이외에도 전면판(120)에 구면이 돌출되는 형상인 구면형, 전체가 원기둥 형상인 원기둥형 등 다양한 형상으로 제작된다.

이 각 실시 예의 대기오염물질제거패널(100)은 방음벽(20)의 미관을 좋게 하고, 대기오염물질제거패널(100)에 입사하여 표면에서 반사되는 음을 여러 방향으로 분산시키고, 대기오염물질을 함유한 공기가 내부로 잘 유입되도록 하여 공기 중에 함유된 대기오염물질이 제거되도록 할 수 있다.

여기서, 대기오염물질제거보드(110)는 제거하고자 하는 대기오염물질의 종류에 따라 적절한 것이 선정된다.

이러한 대기오염물질제거보드(110)는 미세먼지필터(111), 촉매보드(112), 단일대기오염물질제거보드(113), 복합대기오염물질제거보드(114) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 겹쳐서 형성된다.

먼저, 미세먼지필터(111)는 대기오염물질제거패널(100)의 형상에 대응되도록 형성되어 유입된 대기 중 미세먼지를 필터링하기 위해 형성된다.

이러한 미세먼지필터(111)는 헤파필터(HEPA Filter)를 포함하는 필터를 사용하며, 이 헤파필터(HEPA Filter)는 가정용 진공청소기에서부터 산업설비인 집진기 등에 광범위하게 사용되는 것으로 시판되고 있으므로, 이를 적당한 크기로 절단하여 사용한다.

그리고 단일대기오염물질제거보드(113)는 고활성탄소섬유판에 CuO/ZnO 촉매액을 담지시키고 건조시켜 제조된다.

이 단일대기오염물질제거보드(113)는 아주 높은 이산화탄소의 흡착성능을 가진 고활성탄소(Activated Carbon)를 판 형태로 제작한 고활성탄소보드(115)를 사용할 수 있다.

고활성탄소보드(115)로는 섬유상의 고활성탄소(Activated Carbon Fiber)를 판 형상으로 성형하여 제작한 고활성탄소섬유판을 사용하거나, 입자상의 고활성탄소를 필터지에 봉입하여 제작한 고활성탄소패키지를 사용할 수 있다.

이와 같은, 단일대기오염물질제거보드의 대기오염물질 흡착성능을 시험장치를 사용하여 시험하였는데, 이 시험장치는 이산화탄소봄베, 유량제어벨브, 대기오염물질제거보드가 장입되는 반응기, 혼합기체를 유동시키는 진공펌프, 진공펌프에서 배출되는 기체에서 이산화탄소의 량을 측정하는 가스분석기로 구성하였다.

또한 복합대기오염물질제거보드(114)는 흡음보드를 제작하는 섬유상의 재료와 고활성탄소 분말 또는 섬유상의 고활성탄소를 함께 사용하여 판 형태로 성형한 복합보드에 CuO/ZnO 촉매액을 담지시키고 건조시켜 흡음기능과 함께 이산화탄소와 일산화탄소를 동시에 제거할 수 있다.

이러한 복합대기오염물질제거보드(114)는 흡음재로 널리 사용되는 폴리에스터 흡음보드, 흡음보드에 제오라이트(Zeolite)를 함유시킨 제오라이트대기오염물질제거보드, 본 발명에 사용되는 고활성탄소섬유판에 대하여 각각 실시하여 이산화탄소 흡착성능을 비교하였다.

도 3의 그래프는 이산화탄소 농도를 2.4%, 유량을 분당 0.5리터, 기체압력을 1기압으로 했을 때 대기오염물질제거보드(110)를 통과한 기체 중의 이산화탄소 농도를 비교한 그래프로서, 폴리에스터 흡음재의 경우 이산화탄소흡착기능이 전혀 없었다.

제오라이트 대기오염물질제거보드는 200초 부근에서 파과점(Break Point)이 형성되어, 200초를 경과한 후부터 이산화탄소흡착기능이 저하하기 시작하여 약 400초에 이르면 이산화탄소흡착기능이 상실되었다.

