KR20200122978A - 다목적 공기 청정 타워 및 이를 설치하는 복합 건축물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다목적 공기 청정 타워 및 이를 설치하는 복합 건축물에 관한 것이다. 본 발명의 다목적 공기 청정 타워는 강, 호수, 항구, 섬 등의 수변 또는 저수시설 인근에 설치되어 탑다운 방식으로 상부의 오염된 공기를 흡입하여 포집하고, 인근에 있는 물을 이용하여 포집된 공기의 오염물을 용해한 후, 정화된 공기를 추가로 여과하여 하부로 배출하고, 사용된 물을 정수한 후 환수시킨다. 본 발명의 다목적 공기 청정 타워는 그 설치 장소 및 용도 등에 따라 다양한 구조를 가지며, 오피스텔, 호텔, 백화점, 스타디움 등 수변 또는 저수시설 인근의 건축물과 함께 복합적으로 건설될 수 있다. 본 발명에 의한 다목적 공기 청정 타워는 상부의 오염된 공기를 가라앉기 전에 미리 정화함으로써, 하부에서 생활하는 사람들이 오염된 공기를 흡입하는 것을 예방할 수 있다.

Description

다목적 공기 청정 타워 및 이를 설치하는 복합 건축물{MULTIPURPOSE AIR CLEANING TOWER AND MIXED USE BUILDINGS WITH IT}

본 발명은 다목적 공기 청정 타워에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 강, 호수, 항구, 섬 등의 수변(waterside) 또는 저수시설 인근에 설치되어 상부의 오염된 공기를 포집하고, 인근에 있는 물을 이용하여 포집된 공기의 오염물을 용해하여 이를 정수한 후 환수하고, 그렇게 정화된 공기를 추가적으로 여과하여 하부로 배출하도록 하고, 최상부에 전망대 등이 설치되는 공간을 구비하는 다목적 공기 청정 타워에 관한 것이다.

또한 본 발명은 탑다운(top down) 방식으로 상부의 오염된 공기를 포집하여 하부로 정화된 공기를 배출하는 다목적 공기 청정 타워를 설치하는 복합 건축물에 관한 것이다.

최근 몇 년 동안에 세계의 많은 도시 지역은 급속한 경제 팽창과 산업 발전으로 인해 심각한 대기 오염으로 고통을 받고 있다. 특히, 동북 아시아 지역은 전세계 인구의 1/3 이상이 살고 있으며, 급속한 경제 성장으로 인한 주민의 생활 수준 향상과 생산 활동의 증가에 따라 오염 물질의 배출량도 급격한 증가 추세를 보이고 있어 이 지역 환경에 큰 영향을 미치고 있다. 이에 따라 현재 많은 국가에서는 대기 오염을 국가적 재난으로 인식하고 다양한 기술을 개발 및 활용하여 대기 오염 등의 환경 문제를 적극적으로 해결하고자 노력하고 있는 실정이다.

예컨대, 최근에 스모그 지옥이라는 오명을 얻은 중국이 세계에서 가장 큰 100ｍ가 넘는 공기 청정기를 가동한다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트가 보도했다. 중국과학원 지구환경연구소는 중국 산시성 시안시에서 2018년 초부터 높이 100ｍ가 넘는 타워형의 공기 청정기를 시범 가동하였다.

이러한 타워형의 공기 청정기는 2014년 미네소타대 연구팀이 논문을 통해 발표한 '태양열 보조 대형 세정 시스템(Solar-Assisted Large-Scale Cleaning System : SALSCS)' 기술을 활용한 것으로, 그 원리는 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 집열기(solar collector)(12), 타워(tower)(14), 필터 뱅크(filter bank)(16) 및 팬(fans)(18)들로 구성되어, 대기의 오염된 공기(Polluted Air)가 시스템으로 들어가면, 대형 유리 온실로 구비되는 태양광 집열기(12)의 태양열에 의해 가열되면서 통과하고, 필터 뱅크(16)들을 통해 여과된 공기는 공기의 흐름을 유도하는 팬(18)들을 통해 굴뚝 형태의 타워(14)로 들어가며, 부력에 의해 상단의 출구로 정화된 공기(Clean Air)가 배출되는 것이다.

이러한 SALSCS 시스템(10)은 하부에서 주변의 오염된 공기(Polluted Air)를 빨아들여서 태양광 집열기(12)에 포집한 후, 태양 에너지로 오염된 공기(Polluted Air)를 가열해서 뜨거운 공기를 만들고, 뜨거워진 오염 공기가 타워(14)를 통해 위로 올라가면서 필터 뱅크(18)를 통과해 상부 방향으로 정화된 공기(Clean Air)를 배출하는 구조를 갖는다. 이 때, 공기 오염 물질은 필터(18)에 수집된다.

SALSCS 시스템(10)에 의하면, 공기 중에 있는 초미세 먼지(PM 2.5 이하), 이산화질소, 이산화황 등을 제거할 수 있으며, 측정 결과, 대기 오염이 심각한 날에 초미세 먼지 평균 농도가 약 15% 감소하는 효과가 있었다고 보도되었다. 대기 질 개선 효과가 나타난 곳은 공기 청정기가 설치된 인근 약 10㎢ 지역으로, 이 공기 청정기는 가동 후 매일 1천만㎥의 깨끗한 공기를 생산할 수 있다고 알려져 있다.

