KR20210028298A - 소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명 소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법은 지하철 환기구의 좁은 지하공간에 전기집진 시스템을 설치하기 위하여 소음 수단을 제거하여 좁은 지하공간 문제를 해결하면서도 소음 문제를 해결하는 설계 방법에 관한 것으로 소음을 감쇄시키는 역할을 하는 소음 수단을 제거하여 좁은 지하공간에 설치가 가능하도록 하고 소음 감쇄 구조로 유속에 의해 발생하는 소음을 줄이는 것을 특징으로 하여 본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해 지하철 환기구의 지하 시설 변경없이 지하철 본선터널에서 발생하는 미세먼지와 지상의 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템을 좁은 지하철 환기구에 설치할 수 있는 효과가 있다.

Description

소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법{Design method of unidirectional or two-way subway ventilation installation type electrostatic precipitating system that can be installed in a narrow underground space by removing noise means}

본 발명은 미세먼지 등을 제거하는 전기집진 시스템의 설계 방법 관한 것으로, 특히 지하철 환기구의 좁은 지하공간에 전기집진 시스템을 설치하기 위하여 소음 수단을 제거하여 좁은 지하공간 문제를 해결하면서도 소음 문제를 해결하는 설계 방법에 관한 것이다.

최근 급진적인 도시화와 산업화가 진행되면서 도시의 인구 및 경제활동 범위의 팽창에 따른 산업시설과 교통량의 증가로 대기환경 오염도가 심화 되었고, 도심이 발전하면서 국민의 생활수준이 점차 높아짐과 더불어 대부분의 사람들이 하루 중 80-90%의 시간을 사무실, 가정, 학교 등의 실내공간에서 보내게 되면서 실내공기질의 청정도는 삶의 질을 결정하는 중요한 척도로 자리매김하게 되었다.

지하철의 공기오염물질은 환기구나 계단을 통하여 유입되는 실외적인 요인과 선로에서 발생되거나 승객들의 유동에 따른 실내적인 요인으로 분류된다. 최근 연구결과에 의하면 지하철 터널과 지하역사의 미세먼지는 대부분 터널 내 열차운행 등 실내적 요인에 의하여 발생하는 것으로 나타났다. 터널은 역사와 역사를 연결하는 열차의 이동구간으로 열차가 운행하면서 발생하는 레일과 차륜 사이의 마찰과 긁힘으로 인한 마모, 팬토그래프 와 급전시설의 마찰로 인한 마모, 레일 연마작업과 지하구조물 유지 보수작업 등으로 각종 오염물질이 지속적으로 발생되어 열차풍에 의해 흩어지고 있다.

최근에는 각 역마다 스크린도어(PSD: platform screen door)를 설치하여 터널 공기가 승강장과 대합실로 확산되는 것을 차단하여 역사의 공기질을 개선하고 있는 반면 터널에서 발생되는 이물질과 미세먼지들이 외부로 배출되지 못하고 축적될 수 있어 스크린도어 설치 전보다 더 공기질이 악화될 수 있을 것으로 예측되고 있다.

특히, 미세먼지(Particulate Matter, PM)는 거대입자와 달리 코나 목에서 걸러지지 않고 폐 깊숙이 침투하여 각종 호흡기 질환을 일으키는 원인으로 작용하고 있다.

이와 같은 미세먼지의 인체위해도에 대한 연구결과에 따르면, 먼지의 크기가 10㎛인 PM10 농도가 높을수록 영아사망 위험이 커지고, 조산, 저체중, 자궁내 발육지연, 선천성 기형, 사산 등의 다양한 출산 결과의 위험을 높인다.

또한, PM2.5가 PM10보다 사망에 더 큰 영향을 기여하며, 실외보다는 실내에서 PM2.5의 농도가 높다.

지하역사의 경우, 오래된 역사일수록 환기설비의 노후 등의 이유로 미세먼지의 농도는 높게 나타나고 있다.

지하역사의 승강장이나 대합실의 경우, 대부분 급기구와 환기구에 설치된 강제환기설비를 통하여 미세먼지를 집진하고 있으나, 효과가 미비하여 오래된 지하역사일수록 실내공기질 유지기준인 150㎍/㎥을 넘는 측정 빈도가 많아지며, 대부분 2015년 발효되는 환경정책기본법의 100㎍/㎥ 유지기준을 초과하거나 근접하는 실정이다.

