KR20210068805A - 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치 및 제습시스템 - Google Patents

하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치 및 제습시스템 Download PDF

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KR20210068805A
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장종산
조경호
윤지웅
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Abstract

본 발명은 수분을 함유하는 공기를 공급하는 실외; 상기 실외로부터 수분을 함유하는 공기가 도입되며, 내부에 하이브리드 나노세공체가 구비되어 상기 수분을 함유하는 공기에서 수분을 흡착하여 건조공기를 배출하고, 타측으로 열유체가 도입되어 상기 하이브리드 나노세공체의 수분을 탈착시켜 재생시키는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치; 상기 제습장치 일측에 구비되며, 열유체를 순환시켜 상기 제습장치로 공급하는 히트펌프; 상기 제습장치 일측에 구비되며 상기 제습장치로부터 배출되는 일정 수분이 제거된 공기에서 다시 수분을 제거하여 실내로 공급하는 응축기; 상기 제습장치 일측에 구비되며, 상기 제습장치로부터 배출되는 일정 수분이 제거된 공기를 냉각하여 실내로 공급하는 증발기; 및 상기 제습장치 타측에 구비되며, 상기 열유체에 폐열을 공급하는 폐열원;을 포함하는 제습시스템을 제공한다.

Description

하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치 및 제습시스템{Dehumidifier having nanoporous hybrid material and dehumidification system thereof}
본 발명은 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치 및 제습시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저온 재생 가능한 하이브리드 나노세공체가 수분흡착제로 사용되는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치 및 이를 이용한 제습시스템에 관한 것이다.
상대습도 60 내지 80 % 이상의 환경은 특정공간에서 다양한 문제 또는 불편함의 원인이 된다. 예를 들어, 상온 또는 표준온도(25 ℃) 이상에서 상대습도가 80 % 이상일 경우 불쾌지수 또는 온습도지수(THI)는 75 이상으로 높아지므로 건축물, 교통수단 등의 실내에서는 에어컨을 사용하거나 또는 제습장치를 사용하여 온습도지수를 낮추기 위하여 노력한다.
한편 제습장치의 원리는 크게 응축기(압축기)를 통해 수분을 응결시켜 모으거나, 수분흡착제를 이용해 흡착작용에 의하여 수분을 모아 제거하는 방법으로 구분된다.
응축식의 경우에는 에어컨과 동일한 원리로 에어컨에서는 실외기를 통해 변환되는 열이 제습된 공기에 그대로 포함되기 때문에 제습 후 장치가 공급하는 공기의 온도가 제습 전 보다 높은 문제가 있으며, 공기의 온도가 18 ℃ 이하일 경우 응결부위가 얼게되어 제습효율이 급격하게 떨어지는 문제도 있다.
흡착식의 경우에는 일반적으로 제올라이트를 수분흡착제로 사용하며 장치로 유입되는 공기의 수분을 흡착하여 제거한 후 건조한 공기를 공급하는 원리로 응축식과 같은 온도변화의 문제는 적다. 제올라이트의 수분흡착용량이 포화될 경우 제습효과가 없어지므로 재생을 위한 가열장치를 이용한 수분탈착 과정이 포함되어야 지속적인 운전이 가능하다.
하지만 제올라이트를 이용한 제습장치는 재생온도가 100 ℃ 이상으로 높아 활용도가 높지 않고 결과적으로 에너지가 추가적으로 소모되는 문제가 있으며, 제올라이트를 이용하여 제습장치를 구성하는 경우 이를 코팅된 형태로 제조하기 매우 어렵기 때문에 로터 등의 기판에 접착해 놓은 상태로 사용하는데 이는 소형화로 요구되는 제습장치의 크기를 고려할 경우 실제 구성에 큰 제약이 된다.
따라서, 제올라이트 이외의 물질로 코팅이 가능하며 저온 재생이 가능한 물질을 선택하여 흡착식 제습장치의 구성을 포함하여 습도와 온도를 제어할 수 있는 소형 제습장치 및 이를 활용한 제습시스템의 개발이 매우 필요한 실정이다.
이와 관련된 선행문헌으로는 일본 공개특허공보 제 2014-100639호(2014.06.05. 공개) 제습건조기가 있다.
일본 공개특허공보2014-100639호(2014.06.05. 공개)
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 저온재생이 가능한 하이브리드 나노세공체가 코팅된 제습장치를 사용하여 일정 공급원으로부터 도입되는 수분을 함유하는 공기 중의 수분을 효과적으로 제어할 수 있는 제습장치 및 상기 제습장치를 구비하여 외부로부터 도입되는 수분을 함유하는 공기의 수분을 효과적으로 제어하여 제습환기, 제습건조 및 제습냉방이 가능한 제습시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명은 일측에 일정 공급원으로부터 수분을 함유하는 공기가 도입되며, 내부에 하이브리드 나노세공체가 구비되어 상기 수분을 함유하는 공기에서 수분을 흡착하고, 타측으로 폐열을 흡수한 열유체가 도입되어 상기 하이브리드 나노세공체로부터 수분을 탈착시켜 재생시키는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치를 제공한다.
