KR20210022350A - 미세먼지 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 의한 미세먼지 및 도로변의 미세먼지를 지표면 높이에서 직접 흡입하여 정화하며, 양쪽 도로변의 보행자는 부분적으로 거리를 두고 정화공기를 체험함으로 불쾌감을 최소화할 수 있는 미세먼지 저감장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 미세먼지 저감장치는, 공기가 유입되는 유입구와 공기가 배출되는 배출구가 형성되어 있는 본체; 상기 본체 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기와 미세먼지를 흡입하여 배출구로 배출하는 송풍팬; 상기 본체의 유입구에 설치되어 미세먼지를 걸러내는 필터부재; 상기 유입구의 일측에서 미스트를 분사하도록 설치되어 상기 필터부재를 통과한 미세먼지를 제거하는 미스트 분사유닛; 상기 본체의 하부에 저수된 물을 본체의 상측으로 끌어올리는 펌프와, 상기 펌프에 의해 끌어올려진 물을 하측으로 배출하여 낙하시키는 분사노즐을 포함하는 물 순환유닛; 상기 본체 내의 하부에 설치되며, 상하로 긴 띠 형태로 되어 상단은 본체에 고정되고 하단은 자유로운 상태로 되어 상기 필터부재를 통과한 공기에 의해 유동하면서 상기 미스트 분사유닛에 의해 분사된 미스트와 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 복수의 필터링스트립; 상기 필터링스트립의 상측에서 본체를 가로지르도록 설치되며, 공기가 통과하는 복수의 통기공이 형성되어 있으며, 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 필터링충전재;를 포함할 수 있다.

Description

미세먼지 저감장치{Fine Dust Reduction System}

본 발명은 도로변이나 도로 중앙에 설치되는 미세먼지 저감장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버스 전용 차로의 정류장이나 도로 변, 도심의 대기 오염이 심한 지역 등에 설치되어 물의 수막현상을 이용하여 미세먼지를 흡착하여 제거할 수 있는 미세먼지 저감장치에 관한 것이다.

미세먼지는 사람들의 건강에 직접적인 악영향을 끼치고 있기 때문에, 미세먼지가 많은 날에는 기상청이나 각 지역 환경청에서 이를 알려 국민의 야외 활동을 자제시켜 오는 등 다양한 미세먼지 대책이 시행되어 오고 있다.

현재는 미세먼지 및 유해가스 배출시설에 집진기 등을 통한 미세먼지 저감 기술개발이 활성화되고 있으나 이미 배출된 미세먼지 및 유해가스를 효과적으로 제거하는 기술은 전무한 실정이다.

서울시는 2015년부터 미세먼지를 408ton 감축했다고 발표(2018년 4월)하였으며, 이는 서울시 총배출량 3316ton(2013년 기준)의 12.3%에 해당될 뿐이다. 또한 이러한 결과는 대부분 미세먼지 배출원에 대한 제재와 시정명령 등을 통하여 시행되었으며, 실제적인 공기정화를 이용하여 얻은 결과는 아니다. 서울시는 지속적인 대기질 관리사업을 통해 대기중 PM2.5 농도기준을 2020년 20㎛/㎡, 2025년 15㎛/㎡ 수준으로 목표하고 있으나, 이는 단순히 배출원 제재를 통한 미세먼지 저감 대책만으로는 달성이 불가능하며, 미세먼지를 직접 제거할 수 있는 방법(Removal Controls)인 공기정화에 대한 대책이 추가로 필요한 실정이다.

특히 버스정류장과 같이 대중교통이 정체되는 구간의 공기오염은 일반 도시공기보다 약 3.5배 정도 높은 것으로 나타날 만큼 미세먼지나 대기오염이 심각한 장소로서 서울시의 경우도 도로변 미세먼지 농도가 높게 나타나고 있다.

무엇보다 수도권지역의 배출원 대분류별 미세먼지배출량을 비교해 본 결과, 전체 배출원 중 도로이동 오염원의 비중은 PM10 32.8% 그리고 PM2.5 38.1%로 가장 높은 비율로 나타났고, 이에 따라 도로변 미세먼지 제거의 중요성이 매우 높음을 의미한다.

