KR20220023252A - 환기 극대화 시스템 및 이를 이용한 환기 극대화 방법 - Google Patents

환기 극대화 시스템 및 이를 이용한 환기 극대화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 창호가 마련된 건물에 적용되는 환기 극대화 시스템으로서, 실내에 배치되고, 작동 시 실내 미세 먼지 농도를 낮추는 공기 청정기; 창호에 장착되고, 외부에서 실내로 유입되는 미세 먼지를 차단하는 미세 먼지 필터; 상기 공기 청정기 작동 중 발생하는 실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도를 측정하는 센서; 및 상기 센서에서 측정된 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 이하가 되도록, 공기 청정기의 작동과 창호의 개폐를 제어하는 제어 수단;을 포함하는, 환기 극대화 시스템을 제공한다.

Description

환기 극대화 시스템 및 이를 이용한 환기 극대화 방법{Enlarging ventilation system and method for Enlarging ventilation using the same}
본 발명은 환기 극대화 시스템 및 이를 이용한 환기 극대화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공기 청정기와 미세 먼지 필터를 활용한 환기 극대화 시스템 및 이를 이용한 환기 극대화 방법에 관한 것이다.
근래 들어 실내활동 시간의 증가 및 건물의 밀집화 경향에 따라 실내 환경과 공기 질의 중요성에 대한 인식이 제고되고 있는 실정이다. 아파트나 오피스텔과 같이 고층건물이 밀집한 주거형태에서는 외부의 오염공기가 실내로 유입되는 염려 때문에 창호의 개방이 극히 곤란하다. 이에 따라, 별도의 환기 수단이 마련되지 않는 한, 실내의 공기도 그 질적 저하를 피할 수 없다.
종래 환기 수단으로서, 미세 먼지 등의 각종의 오염 물질을 포함한 공기가 실내로 유입되는 경우 이를 정화할 목적으로 공기청정기가 개발되어 시판되고 있다.
한편, 실내는 재실자의 호흡, 벽지 페인트, 접착제 등에 의해 유해 가스가 발생하기 때문에, 환기가 필요하다.
그러나, 환기를 위해 창호를 개방하는 경우, 창호를 통해 미세 먼지를 함유하는 외기가 실내로 유입되어 실내 미세 먼지 농도가 증가하기 때문에, 공기 청정기의 효율이 떨어진다.
따라서, 실내 유해 가스의 농도를 낮추기 위한 환기 시, 실내 미세 먼지 농도가 증가하지 않도록 하는 환기 시스템이 필요한 실정이다.
본 발명은 실내 유해 가스 농도를 낮추기 위한 환기 시, 실내 미세 먼지 농도가 증가하지 않고 일정하게 유지될 수 있어, 쾌적한 실내 환경을 항상 제공할 수 있는 환기 극대화 시스템 및 이를 이용한 환기 극대화 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 창호가 마련된 건물에 적용되는 환기 극대화 시스템으로서, 실내에 배치되고, 실내 미세 먼지 농도를 낮추는 공기 청정기; 창호에 장착되고, 외부에서 실내로 유입되는 미세 먼지를 차단하는 미세 먼지 필터; 실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도를 측정하는 센서; 및 상기 센서에서 측정된 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 이하가 되도록, 미세 먼지 필터가 장착된 창호의 개폐를 제어하는 제어 수단을 포함하는, 환기 극대화 시스템이 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 환기 극대화 시스템 및 이를 이용한 환기 극대화 방법은 공기 청정기와 미세먼지 필터를 활용하여 실내 유해 가스 농도를 낮추기 위한 환기 시, 실내 미세 먼지 농도가 증가하지 않고 일정하게 유지됨에 따라, 쾌적한 실내 환경을 항상 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 환기 극대화 시스템의 구성도이다.
도 2는 미세 먼지 필터의 구조를 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 필터의 메쉬층을 형성하는 2성분 복합사의 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 환기 극대화 시스템에 대하여 설명한다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리 범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.
그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 1은 본 발명에 따른 환기 극대화 시스템의 구성도이다.
본 발명에 따른 환기 극대화 시스템은 실내와 실외로 구분되고, 적어도 하나 이상의 창호가 마련된 건물에 적용된다. 구체적으로, 상기 환기 극대화 시스템은 공기 청정기(100), 미세 먼지 필터(200), 센서(300) 및 제어 수단(400)을 포함한다.
