KR20210112003A - 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하여 제거하는 시스템으로서, 상기 드론에 연결되며 공기 중에 미세먼지에 전하를 인가하여 미세먼지를 선별하는 미세먼지 선별부; 상기 미세먼지 선별부에 대응하며 상기 미세먼지 선별부와 동일한 구성으로 상기 미세먼지 선별부를 통해서 전하를 인가받아 선별된 미세먼지를 집진하는 미세먼지 집진부; 및 상기 미세먼지 선별부와 상기 미세먼지 집진부에 각각 연결되어 상기 미세먼지 선별부와 상기 미세먼지 집진부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 미세먼지 선별부와 미세먼지 집진부는, 공기 중의 미세먼지를 전하의 극성을 이용하여 선별하고 집집하는 것을 특징으로 한다.

Description

드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템{Dust Collection System to Collect Fine Dust Using Drones}

본 발명은 미세먼지를 제거하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전하의 극성을 이용하여 미세먼지를 집진하여 제거하는 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 집진 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공기 중 오염물이나 미세먼지 등을 제거하는 공기청정기나 청소기 등은 오염된 공기를 필터를 통과 시키면서 미세한 먼지나 세균류 등을 집진하여 제거한다. 오염된 공기를 정화시키는 필터는 종류에 따라 제거되는 입자의 크기가 달라지는데, 최근에는 헤파(hepa)필터가 자주 사용된다.

이러한 공기청정기나 청소기의 단점은 이동성이 제한되며 공기 중에 부유하는 미세먼지 등을 효과적으로 제거할 수 없다는 점이다. 공기청정기의 경우 공기의 대류를 이용한다고 하더라도 정해진 위치에 고정되기 때문에 정화 범위는 제한되며 청소기의 경우 바닥의 먼지 등을 제거할 수 있을 뿐 3차원적인 오염물질의 정화는 어려운 실정이다.

구체적으로, 산업이 발달할수록 생활 수준은 향상될 수 있지만, 산업 발달의 영향으로 환경오염이 발생할 수도 있다. 특히 미세먼지와 같은 것은 호홉기 질환이나 면역력 저하 등 인체에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.

이러한 건강에 악영향을 미치는 초미세먼지를 미리 정확하게 측정하고 대비하기 위해 과학기술이 적극 동원되고 있으며, 그 중 드론을 이용하여 미세먼지를 측정하는 시스템이 개발되고 있다.

미세먼지를 측정하는 것은 단순히 대기의 특정위치에서의 농도를 측정하는 것에서부터 미세먼지의 확산속도와 방향을 측정하는 기술까지 다양하게 연구되고 있다. 이러한 측정을 위해 무인 비행체인 드론을 이용하고자 하는 시도는 여러가지로 개발되고 있다.

이러한 드론을 사용한 대기 중 미세먼지 상태를 측정하는 것은 단순히 대응되는 개별적 센서들을 모두 구비하는 것에 의해 달성될 수 있다. 일례로 상공의 특정지점에서의 미세먼지 농도를 측정하는 센서와 그 지점에서의 풍향 및 풍속을 측정하는 센서 등이 있다. 이러한 센서들로부터의 측정값을 통해 드론은 미세먼지의 농도 및 확산 정보를 생성하여 지상 관측소에서 활용될 수 있도록 제공할 수 있다.

하지만, 드론에 구비되는 센서들을 대응되는 정보에 맞춰 모두 구비하는 것을 드론의 설계에 있어서 효율이 떨어 진다. 또한 센서를 많이 구비할수록 드론에서 소비되는 전력이 증가하여 가동시간에 영향을 미치게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0013531호 대한민국 등록특허 제10-2059354호

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전하의 극성을 이용하여 미세먼지를 집진하는 기능이 구비된 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하여 제거하는 시스템으로서, 상기 드론에 연결되며 공기 중에 미세먼지에 전하를 인가하여 미세먼지를 선별하는 미세먼지 선별부; 상기 미세먼지 선별부에 대응하며 상기 미세먼지 선별부와 동일한 구성으로 상기 미세먼지 선별부를 통해서 전하를 인가받아 선별된 미세먼지를 집진하는 미세먼지 집진부; 및 상기 미세먼지 선별부와 상기 미세먼지 집진부에 각각 연결되어 상기 미세먼지 선별부와 상기 미세먼지 집진부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 미세먼지 선별부와 미세먼지 집진부는, 공기 중의 미세먼지를 전하의 극성을 이용하여 선별하고 집집할 수 있다.