국외 도시의 미세먼지 대응 현황을 살펴보면, 중국 시안에는 높이 100m의 도심 미세먼지 정화기가 설치되어 있는데, 이러한 미세먼지 정화기는 하루 1,000만㎥ 이상의 공기를 정화하여 대기중 PM2.5를 약 15% 가량 감소시키는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다.

또한 로세하르데가 설계하여 중국 베이징 및 텐진시에 설치된 높이 7m의 공기정화탑은 시간당 3만㎥의 대기를 정화할 수 있는 것으로 알려져 있으나, 도시 전체 정화는 어려운 수준이다.

인도의 경우, 반경 100m 이내에 분당 100L의 물을 0.001~0.05mm 크기 물방울 입자로 분사하여 대기 중 먼지를 흡착하여 낙하시켜 제거하는 물대포(anti smog gun)를 도입하고 있지만, 설치가능한 물대포 개수도 제한적이며, 비용대비 대기정화효과도 낮고, 물대포 가동을 위한 발전기에서 발생하는 미세먼지로 인한 2차 오염이 발생한다.

고층건물에서 물방울을 분사하여 초미세먼지 농도를 낮추는 방안도 제안되고 있으나, 시민 불편을 초래하고 과다한 물소비로 인하여 관련 기술의 개발과 확산에 한계가 있다.

이와 같이 새로운 기술이나 대형 장치를 추가로 설치하여 도심 대기중의 미세먼지를 정화하고자 할 경우, 과밀한 도심 내에서의 공간 확보가 쉽지 않고, 시설의 설치와 운영에 많은 예산이 소요되기 때문에 효율과 경제성면에서 실용성이 매우 낮은 실정이다.

또한 도 1에 도시한 것과 같이 도심지 내 미세먼지 정화시설이 타워형으로 설치될 경우 지표면보다는 타워의 높이 상부에 정화효과가 발생하며, 특히 인접 건물들의 높이가 낮으면 정화공기는 지표면 상부 넓은 범위로 확산되는 효과로 인해 지표면에 인접한 높이에서의 미세먼지 정화효과 낮다.

그리고 도로 위 공기정화 물대포의 작동을 통해 미스트의 형태로 뿌려질 경우 미세먼지의 미스트 흡착을 통한 직접적인 미세먼지 저감효과는 높으나, 먼지가 포함된 미스트의 확산으로 보행자의 불편과 불쾌감이 증가할 가능성이 높은 문제가 있다.

대한민국 등록특허 10-0482926호(2005.04.04. 등록) 대한민국 등록실용신안 20-0447349호(2010.01.11. 등록)

이에 본 발명은 교통량이 많고, 버스 전용 구간 등으로 공기의 정체가능성이 높은 대형 도로변과, 높은 건물(벽)로 인해 도로변이 막혀 있는 환경에서 공기의 정체로 인하여 미세먼지가 확산 해소되지 못하는 장소에서 다량의 미세먼지를 흡입하여 효과적으로 제거한 후 정화된 공기를 외부로 배출할 수 있도록 도로변 공간을 대상으로 하는 미세먼지 저감장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 도로 중앙부의 버스 전용 구간과 같은 위치의 공간을 활용하여 미세먼지 정화시설을 설치하고, 이를 반복 설치하여 가동하며, 높은 건물(벽)을 이용하여 정체된 공기가 정화되어 순환될 수 있는 구조로 도시공간을 구성할 수 있는 미세먼지 저감장치를 제공하는 것이다.