상기 공기 청정기(100)는 실내에 배치되고, 실내 미세 먼지 농도를 낮춘다. 상기 미세 먼지 필터(200)는 창호에 장착되고, 외부에서 실내로 유입되는 미세 먼지를 차단한다. 그리고, 상기 센서(300)는 실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도를 측정한다. 상기 제어 수단(400)은, 상기 센서(300)에서 측정된 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 이하가 되도록, 미세 먼지 필터(200)가 장착된 창호의 개폐를 제어한다.
상기 미리 설정된 안전 기준치 농도는, 건물의 크기, 용도에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 실내 유해 가스는 질소, 일산화 탄소, 이산화 탄소, TVOC 등 일 수 있으며, 상기 실내 유해 가스의 미리 설정된 안전 기준치 농도는 질소 0.5ppm, 일산화 탄소 0.05 ppm, 이산화 탄소 1000ppm, TVOC 500μg/m3 등 일 수 있다.
구체적으로, 실내 미세 먼지 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 초과인 경우, 상기 제어 수단(400)은 실내 유해 가스가 실외로 배출되도록 미세 먼지 필터(200)가 장착된 창호를 개방할 수 있다. 상기 "실내 미세 먼지 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 초과인 경우"는 환기가 필요한 경우를 의미한다. 상기 제어 수단(400)은 건물에 설치된 중앙 제어 시스템일 수 있으며, 자동으로 공기 청정기(100)의 작동 및 미세 먼지 필터(200)가 장착된 창호의 개폐를 제어할 수 있다.
하나의 예시에서, 미세 먼지 필터(200)가 장착된 창호를 개방하여 실내 유해 가스가 실외로 배출되는 동안, 실내 미세 먼지 농도는 안전 기준치 농도 이하로 유지될 수 있다. 이는 창호가 열리더라도, 외기에 함유된 미세 먼지가 상기 필터(200)에 의해 걸러지기 때문이다.
또한, 외부 미세 먼지 유입을 최소화 하기 위하여, 적정 환기 시간 후, 상기 제어 수단(400)은 실내 유해 가스 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 이하로 도달하면 창호를 닫을 수 있다.
본 발명에 따른 환기 시스템은 실내 유해 가스 농도를 낮추기 위한 환기 시, 미세 먼지 필터(200)가 장착된 창호를 열기 때문에, 실내로 유입되는 외기에 함유된 미세 먼지가 미세 먼지 필터(200)에 의해 걸러지기 때문에, 창호를 개방하여 환기하는 동안, 실내 미세 먼지 농도가 안전 기준치 농도 이하로 유지될 수 있고, 이에 따라, 쾌적한 실내 환경을 지속적으로 유지하도록 할 수 있다
하나의 예시에서, 본 발명에 따른 환기 시스템은 제어 수단(400)을 조작하는 리모트 콘트롤러를 추가로 포함할 수 있다. 사용자는 리모트 콘트롤러를 통해 원격, 수동으로 창호 개폐를 제어할 수 있다.
또한, 상기 리모트 콘트롤러는, 실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도를 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이부는 안전 기준치 농도가 표시될 수 있다. 그리고 상기 리모트 콘트롤러는 안전 기준치 농도를 설정하는 농도 설정부를 추가로 포함할 수 있다.
한편, 상기 미세 먼지 필터(200)는 공지된 다양한 제품을 사용할 수 있으나, 아래와 같은 구조적 특징을 갖는 미세 먼지 필터(200)의 경우, 분진 포집율이 우수할 뿐 아니라, 생상성 및 가공성도 우수한 장점을 갖는다.
도 2는 미세 먼지 필터의 구조를 나타내는 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 필터의 메쉬층을 형성하는 2성분 복합사의 구조를 나타내는 도면이다.
구체적으로, 상기 미세 먼지 필터(200)는, 융점이 상이한 적어도 2 이상의 섬유가 합사된 복합사를 직조하여 형성된 메쉬층(210)을 포함할 수 있다.
상기 메쉬층(210)은 융점이 상이한 적어도 2 이상의 섬유가 합사된 복합사 직조하여 형성된다. 상기 복합사는 융점이 상이한 2개, 3개 또는 그 이상의 복수 개 섬유를 겹쳐 꼬아 합사된 것이다. 상기 메쉬층(210)은 상기 복합사를 경사와 위사 방향으로 배치하여 직조된 섬유 망일 수 있다.
상기 메쉬층(210)은 복합사가 직조되어 형성됨에 따라, 상기 융점이 상이한 적어도 2 이상의 섬유는 적어도 일부 영역이 메쉬층(210) 표면에 각각 노출 형성될 수 있다. 상기에서 노출 형성이란, 상기 메쉬층(210) 표면에서 적어도 2 이상의 섬유가 육안 또는 장치를 통해 관찰 가능하다는 것을 의미한다.