반면 고활성탄소섬유판을 사용한 대기오염물질제거보드는 400초 부근에서 파과점(Break Point)이 형성되어, 400초를 경과한 후부터 이산화탄소흡착기능이 저하하기 시작하여 약 1000초에 이르면 이산화탄소흡착기능이 상실되었다.

이 시험결과를 분석하면, 고활성탄소섬유판이 가장 장시간 동안 이산화탄소흡착기능을 유지하고 가장 많은 량의 이산화탄소를 흡착함을 알 수 있다.

도 4의 그래프는 이산화탄소 농도와 유량에 따른 고활성탄소섬유판의 이산화탄소흡착성능을 시험한 그래프인데, 이산화탄소의 농도가 낮고 유량이 적을 경우 파과점에 이르는 시간이 길어짐을 알 수 있다.

대기중의 이산화탄소 농도는 본 시험에 사용한 이산화탄소 농도의 1/60 정도이고, 방음벽을 따라 흐르는 공기의 유속 또한 본 시험에 적용한 유속에 비하여 아주 느리므로, 대기오염물질제거보드로 고활성탄소보드를 사용할 경우 비교적 장시간(수개월) 동안 다량의 이산화탄소를 흡착할 수 있음을 알 수 있다.

따라서 주기적으로 고활성탄소판에 흡착된 이산화탄소를 탈착(흡착의 반대 개념으로 부착된 이산화탄소를 제거하는 과정을 의미함.)하는 재생과정을 거치면, 고활성탄소판은 반 영구적으로 사용할 수 있다.

이 재생과정은 이산화탄소를 함유한 고활성탄소섬유판을 60~70℃의 온도로 약 600초(10분)간 유지하는 것인데, 이와 같은 재생과정으로 고활성탄소섬유판이 거의 완벽하게 재생됨을 실험으로 확인할 수 있다.

고활성탄소는 기본적으로 모든 기체성분을 흡착하는 기능을 보유하고 있으므로, 이산화탄소 이외의 기체상태의 대기오염물질인 녹스(NOx) 등도 함께 흡착한다.

그리고 촉매보드(114)는 일산화탄소(CO)를 흡착하여 제거하는 것으로서 CuO/ZnO 촉매액에 다공질 섬유상의 재료를 담지시키고 이를 건조기에서 건조시켜 제작된다.

이 촉매보드(114)는 상온에서 일산화탄소를 제거하는 기능을 가진 것으로서, 0.25몰의 Cu(NO3)2·3H2O용액과 Zn(NO3)2·6H2O 용액을 2:1 비율로 혼합한 후, 80℃로 가열한 상태에서 공기와 질소를 5분동안 20ml/min의 유량으로 주입시키면서 교반한다.

이 혼합 용액에 0.25몰의 Na2CO3를 PH6.8 내지 7.0이 될 때까지 주입하여 60분간 교반하여 CuO/ZnO 촉매액을 제조한 다음, 이 촉매액에 다공질 섬유상의 판재(통상의 폴리에스터 흡음보드를 사용하면 된다.)를 담지시키고, 이를 건조기에서 충분히 건조시켜(온도 120℃에서 16시간 정도가 소요된다.)제작한다.

이러한 촉매보드(114)의 일산화탄소 제거성능을 시험한 결과는 도 5의 그래프에서 확인 가능하다.

이 그래프에서 알 수 있듯이, 시험을 시작한 후 2분이 경과하면 약 23%의 일산화탄소가 제거됨을 알 수 있다.

상기와 같이 고활성탄소보드(115)과 촉매보드(114)이 각각 공기 중의 이산화탄소와 일산화탄소를 제거하는 기능을 가진 것이 확인되었는바, 이들을 통상의 흡음재인 흡음보드와 조합하여 여러 가지 대기오염제거물질을 동시에 제거할 수 있는 대기오염물질제거보드(110)를 제작할 수 있다.