그러나 이러한 타워형의 공기 청정기는 바텀업(bottom up) 방식으로 하부의 오염된 공기를 흡입하여 정화한 후 상부로 배출하므로, 이미 존재하는 하부의 공기 오염을 해소하는데 도움이 되지만, 상부의 오염된 공기를 가라앉기 전에 미리 정화하지 못하므로 하부에서 생활하는 사람들이 오염된 공기를 흡입하는 것을 예방하지 못하는 문제가 있다.

또한 이러한 바텀업(bottom up) 방식은 상부의 오염된 공기를 하부로 끌어 내리는 역효과가 발생할 수 있다.

한국 공개특허공보 제10-2018-0080803호(공개일 2018년 07월 13일) 한국 공개특허공보 제10-2018-010083234호(공개일 2018년 07월 20일) 한국 공개특허공보 제10-2007-0081791호(공개일 2007년 08월 17일) 일본 공개특허공보 특개2012-070972호(공개일 2012년 04월 12일)

A Concept of a Novel Solar-Assisted Large-Scale Cleaning System(SALSCS) for Urban Air Remediation, Cao et al., Aerosol and Air Quality Research, 15: 1-10, 2015 Urban-scale SALSCS, Part I: Experimental Evaluation and Numerical Modeling of a Demonstration Unit, Cao et al., Aerosol and Air Quality Research, 18: 2865-2878, 2018

본 발명의 목적은 수변 또는 저수시설 인근에 설치되고 인근의 물을 이용하여 오염된 공기를 정화시키는 다목적 공기 청정 타워 및 이를 설치하는 복합 건축물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단순하고 효율적인 구조를 이용하여 탑다운(top down) 방식으로 오염된 공기를 상부에서 포집하고, 이를 정화하여 정화된 공기를 하부로 배출시키는 다목적 공기 청정 타워 및 이를 설치하는 복합 건축물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인근의 물을 이용할 수 있는 다양한 장소와 다양한 용도의 건축물에 설치되어 오염된 공기를 정화하는 다목적 공기 청정 타워를 제공하는 것이다.

본 발명의 특별한 목적은 서해상의 섬에 건립되는 고층의 건축물에 설치되어 고공에서 이동하는 오염된 공기를 포집하고, 이를 인근의 물을 이용하여 정화하는 다목적 공기 청정 타워를 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 다목적 공기 청정 타워는 상부의 오염된 공기를 포집하고 인근에 있는 물을 이용하여 포집된 공기의 오염물을 용해하여 이를 정수한 후 환수하고, 정화된 공기를 추가적으로 여과하여 하부로 배출하는데 그 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 다목적 공기 청정 타워는 인근에 있는 물을 이용하여 탑다운 방식으로 상부의 오염된 공기를 정화하여 하부로 배출함으로써, 상부의 오염된 공기를 가라앉기 전에 미리 정화할 수 있다.

이 특징에 따른 본 발명의 다목적 공기 청정 타워는, 건축 구조물의 벽체 형태로 수변 또는 저수시설 인근에 설치되고 일정 높이를 갖고 내부에 상하 방향으로 관통된 중공부가 형성되는 몸체부; 상기 몸체부를 고정 설치되도록 지지하는 지지부; 상기 몸체부의 상부 측면에 설치되어 외부의 오염된 공기를 흡입하는 복수 개의 공기 흡입부; 상기 몸체부의 상기 중공부에 고정 설치되어 상기 공기 흡입부로 오염된 공기를 강제로 흡입하여 상기 중공부에 포집되도록 작동하는 적어도 하나의 흡입팬; 상기 공기 흡입부와 상기 흡입팬 사이의 공기 유로 상에 설치되어 상기 공기 흡입부로 오염된 공기를 강제로 흡입하도록 작동하는 복수 개의 보조 흡입팬; 상기 몸체부의 외부에 구비되어 인근에 있는 물을 수집하여 저장하는 물 공급원; 상기 중공부의 내측벽에 설치되고 상기 물 공급원으로부터 물을 공급받아서 상기 흡입팬의 상부면 및 하부면 방향으로 분사하여 상기 흡입팬을 세정하는 복수 개의 블레이드 세정 제트 노즐; 상기 중공부의 내측벽에서 상기 흡입팬의 하부에 설치되어 상기 물 공급원으로부터 물을 공급받아서 상기 중공부에 포집된 오염된 공기를 향해 분사하여 오염된 공기의 오염물을 용해하여 오염된 공기를 정화시키는 복수 개의 워터 제트 노즐; 상기 몸체부의 상기 중공부와 연통되도록 상기 몸체부의 외측벽 중앙 하부에 형성된 관통홀에 하향 설치되고, 내부에 상기 중공부의 정화된 공기가 강제적으로 배출되도록 작동하는 적어도 하나의 배출팬과, 정화된 공기를 추가적으로 여과하는 적어도 하나의 공기 필터를 구비하여, 상기 워트 제트 노즐에 의해 정화된 공기를 추가로 여과하여 상기 몸체부의 외측벽 하부로 배출하는 복수 개의 공기 배출부; 상기 몸체부의 상기 중공부와 연통되도록 상기 몸체부의 외측벽 하부에 형성된 관통홀에 하향 설치되고, 내부에 상기 중공부의 하단에서 오염물이 용해된 오수를 여과하는 적어도 하나의 정수 필터와, 상기 정수 필터로 상기 오수가 공급되도록 개방하는 하나의 배출 밸브를 구비하여, 상기 중공부의 하부에 저장된 상기 오수를 정수하여 상기 물 공급원으로 정수된 물을 배출하는 복수 개의 정수 배출부; 및 상기 몸체부의 최상부에 적어도 전망대가 설치되는 공간이 구비되고, 상기 몸체부에 설치되어 상기 최상부의 공간으로 이동 가능한 적어도 하나의 엘리베이터를 포함한다.