상기 복합사는 제1 섬유(211) 및 상기 제1 섬유와 동일 재질이되, 융점이 낮은 제2 섬유(212)가 합사된 2성분 복합사일 수 있다. 이하에서 상기 제1 섬유(211)는 기본 섬유라 부르고, 제2 섬유(212)는 저융점 섬유라 부르기로 한다. 즉, 상기 복합사는 동일한 재질의 기본 섬유와 저융점 섬유를 합사한 것일 수 있다. 상기 기본 섬유란 다른 물리 화학적 처리를 하지 않은 섬유를 의미하며, 저융점 섬유는 기본 섬유에 물리 화학적 처리를 하여 융점을 인위적으로 낮춘 섬유를 의미한다. 예를 들어, 저융점 섬유는 제조 시 특수 첨가제를 첨가하여 융점을 인위적으로 낮춘 섬유일 수 있다. 상기 특수 첨가제는 공지된 다양한 재료를 사용할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다.
상기 저융점 섬유는 표면이 저온에서 융착되면서 기본 섬유와의 접착력이 증가되어, 필터의 제단 공정에서 올풀림 현상이 방지될 수 있다. 그리고, 융착된 표면이 경화되어 메쉬층의 내구성이 향상되는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 상기 상기 제1 및 제2 섬유는 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유 및 저융점 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유(Lm PET)일 수 있다. 상기 PET 및 Lm PET 섬유가 합사된 2성분 복합사는 PET 단일 섬유 또는 PET 단일 섬유가 합사된 1성분 복합사가 갖는 이하에서 설명하는 올풀림, 가공성, 평탄도 등의 문제들을 개선하는 장점을 갖는다.
일반적으로, PET 단일 섬유 또는 PET 단일 섬유를 합사한 1성분 복합사를 직조하여 제조된 메쉬층의 경우, 제품(창호)의 적용 공정 중 제단 공정에서, 올풀림 현상이 증가하여 작업 불량 및 생산성 저하되는 문제가 있었다. 또한, PET 단일 섬유의 경우, 탄성이 너무 높아 가공성이 떨어지며, PET 단일 복합사의 경우, 탄성이 너무 낮아 가공성이 떨어지고, 평탄도도 저하되는 또 다른 문제가 있었다.
한편, 본 발명에 따른 메쉬층(210)은 기본 섬유와 저융점 섬유의 배합 비율을 적절히 조절하여 메쉬층(210)의 기계적 강도, 신율, 평탄도 등의 물성 제어가 가능하다.
또 하나의 예시에서, 상기 복합사의 평균 직경은 100 내지 800nm, 200 내지 800nm, 300 내지 800nm 또는 400nm 800nm 범위 내일 수 있다. 2성분 복합사는 평균 직경이 상기 범위 내로 조절됨에 따라 우수한 가공성이 구현되 반면, PET 단일 섬유 또는 PET 1성분 복합사의 경우, 평균 직경을 상기 범위로 조절하기 어려워 가공성이 떨어지게 된다.
일 구체예에서, 상기 메쉬층(210)은 ASTM D6797-15에 따른 파열 강도는 550N 이하, 530N 이하, 510N 이하, 490N 이하, 470N 이하, 또는 460N 이하일 수 있다. 본 발명에 따른 메쉬층(210)은 직조 시 경사와 위사 비율 제어를 통해 파열 강도를 상기 수치 범위 이하로 조절할 수 있다. 파열 강도가 상기 수치 범위 이하로 조절된 메쉬층(210)은 우수한 기계적 강도가 구현되어 창호 개폐 반복 중 스크래치. 찍힘 발생 등을 방지할 수 있다.
본 출원에 따른 창호용 필터는 미세 먼지 등의 포집을 위해, 메쉬층의 일면에 형성된 섬유 필터층(220)을 추가로 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 섬유 필터층(220)은 불소 수지 및 강유전성 나노 입자를 포함하는 섬유 조성물을 메쉬층(210)의 일면에 전기 방사함으로써 형성될 수 있다.
상기 불소 수지는 전기 방사에 의해 섬유로 형성되며, 예를 들어, 상기 불소 수지는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)일 수 있다.
상기 강유전성 나노 입자는 자발적으로 양전하와 음전하로 갈라지는 자발 분극이 일어나는 입자이다. 상기 입자는 전기 방사 과정에서 섬유 내 분산되어 섬유 필터층의 분진 포집율을 향상시키는 역할을 한다.