또한, 상기 미세먼지 선별부는, 몸체와 상기 몸체를 부양시키는 양력발생부를 포함하여 비행하는 한 쌍의 드론으로 이루어진 음전하 비행유닛; 및 상기 음전하 비행유닛에 연결되어 공중을 비행하면서 음전하를 발산하는 음전하 생성유닛;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 음전하 생성유닛은, 상기 음전하 비행유닛을 구성하는 한 쌍의 드론에 양단이 각각 연결되는 음전하 메시망; 및 상기 음전하 메시망의 일부분에 설치되며 상기 제어부의 제어에 의해 상기 음전하 메시망에 음전하를 발생시키는 음전하 발생부재;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 미세먼지 집진부는, 몸체와 상기 몸체를 부양시키는 양력발생부를 포함하여 비행하는 한 쌍의 드론으로 이루어진 양전하 비행유닛; 및 상기 양전하 비행유닛에 연결되어 공중을 비행하면서 양전하를 발산하는 양전하 생성유닛;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 양전하 생성유닛은, 상기 양전하 비행유닛을 구성하는 한 쌍의 드론에 양단이 각각 연결되는 양전하 메시망; 및 상기 양전하 메시망의 일부분에 설치되며 상기 제어부의 제어에 의해 상기 양전하 메시망에 양전하를 발생시키는 양전하 발생부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 미세먼지 선별부, 미세먼지 집진부 및 미세먼지 선별부와 미세먼지 집진부의 작동을 제어하는 제어부로 구성되어 미세먼지 선별부와 미세먼지 집진부를 통해서 공기 중의 미세먼지를 전하의 극성을 이용하여 선별하고 집집하여 제거할 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템의 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템의 실시예를 나타낸 도면이고, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템의 블록도이다.

도 1내지 도 2에 도시된 바와 같이, 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하여 제거하는 시스템으로서, 본 발명은 미세먼지 선별부(100), 미세먼지 집진부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.

미세먼지를 집진하거나 제거하기 위해서는 전하를 이용할 수 있는데, 대표적으로 정전기를 통한 미세먼지의 집진이다. 구체적으로, 정전기는 전하가 흐르지 않고 머물러 있는 상태에 있는 전기를 말한다. 보통의 물체가 지닌 양전하와 음전하의 양은 동일하다. 그러나, 음전하가 다른 물체와 접촉하여 마찰할 경우 음전하가 상대 물체로 쉽게 옮겨가기도 한다. 이때, 전자를 잃은 쪽은 양전하가 되고, 전자를 얻는 쪽은 음전하가 되어 전위치가 생긴다.

정전기는 물체가 마찰될 때마다 전하가 저장되고 어느 정도 이상의 전하가 쌓였을 때 적절한 전위차에 의해 그 동안 쌓여있던 전하가 불꽃을 띠며 이동하는 것이다. 미세먼지용 마스크에는 초고압 전류를 이용하여 정전 처리된 필터를 제작하지만, 전기를 느낄 수 없는 이유는 미세먼지를 잡기 위한 양전하와 음전하가 고르게 펴져있어 전기가 멈춰 있기 때문이다. 상기와 같은 미세먼지의 성질을 이용하여 전하를 통해서 미세먼지의 제거가 가능할 것이다.

미세먼지 선별부(100)는 드론에 연결되며 공기 중에 미세먼지에 전하를 인가하여 미세먼지를 선별할 수 있다.