이 특징에 있어서, 상기 몸체부의 상기 중공부는 단면이 적어도 원형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 중 어느 하나로 구비되되; 상기 흡입팬은 상기 중공부의 상하 방향으로 적층되도록 복수 개가 구비되거나, 상기 중공부의 단면을 균일하게 구획하고, 구획된 영역에 각각 설치되도록 복수 개가 구비되고; 상기 블레이드 세정 제트 노즐은 상기 흡입팬들 각각의 상부면 및 하부면으로 물을 분사하도록 구비된다.

이 특징에 있어서, 상기 워터 제트 노즐은, 상기 흡입팬의 하부에서 상하 방향으로 복수 개의 레이어들로 구성되고, 각 레이어에는 복수 개가 일정 간격 이격되게 설치되어, 상기 몸체부의 상기 중공부의 내측 방향으로 물을 분사한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 다목적 공기 청정 타워가 설치되고 복수 개의 층들로 이루어지는 복합 건축물이 제공된다.

이 특징에 따른 복합 건축물은, 상기 다목적 공기 청정 타워; 상기 복합 건축물을 형성하여 수변 또는 저수시설 인근에 설치되고, 내부에 상기 다목적 공기 청정 타워의 상기 몸체부가 설치되는 외벽체; 및 상기 외벽체의 내부에 구비되어 상기 복합 건축물의 하부층에서 상기 최상부의 공간으로 이동하는 적어도 하나의 엘리베이터를 포함하되; 상기 최상부의 공간은 상기 외벽체의 최상부에 구비되고; 상기 지지부는 상기 외벽체를 더 지지하고; 상기 공기 흡입부는 상기 외벽체를 통해 상기 몸체부의 상기 중공부로 오염된 공기를 포집하며; 그리고 상기 공기 배출부와 상기 정수 배출부 각각은 상기 외벽체의 외부로 정화된 공기와 정화된 물을 각각 배출한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다목적 공기 청정 타워는 수변 또는 저수시설 인근에 설치되어 인근에 있는 물을 이용하여 탑다운 방식으로 상부의 오염된 공기를 정화하여 하부로 배출함으로써, 상부의 오염된 공기를 가라앉기 전에 미리 정화할 수 있으며, 이를 통해 하부에서 생활하는 사람들이 오염된 공기를 흡입하는 것을 예방할 수 있다.

또 본 발명의 다목적 공기 청정 타워는 강, 호수, 항구, 섬 등의 수변 또는 저수시설 인근에 건립되는 고층의 복합 건축물에 설치 가능하다. 특히, 서해상 섬에 건립되는 고층의 복합 건축물에 설치될 경우, 고공에서 이동하는 오염된 공기를 포집하여 정화시킬 수 있다.

또 본 발명의 다목적 공기 청정 타워가 설치된 복합 건축물이 수변의 환경과 용도에 적합한 디자인으로 설치됨으로써, 해당 지역의 랜드마크(landmark)로 활용될 수 있으며, 이를 통해 공기 청정 기능과 함께 해당 지역의 관광 명소로 자리잡아 관광객을 유치하는 등 다양한 혜택을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 다목적 공기 청정 타워가 화력 발전소, 제철소, 공장 등에 설치되어 인근의 물을 이용하여 오염된 공기를 정화함으로써, 그로부터 발생되는 미세먼지 등을 대폭 감소시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 다목적 공기 청정 타워가 주거 밀집 지역이나 도심에 설치된 경우, 많은 사람이 깨끗한 공기를 흡입하게 할 수 있다. 이 때, 기존 분수대를 개조하거나 저수시설을 신설할 필요가 있을 것이다.

도 1은 기존의 대형 공기 청정 타워의 공기 정화를 위한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 다목적 공기 청정 타워의 A-A' 방향에서의 상세한 구성을 나타내는 도면,
도 4는 도 3에 도시된 최상부 공간의 구성을 나타내는 도면,
도 5는 도 3에 도시된 공기 흡입부의 상세한 구성을 나타내는 도면,
도 6은 도 3에 도시된 정화 공기 배출구의 구성을 나타내는 도면,
도 7은 도 3에 도시된 정화수 배출구의 구성을 나타내는 도면,
도 8 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워가 설치된 복합 건축물의 구성을 도시한 도면들, 그리고
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워가 설치된 스타디움에 대한 도면이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 2 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워의 구성을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 다목적 공기 청정 타워의 A-A' 방향에서의 상세한 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 최상부 공간의 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 3에 도시된 공기 흡입부의 상세한 구성을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 3에 도시된 정화 공기 배출구의 구성을 나타내는 도면이며, 그리고 도 7은 도 3에 도시된 정화수 배출구의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다목적 공기 청정 타워(100)는 설치 지역 상부의 오염된 공기를 포집하고 인근에 있는 물을 이용하여 포집된 공기의 오염물을 용해하고, 이를 정수한 후 환수시키고, 그렇게 정화된 공기를 추가적으로 여과하여 하부로 배출하도록 제공된다.

