KR20210151290A - 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치 - Google Patents

초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치 Download PDF

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KR20210151290A
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Abstract

본 발명은 오염공기에 포함된 초미세먼지와 휘발성 유기화합물을 동시에 제거하는 장치가 개시된다. 본 발명의 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치는, 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함한 오염공기가 외부로부터 유입되는 방향의 직각방향으로 설치되어 오염공기가 직각방향으로 이동되도록 유도하며, 초미세먼지에 음극의 하전을 주어 초미세먼지가 전하를 가지게 하는 전기집진기(10); 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기에 포함된 초미세먼지에 양극의 이온을 결합시켜 초미세먼지를 조대화시키는 하나 이상의 이오나이저(20); 이오나이저(20)를 통과하는 오염공기에 포함된 조대화된 초미세먼지를 여과하는 미디움필터(30); 미디움필터(30)를 통과하는 오염공기에 포함된 유해 미생물을 여과하는 메쉬필터(40); 메쉬필터(40)를 통과하는 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 혼합물질(55)이 표면에 코팅되는 코팅 유리(50); 및 오염공기가 메쉬필터(40)를 통과할 때, 코팅 유리(50)에 자외선을 조사하여 오염공기에 포함된 산소 및 수분을 래디칼로 변화시키며, 래디칼의 산화 반응에 의해 휘발성 유기화합물이 제거되도록 하는 자외선조사기(60);를 포함함으로써, 오염공기에 포함된 초미세먼지와 휘발성 유기화합물을 동시에 제거함에 따라, 미세먼지의 저감 효율이 향상될 수 있다.

Description

초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치{Simultaneous removal device for ultra fine dust and volatile organic compounds}
본 발명은 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오염공기에 포함된 초미세먼지와 휘발성 유기화합물을 동시에 제거하는 장치에 관한 것이다.
먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질로 석탄, 석유 등의 화석연료를 연소할 때나 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생된다.
먼지는 입자의 크기에 따라 50 ㎛ 이하인 총먼지(TSP)와 입자의 크기가 매우 작은 미세먼지(particulate matter, PM)로 구분된다.
미세먼지는 지름이 10 ㎛보다 작은 미세먼지 PM10과 지름이 2.5 ㎛보다 작은 미세먼지 PM2.5로 나누어지며, 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물러 있다 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동함으로써 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
특히, 세계보건기구(WHO)는 미세먼지에 대한 대기질 가이드라인을 1987년부터 제시했으며, 2013년에는 국제 암연구기관(IARC)에서 미세먼지를 사람에게 발암이 확인된 1군 발암물질로 지정하였다.
이러한 미세먼지는 발생하는 지역, 계절, 기상조건 등에 따라 성분이 달라질 수 있다.
일반적으로는, 대기오염물질이 공기 중에서 반응하여 형성된 황산염, 질산염 등의 덩어리와 화석연료를 연소하면 발생되는 탄소류 및 그을음이나 연기가 엉겨 생기는 검은 물질, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다.
이러한 성분으로 구성된 미세먼지는 화석연료가 연소되는 과정에서 배출되는 황산물이 대기 중의 수증기, 암모니아와 결합하거나 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중의 수증기, 오존, 암모니아 등과 결합하는 화학반응을 통해 발생된다.
우리나라의 미세먼지 농도는 주요 선진국과 비교해보면 여전히 높은 수준으로 미국, 프랑스, 파리보다 각각 1.5 배, 2.1배, 2.3배 높음이 확인되었다.
이는, 우리나라의 인도밀도가 높고, 도시화, 산업화가 고도로 진행되어 있어 단위 면적당 미세먼지 배출량이 많고, 지리적 위치와 기상여건 등까지 유리하지 않기 때문이다.
또한, 우리나라 주변에 자주 형성되는 대륙성 고기압으로 인한 대기정체로 인해 미세먼지가 자주 발생되는 것이다.
최근에는 미세먼지를 저감시키기 위해 다양한 방식과 형태의 미세먼지 저감장치가 개발되고 있으며, 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0073322호(이하, 문헌 1), 대한민국 등록특허공보 제10-1628076호(이하, 문헌 2), 대한민국 등록특허공보 제10-1801517호(이하, 문헌 3) 및 대한민국 등록특허공보 제10-0640728호(이하, 문헌 4)가 있다.