즉 흡음보드를 제작하는 섬유상의 재료에 고활성탄소 분말 또는 섬유상의 고활성탄소를 함께 사용하여 판 형태로 성형을 하면, 흡음기능과 이산화탄소 제거기능을 동시에 가진 대기오염물질제거보드(110)가 제작된다.

그리고 고활성탄소섬유판에 CuO/ZnO 촉매액을 담지시켜 건조시키면, 이산화탄소와 일산화탄소를 동시에 제거할 수 있는 대기오염물질제거보드(110)가 제작된다.

또한 흡음보드를 제작하는 섬유상의 재료와 고활성탄소 분말 또는 섬유상의 고활성탄소를 함께 성형을 하여 복합보드를 제작하고, 이 복합보드에 상기 CuO/ZnO 촉매액을 담지시켜 건조시키면, 흡음기능과 함께 이산화탄소와 일산화탄소를 동시에 제거할 수 있는 대기오염물질제거보드(110)가 제작된다.

상기와 같이 두 가지 이상의 기능을 가진 대기오염물질제거보드(110)를 사용하여 제작한 대기오염물질제거패널(100)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 다수의 개구부(122)를 가진 전면판(120), 일정한 면밀도를 가진 금속판으로 제작되어 음의 투과를 막는 후면판(130), 전면판(120)과 후면판(130) 사이의 공간에 두 가지 이상의 기능을 가진 대기오염물질제거보드(110)를 설치하여 구성할 수 있다.

본 발명에 사용되는 대기오염물질제거패널(100)은 미세먼지필터(110), 고활성탄소보드(115), 촉매보드(112) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 전면판(120)과 후면판(130) 사이의 공간에 장입하여 제작한다.

미세먼지필터(110)를 사용하는 대기오염물질제거패널(100)은 미세먼지필터(111)를 개구부(122)가 형성된 전면판(120)의 바로 뒤에 설치하여, 미세먼지필터(111)에 의하여 미세먼지가 먼저 제거된 후 일산화탄소 또는 이산화탄소 등의 기체성분의 대기오염물질이 제거되도록 하는 것이 좋다.

또한 도 7에서 도시한 바와 같이, 대기오염물질제거패널(100)의 전측에 구비되어 유입되는 공기를 먼저 필터링하기 위한 대기오염전처리필터(140)를 더 포함한다.

이 대기오염전처리필터(140)는 활성탄소필터(ACF, Activated Carbon Filter)로, 분진 PM10 이상을 필터링한다.

이러한 대기오염전처리필터(140)는 전면판(120)과 대기오염물질제거보드(110) 사이에 구비되어 오염물질을 전처리함에 따라, 전체적인 처리효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 도 8에서 도시한 바와 같이, 대기오염물질처리부(200)는 처리필터하우징(210)과 처리유입부(220), 처리배출부(230) 및 처리제어부(240)를 포함한다.

처리필터하우징(210)은 내부에 물이 일정 수위로 저수되며, 대기오염물질제거패널(100)에 의해 오염물질이 제거된 공기가 저수된 물을 통과하여 이산화탄소를 분리시키기 위해 구비된다.

또한 처리유입부(220)는 처리필터하우징(210)으로 대기오염물질제거패널(100)에 의해 오염물질이 제거된 공기를 유입시키기 위해 구비된다.

이 처리유입부(220)는 처리유입관(222)과 처리유입펌프(224) 및 처리유입밸브(226)를 포함한다.

처리유입관(222)은 일단부가 대기오염물질제거패널(100)의 후면판(130)에 연결되고, 타단부는 처리필터하우징(210)에 연결되어 오염물질이 제거된 공기가 공급되기 위해 구비된다.

그리고 처리유입펌프(224)는 처리유입관(222)을 따라 공기를 공급하며, 처리유입밸브(226)는 처리유입관(222)을 개폐시키기 위해 구비된다.

처리배출부(230)는 처리필터하우징(210)에서 이산화탄소가 제거된 공기를 배출시키기 위해 구비된다.

이 처리배출부(230)는 처리배출관(232)과 처리배출밸브(234)로 구성된다.