또한, 상기 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치는 일측에 상기 수분을 함유하는 공기를 유동시켜 내부의 공기를 순환시키는 공기순환펌프 및 타측에 상기 열유체를 순환시키는 유체순환펌프를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치는 내측에 상기 수분을 함유하는 공기가 유동하는 공기유로가 구비되며, 상기 공기유로에 연통되고 상기 하이브리드 나노세공체가 흡착된 로터형 회전체 또는 핀튜브(Fin-tube)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 나노세공체는 금속-유기리간드의 결합으로 금속 유기트리카르복실레이트(metal organic tricarboxylate)계 금속-유기 구조체(metal-organic framework), 금속 유기디카르복실레이트(metal organic dicarboxylate)계 금속-유기 구조체 또는 이들의 복합화합물일 수 있다.
또한, 상기 금속은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)일 수 있다.
또한, 상기 유기트리카르복실레이트는 트라이메식산(tramesic acid) 또는 트리멜리틱산(trimellitic acid)의 음이온 리간드이고, 상기 유기디카르복실레이트는 테레프탈릭산(terephthalic acid), 아이소프탈릭산(isophthalic acid) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 혼합되거나, 퓨마릭산(Fumaric acid), 숙신산(Succinic acid), 말릭산(Malic acid), 메사코닉산(Mesaconic acid), 아스파르틱산(Aspartic acid), 및 이타코닉산(Itaconic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 음이온 리간드일 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 나노세공체는 전이금속 원소 중 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, 및 Zn으로 이루어진 군에서 어느 하나 이상의 금속 또는 이들의 산화물을 더 포함될 수 있다.
한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 수분을 함유하는 공기를 공급하는 실외; 상기 실외로부터 수분을 함유하는 공기가 도입되며, 내부에 하이브리드 나노세공체가 구비되어 상기 수분을 함유하는 공기에서 수분을 흡착하여 건조공기를 배출하고, 타측으로 열유체가 도입되어 상기 하이브리드 나노세공체의 수분을 탈착시켜 재생시키는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치; 상기 제습장치 일측에 구비되며, 열유체를 순환시켜 상기 제습장치로 공급하는 히트펌프; 상기 제습장치 일측에 구비되며 상기 제습장치로부터 배출되는 일정 수분이 제거된 공기에서 다시 수분을 제거하여 실내로 공급하는 응축기; 상기 제습장치 일측에 구비되며, 상기 제습장치로부터 배출되는 일정 수분이 제거된 공기를 냉각하여 실내로 공급하는 증발기; 및 상기 제습장치 타측에 구비되며, 상기 열유체에 폐열을 공급하는 폐열원;을 포함하는 제습시스템을 제공한다.
또한, 건축물, 교통수단, 및 산업설비로 이루진 군에서 선택된 어느 하나 일 수 있다.
또한, 상기 건축물 및 교통수단의 내부공간은 표준온도에서 상대습도가 60 % 이상이며, 상기 산업설비의 내부공간은 표준온도에서 상대습도가 50 % 이상일 수 있다.
또한, 상기 응축기는 상기 제습장치로부터 배출된 공기에서 수분을 다시 제거하여 실내로 공급할 수 있다.
또한, 상기 증발기는 상기 제습장치로부터 배출된 공기를 냉각하여 실내로 공급할 수 있다.
본 발명에 따르면, 건축물, 교통수단, 또는 산업설비를 포함하는 일정 공간의 습도를 효과적으로 제어하여 냉방, 환기 및 제습 에너지 효율을 증가시키며 특히 실내 온도를 효과적으로 조절할 수 있다.
또한, 종래 제습장치에 수분흡착제로 사용되는 실리카겔 및 제올라이트와 달리 저온 재생이 가능하여 일정 공간에서 자체적으로 발생하거나 또는 외부로부터 공급가능한 폐열을 이용하여 하이브리드 나노세공체에 흡착된 수분을 탈착시켜 재생하기 때문에 에너지 사용량을 감소시키면서도 수분 흡착성능을 일정하게 유지시킬 수 있다.
또한, 수분흡착제의 재생을 위하여 별도의 가열장치를 사용하지 않으며, 자체적으로 발생하는 폐열을 이용하여 에너지 사용량을 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 산업폐열, 산업설비 등 외부로부터 공급 가능한 각종의 폐열원을 활용하여 수분흡착제의 재생열원으로 사용할 수 있다.
또한, 응축기, 증발기, 히트펌프와 조합하여 제습환기, 제습냉방 또는 제습환기와 제습냉방이 동시에 가능한 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체 구비된 제습장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제습시스템의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치에 있어서, 하이브리드 나노세공체가 코팅된 핀튜브의 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치에 있어서, 하이브리드 나노세공체가 코팅된 로터형 회전체의 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 다른 하이브리드 나노세공체를 구비한 제습장치에 있어서, 로터형 회전체를 구비하여 제습장치의 로터 소재에 따른 제습량 변화율을 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체 구비된 제습장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치(100)는 일측에는 일정 공급원으로부터 수분을 함유하는 공기(10)가 도입된다.
상기 수분을 함유하는 공기(10)가 도입되면 하이브리드 나노세공체가 수분을 흡착하여 일정량의 수분이 제거된 공기(11)를 공급할 수 있다.
상기 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치(100)는 폐열을 흡수한 열유체가 도입되며, 상기 열유체와 열교환을 통하여 하이브리드 나노세공체로부터 수분을 탈착시켜 재생시킬 수 있다.