문헌 1은 미세먼지 저감 장치 및 그 방법으로 10 ㎛ 이하 미세먼지들의 상호충돌 또는 주변 환경에 따라 하전된 전기적 특성과 반대되는 특정 전하를 띠는 액적을 전기수력학 노즐을 통해 특정 공간 내에 분사함으로써 미세먼지를 제거하는 발명이다.
문헌 2는 미세먼지 제거장치로 유입된 오염공기가 분사되는 분무입자에 묻어 떨어지면서 세척 정화를 통해 공기 속의 미세먼지를 제거하여 쾌적한 실내 환경을 조성하는 발명이다.
문헌 3은 미세먼지 포집기로 차량의 상면에 설치하거나, 집 내부에 설치하여 공기 중에 포함된 미세먼지를 제거한 후 외부로 깨끗한 공기를 배출하는 발명이다.
문헌 4는 습식 공기청정기용 정화장치로 유입되는 실내 공기와 세척수 사이의 접촉면적 극대화를 통해 공기 중의 유해물질을 효과적으로 흡착하는 발명이다.
그러나 상기 문헌 1 내지 4는 오염공기에 포함된 미세먼지의 저감(또는 제거)을 수행하고 있으나, 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOCs)을 제거하기 위한 구성 또는 과정이 생략됨에 따라, 휘발성 유기화합물의 제거가 불가능하여 미세먼지의 저감 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0073322호 대한민국 등록특허공보 제10-1628076호 대한민국 등록특허공보 제10-1801517호 대한민국 등록특허공보 제10-0640728호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 오염공기에 포함된 초미세먼지와 휘발성 유기화합물을 동시에 제거하는 장치를 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 외부의 오염공기가 직각방향으로 이동되도록 유도한 후 초미세먼지를 조대화시켜 초미세먼지를 제거하고, 자외선조사기의 자외선을 조사를 통해 수산기를 생성하여 오염공기의 휘발성 유기화합물을 제거하는 장치를 제공하는데 목적이 있다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치는, 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함한 오염공기가 외부로부터 유입되는 방향의 직각방향으로 설치되어 오염공기가 직각방향으로 이동되도록 유도하며, 초미세먼지에 음극의 하전을 주어 초미세먼지가 전하를 가지게 하는 전기집진기(10); 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기에 포함된 초미세먼지에 양극의 이온을 결합시켜 초미세먼지를 조대화시키는 하나 이상의 이오나이저(20); 이오나이저(20)를 통과하는 오염공기에 포함된 조대화된 초미세먼지를 여과하는 미디움필터(30); 미디움필터(30)를 통과하는 오염공기에 포함된 유해 미생물을 여과하는 메쉬필터(40); 메쉬필터(40)를 통과하는 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 혼합물질(55)이 표면에 코팅되는 코팅 유리(50); 및 오염공기가 메쉬필터(40)를 통과할 때, 코팅 유리(50)에 자외선을 조사하여 오염공기에 포함된 산소 및 수분을 래디칼로 변화시키며, 래디칼의 산화 반응에 의해 휘발성 유기화합물이 제거되도록 하는 자외선조사기(60);를 포함한다.
또한, 전기집진기(10)는, 직각방향으로 연장형성되는 복수의 활성탄소섬유로 이루어지며, 복수의 활성탄소섬유로 유입되는 외부의 오염공기를 직각방향으로 이동시켜 이오나이저(20)로 유도하는 ACF 다발(11); 및 ACF 다발(11)을 따라 이동하는 초미세먼지가 전하를 가지도록, ACF 다발(11)에 음극의 전압을 인가하는 전원(12);을 포함한다.
그리고 복수의 활성탄소섬유는, 외부의 오염공기가 유입 및 이오나이저(20)로 이동되도록, 인접한 활성탄소섬유와 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 외부의 오염공기의 이동경로를 형성한다.