미세먼지 선별부(100)는 음전하 비행유닛(110) 및 음전하 생성유닛(120)을 포함할 수 있다.

음전하 비행유닛(110)은 몸체와 몸체를 부양시키는 양력발생부를 포함하여 비행하는 한 쌍의 드론(30)으로 이루어질 수 있다.

음전하 생성유닛(120)은 음전하 비행유닛(110)에 연결되어 공중을 비행하면서 음전하를 발산할 수 있다. 구체적으로, 음전하 생성유닛(120)은 음전하 비행유닛(110)에 분리 가능하게 결합되어 작업 후 분리하여 세척하여 사용하거나 다른 음전하 생성유닛(120)으로 교체하여 사용이 가능하다.

음전하 생성유닛(120)은 음전하 메시망(122) 및 음전하 발생부재(124)를 포함할 수 있다.

음전하 메시망(122)은 음전하 비행유닛(110)을 구성하는 한 쌍의 드론(30)에 양단이 각각 연결될 수 있다.

음전하 발생부재(124)는 음전하 메시망(122)의 일부분에 설치되며 제어부(300)의 제어에 의해 음전하 메시망(122)에 음전하를 발생시킬 수 있다.

미세먼지 집진부(200)는 미세먼지 선별부(100)에 대응하며 미세먼지 선별부(100)와 동일한 구성으로 미세먼지 선별부(100)를 통해서 전하를 인가받아 선별된 미세먼지를 집진할 수 있다.

미세먼지 집진부(200)는 양전하 비행유닛(210) 및 양전하 생성유닛(220)을 포함할 수 있다.

양전하 비행유닛(210)은 몸체와 상기 몸체를 부양시키는 양력발생부를 포함하여 비행하는 한 쌍의 드론으로 이루어질 수 있다.

양전하 생성유닛(220)은 양전하 비행유닛(210)에 연결되어 공중을 비행하면서 양전하를 발산할 수 있다. 구체적으로, 양전하 생성유닛(220)은 양전하 비행유닛(210)에 분리 가능하게 결합되어 작업 후 분리하여 세척하여 사용하거나 다른 양전하 생성유닛(220)으로 교체하여 사용이 가능하다.

양전하 생성유닛(220)은 양전하 메시망(222) 및 양전하 발생부재(224)를 포함할 수 있다.

양전하 메시망(222)은 양전하 비행유닛(210)을 구성하는 한 쌍의 드론(30)에 양단이 각각 연결될 수 있다.

양전하 발생부재(224)는 양전하 메시망(222)의 일부분에 설치되며 제어부(300)의 제어에 의해 양전하 메시망(222)에 양전하를 발생시킬 수 있다.

제어부(300)는 미세먼지 선별부(100)와 미세먼지 집진부(200)에 각각 연결되어 미세먼지 선별부(100)와 미세먼지 집진부(200)의 작동을 제어할 수 있다.

제어부(300)는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 알아볼 수 있다.

미세먼지 선별부(100)와 미세먼지 집진부(200)는 공기 중의 미세먼지를 전하의 극성을 이용하여 선별하고 집집할 수 있다.

음전하 발생부재(124)와 양전하 발생부재(224)는 각각 일종의 이오나이저일 수 있다.

이오나이저는 내장된 방전바늘에 고전압을 걸어, 플러스 이온과 마이너스 이온을 인공적으로 만들어 내고, 만들어진 플러스 이온과 마이너스 이온을 그대로 두면, 서로 끌려서 결합하므로, 두개의 이온은 중화되어 없어진다. 따라서, 거기서 두개의 이온이 결합하기 전에 바람의 힘을 사용해, 정전기를 없애고 싶은 대상물까지 보내 줄 수 있다.

구체적으로, 대상물이 플러스의 경우는 대상물이 플러스 정전기를 띠고 있으면, 마이너스 이온을 끌어 들일 수 있어 결합해 중화할 수 있고, 플러스 이온은 반발해 날아가 버리고, 대상물이 마이너스 정전기를 띠고 있으면, 플러스 이온을 끌어 들일 수 있어 결합해 중화할 수 있고, 마이너스 이온은 서로 반발해 날아간다.