본 발명의 다목적 공기 청정 타워(100)는 예컨대, 강, 호수, 항구, 섬 등의 수변(waterside) 또는 저수시설 인근에 고정식으로 설치되어, 인근의 물을 이용하여 오염된 공기를 정화한다. 이러한 다목적 공기 청정 타워(100)는 주위의 환경, 타워의 용도 등에 따라 다양한 구조로 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워(100)는 수변 또는 저수시설 인근에 설치되는 일정 높이의 굴뚝 또는 빌딩 형상의 몸체부(110)와, 몸체부(110)를 지지하는 지지부(102)와, 몸체부(110)의 상부에 설치되어 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입부(112)와, 정화된 공기를 배출하는 공기 배출부(120)와, 오염된 공기를 용해한 후 정수된 물을 배출하는 정수 배출부(130)를 포함한다. 또 다목적 공기 청정 타워(100)는 몸체부(110)의 최상부에 전망대(observatory), 회의실(conference room), 스카이 라운지(sky lounge) 등의 공간(104)을 제공할 수 있다.

구체적으로, 몸체부(110)는 일정 높이 예컨대, 수십 내지 수백 미터의 굴뚝, 건축 구조물 등의 벽체 형태로 구비되고, 설치 장소, 용도 등에 따라 다양한 크기와 형상 및 높이를 갖도록 구비된다. 몸체부(110)의 단면은 예를 들어, 원형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등 다양한 형태로 구비되고, 내부에 상하 방향으로 관통되는 중공부(119)가 형성된다. 몸체부(110)는 지지부(102)에 의해 수변 등의 설치 장소에 고정된다. 몸체부(110)의 최상부에는 전망대(observatory) 등을 설치하는 공간(104)이 구비된다. 이를 위해 최상부 공간(104)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 내부에 배치되어 몸체부(110)의 하부에서 최상부 공간(104)으로 사람들을 이동시키기 위한 적어도 하나의 승강 장치 예컨대, 엘리베이터(150)가 구비된다. 이 실시예에서는 몸체부(110)의 단면이 사각형으로 구비되고, 복수 개의 엘리베이터(150)가 몸체부(110)의 모서리 부분에 설치된다. 물론 엘리베이터(150)는 몸체부(110)의 구조, 형상이나 단면의 크기 등에 따라 수량이나 위치가 다양하게 변경될 수 있다.

또 몸체부(110)는 중앙 하부의 외측에 복수 개의 공기 배출부(120)가 구비되고, 하단부에 복수 개의 정수 배출부(130)가 구비된다. 몸체부(110)의 내부에는 복수 개의 블레이드 세정 제트 노즐(blade cleaning jet nozzle)(116)들과 복수 개의 워터 제트 노즐(water jet nozzle)(118)들이 구비된다. 이러한 몸체부(110)는 중공부(119)의 하부에 오염된 공기를 세정 처리하여 물과 오염물이 혼합된 용해수가 저장되는 공간이 구비된다.

공기 흡입부(112)는 몸체부(110)의 상부에 복수 개가 구비되어 오염된 공기가 포함된 주변의 대기를 강제 흡입한다. 공기 흡입부(112)는 외측면에 새 등의 이물이 유입되지 않도록 그물(net) 형태의 방조막(112a)이 설치된다. 공기 흡입부(112)는 몸체부(110)의 중공부(119)에 설치된 적어도 하나의 흡입팬(114)과 복수 개의 보조 흡입팬(114a)들의 작동에 의해 외부로부터 오염된 공기를 강제 흡입하여 몸체부(110)의 내부로 포집한다.

흡입팬(114)는 적어도 하나가 구비되어 공기 흡입부(112)를 통해 오염된 공기가 유입되어 중공부(119)에 포집되도록 작동된다. 이 실시예에서 흡입팬(114)은 몸체부(110)의 중공부(119)에 하나가 구비되어 있으나, 중공부(119)의 단면적 크기에 따라 복수 개가 구비될 수도 있다. 또 흡입팬(114)은 일정 높이 간격의 상하 방향으로 복수 개가 구비될 수 있으며, 대형의 몸체부(110)인 경우, 몸체부(110)의 중공부(119)를 수평 방향으로 복수 개로 균등하게 구획하고, 각 구획된 영역별로 적어도 하나의 흡입팬(114)이 구비될 수도 있다. 이러한 흡입팬(114)은 지지 프레임(111)에 의해 회전 가능하게 고정된다.

지지 프레임(111)은 몸체부(110)의 중공부(119)에 설치되고, 적어도 하나의 흡입팬(114)을 몸체부(110)의 중공부(119) 내부에서 작동 가능하도록 고정시킨다. 지지 프레임(111)은 정화된 공기와 이에 사용된 물이 몸체부(110)의 상부에서 하부 방향으로 흐르도록 구비된다.

보조 흡입팬(114a)은 복수 개가 중공부(119) 내부에 형성되는 서로 다른 공기의 유로 상에 각각 구비된다. 즉, 보조 흡입팬(114a)은 복수 개의 공기 흡입부(112)들 각각과 흡입팬(114) 사이에 구비되어 각각의 공기 흡입부(112)로부터 오염된 공기를 강제 흡입한다. 이러한 보조 흡입팬(114a)은 중공부(119)에 고정 설치된 지지대에 회전 가능하게 고정되고, 흡입팬(114)에 의해 오염된 공기의 흡입이 더욱 용이하도록 구비된다.