또한, 이오나이저(20)는, 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기의 이동방향을 가로지르는 방향으로 양극의 이온을 발생시키는 방전침(21);을 포함한다.
그리고 혼합물질(55)은, 이산화 타이타늄, 구리, 알루미늄을 적어도 포함한다.
또한, 자외선조사기(60)는, 혼합물질(55)에 자외선을 조사하여 이산화 타이타늄을 활성화시키며, 이산화 타이타늄의 활성화를 통해 OH- 래디칼이 생성되도록 한다.
본 발명에 따른 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치는, 전기집진기(10), 상기 미디움필터(30) 및 상기 메쉬필터(40)에 의해 외부의 오염공기에 포함된 초미세먼지의 저감과 동시에 소음의 저감이 가능하다.
본 발명에 따른 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치는, NRC 0.7 이상 및 PM2.5 이하의 초미세먼지를 30 % 이상 저감 가능하다.
본 발명에 따르면, 오염공기에 포함된 초미세먼지와 휘발성 유기화합물을 동시에 제거함에 따라, 미세먼지의 저감 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 외부의 오염공기에 포함된 초미세먼지의 저감과 동시에 소음의 저감을 수행할 수 있다.
그리고 본 발명에 따르면, NRC 0.7 이상, PM2.5 이하의 초미세먼지를 30 % 이상 저감할 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기집진기를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이오나이저, 미디움필터 및 메쉬필터의 배치를 나타내는 개략도이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코팅 유리 및 자외선조사기에 의한 휘발성 유기화합물의 제거과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기집진기를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기집진기의 일부를 확대한 일부확대도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 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.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치(1)(이하에서는, "동시 제거장치(1)"라 한다.)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기집진기를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이오나이저, 미디움필터 및 메쉬필터의 배치를 나타내는 개략도이며, 도 4a 내지 4d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코팅 유리 및 자외선조사기에 의한 휘발성 유기화합물의 제거과정을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 동시 제거장치(1)는 초미세먼지와 휘발성 유기화합물(VOCs)을 동시에 제거하기 위해 전기집진기(10), 이오나이저(20), 미디움필터(30), 메쉬필터(40), 코팅유리(50) 및 자외선조사기(60)를 포함하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 동시 제거장치(1)는 실내 또는 실외에 적용 가능하도록, 상기 구성요소들의 길이 및 폭이 조절될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전기집진기(10)는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물을 포함한 오염공기가 외부로부터 유입되는 방향의 직각방향으로 이동되도록 유도하는 ACF 다발(11)이 구성된다.
여기서, 오염공기는 송풍팬(미도시)에 의해 ACF 다발(11)을 향해 이동하게 되며, ACF 다발(11)은 직각방향으로 연장형성되는 복수의 활성탄소섬유(Activative carbon fiber, ACF)로 이루어지며, 복수의 활성탄소섬유(11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5)로 유입되는 외부의 오염공기를 직각방향으로 이동시켜 이오나이저(20)로 유도한다.
이때, ACF 다발(11)은 흡착제로 사용되는 활성탄소섬유로 이루어지기 때문에, 오염공기에 포함된 초미세먼지를 흡착하여 여과하는 것이 가능하다.
복수의 활성탄소섬유(11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5)는 외부의 오염공기가 유입되도록 하면서, 외부의 오염공기를 이오나이저(20)로 이동되도록 하기 위해 인접한 활성탄소섬유와 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 외부의 오염공기의 이동경로를 형성한다.
구체적인 일례로, 제1 활성탄소섬유(11-1)는 이와 인접한 제2 활성탄소섬유(11-2)와 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격될 수 있고, 제2 활성탄소섬유(11-2)는 이와 인접한 제3 활성탄소섬유(11-3)와 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격될 수 있다.
그리고 복수의 활성탄소섬유(11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5)는 수평형 활성탄소섬유(11-1a, 11-2a, 11-3a, 11-4a, 11-5a, 이하에서는 "11-a")와 이와 연결 또는 일체형으로 구현되는 수직형 활성탄소섬유(11-1b, 11-2b, 11-3b, 11-4b, 11-5b, 이하에서는 "11-b")로 이루어진다.