종래 지하역사의 환기방식은 도 1 종래 지하철 본선터널의 환기방식을 보인 도면에 도시한 바와 같이, 자연 환기방식(도 1a, 1b) 또는 기계 환기방식(도 1c)으로 이루어지고 있다.

상기 자연 환기방식은 종래기술로 출원번호 10-2006-0098335호 '지하철역사 공기정화 환기시스템'이 개시된 바 있다.

상기와 같은 자연 환기방식에 따른 종래기술은 지하철이 이동하는 힘에 의한 피스톤효과를 이용하여 터널 내 공기를 외부로 배출시키는 방법으로 급기구와 배기구의 구분이 없으며 열차의 진행 방향 전면부는 양압이 발생되어 배기구의 역할을 하고, 후면부는 음압이 발생하여 급기구 역할을 한다.

자연 환기방식은 환기구의 급기/배기 구분이 없고 별도의 장치가 필요하지 않는 장점을 가지지만, 지하철이 지나치는 순간에만 효과를 볼 수 있으므로 지속적인 환기 효과를 보기 힘든 단점을 가지며 특히 도심의 심도가 깊은 터널의 경우, 피스톤효과에 의한 압력이 약해 오염물질을 외부로 충분히 밀어내기 힘든 단점이 발생한다.

상기 기계 환기방식은 종래기술로 출원번호 10-2013-0127158호 '지하철 터널 내부 미세먼지 저감장치'가 개시된 바 있다.

상기와 같은 기계 환기방식에 따른 종래기술은 지하철의 운행에 관계없이 작동하며 계획된 환기량 공급이 가능하고 비상시 배연기능을 갖는 장점이 있으나, 초기 시설비가 매우 크고 유지관리에 따른 전력비 및 유지관리비가 과도하게 소요되는 문제점이 있다.

특히, 종래의 환기방식은 오염물질을 충분히 제거하지 못하고 계속 순환만 시킨다는 점에서도 문제가 있다.

지하철 본선터널에서 비산되는 미세먼지는 본선터널의 열차풍에 의하여 특이한 성격을 갖고 있어 그 제거 자체가 매우 어렵다.

열차의 통과 시에 발생하는 압력풍과 통과후에 발생하는 흡입풍이 최소 약 6초 간격으로 풍향이 반대로 바뀌는 특수한 조건이 발생하여 일반적인 필터장치로서는 그 미세비산먼지를 제거하는 것은 불가능하다.

이러한 미세먼지는 풍압에 의하여 역사 승강장에 설치된 PSD 자동문이 개방될 때에 승강장으로 유입되어 승강장 및 대합실의 공기가 오염되며 또 이를 제거하기 위하여 공조실의 공조 설비가 계속적인 가동을 하여 비산먼지를 제거하는 반복적인 공기정화과정을 하고 있는 현실이며, 이에 승강장 및 대합실의 공기질의 개선이 지하철 본선터널에서 발생한 미세먼지의 유입으로 공기질의 효율을 높이기가 어려우며 효율을 유지하기도 어렵다.

즉, 지하에서 발생한 미세먼지는 열차풍에 의하여 승강장 및 대합실로 이동하여 지하역사의 공기질을 악화시키거나 본선터널의 환기시스템을 통하여 대기로 배출되어 대기오염을 증가시킨다.

또한, 본선 터널 환기구를 통하여 유입된 외부 공기는 터널 내부 고농도 오염물질을 희석시키지만, 오히려 대기중의 미세먼지가 터널 내부로 유입되어 미세먼지의 농도를 누적시키는 영향을 미치기도 한다.

비록, 지하역사의 미세먼지를 줄이기 위한 방편으로 지하철 본선터널을 고압살수차, 미세먼지 청소장치, 마그네틱 집진장치 등을 활용하여 청소를 정기적으로 실시하고 있으나, 이와 같은 방법은 미세먼지의 저감 효과를 일시적으로 밖에 볼 수 없고 지속적으로 미세먼지의 양을 법정 기준 이하로 유지하기 어려운 문제점이 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래기술 출원번호 10-2015-0146080호 '발명의 명칭 도시철도 지하철 환기구 미세먼지 제거시스템'이 개시된 바 있다.