한편 상기 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치(100)는 일측에 상기 수분을 함유하는 공기(10)를 유동시켜 내부의 공기를 순환시키는 공기순환펌프(110) 및 타측에 상기 열유체를 순환시키는 유체순환펌프(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 수분을 함유하는 공기(10)는 표준온도에서 상대습도가 70 내지 80% 이상이거나, 50% 이상이 되는 일정 공간에서 상기 공기순환펌프(110)가 수분을 함유하는 공기를 상기 제습장치(100)로 이송한다.
상기 공기순환펌프(110)가 구비되는 경우 수분을 함유하는 공기를 공급하는 일정 공급원과 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치(100)와 거리가 증가될 수 있으며, 공기 유량이 증가되어 수분이 제거되는 제습과정과 배출되는 공기의 유량을 증가시켜 환기과정이 가능하다.
상기 수분을 함유하는 공기(10)는 제습환기의 공정을 수행하는 경우 실외로부터 상기 공기순환펌프(110)을 이용하여 상기 제습장치(100)에 도입될 수 있다.
상기 유체순환펌프(120)는 폐열을 흡수한 열유체(121)를 상기 제습장치에 공급하며, 이를 효과적으로 순환시켜 상기 하이브리드 나노세공체와 직접 열교환을 통하여 수분이 흡착된 하이브리드 나노세공체에서 수분의 탈착을 가속할 수 있다.
상기 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치(100)는 내측에 상기 수분을 함유하는 공기가 유동하는 공기유로가 구비되며, 상기 공기유로에는 상기 하이브리드 나노세공체가 흡착된 로터형 회전체(미도시) 또는 핀튜브(미도시; Fin-tube)가 구비될 수 있다.
특히 상기 공기유로(미도시)에 상기 하이브리드 나노세공체가 충전된 핀튜브가 구비되어 수분을 함유하는 공기가 도입되며, 일정 수분이 흡착되어 제습된 공기가 배출될 수 있다.
상기 공기유로에는 상기 하이브리드 나노세공체가가 코팅된 제습장치(수분흡착부품)로 자체회전방식의 로터형과 고정방식의 전열교환기형 또는 핀튜브형으로 구비될 수 있다.
여기서 로터는 자체적의 유로가 고정되고 제습장치가 회전하며 흡착-재생의 연속운전되고, 전열교환기형은 유로가 교차로 움직이며 흡착-재생 연속운전되며, 핀튜브형은 튜브를 통해 전달되는 열로 흡착-재생 연속운전되는 방식이 가능하다.
상기 하이브리드 나노세공체가 코팅된 로터형 회전체 또는 핀튜브는 공기 누설량이 적으며, 작은 부피로 열교환챔버를 구성할 수 있으므로, 시스템의 전체 크기에 제약이 있는 경우 매우 효과적이다.
또한 상기 하이브리드 나노세공체가 코팅된 로터형 회전체 또는 핀튜브는 교체 및 설비가 용이하여, 장시간 연속으로 운전하여 수분 함량을 제어해야 하는 경우 또한 매우 효과적이다.
상기 수분을 함유하는 공기(10)는 상기 제습장치(100) 내에 로터형 회전체 또는 핀튜브에서 상기 하이브리드 나노세공체 수분흡착제와 접촉하고 보유하는 수분이 제거되어 상대습도가 30 내지는 50% 이하 또는 재생열원의 온도에 따라 10% 이하로 감소되어 건조공기로 변화된다.
상기 건조공기는 상기 공기순환펌프(110)의 작동에 의하여 일정 공간으로 도입될 수 있다.
상기 건조공기는 제습냉방 용도의 경우 히트펌프의 작동에 의하여 온도가 제어되어 실내에 냉방용으로 도입될 수 있다.
상기 하이브리드 나노세공체는 금속-유기리간드의 결합으로 금속 유기트리카르복실레이트(metal organic tricarboxylate)계 금속-유기 구조체(metal-organic framework), 금속 유기디카르복실레이트(metal organic dicarboxylate)계 금속-유기 구조체 또는 이들의 복합화합물일 수 있다.
상기 하이브리드 나노세공체 수분흡착제(400)는 금속 유기트리카르복실레이트(metal organic tricarboxylate)계 금속-유기 구조체(metal organic framework), 금속 유기디카르복실레이트(metal organic dicarboxylate)계 금속-유기 구조체 또는 이들의 복합화합물일 수 있다.
여기서 상기 금속은 철(Fe) 또는 알루미늄(Al)일 수 있다.
상기 유기트리카르복실레이트는 트라이메식산(tramesic acid) 또는 트리멜리틱산(trimellitic acid)의 음이온 리간드이고, 상기 유기디카르복실레이트는 테레프탈릭산(terephthalic acid), 아이소프탈릭산(isophthalic acid) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 혼합되거나, 퓨마릭산(Fumaric acid), 숙신산(Succinic acid), 말릭산(Malic acid), 메사코닉산(Mesaconic acid), 아스파르틱산(Aspartic acid), 및 이타코닉산(Itaconic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 음이온 리간드이다.
상기 하이브리드 나노세공체는 다공성 배위 고분자 화합물로 결정성 골격을 갖는 금속-유기 구조체(Metal-organic framework)이다.
따라서 실리카겔 또는 제올라이트에 비해 비표면적이 3 ~ 5배 더 넓고, 수분 흡착량도 2 ~ 4배 더 많아서 상기 제습장치를 소형으로 형성하여 하이브리드 나노세공체 수분흡착제를 구비하여 제습시스템을 구성하기 매우 유리하다.