처리배출관(232)은 일단부가 처리필터하우징(210)에 연결되고, 타단부는 정화공기배출부(300)에 연결되어 정화된 공기가 배출되기 위해 구비된다.

그리고 처리배출밸브(234)는 처리배출관(232)을 개폐시키기 위해 구비된다.

이 처리배출밸브(234)는 처리제어부(240)에 의해 제어됨이 바람직하다.

그리고 처리제어부(240)는 처리유입부(220)와 처리배출부(230)를 제어하기 위해 구비된다.

여기서, 처리유입관(222)을 따라 공급되는 공기의 공급량을 측정하기 위한 유량계(228)를 더 포함한다.

처리제어부(240)는 유량계(228)의 신호를 수신하여 처리유입밸브(226)와 처리유입펌프(224)를 제어하여 유입되는 공기량을 조절한다.

또한 유입되는 공기를 전처리하기 위한 제2전처리필터(240)가 처리유입관(222)에 더 포함된다.

여기서, 도 9에서 도시한 바와 같이, 대기오염물질처리부(200)는 처리재생부(250)를 더 포함한다.

이 처리재생부(250)는 이산화탄소가 포함된 처리필터하우징(210)의 물에서 이산화탄소를 포집하여 재사용하기 위해 구비된다.

이러한 처리재생부(250)는 처리재생챔버(251)와 처리재생유입부(252), 처리재생가열부(253), 처리재생순환부(254) 및 처리재생포집부(255)를 포함한다.

처리재생챔버(251)는 내부에 재생공간부(251a)가 형성된다.

그리고 처리재생유입부(252)는 처리필터하우징(210)의 이산화탄소가 포함된 물을 처리재생챔버(251)로 공급하기 위해 구비된다.

처리재생가열부(253)는 처리재생챔버(251)에 열을 공급하여 재생공간부(251a)에 저수된 물에서 이산화탄소를 분리시키기 위해 구비된다.

또한 처리재생순환부(254)는 처리재생챔버(251)에서 이산화탄소가 제거된 물을 처리필터하우징(210)으로 공급하기 위해 구비된다.

처리재생포집부(255)는 처리재생챔버(251)에서 분리된 이산화탄소를 포집하기 위해 구비된다.

이 처리재생부(250)에 의하면, 처리재생가열부(253)에 의해 이산화탄소가 포함된 물을 가열하여 분리된 이산화탄소는 처리재생포집부(255)로 포집되고, 물은 처리재생순환부(254)에 의해 처리필터하우징(210)으로 공급되어 수위가 조절된다.

물론, 처리재생챔버(251)에는 물의 이산화탄소 포화도를 측정하여 일정 포화도 미만일 경우, 물을 처리필터하우징(210)으로 공급한다.

그리고 처리필터하우징(210)에는 수위센서가 더 구비되는 것으로, 수위센서의 신호를 수신한 처리제어부(240)가 처리재생순환부(254)를 제어하여 수위를 조절할 수 있다.

정화공기배출부(300)는 배출하우징(310)과 배출팬(320)으로 구성된다.

이 배출하우징(310)은 내부에 배출공간부(312)를 갖고, 처리배출부(230)와 연통된다.

배출팬(320)은 배출하우징(310)에 구비되어 인가되는 전원에 의해 처리배출부(230)에서 정화된 공기를 배출시키기 위해 구비된다.

여기서, 배출하우징(310)은 배출댐퍼(330)가 더 구비된다.

이 배출댐퍼(330)는 배출하우징(310)을 폐쇄시키되, 배출팬(320)에 의해 필터링된 공기가 배출될 경우 개방된다.

또한 도 10에서 도시한 바와 같이, 대기오염물질제거패널(100)은 전처리미세먼지필터(400)를 더 포함한다.

이 전처리미세먼지필터(400)는 제1전처리미세먼지필터(410)와 제2전처리미세먼지필터(420)로 구성된다.

제1전처리미세먼지필터(410)는 인가된 전원에 의해 공기 중 포함된 미세먼지를 포집하기 위해 구비된다.