상기 강유전성 나노 입자는 예를 들면, PZT(Lead Zirconate Titantate), 티탄산바륨(BaTiO3), 산화아연(ZnO), 질화갈륨(GaN), 질화알루미늄(AlN), PbTiO3, 트리글리신 술페이트(triglycine sulfate: (NH2CH2COOH)3·H2SO4), 리튬 탄탈레이트(Lithium tantalate: LiTaO3), 및 리튬 니오베이트(Lithium niobate: LiNbO3) 중에서 선택되는 1종 초과를 포함할 수 있다.
또한, 상기 섬유 조성물은 강유전성 나노 입자의 분산성 향상을 위한 분산제를 추가로 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 분산제는 인산계 분산제, 아민계 분산제 또는 아크릴계 분산제일 수 있다. 상기 분산제의 시판품으로는 빅케미사의 상품명: DISPER BYK-103, DISPER BYK-110, DISPER BYK-111, DISPER BYK-2000, DISPER BYK-2001, DISPER BYK-2070, DISPER BYK-2013, DISPER BYK-2150, DISPER BYK-160, DISPER BYK-161, DISPER BYK-162, DISPER BYK-163, DISPER BYK-164, DISPER BYK-166, 또는 DISPER BYK L-9540 등을 사용할 수 있다.
이외에도 상기 섬유 조성물은 용매를 추가로 포함할 수 있다. 상기 용매는 불소 수지, 강유전성 나노 입자 및 분산제 간의 상용성을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 아세톤, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란(THF), 디옥산(dioxane), 모노글라임(monoglyme), 디글라임(diglyme), 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 디메틸아세트아미드(DMAC)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 극성 용매 또는 2 종 이상의 혼합 용매일 수 있다.
상기 섬유 필터층(220)을 포함하는 미세 먼지 필터는 ASHRAE STANDARD 52.1 중량법에 따른 분진 포집율이 70% 내지 99.99 %, 75 내지 99.99%, 80 내지 99.99%, 85 내지 99.99%, 90 내지 99.99% 또는 95 내지 99.99% 범위 내일 수 있다.
본 출원은 또한 전술한 환기 극대화 시스템을 이용하여 환기를 극대화하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 예를 들어, 공기 청정기 작동 중 발생하는 실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 이하가 되도록, 공기 청정기의 작동과 창호의 개폐를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 단계에 대한 자세한 설명은 전술한 내용과 중복되므로 이하에서 생략하기로 한다.
100: 공기 청정기
200: 미세 먼지 필터
210: 메쉬층
211: 제1 섬유
212: 제2 섬유
220: 섬유 필터층
300: 센서
400: 제어 수단

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 창호가 마련된 건물에 적용되는 환기 극대화 시스템으로서,
    실내에 배치되고, 실내 미세 먼지 농도를 낮추는 공기 청정기;
    창호에 장착되고, 외부에서 실내로 유입되는 미세 먼지를 차단하는 미세 먼지 필터;
    실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도를 측정하는 센서; 및
    상기 센서에서 측정된 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 이하가 되도록, 미세 먼지 필터가 장착된 창호의 개폐를 제어하는 제어 수단을 포함하는, 환기 극대화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 실내 유해 가스 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 초과인 경우, 상기 제어 수단은 실내 유해 가스가 실외로 배출되도록 미세 먼지 필터가 장착된 창호를 개방하는, 환기 극대화 시스템.
  3. 제 3 항에 있어서, 미세 먼지 필터가 장착된 창호를 개방하여 실내 유해 가스가 실외로 배출되는 동안, 실내 미세 먼지 농도는 안전 기준치 농도 이하로 유지되는, 환기 극대화 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 실내 유해 가스 농도가 안전 기준치 농도 이하에 도달하면, 상기 제어 수단은 창호를 닫는, 환기 극대화 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단을 조작하는 리모트 콘트롤러를 추가로 포함하는, 환기 극대화 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 리모트 콘트롤러는, 실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도를 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 환기 극대화 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 먼지 필터는, 융점이 상이한 적어도 2 이상의 섬유가 합사된 복합사를 직조하여 형성된 메쉬층을 포함하는, 환기 시스템.
  8. 제 1 항에 따른 환기 극대화 시스템을 이용하여 환기를 극대화하는 방법으로서,
    실내 유해 가스 농도 및 실내 미세 먼지 농도가 미리 설정된 안전 기준치 농도 이하가 되도록, 미세 먼지 필터가 장착된 창호의 개폐를 제어하는 단계를 포함하는, 환기 극대화 방법.
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KR102132595B1 (ko) 2019-06-27 2020-07-15 이도영 미세먼지 차단을 통한 실내 공기질 유지용 원격 스마트 창호 시스템

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