상기 하이브리드 나노세공체는 100 ℃ 이하의 저온에서도 매우 효과적으로 수분이 탈착되며, 하이브리드 나노세공체가 구비한 제습장치(100) 외부에서 회수되는 다양한 폐열원을 이용하여 재생이 가능하다.
상기 하이브리드 나노세공체는 종래 제습기에 충전되는 실리카겔 또는 제올라이트와 상이하게 코팅된 형태로 제조될 수 있으며, 다양한 형상으로 변형이 가능하여 상기 공기유로 일부에 충전될 수 있으며, 상기 로터형 회전체 또는 핀튜브 표면에 코팅층을 효과적으로 형성할 수 있다.
상기 하이브리드 나노세공체는 전이금속 원소 중 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, 및 Zn으로 이루어진 군에서 어느 하나 이상의 금속 또는 이들의 산화물을 더 포함한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제습시스템의 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제습시스템은 실외, 제습장치, 히트펌프, 응축기, 증발기 및 폐열원을 포함한다.
상기 제습장치는 상기 제습장치(100)와 동일한 구성이며, 내부에 하이브리드 나노세공체가 구비되어, 일측에 일정 공급원으로부터 수분을 함유하는 공기가 도입되어, 상기 수분이 흡착되고 수분이 제거된 건조공기를 배출할 수 있다.
상기 제습장치와 하이브리드 나노세공체에 대한 설명은 반복되기 때문에 이하에서 생략하기로 한다.
상기 실외는 수분을 함유하는 공기를 공급하는 일정 공급원이다.
상기 실외는 건축물, 교통수단, 및 산업설비로 이루진 군에서 선택된 어느 하나이다.
상기 건축물, 교통수단, 및 산업설비는 내부 공간에 수분이 증가되는 경우 사용자의 불쾌감을 초래하거나 냉각 및 제습을 위하여 다량의 에너지가 소모되는 문제가 있다.
상기 건축물 및 교통수단의 내부공간은 표준온도에서 상대습도가 60% 이상으로, 내부 공기의 수분을 일정하게 제거하는 경우 냉방 등 에너지 효율을 증가시킬 수 있으며, 습도의 증가로 사용자의 불쾌감 증가 문제를 해결할 수 있다.
또한 상기 건축물 또는 교통수단의 내부공간은 사람이 활동하는 공간으로 표준온도 조건에서 상대습도 기준 60% 내지 70% 이상인 경우 불쾌지수 또는 온습도지수(THI)가 60 내지 70% 이상에 달하여 불쾌감을 발생시키고, 천장, 바닥, 벽, 창문을 포함하는 면에 결로현상을 일으키는 문제가 있다.
상기 실외가 건축물 또는 교통수단인 경우 상기 제습시스템에 수분을 함유하는 공기를 공급하여 상대습도 60% 이상의 공기에서 에너지를 사용량을 감소시키면서도 효과적으로 수분을 제거하여 순환시킬 수 있기 때문에 불쾌지수를 감소시킴과 동시에 결로현상을 방지할 수 있다.
상기 산업설비 내부공간은 표준온도에서 상대습도가 50% 이상일 수 있다.
상기 실외가 산업설비인 경우에는 상기 제습시스템을 통하여 수분을 제거하여 제습효율을 증가시키고, 기기오작동을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 제습장치는 일측에 히트펌프를 구비하며, 상기 열유체를 도입하여 하이브리드 나노세공체를 재생할 수 있다.
상기 히트펌프는 폐열원으로부터 상기 폐열을 흡수한 열유체를 순환시킬 수 있다.
상기 폐열원은 발전소의 발전과정, 소각장 전소과정, 제조업의 공장 등에서 발생하는 산업폐열을 이용할 수 있으며, 이 경우 소멸되는 에너지를 효과적으로 재활용할 수 있다.
상기 하이브리드 나노세공체는 종래 실리카겔 또는 제올라이트에 비해 상대적 저온에서 수분이 탈착되기 때문에 상기 다양한 폐열원으로부터 폐열을 도입하여 효과적으로 재생이 가능하다.
상기 제습장치는 상기 히트펌프를 통하여 타측으로 폐열을 흡수한 열유체가 도입되어 상기 하이브리드 나노세공체의 수분을 탈착시켜 재생할 수 있다.
상기 제습시스템에서 제습장치와 상기 제습장치 일측에서 폐열로부터 열유체를 전달받아 상기 제습장치에 구비된 하이브리드 나노세공체를 재생하는 히트펌프를 포함하여 수분을 함유하는 공기에서 일정 수분을 제거하고 내부로 공급하여 제습건조 효과를 나타낼 수 있다.
상기 제습환기는 수분을 함유하는 공기가 유입되고 상기 제습장치에서 일정 수분을 제거하여 30 내지 50% 이하의 공기를 공급할 수 있다.
상기 응축기는 상기 제습장치 일측에 구비되며, 상기 제습장치로부터 배출되는 일정 수분이 제거된 공기에서 다시 수분을 제거하여 실내로 공급한다.
상기 응축기는 상기 제습장치로부터 일정 수분이 제거된 공기를 공급받아 잔류하는 수분을 다시 제거하고 실내로 공급하여 제습환기 효과를 나타낼 수 있다.
상기 증발기는 상기 제습장치로부터 배출된 공기를 냉각하여 실내로 공급한다.
상기 증발기는 상기 제습장치 일측에 구비되며, 상기 제습장치로부터 일부 수분이 제거된 공기를 전달받아 냉각하여 실내로 냉각된 공기를 공급할 수 있기 때문에 제습냉방 효과를 나타낼 수 있다.