물 공급원(140)은 예컨대, 몸체부(110)가 설치된 장소의 인근에 있는 물을 수집하여 저장하는 저장 공간으로 구비된다. 물 공급원(140)은 블레이드 세정 제트 노즐(116)들과 워터 제트 노즐(118)들로 물을 공급한다. 이를 위해 물 공급원(140)과 블레이드 세정 제트 노즐(116)들 및 워터 제트 노즐(118)들은 물 공급 유로를 형성하기 위한 복수 개의 물 공급 배관(142)을 통해 연결된다. 물 공급 배관(142)들은 본 발명의 다목적 공기 청정 타워(100)의 설치 장소, 크기, 용도 등에 따라 미관을 고려하여 몸체부(110)의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 물론 물 공급 배관(142)에는 물을 일정 압력으로 공급 및 분사하기 위한 다양한 장치들 예를 들어, 펌프, 모터, 밸브 및 공기 압축기(Main air Reservoir : MR) 등이 구비됨은 자명하다 하겠다. 또 물 공급원(140)은 정수 배출부(130)로부터 배출된 정수된 물(즉, 정화수)을 회수하여 저장하고 필요 시, 인근에 있는 강, 호수, 바다 또는 저수시설로 저장된 물을 배출한다.

블레이드 세정 제트 노즐(116)들은 몸체부(110)의 중공부(119) 내측벽에서 흡입팬(114)의 상부 및 하부에 위치되도록 설치되고, 각각이 물 공급원(140)으로부터 물을 공급받아서 흡입팬(114)의 상부면 및 하부면 방향으로 일정 압력의 물을 분사하여 흡입팬(114)의 표면을 세정한다. 만약 흡입팬(114)이 상하 방향 또는 수평 방향으로 복수 개가 설치된 경우, 블레이드 세정 제트 노즐(116)들은 흡입팬(114)의 수량에 대응하여 각 흡입팬(114)의 상하부에 설치될 수 있다. 이러한 블레이드 세정 제트 노즐(116)들은 흡입팬(114)이 가동되지 않을 때, 작동되어 흡입팬(114)을 세정한다.

워터 제트 노즐(118)들은 몸체부(110)의 중공부(119) 내측벽에 설치되고, 흡입팬(114)의 하부에서 상하 좌우 방향으로 상호 일정 간격 이격되게 복수 개가 설치된다. 이 실시예의 워터 제트 노즐(118)들은 상하 방향으로 복수 개의 레이어들로 구성되고, 각 레이어에는 복수 개가 일정 간격 이격되게 설치된다. 워터 제트 노즐(118)들은 몸체부(110)의 중공부(119) 내부에서 오염된 공기를 세정하도록 물 공급원(140)으로부터 물을 공급받아서 중공부(119)의 내측 방향으로 일정 압력의 물을 분사한다. 이러한 워터 제트 노즐(118)들은 실질적으로 오염된 공기의 오염물을 용해시켜서 오염된 공기에 포함된 오염물을 제거한다.

공기 배출부(120)는 복수 개가 몸체부(110)의 중공부(119)와 연통되도록 몸체부(110)의 외측벽에 형성된 각각의 관통홀(113)에 설치되어, 정화된 공기를 강제 배출시킨다. 공기 배출부(120)는 몸체부(110)의 하부 방향으로 정화된 공기를 배출한다. 공기 배출부(120)는 설치 장소, 크기 및 용도 등에 따라 몸체부(110)의 다양한 위치 즉, 높이를 조절하여 설치될 수 있다. 이 실시예의 공기 배출부(120)는 도 6에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 외측벽에 설치되는 공기 배출관(122) 내부에 적어도 하나의 배출팬(124)과 적어도 하나의 공기 필터(126)를 구비한다. 공기 배출관(122)은 일단에 몸체부(110)의 중공부(119)와 연통되는 흡입구(121)가 구비되고, 타단에 몸체부(110)의 하부 방향으로 형성되는 배출구(123)가 구비된다. 배출팬(124)은 흡입구(121)를 통해 몸체부(110)의 중공부(119)로부터 정화된 공기를 흡입하여 배출구(123)로 배출하도록 작동된다. 그리고 공기 필터(126)는 흡입구(121)와 배출팬(124) 사이에 구비되어 배출팬(124)의 작동에 의해 흡입되는 정화된 공기를 추가로 여과하여 잔존하는 오염물을 제거한다.

정수 배출부(130)는 복수 개가 몸체부(110)의 중공부(119)와 연통되도록 몸체부(110)의 외측벽 하부에 형성된 각각의 관통홀(115)에 설치되어 정화된 물을 외부로 배출시킨다. 즉, 정수 배출부(130)는 몸체부(110)의 중공부(119) 하부에 저장된 오염물이 용해된 오수(22)를 여과하여 물 공급원(140)으로 배출시킨다. 이 실시예의 정수 배출부(130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체부(110)의 외측벽에 설치되는 정수 배출관(132) 내부에 적어도 하나의 정수 필터(134)와 하나의 배출 밸브(136)를 구비한다. 정수 배출관(132)은 일단에 몸체부(110)의 중공부(119)와 연통되는 유입구(131)가 구비되고, 타단에 몸체부(110)의 하부 방향으로 형성되는 배출구(133)가 구비된다. 그리하여 몸체부(110)의 중공부(119)의 하단에서 오수(22)가 정수 배출부(130)로 유입된다. 정수 필터(134)가 그렇게 유입된 오수(22)를 여과하여 정화된 물을 배출구(133)로 배출시킨다. 이 때, 오수(22)는 시간이 경과됨에 따라 오염물(30)이 침전되어 1차적으로 정화된다. 그리고 배출 밸브(136)는 유입구(131)와 정수 필터(134) 사이에 구비되어 유입구(131)로 유입되는 오수(22)가 정수 필터(134)를 통해 여과되도록 개방되거나 폐쇄된다. 그리하여 정수 배출부(130)는 정수 필터(134)에 의해 정화된 물을 물 공급원(140)으로 배출시킨다. 여기서 배출 밸브(136)는 전자 제어에 의해 개폐되는 예를 들어, 솔레노이드 밸브 등으로 구비되어 원격으로 정화된 물의 배출량을 조절할 수 있도록 구비된다.