특히 차량에 의한 미세먼지 및 도로변의 미세먼지를 지표면 높이에서 직접 흡입하여 정화하며, 양쪽 도로변의 보행자는 부분적으로 거리를 두고 정화공기를 체험함으로 불쾌감을 최소화할 수 있는 미세먼지 저감장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따른 미세먼지 저감장치는, 실외에 설치되며, 공기가 유입되는 유입구와 공기가 배출되는 배출구가 형성되어 있는 본체; 상기 본체 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기와 미세먼지를 흡입하여 배출구로 배출하는 송풍팬; 상기 본체의 유입구에 설치되어 미세먼지를 걸러내는 필터부재; 상기 유입구의 일측에서 미스트를 분사하도록 설치되어 상기 필터부재를 통과한 미세먼지를 제거하는 미스트 분사유닛; 상기 본체의 하부에 저수된 물을 본체의 상측으로 끌어올리는 펌프와, 상기 펌프에 의해 끌어올려진 물을 하측으로 배출하여 낙하시키는 분사노즐을 포함하는 물 순환유닛; 상기 본체 내의 하부에 설치되며, 상하로 긴 띠 형태로 되어 상단은 본체에 고정되고 하단은 자유로운 상태로 되어 상기 필터부재를 통과한 공기에 의해 유동하면서 상기 미스트 분사유닛에 의해 분사된 미스트와 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 복수의 필터링스트립; 상기 필터링스트립의 상측에서 본체를 가로지르도록 설치되며, 공기가 통과하는 복수의 통기공이 형성되어 있으며, 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 필터링충전재; 를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 형태에 따른 미세먼지 저감장치는, 실외에 설치되며, 공기가 유입되는 유입구와 공기가 배출되는 배출구가 형성되어 있는 본체; 상기 본체 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기와 미세먼지를 흡입하여 배출구로 배출하는 송풍팬; 상기 본체의 유입구에 설치되어 미세먼지를 걸러내는 필터부재; 상기 유입구의 일측에서 미스트를 분사하도록 설치되어 상기 필터부재를 통과한 미세먼지를 제거하는 미스트 분사유닛; 상기 본체의 하부에 저수된 물을 본체의 상측으로 끌어올리는 펌프와, 상기 펌프에 의해 끌어올려진 물을 하측으로 배출하여 낙하시키는 분사노즐을 포함하는 물 순환유닛; 상하로 긴 바아 형태로 되어 상기 본체의 하부 내측에 설치되며, 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 상기 필터부재를 통과한 공기 중의 미세먼지를 정전기 집진 방식으로 제거하는 복수의 정전식집진부재; 상기 필터링스트립의 상측에서 본체를 가로지르도록 설치되며, 공기가 통과하는 복수의 통기공이 형성되어 있으며, 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 필터링충전재; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본체 내부에서 물의 수막 현상을 이용하여 다단계에 걸쳐 미세먼지와 초미세먼지를 효과적으로 제거한 후 정화된 공기를 본체의 상측을 통해 외부로 배출할 수 있다.

특히 차량에 의한 미세먼지 및 도로변의 미세먼지를 지표면 높이에서 직접 흡입하여 정화할 수 있으며, 양쪽 도로변의 보행자는 부분적으로 거리를 두고 정화공기를 체험함으로 불쾌감을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 타워형 미세먼지 저감장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 미세먼저 저감장치가 도로 중앙의 버스 전용 차로의 정류장에 설치된 예를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 미세먼저 저감장치가 도로 중앙의 버스 전용 차로의 정류장에 설치된 예를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼저 저감장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세먼저 저감장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 미세먼저 저감장치를 모듈러 방식으로 구성된 일예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 미세먼저 저감장치를 모듈러 방식으로 구성된 다른 예를 나타낸 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미세먼지 저감장치를 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 저감장치는 본체(10), 송풍팬(20), 필터부재(30), 미스트 분사유닛(40), 물 순환유닛, 복수의 필터링스트립(50), 필터링충전재(60)를 포함한다.

상기 본체(10)는 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이 버스 전용 정류장의 양 끝이나 도로변 등 사람의 접근은 미미하지만 다량의 미세먼지에 노출되어 있는 지역에 배치될 수 있다. 상기 본체(10)는 대략 직육면체 또는 다각면체 형태의 함체 로 이루어질 수 있으며, 본체(10)의 하부에는 공기가 유입되는 유입구(11)가 형성되고, 상부에는 공기가 배출되는 복수의 배출구(12)가 개방되게 형성된다. 본체(10)의 하부면은 외부에서 공급된 물을 일정한 수위로 저수할 있도록 오목한 돔 형태로 형성된다.

상기 본체의 배출구(12)에는 상기 유입구(11)를 통해 공기와 미세먼지를 흡입하여 배출구(12)로 배출하는 송풍팬(20)이 설치된다. 상기 송풍팬(20)은 공지의 모터에 의해 회전한다.