또한 상기 실내의 습도가 증가되어 상대습도가 70% 이상인 수분을 함유하는 공기로 변화되는 경우에는 다시 상기 증발기로 회수되어 일정 수분이 제거되고 상기 제습장치로 회수되어 수분을 실외로 배출할 수 있다.
따라서 상기 제습시스템은 상기 제습장치와 히트펌프 및 증발기를 구비하여, 수분을 제거하고 냉각하여 냉각된 공기를 다시 실내로 공급하여 제습냉방 효과를 나타낼 수 있다.
상기 제습냉방은 상대습도가 높은 일정 공간의 공기를 제습장치로 유입하여 수분을 제거하고, 증발기 또는 히트펌프를 이용하여 온도 24℃ 이하, 상대습도 30 내지 50% 이하의 공기를 배출하여 순환시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 제습시스템은 제습장치, 히트펌프, 응축기 및 증발기를 구비하여 제습건조, 또는 제습환기 및 제습냉방의 효과를 동시에 효과적으로 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1.
하이브리드 나노세공체로 MIL-100(Fe)로 명명되는 Fe-MOF의 제조를 위해서 둥근플라스크에 23.0g의 2차 증류수 및 10.54g의 Fe(NO3)3·9H2O와 3.79g의 1,3,5-벤젠트리카르복실산을 혼합하여 상온에서 30분간 교반하였다. 이후 환류 냉각기가 장착한 후 오일중탕을 이용하여 100내지 120℃에서 12시간 내지 15시간 동안 가열하여 MIL-100(Fe)를 합성하였다. 반응 종료 후 반응용액을 냉각하여 2차 증류수로 세척 후 에탄올을 이용하여 3회 세척하였다. 필터를 이용하여 생성된 Fe-BTC 결정을 회수 한 후 100℃ 오븐에서 건조하여 하이브리드 나노세공체 분말을 수득하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 Fd-3m 공간군을 갖는 입방정계(Cubic) 구조를 나타냈으며, 격자상수 a=74.34이었으며, α=β=γ=90° 를 나타냈다. 또한 150 oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 - 196 oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1950 m2/g 을 나타냈다.
제조예 2.
하이브리드 나노세공체로 Al-FMA를 제조하기 위해서 21.514g 의 Al2(SO4)3·18H2O를 70g의 2차 증류수에 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하였다. 7.34g의 퓨마릭산과 7.593g의 가성소다를 70g의 2차 증류수에 용해하여 리간드 전구체 용액을 제조하였다. 상기 제조된 용액을 60 ℃로 각각 가열한 후 금속전구체 용액을 리간드용액에 서서히 첨가하면서 혼합용액을 교반하였다. 두 용액의 혼합이 종료된 후 60 내지 80℃ 온도에서 30분 내지 2시간 반응하여 Al-FMA 흡착제를 합성하였다. 반응용액을 여과한 후 2차 증류수와 에탄올로 세척하고 100oC의 전기 오븐에서 건조하여 흡착제 분말을 수득하였다.
회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈으며, 격자상수는 a=6.84, b=12.09, c=14.1를 나타냈고, α=γ=90°및 β=122.55o 를 나타냈다. 또한 150 oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196 oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1120 m2/g 을 나타냈다.
제조예 3.
상기 제조예 2 에서 리간드 전구체 용액을 제조하기 위해서 6.676g의 퓨마릭산과 0.755g의 숙신산을 함께 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1030 m2/g 을 나타냈다.
제조예 4.
상기 제조예 2 에서 리간드 전구체 용액을 제조하기 위해서 5.94g의 퓨마릭산과 1.51g의 숙신산을 함께 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1070 m2/g 을 나타냈다.
제조예 5.
상기 제조예 2 에서 리간드 전구체 용액을 제조하기 위해서 6.676g의 퓨마릭산과 0.857g의 말릭산을 함께 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1080 m2/g 을 나타냈다.
제조예 6.
상기 제조예 2 에서 리간드 전구체 용액을 제조하기 위해서 6.676g의 퓨마릭산과 0.998g의 퓨란디카르복실산을 함께 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1080 m2/g 을 나타냈다.
제조예 7.
상기 제조예 2 에서 리간드 전구체 용액을 제조하기 위해서 6.676g의 퓨마릭산과 1.062g의 이소프탈산을 사용한 함께 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1060 m2/g 을 나타냈다.
제조예 8.
상기 제조예 2 에서 리간드 전구체 용액을 제조하기 위해서 6.676g의 퓨마릭산과 1.786g의 5-설포이소프탈산나트륨염을 함께 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 1110 m2/g 을 나타냈다.
제조예 9.
상기 제조예 2 에서 리간드 전구체 용액을 제조하기 위해서 6.676g의 퓨마릭산과 1.188g의 5-히드록시이소프탈산을 함께 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 950 m2/g 을 나타냈다.
제조예 10.
상기 제조예 2 에서 금속전구체 용액을 제조하기 위해서20.438g 의 Al2(SO4)3·18H2O와 0.888g 의 FeSO4·7H2O를 70g의 2차 증류수에 용해하여 사용한 것을 제외하고 동일한 방법으로 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 P21/C 공간군을 갖는 단사정계(Monoclinic) 구조를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 980 m2/g 을 나타냈다.
제조예 11.