또 이 실시예의 다목적 공기 청정 타워(100)는 도면에는 도시되지 않았으나, 전기전자 제어를 필요로 하는 장치들 예컨대, 흡입팬(114, 114a, 124) 및 배출 밸브(136) 등으로 전원을 공급하는 전원 공급원(미도시됨)을 더 구비함은 자명하다 하겠다. 이 때, 전원 공급원은 예를 들어, 발전 전력, 원자력 전력 등 전력망을 통해 공급되는 전력 뿐만 아니라, 자체적으로 발전 가능한 태양광 발전기, 풍력 발전기 등의 신재생 에너지원으로 구비될 수도 있다.

또 이 실시예의 다목적 공기 청정 타워(100)는 예컨대, 관제 센터 등에서 흡입팬(114, 114a, 124) 및 배출 밸브(136) 등을 원격으로 제어하여 실시간, 주기적 또는 필요에 따라 대기 공기를 정화할 수 있도록 원격 제어 장치(미도시됨)를 더 포함할 수도 있다.

또한 이 실시예의 다목적 공기 청정 타워(100)는 엘리베이터(150)의 이동 경로와 몸체부(110)의 내부 공간이 상호 연결되게 구비하여, 엘리베이터(150)를 통해 관리자가 필요한 위치로 이동하여 다목적 공기 청정 타워(100)의 구성들의 유지 보수를 위한 관리용 경로를 제공할 수 있다.

따라서 본 발명의 다목적 공기 청정 타워(100)는 상부에서 오염된 공기를 흡입, 포집하고 설치 장소의 인근에 있는 물을 이용하여 오염된 공기의 오염물을 용해하여 이를 정수한 후 환수시키고, 그렇게 정화된 공기를 추가적으로 여과하여 하부로 배출하는 친환경적인 시스템으로서 실질적으로 야외에서 활동하는 사람들에게 보다 깨끗한 공기를 제공할 수 있다.

이러한 다목적 공기 청정 타워(100)는 대기 오염이 낮거나, 날씨가 맑은 날 등에 가동을 중단할 경우, 흡입팬(114)을 세정하고, 몸체부(110)의 내부를 청소하거나, 몸체부(110)의 하부에 수집된 오염물을 제거하는 등 시스템을 유지 보수할 수 있도록 한다.

계속해서 도 8 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워가 설치된 복합 건축물의 구성을 도시한 도면들이다. 즉, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워가 설치된 복합 건축물의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 공기 흡입부가 설치된 층의 구성을 나타내는 도면이고, 도 10과 도 11은 도 8에 도시된 공기 흡입부가 설치된 층의 하부에 위치하는 층들 각각의 개략적인 구성을 나타내는 도면들이며, 그리고 도 12는 도 8에 도시된 최상부의 공간을 나타내는 도면이다. 여기서는 도 2의 실시예와의 차이점을 중심으로 상세히 설명하고, 동일하거나 유사한 기능의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 8 내지 도 12를 참조하면, 이 실시예의 다목적 공기 청정 타워(100a)는 고층의 복합 건축물(200)의 내부에 설치된다. 물론 다목적 공기 청정 타워(100a)는 복합 건축물(200)의 디자인, 구조 등에 따라 외부 일측에 설치될 수도 있다.

구체적으로, 이 실시예의 복합 건축물(200)은 복수의 층(floor)들을 형성하고 최상부에 공간(204)을 형성하는 외벽체(210)와, 복수의 층들 각각에 형성되는 실내 공간(220, 220a, 230)들 및 복수 개의 엘리베이터(250)가 구비된 건축물(예를 들어, 오피스텔, 호텔, 백화점 등)로서, 본 발명의 다목적 공기 청정 타워(100a)가 내부의 중앙에 설치된다. 이 실시예에서 다목적 공기 청정 타워(100a)는 도 2와는 달리, 외벽체(210)의 최상부에 공간(204)이 구비되고, 복합 건출물(200)의 엘리베이터(250)를 이용하여 최상부의 공간(204)으로 사람들이 이동 가능하게 구비된다.

복합 건축물(200)은 하부에 외벽체(210)를 지지하는 지지부(202)를 구비하여 다목적 공기 청정 타워(100a)의 지지부(도 2의 102)의 기능을 동시에 제공한다. 복합 건축물(200)은 각 층의 외벽체(210)와 몸체부(110a) 사이에 실내 공간(220, 220a, 230)들과 엘리베이터(250)들이 배치된다. 실내 공간(220, 220a, 230)은 복합 건출물(200)의 용도에 따라 예를 들어, 사무실, 객실, 카페, 식당, 헬스 클럽, 각종 매장 등으로 구비된다.