수평형 활성탄소섬유(11-a)는 가상의 수평선(예: 지면) 상에 동일하게 수평하게 배치되며, 모두 동일한 길이로 이루어질 수 있고, 수직형 활성탄소섬유(11-b)는 수평형 활성탄소섬유(11-a)의 일측으로부터 모두 동일한 길이로 수직 배치될 수 있다.
더 나아가, 수직형 활성탄소섬유(11-b)는 도면에 미도시되었으나, 수평형 활성탄소섬유(11-a)와 연결된 일측으로부터 오염공기가 배출되는 타측으로 갈수록 폭이 증가될 수 있다.
이에 따라, 서로 인접한 활성탄소섬유 간의 이격 공간에 해당되는 오염공기의 이동경로 중 수직형 활성탄소섬유(11-b)의 일측으로부터 타측에 해당되는 구간에서는 구간 폭이 축소될 수 있고, 상기 구간의 폭 축소에 의해 ACF 다발(11)을 따라 이동하게 되는 오염공기는 이동속도가 점차 증가될 수 있다.
한편, 복수의 활성탄소섬유(11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5)는 오염공기의 이동경로를 형성하기 위해 둘 이상으로 구비된다면 그 갯수를 한정하지 아니하고, ACF 다발(11)은 복수의 활성탄소섬유의 갯수에 따라 규격이 달라지는 것이 바람직하다.
전기집진기(10)는 ACF 다발(11)으로 오염공기의 이동을 유도할 뿐만 아니라, 초미세먼지에 음극의 하전을 주어 초미세먼지가 전하를 가지게 하기 위해 전원(12)이 구성된다.
여기서, 전원(12)은 ACF 다발(11)을 따라 이동하는 초미세먼지가 전하를 가지도록 ACF 다발(11)에 음극의 전압을 인가하며, ACF 다발(11)에 음극의 전압이 인가되는 것은 ACF 다발(11)이 전기 전도성이 뛰어난 활성탄소섬유로 이루어지기 때문에 가능하다.
도 3을 참조하면, 이오나이저(20)는 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기에 포함된 초미세먼지에 양극의 이온을 결합시켜 초미세먼지를 조대화시킨다.
또한, 이오나이저(20)는 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기의 이동을 방해하지 않으면서 초미세먼지를 조대화시키기 위해, 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기의 이동방향을 가로지르는 방향으로 양극의 이온을 발생시키게 배치되며, 초미세먼지의 조대화 효율을 극대화하기 위해 한 쌍의 이오나이저(20-1, 20-2)로 구현될 수 있다.
또한, 이오나이저(20)는 양극의 이온을 발생시키기 위한 구성요소인 방전침(21)이 일측에 구비될 수 있다.
방전침(21)은 이오나이저(20)의 배치 방향에 따라, 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기의 이동방향을 가로지르는 방향으로 양극의 이온을 발생시키는 것이 바람직하다.
더 나아가, 방전침(21)은 양극의 이온 발생 뿐만 아니라, 음극의 이온도 발생시키기 위해 복수로 구비될 수 있다. 즉, 하나의 방전침(21)은 양극의 이온, 다른 하나의 방전침(21)은 음극의 이온을 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 방전침(21)이 양극 및 음극의 이온을 발생시키도록 구현되는 것은 만약, 전원(12)이 ACF 다발(11)에 양극의 전압을 인가하여 초미세먼지가 양극의 하전에 의한 전하를 가지게 되는 경우, 상기 초미세먼지에 음극의 이온을 결합시켜 초미세먼지를 조대화시키기 위함이다.
한편, 이오나이저(20)에 의해 조대화된 초미세먼지는 입자의 크기가 1.0~3.0 ㎛일 수 있다.
미디움필터(30)는 이오나이저(20)를 통과하는 오염공기에 포함된 조대화된 초미세먼지를 여과한다.
이러한 미디움필터(30)는 이오나이저(20)에서 조대화된 1.0~3.0 ㎛의 초미세먼지의 여과가 가능한 필터로 가공되는 것이 바람직하다.
메쉬필터(40)는 미디움필터(30)를 통과하는 오염공기에 포함된 유해 미생물을 여과한다.