보다 구체적으로, 이오나이저는 케이스의 송풍구 내에 송풍용의 팬을 형성함과 아울러, 케이스에 있어서의 송풍구에 면하는 위치에, 코로나 방전에 의해 양(正), 음(負)의 이온을 발생하는 복수의 방전 전극을 형성되며, 다른 극성의 이온을 발생하는 2 개의 방전 전극의 조합으로 이루어지는 방전 전극쌍을 복수 갖고, 방전 전극쌍에 있어서의 2 개의 방전 전극의, 전극 선단으로부터 송풍구의 중심까지의 거리인 선단-중심간 거리가 서로 다르고, 양의 방전 전극이 음의 방전 전극 보다 선단-중심간 거리가 길게 되어 있는 제 1방전 전극 쌍과, 음의 방전 전극이 양의 방전 전극 보다 선단-중심간 거리가 길게 되어 있는 제 2방전 전극쌍을, 각각 복수 그리고 서로 동수(同數) 갖고, 이들 제 1방전 전극쌍과 제 2방전 전극쌍이 송풍구의 중심의 둘레에 교대로 배치된 구조일 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 집진 시스템
30 : 드론
100 : 미세먼지 선별부
110 : 음전하 비행유닛
120 : 음전하 생성유닛
122 : 음전하 메시망
124 : 음전하 발생부재
200 : 미세먼지 집진부
210 : 양전하 비행유닛
220 : 양전하 생성유닛
222 : 양전하 메시망
224 : 양전하 발생부재
300 : 제어부

Claims (5)

1. 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하여 제거하는 시스템으로서,
   상기 드론에 연결되며 공기 중에 미세먼지에 전하를 인가하여 미세먼지를 선별하는 미세먼지 선별부;
   상기 미세먼지 선별부에 대응하며 상기 미세먼지 선별부와 동일한 구성으로 상기 미세먼지 선별부를 통해서 전하를 인가받아 선별된 미세먼지를 집진하는 미세먼지 집진부; 및
   상기 미세먼지 선별부와 상기 미세먼지 집진부에 각각 연결되어 상기 미세먼지 선별부와 상기 미세먼지 집진부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 미세먼지 선별부와 미세먼지 집진부는,
   공기 중의 미세먼지를 전하의 극성을 이용하여 선별하고 집집하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 미세먼지 선별부는,
   몸체와 상기 몸체를 부양시키는 양력발생부를 포함하여 비행하는 한 쌍의 드론으로 이루어진 음전하 비행유닛; 및
   상기 음전하 비행유닛에 연결되어 공중을 비행하면서 음전하를 발산하는 음전하 생성유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 하는 집진 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 음전하 생성유닛은,
   상기 음전하 비행유닛을 구성하는 한 쌍의 드론에 양단이 각각 연결되는 음전하 메시망; 및
   상기 음전하 메시망의 일부분에 설치되며 상기 제어부의 제어에 의해 상기 음전하 메시망에 음전하를 발생시키는 음전하 발생부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 집진 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 미세먼지 집진부는,
   몸체와 상기 몸체를 부양시키는 양력발생부를 포함하여 비행하는 한 쌍의 드론으로 이루어진 양전하 비행유닛; 및
   상기 양전하 비행유닛에 연결되어 공중을 비행하면서 양전하를 발산하는 양전하 생성유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 집진 시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 양전하 생성유닛은,
   상기 양전하 비행유닛을 구성하는 한 쌍의 드론에 양단이 각각 연결되는 양전하 메시망; 및
   상기 양전하 메시망의 일부분에 설치되며 상기 제어부의 제어에 의해 상기 양전하 메시망에 양전하를 발생시키는 양전하 발생부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용하여 미세먼지를 집진하는 집진 시스템.

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