상기 종래기술은 도시철도의 지하철 환기구에 설치되고 강제 송풍과 양방향집진기를 이용하여 자연 환기방식과 기계 환기방식을 융합한 지하철 환기구 미세먼지 제거시스템에 관한 것으로, 지상과 지하철 본선터널을 연결하는 환기용 구조물로써 상기 지상측과 연결되는 출입구가 형성된 소정의 공간을 갖는 급배기실과 상기 급배기실에 접하되 공간적으로 구분되어 형성되며 상기 지하철 본선터널과 연결되는 출입구가 형성된 소정의 공간을 갖는 집진실과 상기 급배기실과 상기 집진실 사이에 설치되는 자동댐퍼와 상기 급배기실과 상기 집진실 사이에 설치되는 강제송풍기와 미세먼지를 집진하는 양방향전기집진기 및 상기 자동댐퍼, 상기 강제송풍기 및 상기 양방향전기집진기의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하여, 지하철 본선터널에서 발생하는 미세먼지를 효과적으로 제거하는 효과, 열차에 의하여 변경되는 풍향에 관계없이 효과적으로 미세먼지를 제거하는 효과, 자연 환기와 기계 환기가 선택적으로 이루어지면서 미세먼지를 집진하여 상대적으로 낮은 유지비용으로 상대적으로 높은 미세먼지 집진효과를 발휘하는 효과 및 세정을 통해 집진된 미세먼지의 재비산을 방지하고 집진효율을 일정하게 유지할 수 있는 효과를 발휘합니다.

그러나, 상기 종래기술은 지하철 환기구의 지하 시설에 양방향전기집진기를 설치하기 위한 집진실을 별도로 만들어야 하는 문제점이 있다.

즉, 지하철 환기구의 지하 시설에 집진실을 만들 수 있는 공간이 있는 경우에는 상기 종래기술을 적용할 수 있으나, 대부분의 지하철 환기구의 지하 시설은 집진실을 만들수 있는 공간이 없는 경우가 많기 때문에 많은 지하철 역사에 종래기술을 적용하는데 한계가 있다.

특히, 종래 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템은 도 2 종래 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법에 도시한 바와 같이, 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템을 구성하는 전기집진장치(10)와 소음 수단(20)과 송풍 수단(30)을 포함되어 공기가 흐르면서 발생하는 소음을 감쇄시키는 상기 소음 수단(20)이 상당한 두께를 갖기 때문에 충분한 지하공간(1)이 형성되어 있지 않은 지하철 환기구의 설계 변경없이 설치가 어려운 공간적인 한계가 분명히 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 지하철 환기구의 지하 시설 변경없이 지하철 본선터널에서 발생하는 미세먼지와 지상의 미세먼지를 효과적으로 제거하는 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템을 지하철 환기구의 좁은 공간에 설치가 가능하도록 소음 수단을 제거하는 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법을 제공하는 것을 목적으론 한다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 기술적 특징을 갖는다.

본 발명 소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법은 지상에서 지하철 환기구 내부로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 하전시키는 1차측 대전부 내지 지하철 환기구 내부에서 지상으로 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 하전시키는 2차측 대전부를 갖고, 상기 1차측 대전부와 2차측 대전부 사이에 집진수단이 형성된 집진셀을 평면으로 적층시켜 상기 개방면을 가리는 벽을 형성하는 집진부; 상기 1차측 대전부의 전방에 설치되어 세척수와 공기를 상기 집진부를 향하여 분사하는 1차측 세척부; 상기 2차측 대전부의 전방에 설치되어 세척수와 공기를 상기 집진부를 향하여 분사하는 2차측 세척부; 상기 집진부의 하부에 설치되어 세척수를 회수하는 세척수 회수부; 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 공급되는 세척수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크에 저장된 세척수를 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 세척수를 공급하는 세척수 공급펌프; 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 공기를 공급하는 공기펌프; 상기 집진부, 1차측 세척부, 2차측 세척부, 세척수 공급펌프 및 공기펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 전기집진 장치와 상기 전기집진 장치와 연결되어 소음을 감쇄시키는 소음 수단과 상기 소음 수단에 연결되어 유속을 생성하는 송풍 수단을 포함하는 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법에 있어서, 상기 소음 수단을 제거하여 좁은 지하공간에 설치가 가능하도록 하고 소음 감쇄 구조로 유속에 의해 발생하는 소음을 줄이는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해 지하철 환기구의 지하 시설 변경없이 지하철 본선터널에서 발생하는 미세먼지와 지상의 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템을 좁은 지하철 환기구에 설치할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과는 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 발휘될 수 있다.