여기서, 유해 미생물은 집먼지, 진드기, 바이러스, 곰팡이 등과 같이 인체에 해로운 유해물질일 수 있다.
이에 따라, 메쉬필터(40)는 유해 미생물의 여과가 가능한 필터로 가공되는 것이 바람직하다.
또한, 메쉬필터(40)는 항균 부직포 필터 형태로 가공되어 유해 미생물에 대한 항균력을 가질 수 있다.
이와 같이, 메쉬필터(40)가 항균력을 가지는 것은 항균 부직포 필터의 표면에 미세 입자크기로 분산된 항균물질이 표면에서의 유해 미생물의 생장을 억제하여 2차 오염을 방지하기 때문이다.
도 4a 내지 4d를 참조하면, 코팅 유리(50)는 메쉬필터(40)를 통과하는 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 혼합물질(55)이 표면에 코팅된다.
여기서, 메쉬필터(40)를 통과하는 오염공기에는 휘발성 유기화합물과 더불어 산소 및 수분이 포함될 수 있으며, 혼합물질(55)은 이산화 타이타늄(TiO2), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)을 적어도 포함할 수 있다.
혼합물질(55)은 자외선조사기(60)로부터 조사되는 자외선(UV)에 의해 이산화 타이타늄이 활성화되어 전자와 정공을 생성하며, 전자 또는 정공을 이용하여 오염공기의 산소 및 수분을 래디칼(또는 수산기)로 변화시키고, 래디칼의 산화 반응에 의해 휘발성 유기화합물이 오염공기로부터 제거되도록 한다.
자외선조사기(60)는 메쉬필터(40)를 통과하는 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물, 산소 및 수분을 제거하며, 그 과정은 도 4a 내지 4d에 도시된 바와 같다.
도 4a를 참조하면, 메쉬필터(40)를 통과하는 오염공기는 전단의 미디움필터(30)에 의해 초미세먼지가 제거된 상태이면서 휘발성 유기화합물(A), 산소(B) 및 수분(C)을 포함한다.
도 4b를 참조하면, 자외선조사기(60)는 오염공기가 메쉬필터(40)를 통과할 때, 코팅 유리(50)에 자외선을 조사하여 혼합물질(55)이 전자와 정공을 생성하도록 유도한다.
여기서, 자외선조사기(60)의 자외선 조사 시기는 오염공기가 메쉬필터(40)를 통과할 때인 것이 바람직하나, 오염공기의 빠른 이동속도에 따라 휘발성 유기화합물 과정이 생략될 수 있기 때문에, 오염공기가 전기집진기(10)에 유입될 때부터 자외선을 조사하는 것이 더 바람직하다.
도 4c를 참조하면, 오염공기에 포함된 산소 및 수분은 전자 또는 정공에 의해 래디칼(D)로 변화된다.
여기서, 래디칼(D)은 혼합물질(55)의 이산화 타이타늄이 자외선에 의해 활성화됨에 따라 생성되는 OH- 래디칼을 의미한다.
도 4d를 참조하면, 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물은 래디칼(D)의 산화 반응에 의해 분해되어 오염공기로부터 제거된다.
이에 따라, 코팅 유리(50) 및 자외선조사기(60)의 휘발성 유기화합물 제거 과정을 통과하는 공기는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물이 모두 제거된 청정공기일 수 있다.
상기의 구성요소들을 기반으로 본 발명의 동시 제거장치(1)는 오염공기에 포함된 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물의 동시 제거가 가능하다.
또한, 본 발명의 동시 제거장치(1)는 외부의 오염공기에 포함된 초미세먼지 저감과 동시에 소음을 저감시키기 위해 전기집진기(10), 미디움필터(30) 및 메쉬필터(40)의 소재 및 구조가 기설정될 수 있다.
그리고 본 발명의 동시 제거장치(1)는 NRC 0.7 이상 및 PM2.5 이하의 초미세먼지를 30 % 이상 저감하는 규격의 장치로 제조될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하면서 상기 제1 실시예와 중복되지 않는 부분을 중심으로 본 발명의 제2 실시예에 따른 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기집진기를 개략적으로 나타내는 측단면도이며, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기집진기의 일부를 확대한 일부확대도이다.