복합 건출물(200)은 공기 흡입부(112b)가 설치된 상부층에 복수 개의 보조 흡입팬(114a)들이 설치된다. 이 상부층에는 공기 흡입부(112b)의 단면적의 크기에 따라 도 9에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 보조 흡입팬(114a)이 설치된다. 이 때, 보조 흡입팬(114a)들은 공기 흡입부(112b)의 길이나 높이 등에 따라 복수 개가 좌우로 배치되거나, 상하로 배치될 수 있다.

복합 건축물(200)은 공기 흡입부(112b)가 설치된 상부층의 하부에 위치하는 층들이 다양한 구조와 크기를 갖는 실내 공간들을 형성한다. 예를 들어, 공기 흡입부(112b)가 설치된 상부층의 하부에 위치하는 층들 각각은 도 10에 도시된 바와 같이, 실내 공간(220, 230)들과 엘리베이터(250)들 및 몸체부(110a) 사이에 복도(240)가 형성되거나, 도 11에 도시된 바와 같이, 하나의 층 전체를 하나의 실내 공간(220a)으로 구비될 수 있다. 이 때 복합 건축물(200)은 복도(240)나 실내 공간(220a)이 각 층별로 다목적 공기 청정 타워(100a)의 내부와 연결되게 구비하여, 다목적 공기 청정 타워(100a)를 보수, 유지하기 위한 관리용 경로를 제공할 수 있다.

그리고 복합 건축물(200)은 최상부의 공간(204)을 예를 들어, 전망대, 회의실, 스카이 라운지 등으로 구비한다. 최상부의 공간(204)에는 도 12에 도시된 바와 같이, 복수 개의 엘리베이터(250)가 배치되어 사람들이 복합 건축물(200)의 최저층과 최상부층 사이를 이동할 수 있도록 구비된다.

이 실시예의 다목적 공기 청정 타워(100a)는 도 2의 다목적 공기 청정 타워(100)의 구성들을 포함한다. 즉, 다목적 공기 청정 타워(100a)는 몸체부(110a), 공기 흡입부(112b), 흡입팬(114, 114a), 블레이드 세정 제트 노즐(116), 워터 제트 노즐(118), 공기 배출부(120), 정수 배출부(130) 및 물 공급원(140) 등을 포함한다.

다목적 공기 청정 타워(100a)는 복합 건축물(200)의 외벽체(210)를 경유하여 공기 흡입부(112b)로 상부의 오염된 공기를 흡입하여 몸체부(110a)의 중공부(119a)에 포집한다. 공기 흡입부(112b)는 복합 건축물(200)의 대형화에 따라 오염된 공기의 흡입이 용이하도록 공기의 유로 상에 복수 개의 보조 흡입팬(114a)들을 구비한다. 공기 흡입부(112b)는 외측면에 새 등의 이물이 유입되지 않도록 방조막(도 2의 112a)이 설치된다.

또 다목적 공기 청정 타워(100a)는 복합 건축물(200)의 외벽체(210)의 외부로 노출된 공기 배출부(120)와 정수 배출부(130)를 통해 정화된 공기와 정화된 물을 각각 배출한다. 또 다목적 공기 청정 타워(100a)는 몸체부(110a)의 중공부(119a) 하부에 침전된 오염물(30)을 저장하는 오염물 저장 탱크(206)를 더 구비한다.

이러한 복합 건축물(200)은 강, 호수, 항구, 섬 등의 수변에 다목적 공기 청정 타워(100a)와 함께 설치되어, 지역의 랜드마크(landmark)가 될 수 있으며, 이를 통해 공기 청정 기능과 함께 해당 지역의 관광 명소로 자리잡아 관광객을 유치하는 등 다양한 혜택을 제공할 수 있다.

특히, 서해상의 섬에 고층의 건축물과 함께 다목적 공기 청정 타워(100a)가 설치될 경우, 고공에서 이동하는 오염된 공기를 포집하여 정화시킬 수 있다.

그리고 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 공기 청정 타워가 설치된 스타디움에 대한 도면이다.

도 13을 참조하면, 이 실시예의 다목적 공기 청정 타워(100)는 사람들이 운집하는 건축물인 스타디움(stadium)(300)과 함께 수변에 설치된다.

이 때, 본 발명의 다목적 공기 청정 타워(100)는 인근에 있는 물(20)을 이용하여 상부의 오염된 공기를 정화함으로써, 스타디움(300)에 운집한 사람들에게 보다 깨끗한 공기를 제공할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 다목적 공기 청정 타워(100)는 다양한 용도에 적합하게 구조나 크기 등을 변경하여 설치할 수 있다. 예를 들어, 다목적 공기 청정 타워(100)를 아파트나 빌딩 사이 혹은 광장에 설치된 분수대 등에 기존의 구조물과 조화가 되도록 설치하여 탑다운 방식으로 주변의 공기를 정화하는데 활용할 수도 있다. 이 때, 공기 정화에 사용되는 물은 분수대의 물을 사용할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 다목적 공기 청정 타워의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