Al-IPA를 제조하기 위해서 16.4g의 Al2(SO4)3·18H2O를 35g의 2차 증류수에 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하였다. 8.45g의 이소프탈산을 5.41g의 가성소다 및 1.32g의 알루민산나트륨을 110g의 2차 증류수에 용해하여 리간드 전구체 용액을 제조하였다. 상기 제조된 두 용액을 혼합하기 위해서 금속 전구체 용액을 리간드 용액에 천천히 투입하여 반응용액을 제조하였다. 제조된 반응용액을 환류 냉각장치가 결합된 둥근플라스크에서 120℃ 6시간 반응하여 Al-IPA 결정을 형성시킨 후 냉각하여 2차 증류수로 2회 세척한 후 감압여과 방법으로 Al-IPA를 회수 및 100℃ 오븐에서 건조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å)으로 결정구조분석을 실시한 결과 I41공간군을 갖는 정방정계 (Tegragonal) 구조를 나타냈으며, 격자상수는 a=21.30, c=10.73를 나타냈고, α=β=γ=90o 를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 670 m2/g 을 나타냈다.
제조예 12.
Al-IPA-BTC1를 제조하기 위해서 11.66g의 Al2(SO4)3·18H2O를 35g의 2차 증류수에 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하였다. 6.978g의 이소프탈산, 0.27g의 트리메식산, 5.60g의 가성소다 및 0.96g의 알루민산나트륨을 126g의 2차 증류수에 용해하여 리간드 전구체 용액을 제조하였다. 이후 제조예 11과 같은 반응방법으로 승온 및 반응하여 흡착제를 합성하여 정제한 후 Al-IPA-BTC1을 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å) 으로 결정구조분석을 실시한 결과 I41공간군을 갖는 정방정계 (Tegragonal) 구조를 나타냈다. 격자상수는 a=21.30, c=10.73를 나타냈고, α=β=γ=90o 를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 625 m2/g 을 나타냈다.
제조예 13.
Al-IPA-BTC2를 제조하기 위해서 11.66g의 Al2(SO4)3·18H2O를 35g의 2차 증류수에 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하였다. 6.978g의 이소프탈산, 0.27g의 트리멜리틱산, 5.60g의 가성소다 및 0.96g의 알루민산나트륨을 126g의 2차 증류수에 용해하여 리간드 전구체 용액을 제조하였다. 이후 제조예 11과 같은 방법으로 승온 및 반응하여 흡착제를 합성하고 정제한 후 Al-IPA-BTC2를 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å) 으로 결정구조분석을 실시한 결과 I41공간군을 갖는 정방정계 (Tegragonal) 구조를 나타냈다. 격자상수는 a=21.30, c=10.73를 나타냈고, α=β=γ=90o 를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 635 m2/g 을 나타냈다.
제조예 14.
Al-Fe-IPA-BTC1를 제조하기 위해서 11.08g의 Al2(SO4)3·18H2O와 0.71g의 Fe(NO3)3·9H2O를 35g의 2차 증류수에 용해하여 금속 전구체 용액을 제조하였다. 6.978g의 이소프탈산, 0.27g의 트리메식산, 5.60g의 가성소다 및 0.96g의 알루민산나트륨을 126g의 2차 증류수에 용해하여 리간드 전구체 용액을 제조하였다. 이후 제조예 11과 같은 방법으로 승온 및 반응하여 흡착제를 합성하고 정제한 후 Al-Fe-IPA-BTC1를 제조하였다. 회수한 분말에 대한 X선-회절분석 Cu Kα 빔라인으로 (40 kV, 30 mA, λ=1.5406 Å) 으로 결정구조분석을 실시한 결과 I41공간군을 갖는 정방정계 (Tegragonal) 구조를 나타냈다. 격자상수는 a=21.30, c=10.73를 나타냈고, α=β=γ=90o 를 나타냈다. 또한 150oC의 온도와 진공에서 전처리 한 후 -196oC에서 질소흡착등온선을 이용하여 측정한 비표면적 값은 610 m2/g 을 나타냈다.
실시예 1. 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치에 있어서, 하이브리드 나노세공체가 코팅된 핀튜브의 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치에 있어서, 하이브리드 나노세공체가 코팅된 로터형 회전체의 사진이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제조예 1에 따른 하이브리드 나노세공체 MIL-100(Fe)를 허니컴 형상의 섬유에 코팅하여 히트파이프와 연결된 핀튜브를 제조하고, 로터형 회전체를 제조하였다.
상기 핀튜브 또는 로터형 회전체를 공기유로가 구비된 케이스에 장착하여 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치를 제조하였다.
실험예 1. 하이브리드 나노세공체의 성능 평가
일반적인 제습시스템에 사용되는 하이브리드 나노세공체가 건조기 등에 사용되기 위해서는 80% 이상의 상대습도에서 높은 흡습량이 필요하며 동시에 높은 에너지 효율을 위하여 80℃, 바람직하게는 60℃ 이하에서 재생이 가능해야 한다.
실시예 1에 따른 하이브리드 나노세공체를 구비한 제습장치를 이용하여 성능평가를 수행하였다.
표 1은 본 발명의 하이브리드 나노세공체를 구비한 제습장치의 제습성능을 확인하기 위한 실험으로 반복적인 흡탈착 사이클에서 흡착조건 흡착온도 30oC, 상대습도 80%에서의 수분흡착량과 탈착조건 탈착온도 55oC, 상대습도 10%에서의 수분탈착량 결과를 나타낸 결과이다.