도 1은 종래 지하철 본선터널의 환기방식을 보인 도면,
도 2는 종래 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법,
도 3은 본 발명 소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예 는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위 는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명 소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법은 도 3 본 발명 소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법에 개념적으로 도시한 바와 같이, 지상에서 지하철 환기구의 지하공간(1) 내부로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 하전시키는 1차측 대전부 내지 지하철 환기구 지하공간(1) 내부에서 지상으로 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 하전시키는 2차측 대전부를 갖고, 상기 1차측 대전부와 2차측 대전부 사이에 집진부가 형성된 집진셀을 평면으로 적층시켜 상기 개방면을 가리는 벽을 형성하는 집진부; 상기 1차측 대전부의 전방에 설치되어 세척수와 공기를 상기 집진부를 향하여 분사하는 1차측 세척부; 상기 2차측 대전부의 전방에 설치되어 세척수와 공기를 상기 집진부를 향하여 분사하는 2차측 세척부; 상기 집진부의 하부에 설치되어 세척수를 회수하는 세척수 회수부; 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 공급되는 세척수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크에 저장된 세척수를 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 세척수를 공급하는 세척수 공급펌프; 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 공기를 공급하는 공기펌프; 상기 집진부, 1차측 세척부, 2차측 세척부, 세척수 공급펌프 및 공기펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 전기집진 장치(10)와 상기 전기집진 장치와 연결되어 소음을 감쇄시키는 소음 수단(20)과 상기 소음 수단에 연결되어 유속을 생성하는 송풍 수단(30)을 포함하는 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법에 있어서, 상기 소음 수단(20)을 제거하여 좁은 지하공간(1)에 설치가 가능하도록 하고 소음 감쇄 구조(40)로 유속에 의해 발생하는 소음을 줄이는 것을 기술적 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법에 있어서, 지하철 환기구의 좁은 내부공간(1)에 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템의 설치가 가능하도록 설계하는 방법으로 0.5 ~ 1 m 가량의 길이를 갖는 소음 수단을 제거하여 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템의 전체 폭을 대폭 줄여 좁은 지하시설(1)에 설치가 가능하도록 함과 동시에 전체적으로 소음 수준이 동일 또는 그 이하가 되도록 설계하는 것을 특징으로 한다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명 의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

1 : 지하공간
10 : 전기집진 장치
20 : 소음 수단
30 : 송풍 수단
40 : 저소음 구조

Claims (1)

1. 지상에서 지하철 환기구 내부로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 하전시키는 1차측 대전부 내지 지하철 환기구 내부에서 지상으로 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 하전시키는 2차측 대전부를 갖고, 상기 1차측 대전부와 2차측 대전부 사이에 집진수단이 형성된 집진셀을 평면으로 적층시켜 상기 개방면을 가리는 벽을 형성하는 집진부; 상기 1차측 대전부의 전방에 설치되어 세척수와 공기를 상기 집진부를 향하여 분사하는 1차측 세척부; 상기 2차측 대전부의 전방에 설치되어 세척수와 공기를 상기 집진부를 향하여 분사하는 2차측 세척부; 상기 집진부의 하부에 설치되어 세척수를 회수하는 세척수 회수부; 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 공급되는 세척수를 저장하는 청수탱크; 상기 청수탱크에 저장된 세척수를 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 세척수를 공급하는 세척수 공급펌프; 상기 1차측 세척부 및 2차측 세척부에 공기를 공급하는 공기펌프; 상기 집진부, 1차측 세척부, 2차측 세척부, 세척수 공급펌프 및 공기펌프의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 전기집진 장치와 상기 전기집진 장치와 연결되어 소음을 감쇄시키는 소음 수단과 상기 소음 수단에 연결되어 유속을 생성하는 송풍 수단을 포함하는 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법에 있어서, 상기 소음 수단을 제거하여 좁은 지하공간에 설치가 가능하도록 하고 소음 감쇄 구조로 유속에 의해 발생하는 소음을 줄이는 것을 특징으로 하는 소음 수단의 제거로 좁은 지하 공간에 설치가 가능한 단방향 또는 양방향 지하철 환기구 설치형 전기집진 시스템 설계 방법.

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