그리고 제2전처리미세먼지필터(420)는 제1전처리미세먼지필터(410)를 거친 공기 중에 포함된 미세먼지를 흡착하기 위해 구비된다.

이 제1전처리미세먼지필터(410)는 대전체(412)와 제1전극부(414), 제2전극부(416) 및 전극제어부(418)로 구성된다.

대전체(412)는 메시(Mesh) 구조로 형성된다.

또한 제1전극부(414)는 유입되는 공기에 +전하를 인가시키기 위해 구비되고, 제2전극부(416)는 대전체(412)에 -전하를 인가시키기 위해 구비된다.

전극제어부(418)는 제1전극부(414)와 제2전극부(416)를 제어하기 위해 구비된다.

그리고 제2전처리미세먼지필터(420)는 미세먼지가 흡착되어 제거될 수 있는 것으로, 일 실시 예로, 헤파필터(HEPA Filter)가 사용된다.

또한 도 11에서 도시한 바와 같이, 전처리미세먼지필터(400)를 세척하기 위한 세척부(500)를 더 포함한다.

이 세척부(500)는 분사부(510)와 포집부(520) 및 이동부(530)로 구성된다.

분사부(510)는 복수의 세척노즐(512)을 갖고, 전처리미세먼지필터(400)로 세척기체를 분사하되, 전처리미세먼지필터(400)의 유입방향과 반대방향으로 세척기체를 분사하기 위해 구비된다.

또한 포집부(520)는 분사부(510)에서 분사된 세척기체에 의해 전처리미세먼지필터(400)에서 분리된 미세먼지를 포집하기 위해 구비된다.

이동부(530)는 분사부(510)를 전처리미세먼지필터(400)로 이동시키거나 반대로 이동시키기 위해 구비된다.

다시 말해, 이동부(530)는 전처리미세먼지필터(400)의 사용시에는 공기 유로상에서 이탈된 상태로 위치되고, 세척을 위해 공기 유로상으로 위치되도록 이동된다.

그리고 도 12에서 도시한 바와 같이, 방음벽용 대기오염물질 처리시스템에는 자연발전부(600)가 더 포함된다.

이 자연발전부(600)는 태양열과 바람 중 어느 하나 이상을 이용하여 전원을 발생시키는 것으로, 대기오염물질처리부(200), 정화공기배출부(300)로 전원을 공급하기 위해 구비된다.

또한 자연발전부(600)에서 발생된 전원은 방음벽(20)에 구비된 조명과 광고판, 전광판 등으로도 전원을 인가할 수 있다.

20 : 방음벽 100 : 대기오염물질제거패널
200 : 대기오염물질처리부 300 : 정화공기배출부
400 : 전처리미세먼지필터 500 : 세척부
600 : 자연발전부

Claims (10)