도 5를 참조하면, 전기집진기(10)는 상기 제1 실시예와 비교하여 ACF 다발(11)의 배치 방식이 다를 수 있다.
구체적인 일례로, 제1 활성탄소섬유(11-1), 제2 활성탄소섬유(11-2), 제3 활성탄소섬유(11-3), 제4 활성탄소섬유(11-4) 및 제5 활성탄소섬유(11-5) 순으로 배치되는 위치가 높아질 수 있다.
구체적인 일례로, 제1 수평형 활성탄소섬유(11-1a)는 가상의 수평선 상에 배치되어 가장 낮은 위치에 배치될 수 있으며, 나머지 제2 수평형 활성탄소섬유(11-2a), 제3 수평형 활성탄소섬유(11-3a), 제4 수평형 활성탄소섬유(11-4a) 및 제5 수평형 활성탄소섬유(11-5a) 순으로 제1 수평형 활성탄소섬유(11-1a)와의 높이 차가 커져 제5 수평형 활성탄소섬유(11-5a)가 가장 높은 위치에 배치될 수 있다.
한편, 수직형 활성탄소섬유(11-b)는 상기 제1 실시예와 달리 서로 다른 길이로 이루어지되, 그 길이는 수평형 활성탄소섬유(11-a)와 연결 또는 일체형으로 구현되는 일측과 대향된 타측의 높이가 서로 동일해지는 길이일 수 있다.
구체적인 일례로, 수평형 활성탄소섬유(11-a) 중 가장 낮은 위치에 배치되는 제1 수평형 활성탄소섬유(11-1a)와 연결 또는 일체형으로 구현되는 제1 수직형 활성탄소섬유(11-1b)는 다른 수직형 활성탄소섬유(11-b)보다 길이가 길게 이루어지되, 가장 높은 위치에 배치되는 제5 수평형 활성탄소섬유(11-5a)와 연결 또는 일체형으로 구현되는 제5 수직형 활성탄소섬유(11-5b)는 다른 수직형 활성탄소섬유(11-b)보다 길이가 짧게 이루어짐으로써, 수직형 활성탄소섬유(11-b)의 타측은 모두 동일한 높이에 배치될 수 있다.
도 6을 참조하면, 전기집진기(10)는 수평형 활성탄소섬유(11-a)의 일측과 수직형 활성탄소섬유(11-b)의 일측이 연결되는 경우, 활성탄소섬유의 연결 구조를 보강하기 위한 보강부재(13)가 구성될 수 있다.
보강부재(13)는 외부의 충격으로부터 연결 구조를 보강하기 위한 플렉시블한 재질(예: 실리콘, 고무 등)로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 보강부재(13)는 활성탄소섬유의 연결 구조를 구현하기 위해 일측부에 수평형 활성탄소섬유(11-a)의 일측이 인입가능한 제1 인입홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 타측부에 수직형 활성탄소섬유(11-1b)의 일측이 인입가능한 제2 인입홈(미도시)이 형성될 수 있다.
그리고 보강부재(13)는 활성탄소섬유의 연결 구조를 보강할 뿐만 아니라, 오염공기의 이동속도가 수평형 활성탄소섬유(11-a)의 구간보다 수직형 활성탄소섬유(11-b)에서 증가되도록, 일부가 절곡형성될 수 있다.
구체적인 일례로, 제2 보강부재(13-2)의 일측은 수직형 활성탄소섬유(11-2b)의 하부를 감싸면서 제1 폭(13a)의 두께를 가지게 절곡형성될 수 있다. 또한, 제2 보강부재(13-2)의 타측은 제2 수직형 활성탄소섬유(11-2b)의 측부를 감싸면서 제2 수직형 활성탄소섬유(11-2b)의 타측을 향할수록 두께가 증가하여 제2 폭(13b)의 두께를 가지게 절곡형성될 수 있다.
즉, 보강부재(13)는 일측의 두께가 동일하나, 타측의 두께가 수직형 활성탄소섬유(11-b)의 타측으로 갈수록 증가할 수 있다.