상기 본체(10)의 유입구(11)에는 공기 중의 미세먼지를 1차적으로 걸러내는 필터부재(30)가 설치된다. 상기 필터부재(30)는 유입구(11)를 통해 흡입되는 공기와 미세먼지 중 공기는 통과시키고 미세먼지는 걸러내는 미세먼지 필터이다.

상기 미스트 분사유닛(40)은 상기 유입구(11)에 설치된 필터부재(30)의 일측에서 본체(10) 내측으로 미스트를 분사하여 필터부재(30)를 통과한 공기 중의 미세먼지를 흡착하여 2차적으로 제거하는 작용을 한다. 미스트 분사유닛(40)은 물분사유닛의 펌프(71) 또는 별도의 소형 펌프를 이용하여 물을 미스트 형태로 분사할 수 있도록 구성된다.

상기 물 순환유닛은 본체(10)의 오목한 하부면에 저수된 물을 본체의 상측으로 끌어올리는 펌프(71)와, 상기 본체(10)의 상측에 설치되어 상기 펌프(71)에 의해 끌어올려진 물을 하측으로 배출하여 낙하시키는 분사노즐(72)을 포함할 수 있다.

상기 필터링스트립(50)은 상기 본체(10) 내의 하부에 간격을 두고 설치되며, 상하로 길고 얇은 띠 형태로 되어 상단은 본체에 고정되고 하단은 자유로운 상태로 되어 상기 필터부재(30)를 통과한 공기에 의해 자유롭게 유동한다. 상기 필터링스트립(50)은 천이나 수지 재질로 된 것을 사용할 수 있으며, 상기 물 순환유닛에 의해 본체(10)의 상측의 분사노즐(72)에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거한다.

또한 상기 필터링스트립(50)의 상측에는 필터링충전재(60)가 본체(10)를 수평하게 가로지르도록 설치된다. 상기 필터링충전재(60)는 공기가 통과하는 복수의 통기공이 형성되어 있으며, 상기 물 순환유닛에 의해 본체(10)의 상측의 분사노즐(72)에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거한다. 상기 필터링충전재(60)는 통상의 냉각탑 등에 사용되는 PP, PVC 계열의 충전재를 적용하여 구성할 수 있는데, 이 냉각탑의 충전재는 두께가 매우 두껍고 물이 흐르는 경로가 복잡하여 그 틈새 사이의 공극(통기공)이 흐르는 물에 의해 수막현상을 형성하여 미세먼지가 수막을 통과시 제거될 수 있도록 하기 때문에 충전재의 두께를 두껍게 하면 더 많은 수막이 생겨 (초)미세먼지 제거에 효과적이고, 또는 부직포 등과 유사한 소재를 사용할 경우에도 수막현상을 극대화하여 미세먼지 필터링 효과를 높일 수 있다.

한편 전술한 실시예에서는 본체(10)의 하부에 복수의 필터링스트립(50)을 설치하여 미세먼지를 제거하였지만, 도 5에 도시한 것과 같이 상하로 긴 바아 형태로 된 복수의 정전식집진부재(80)를 일정한 간격으로 설치하여 정전기를 이용하여 미세먼지를 흡착하여 제거할 수도 있다. 상기 정전식집진부재(80)는 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 상기 필터부재(30)를 통과한 공기 중의 미세먼지를 정전기 집진 방식으로 제거한다.

이러한 본 발명의 미세먼지 저감장치는 다음과 같이 작동한다.

송풍팬(20)이 작동하여 유입구(11)를 통해 공기와 미세먼지가 흡입되면, 미세먼지를 필터부재(30)에 의해 1차적으로 걸러진다. 필터부재(30)에 의해 걸러지지 않고 필터부재(30)를 통과한 입자가 매우 작은 미세먼지는 미스트 분사유닛(40)에서 분사된 미스트에 흡착되어 2차적으로 필터링되고, 이어서 필터링스트립(50)의 표면에 형성된 수막에 의해 필터링된 후 하부로 낙하한다. 필터링스트립(50) 대신 정전식집진부재(80)가 설치된 경우에는 정전식집진부재(80)에 의해 미세먼지가 필터링된다.