100, 100a : 다목적 공기 청정 타워 102 : 지지부
104 : 최상부 공간 110, 110a : 몸체부
111 : 지지 프레임 112, 112b : 공기 흡입부
112a : 방조막 113, 115 : 관통홀
114, 114a : 흡입팬 116 : 블레이드 세정 제트 노즐
118 : 워터 제트 노즐 119, 119a : 중공부
120 : 공기 배출부 124 : 배출팬
126 : 공기 필터 130 : 정수 배출부
134 : 정수 필터 136 : 배출 밸브
140 : 물 공급원 142 : 물 공급 배관
150 : 엘리베이터 200 : 복합 건축물
202 : 지지부 204 : 최상부 공간
206 : 오염물 저장 탱크 210 : 외벽체
220, 220a, 230 : 실내 공간 240 : 복도
250 : 엘리베이터 300 : 스타디움

Claims (4)

1. 다목적 공기 청정 타워에 있어서:
   건축 구조물의 벽체 형태로 수변 또는 저수시설 인근에 설치되고, 일정 높이를 갖고 내부에 상하 방향으로 관통된 중공부가 형성되는 몸체부;
   상기 몸체부를 고정 설치되도록 지지하는 지지부;
   상기 몸체부의 상부 측면에 설치되어 외부의 오염된 공기를 흡입하는 복수 개의 공기 흡입부;
   상기 몸체부의 상기 중공부에 고정 설치되어 상기 공기 흡입부로 오염된 공기를 강제로 흡입하여 상기 중공부에 포집되도록 작동하는 적어도 하나의 흡입팬;
   상기 공기 흡입부와 상기 흡입팬 사이의 공기 유로 상에 설치되어 상기 공기 흡입부로 오염된 공기를 강제로 흡입하도록 작동하는 복수 개의 보조 흡입팬;
   상기 몸체부의 외부에 구비되어 인근에 있는 물을 수집하여 저장하는 물 공급원;
   상기 중공부의 내측벽에 설치되어 상기 물 공급원으로부터 물을 공급받아서 상기 흡입팬의 상부면 및 하부면 방향으로 분사하여 상기 흡입팬을 세정하는 복수 개의 블레이드 세정 제트 노즐;
   상기 중공부의 내측벽에서 상기 흡입팬의 하부에 설치되어 상기 물 공급원으로부터 물을 공급받아서 상기 중공부에 포집된 오염된 공기를 향해 분사하여 오염된 공기의 오염물을 용해하여 오염된 공기를 정화시키는 복수 개의 워터 제트 노즐;
   상기 몸체부의 상기 중공부와 연통되도록 상기 몸체부의 외측벽 중앙 하부에 형성된 관통홀에 하향 설치되고, 내부에 상기 중공부의 정화된 공기가 강제적으로 배출되도록 작동하는 적어도 하나의 배출팬과, 정화된 공기를 추가적으로 여과하는 적어도 하나의 공기 필터를 구비하여, 상기 워트 제트 노즐에 의해 정화된 공기를 추가로 여과하여 상기 몸체부의 외측벽 하부로 배출하는 복수 개의 공기 배출부;
   상기 몸체부의 상기 중공부와 연통되도록 상기 몸체부의 외측벽 하부에 형성된 관통홀에 하향 설치되고, 내부에 상기 중공부의 하단에서 오염물이 용해된 오수를 여과하는 적어도 하나의 정수 필터와, 상기 정수 필터로 상기 오수가 공급되도록 개방하는 하나의 배출 밸브를 구비하여, 상기 중공부의 하부에 저장된 상기 오수를 정수하여 상기 물 공급원으로 정수된 물을 배출하는 복수 개의 정수 배출부; 및
   상기 몸체부의 최상부에 적어도 전망대가 설치되는 공간이 구비되고, 상기 몸체부에 설치되어 상기 최상부의 공간으로 이동 가능한 적어도 하나의 엘리베이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 공기 청정 타워.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 몸체부의 상기 중공부는 단면이 적어도 원형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 중 어느 하나로 구비되되;
   상기 흡입팬은 상기 중공부의 상하 방향으로 적층되도록 복수 개가 구비되거나, 상기 중공부의 단면을 균일하게 구획하고, 구획된 영역에 각각 설치되도록 복수 개가 구비되고;
   상기 블레이드 세정 제트 노즐은 상기 흡입팬들 각각의 상부면 및 하부면으로 물을 분사하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 다목적 공기 청정 타워.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 워터 제트 노즐은,
   상기 흡입팬의 하부에서 상하 방향으로 복수 개의 레이어들로 구성되고, 각 레이어에는 복수 개가 일정 간격 이격되게 설치되어, 상기 몸체부의 상기 중공부의 내측 방향으로 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 다목적 공기 청정 타워.
   
4. 복수 개의 층들로 이루어지는 복합 건축물에 있어서:
   청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 상기 다목적 공기 청정 타워;
   상기 복합 건축물을 형성하여 수변 또는 저수시설 인근에 설치되고, 내부에 상기 다목적 공기 청정 타워의 상기 몸체부가 설치되는 외벽체; 및
   상기 외벽체의 내부에 구비되어 상기 복합 건축물의 하부층에서 상기 최상부의 공간으로 이동하는 적어도 하나의 엘리베이터를 포함하되;
   상기 최상부의 공간은 상기 외벽체의 최상부에 구비되고;
   상기 지지부는 상기 외벽체를 더 지지하고;
   상기 공기 흡입부는 상기 외벽체를 통해 상기 몸체부의 상기 중공부로 오염된 공기를 포집하며; 그리고
   상기 공기 배출부와 상기 정수 배출부 각각은 상기 외벽체의 외부로 정화된 공기와 정화된 물을 각각 배출하는 것을 특징으로 하는 복합 건축물.

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