Number of cycle Adsorbed amount
of water (wt%)a 		Desorbed amount
of water (wt%)b
1 60.7 57.6
2 59.9 57.3
3 59.2 56.8
4 58.5 55.9
5 58.2 55.6
6 58.1 55.4
7 58.1 55.4
aAdsorbed amount of water at 30℃ and RH 80%; bDesorbed amount of water at 55oC and RH 10%.
표 1을 참조하면, 수분을 함유하는 공기를 도입하여 제습한 이후에 히트펌프를 이용하여 하이브리드 나노세공체의 재생을 5회 이상 반복 실험한 결과 온도 30℃/상대습도 80% 조건에서 58 wt% 이상 흡습(흡착 또는 제습), 온도 55℃/상대습도 10% 조건에서 55 wt% 이상 재생(탈착) 가능한 것을 확인하였다.
일반적으로 건조기는 초기 세탁물에 의하여 초기 상대습도 80% 이상의 운전 조건에서 건조가 시작되기 때문에 건조기가 하이브리드 나노세공체를 구비한 제습장치를 이용할 경우 30℃ 수준의 낮은 온도에서도 일정 수분을 제거하는 것이 가능하다.
또한 55℃ 이하의 낮은 온도에서도 상대습도 10% 수준의 건조한 공기유입에 의하여 94% 이상 흡착제의 재생이 가능하기 때문에 건조에 사용되는 에너지 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
한국에서 제조되는 건조기는 히트펌프의 콤프레서(Compressor)의 열을 이용해 흡착제를 재생할 수 있으며, 미국에서 판매되는 세탁기 제습 건조기에는 히트펌프가 달려있지 않으나, 히터의 열에 의한 100℃ 이상 건조한 공기 중 일부의 경로 변경하여 최소한의 에너지 사용으로 하이브리드 나노세공체의 재생이 가능하기 때문에 모든 형식의 건조기에서 에너지 효율 증대가 가능하다.
실험예 2. 로터형 회전체 제습 성능평가
실시예 1에서 제조된 로터형 회전체를 구비한 제습장치의 상대습도에 따른 제습량을 확인하였다.
다양한 로터의 소재에 코팅하여 소재에 따른 제습량을 평가하였다.
평가조건은 건구온도 기준 40℃에서 측정하였으며 습도는 20%부터 120분씩 주기로 증가시키며 측정하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체를 구비한 제습장치에 있어서, 로터형 회전체를 구비하여 제습장치의 로터 소재에 따른 제습량 변화율을 나타낸 그래프이다.
습도 [%] Rotor A Rotor B Rotor C Rotor D Rotor E Rotor F
20 1.33 1.22 1.82 2.38 1.3 1.38
40 12.7 14.39 9.9 11.11 10.94 12.41
60 23.41 23.41 18.23 20.63 19.53 25.51
80 24.08 24.39 18.75 20.90 20.05 25.86
90 24.41 24.88 19.53 22.49 20.57 27.24
상기 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체를 구비한 제습장치에 있어서, 로터형 회전체를 구비하여 제습장치의 로터 소재에 따른 제습량 변화율을 나타낸 것이다.
로터 A 내지 F는 제품 제조사 특성에 따라 조성을 달리하였다.
표 1과 표 2를 참조하면, 하이브리드 나노세공체가 코팅된 로터의 원 소재의 특성에 따라 제습능력의 차이는 있으나 시스템 평가 조건인 60% 기준으로 확인할 때 로터 중량 대비 제습량은 22% 수준으로 확인 되었다.
실험예 3. 제습시스템의 성능 평가
실시예 1의 제습장치에 히트펌프, 응축기, 증발기를 구비하는 제습시스템을 구축하고, 시스템의 성능을 정격제습능력 측정시 표준 조건 (한국산업표준: KS C 9317)에 따라 측정하고 이미 알려진 기존 제품의 성능과 비교하였다.
주위 온도는 표준조건 (건구온도 27.0±1.0℃, 습구온도21.0±1.0℃)에서 제습능력이 최대가 되는 상태로 운전하여 안정된 상태에서 3시간 이상의 제습량을 측정하여 1일당 (24시간) 정격제습능력(L)을 산출하며, 본 실시예에서는 습도 60%를 기준으로 확인하였다.
제습효율은 제습능력을 1일간 소비되는 전력으로 나눈 값으로 다음과 하기 수학식 1로 산출하였다.
Figure pat00001
압축식 제습시스템에서는 토출온도가 45℃ 이상으로 현열이 증가하여 냉방능력은 의미가 없으나 수분흡착제 또는 수분흡수제를 사용하는 기존의 데시칸트 방식이나 본 발명의 다른 실시예 따른 하이브리드 나노세공체가 적용된 제습시스템에서는 수분과 공기의 분리과정에서 증발기를 통과하는데 이때 수분의 기화로 인한 흡열에 의하여 냉각이 가능하기 때문에 냉방능력을 평가하는 것이 가능하다.
따라서 기존 제올라이트를 수분흡착제로 사용하는 데시칸트 방식과 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 나노세공체를 수분흡착제로 사용하는 제습시스템에 대하여 냉방능력과 성능계수 (COP: Coefficient of performance)를 측정하였다.