상기 미스트 분사유닛(40) 및 필터링스트립(50) 또는 정전식집진부재(80)에 의해 걸러지지 않은 초미세먼지는 필터링충전재(60)의 미세한 통기공을 통과하면서 수막에 의해 걸러지게 된다.

따라서 초미세먼지까지 거의 완전히 걸러진 정화된 공기만 배출구(12)를 통해서 본체(10)의 상측에서 외부로 분사된다.

이 때, 물 순환유닛의 펌프(71)는 본체(10) 하부에 저장된 물을 상측으로 펌핑한 다음 분사노즐(72)을 통해 하측으로 낙하시켜 순환시킨다.

이러한 본 발명의 미세먼지 저감장치는 도로변 녹지면을 이용하여 1기 이상의 시스템으로 작동될 수도 있고, 또는 대로변 버스 전용차선의 일부를 이용하여 설치될 수 있는데, 이 때 도 6 및 도 7에 도시한 것과 같이 모듈러 방식으로 적용할 경우 그 효과를 극대화할 수 있다.

특히 배출구의 본체(10)의 상부 및 사방으로 구성할 경우 대로변에서 균질의 미세먼지 제거 효과를 발휘할 수 있다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10 : 본체 11 : 유입구
12 : 배출구 20 : 송풍팬
30 : 필터부재 40 : 미스트 분사유닛
50 : 필터링스트립 60 : 필터링충전재
71 : 펌프 72 : 분사노즐
80 : 정전식집진부재

Claims (2)

1. 실외에 설치되며, 공기가 유입되는 유입구와 공기가 배출되는 배출구가 형성되어 있는 본체;
   상기 본체 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기와 미세먼지를 흡입하여 배출구로 배출하는 송풍팬;
   상기 본체의 유입구에 설치되어 미세먼지를 걸러내는 필터부재;
   상기 유입구의 일측에서 미스트를 분사하도록 설치되어 상기 필터부재를 통과한 미세먼지를 제거하는 미스트 분사유닛;
   상기 본체의 하부에 저수된 물을 본체의 상측으로 끌어올리는 펌프와, 상기 펌프에 의해 끌어올려진 물을 하측으로 배출하여 낙하시키는 분사노즐을 포함하는 물 순환유닛;
   상기 본체 내의 하부에 설치되며, 상하로 긴 띠 형태로 되어 상단은 본체에 고정되고 하단은 자유로운 상태로 되어 상기 필터부재를 통과한 공기에 의해 유동하면서 상기 미스트 분사유닛에 의해 분사된 미스트와 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 복수의 필터링스트립;
   상기 필터링스트립의 상측에서 본체를 가로지르도록 설치되며, 공기가 통과하는 복수의 통기공이 형성되어 있으며, 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 필터링충전재;
   를 포함하는 미세먼지 저감장치.
2. 실외에 설치되며, 공기가 유입되는 유입구와 공기가 배출되는 배출구가 형성되어 있는 본체;
   상기 본체 내부에 설치되어 상기 유입구를 통해 공기와 미세먼지를 흡입하여 배출구로 배출하는 송풍팬;
   상기 본체의 유입구에 설치되어 미세먼지를 걸러내는 필터부재;
   상기 유입구의 일측에서 미스트를 분사하도록 설치되어 상기 필터부재를 통과한 미세먼지를 제거하는 미스트 분사유닛;
   상기 본체의 하부에 저수된 물을 본체의 상측으로 끌어올리는 펌프와, 상기 펌프에 의해 끌어올려진 물을 하측으로 배출하여 낙하시키는 분사노즐을 포함하는 물 순환유닛;
   상하로 긴 바아 형태로 되어 상기 본체의 하부 내측에 설치되며, 외부의 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 상기 필터부재를 통과한 공기 중의 미세먼지를 정전기 집진 방식으로 제거하는 복수의 정전식집진부재;
   상기 필터링스트립의 상측에서 본체를 가로지르도록 설치되며, 공기가 통과하는 복수의 통기공이 형성되어 있으며, 상기 물 순환유닛에 의해 본체의 상측에서 낙하하는 물에 의해 수막을 형성하여 미세먼지를 제거하는 필터링충전재;
   를 포함하는 미세먼지 저감장치.

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