1. 미세먼지를 필터링하기 위한 미세먼지필터, 일산화탄소를 흡착하여 제거하는 것으로서 CuO/ZnO 촉매액에 다공질 섬유상의 재료를 담지시키고 이를 건조기에서 건조시켜 제작한 촉매보드, 고활성탄소섬유판에 CuO/ZnO 촉매액을 담지시키고 건조시킨 단일대기오염물질제거보드, 흡음보드를 제작하는 섬유상의 재료와 고활성탄소 분말 또는 섬유상의 고활성탄소를 함께 사용하여 판 형태로 성형한 복합보드에 CuO/ZnO 촉매액을 담지시키고 건조시켜 흡음기능과 함께 이산화탄소와 일산화탄소를 동시에 제거할 수 있는 기능을 가진 복합대기오염물질제거보드, 중 어느 하나 또는 둘 이상을 겹쳐서 형성한 대기오염물질제거보드와, 상기 대기오염물질제거보드를 보호하는 것으로서 상기 대기오염물질제거보드의 한쪽 면에 부착되고 다수의 개구부를 가진 전면판, 및 상기 전면판과 함께 상기 대기오염물질제거보드를 보호하도록 대기오염물질제거보드의 다른쪽 면에 부착되는 후면판으로 구성되어 도로시설물에 부착되는 대기오염물질제거패널;
   상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기를 2차 처리하기 위한 대기오염물질처리부; 및
   상기 대기오염물질처리부에 의해 2차 처리된 공기를 배출시키기 위한 정화공기배출부;를 포함하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 방음벽은,
   다수 개의 방음판; 상기 방음판을 고정하는 지주; 및 도로 단의 지반에 형성되는 것으로서 상기 지주가 세워지는 기초;를 포함하는 방음벽이고,
   상기 대기오염물질제거패널이 상기 방음벽의 방음판 또는 지주에 부착되거나 일부 또는 전부의 방음판 대신 사용되는 것을 특징으로 하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 대기오염물질제거패널은,
   상기 전면판과 대기오염물질제거보드가 평판 형상이고,
   상기 후면판은,
   일정 면밀도를 가진 금속판으로, 소음이 대기오염물질제거패널을 직접 투과하는 것을 차단시키는 것을 특징으로 하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 대기오염물질제거패널은,
   이산화탄소를 흡착하는 성능을 가진 고활성탄소를 함유한 판 형태의 고활성탄소보드;를 더 포함하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 촉매보드는,
   0.25몰의 Cu(NO3)2·3H2O 용액과 Zn(NO3)2·6H2O 용액을 2:1 비율로 혼합한 후, 80℃로 가열한 상태에서 공기와 질소를 5분동안 20ml/min의 유량으로 주입시키면서 교반하고, 이 혼합 용액에 0.25몰의 Na2CO3 용액을 PH6.8 내지 7.0이 될 때까지 주입하여 60분간 교반하여 CuO/ZnO 촉매액을 제조하고,
   상기 CuO/ZnO 촉매액을 섬유상의 재료 제작한 흡음판, 섬유상의 고활성탄소를 성형하여 제작한 고활성탄소섬유판, 흡음판을 제작하는 섬유상의 재료와 고활성탄소 분말 또는 섬유상의 고활성탄소를 함께 혼합하여 판형태로 성형하여 제작한 복합기능을 가진 복합보드, 중 어느 하나를 담지시키며,
   이를 건조기에서 건조시켜 제작하는 것을 특징으로 하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 대기오염물질처리부는,
   내부에 물이 일정 수위로 저수되며, 상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기가 상기 저수된 물을 통과하여 이산화탄소를 분리시키기 위한 처리필터하우징;
   상기 처리필터하우징으로 상기 대기오염물질제거패널에 의해 오염물질이 제거된 공기를 유입시키기 위한 처리유입부;
   상기 처리필터하우징에서 이산화탄소가 제거된 공기를 배출시키기 위한 처리배출부; 및
   상기 처리유입부와 처리배출부를 제어하기 위한 처리제어부;를 포함하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 처리유입부는,
   일단부가 상기 대기오염물질제거패널의 후면판에 연결되고, 타단부는 상기 처리필터하우징에 연결되어 오염물질이 제거된 공기가 공급되기 위한 처리유입관;
   상기 처리유입관을 따라 공기를 공급하는 처리유입펌프; 및
   상기 처리유입관을 개폐시키기 위한 처리유입밸브;를 포함하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기 처리배출부는,
   일단부가 상기 처리필터하우징에 연결되고, 타단부는 상기 정화공기배출부에 연결되어 정화된 공기가 배출되기 위한 처리배출관; 및
   상기 처리배출관을 개폐시키기 위한 처리배출밸브;를 포함하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
9. 제6항에 있어서, 상기 정화공기배출부는,
   내부에 배출공간부를 갖고, 상기 처리배출부와 연통되는 배출하우징; 및
   상기 배출하우징에 구비되어 상기 처리배출부에서 정화된 공기를 배출시키기 위한 배출팬;을 포함하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.
10. 제6항에 있어서,
    이산화탄소가 포함된 상기 처리필터하우징의 물에서 이산화탄소를 포집하기 위한 처리재생부;를 더 포함하는 방음벽용 대기오염물질처리시스템.

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