기존 제품 실시예에 따른 제습시스템
압축식 데시칸트 방식 하이브리드 나노세공체
측정소비전력 [W] 290 314 290
정격제습능력 [L] 14 22 28
제습효율 [L/kWh] 1.15 2.9 3.7
냉방능력 [W] - 700 800
COP - 2.22 2.75
평가조건
풍량 SA, OA 150 CMH
온도 27℃/ 습도 60%
상기 표 3은 냉방능력과 성능계수를 실험한 결과이다.
종래 데시칸트 방식에 비하여 하이브리드 나노세공체를 사용하는 제습시스템의 경우 소비전력이 감소되었으며, 제습능력이 증가되어 높은 제습효율을 나타내었다.
특히 압축식 대비 냉방능력까지 보유하여 제습환기 및 제습냉방이 효과적으로 수행될 수 있는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 하이브리드 나노세공체를 구비하는 제습장치 및 제습시스템은 수분을 제거하여 제습환기, 제습냉방, 제습건조 또는 두 가지 이상 기능이 동시에 가능하여 에너지 효율을 증가시키고 일정 공간에서 높은 상대습도의 공기로 인하여 발생되는 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
종래 실리카겔 또는 제올라이트를 사용하는 제습시스템의 경우 부피가 커서 주거용 건축공간에 별도의 수분 제어 구성을 설치할 수 없으나, 본 발명의 실시예와 같이 하이브리드 나노세공체 수분흡착제를 이용한 제습장치를 추가 구성하는 경우 부피를 크게 감소시키면서도 효과적인 수분제어 과정을 통하여 에너지 효율을 크게 증가시킨 시스템을 효과적으로 설계하고 설치할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 하이브리드 나노세공체를 구비하는 제습장치 및 제습시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 제습장치 110 : 공기순환펌프
120 : 유체순환펌프 121 : 열유체
10 : 수분을 함유하는 공기 11 : 건조공기

Claims (12)

  1. 일측에 일정 공급원으로부터 수분을 함유하는 공기가 도입되며, 내부에 하이브리드 나노세공체가 구비되어 상기 수분을 함유하는 공기에서 수분을 흡착하고, 타측으로 폐열을 흡수한 열유체가 도입되어 상기 하이브리드 나노세공체로부터 수분을 탈착시켜 재생시키는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치는
    일측에 상기 수분을 함유하는 공기를 유동시켜 내부의 공기를 순환시키는 공기순환펌프 및
    타측에 상기 열유체를 순환시키는 유체순환펌프를 더 포함하는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치는
    내측에 상기 수분을 함유하는 공기가 유동하는 공기유로가 구비되며, 상기 공기유로에 연통되고 상기 하이브리드 나노세공체가 흡착된 로터형 회전체 또는 핀튜브(Fin-tube)를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 나노세공체는
    금속-유기리간드의 결합으로 금속 유기트리카르복실레이트(metal organic tricarboxylate)계 금속-유기 구조체(metal-organic framework), 금속 유기디카르복실레이트(metal organic dicarboxylate)계 금속-유기 구조체 또는 이들의 복합화합물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 금속은
    철(Fe) 또는 알루미늄(Al)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유기트리카르복실레이트는 트라이메식산(tramesic acid) 또는 트리멜리틱산(trimellitic acid)의 음이온 리간드이고,
    상기 유기디카르복실레이트는 테레프탈릭산(terephthalic acid), 아이소프탈릭산(isophthalic acid) 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 혼합되거나, 퓨마릭산(Fumaric acid), 숙신산(Succinic acid), 말릭산(Malic acid), 메사코닉산(Mesaconic acid), 아스파르틱산(Aspartic acid), 및 이타코닉산(Itaconic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 음이온 리간드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 하이브리드 나노세공체는
    전이금속 원소 중 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, 및 Zn으로 이루어진 군에서 어느 하나 이상의 금속 또는 이들의 산화물을 더 포함되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치.
  8. 수분을 함유하는 공기를 공급하는 실외;
    상기 실외로부터 수분을 함유하는 공기가 도입되며, 내부에 하이브리드 나노세공체가 구비되어 상기 수분을 함유하는 공기에서 수분을 흡착하여 건조공기를 배출하고, 타측으로 열유체가 도입되어 상기 하이브리드 나노세공체의 수분을 탈착시켜 재생시키는 하이브리드 나노세공체가 구비된 제습장치;
    상기 제습장치 일측에 구비되며, 열유체를 순환시켜 상기 제습장치로 공급하는 히트펌프;
    상기 제습장치 일측에 구비되며 상기 제습장치로부터 배출되는 일정 수분이 제거된 공기에서 다시 수분을 제거하여 실내로 공급하는 응축기;
    상기 제습장치 일측에 구비되며, 상기 제습장치로부터 배출되는 일정 수분이 제거된 공기를 냉각하여 실내로 공급하는 증발기; 및
    상기 제습장치 타측에 구비되며, 상기 열유체에 폐열을 공급하는 폐열원;을 포함하는 제습시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실외는
    건축물, 교통수단, 및 산업설비로 이루진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제습시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 건축물 및 교통수단의 내부공간은 표준온도에서 상대습도가 60 % 이상이며, 상기 산업설비의 내부공간은 표준온도에서 상대습도가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 제습시스템.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 응축기는
    상기 제습장치로부터 배출된 공기에서 수분을 다시 제거하여 실내로 공급하는 것을 특징으로 하는 제습시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 증발기는
    상기 제습장치로부터 배출된 공기를 냉각하여 실내로 공급하는 것을 특징으로 하는 제습시스템.
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