그리고 제1 폭(13a)보다 제2 폭(13b)의 폭이 더 크기 때문에, 제2 보강부재(13-2)와 제1 수평형 활성탄소섬유(11-1a) 간의 폭인 제1 구간 폭(11a)보다 제2 보강부재(13-2)와 제1 수직형 활성탄소섬유(11-1b) 간의 폭인 제2 구간 폭(11b)이 축소될 수 있다.
이에 따라, 제1, 2 수평형 활성탄소섬유(11-1a, 11-2a)의 구간보다 제1, 2 수직형 활성탄소섬유(11-1b, 11-2b)의 구간에서 오염공기의 이동속도가 증가될 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 실시예들을 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 실시예들에 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 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
1: 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치,
10: 전기집진기,
11: ACF 다발,
12: 전원,
13: 보강부재,
20: 이오나이저,
21: 방전침,
30: 미디움필터,
40: 메쉬필터,
50: 코팅 유리,
55: 혼합물질,
60: 자외선조사기.

Claims (8)

  1. 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함한 오염공기가 외부로부터 유입되는 방향의 직각방향으로 설치되어 상기 오염공기가 상기 직각방향으로 이동되도록 유도하며, 상기 초미세먼지에 음극의 하전을 주어 상기 초미세먼지가 전하를 가지게 하는 전기집진기(10);
    상기 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기에 포함된 초미세먼지에 양극의 이온을 결합시켜 상기 초미세먼지를 조대화시키는 하나 이상의 이오나이저(20);
    상기 이오나이저(20)를 통과하는 오염공기에 포함된 조대화된 초미세먼지를 여과하는 미디움필터(30);
    상기 미디움필터(30)를 통과하는 오염공기에 포함된 유해 미생물을 여과하는 메쉬필터(40);
    상기 메쉬필터(40)를 통과하는 오염공기에 포함된 휘발성 유기화합물을 제거하기 위한 혼합물질(55)이 표면에 코팅되는 코팅 유리(50); 및
    상기 오염공기가 상기 메쉬필터(40)를 통과할 때, 상기 코팅 유리(50)에 자외선을 조사하여 상기 오염공기에 포함된 산소 및 수분을 래디칼로 변화시키며, 상기 래디칼의 산화 반응에 의해 상기 휘발성 유기화합물이 제거되도록 하는 자외선조사기(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기집진기(10)는,
    상기 직각방향으로 연장형성되는 복수의 활성탄소섬유로 이루어지며, 상기 복수의 활성탄소섬유로 유입되는 외부의 오염공기를 상기 직각방향으로 이동시켜 상기 이오나이저(20)로 유도하는 ACF 다발(11); 및
    상기 ACF 다발(11)을 따라 이동하는 초미세먼지가 전하를 가지도록, 상기 ACF 다발(11)에 음극의 전압을 인가하는 전원(12);을 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 활성탄소섬유는,
    상기 외부의 오염공기가 유입 및 상기 이오나이저(20)로 이동되도록, 인접한 활성탄소섬유와 동일한 간격 또는 서로 다른 간격으로 이격되어 상기 외부의 오염공기의 이동경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이오나이저(20)는,
    상기 전기집진기(10)를 통과하는 오염공기의 이동방향을 가로지르는 방향으로 양극의 이온을 발생시키는 방전침(21);을 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합물질(55)은,
    이산화 타이타늄, 구리, 알루미늄을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 자외선조사기(60)는,
    상기 혼합물질(55)에 자외선을 조사하여 상기 이산화 타이타늄을 활성화시키며, 상기 이산화 타이타늄의 활성화를 통해 OH- 래디칼이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기집진기(10), 상기 미디움필터(30) 및 상기 메쉬필터(40)에 의해 상기 외부의 오염공기에 포함된 초미세먼지의 저감과 동시에 소음의 저감이 가능한 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    NRC 0.7 이상 및 PM2.5 이하의 상기 초미세먼지를 30 % 이상 저감 가능한 것을 특징으로 하는 초미세먼지 및 휘발성 유기화합물 동시 제거장치.
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