KR20220123606A - 플라즈마 샤워를 적용한 게이트 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 신속하고 강력하게 살균, 바이러스 및 미세먼지 제거 효과를 낼 수 있고, 인체에 안전하고 광범위한 공간에 영향을 미칠 수 있는 게이트 살균 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 게이트에서 플라즈마가 샤워되어 게이트를 통과하는 사람을 포함한 객체에서 살균, 바이러스 및 미세먼지 제거 효과를 신속하고 강력하게 낼 수 있는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

Description

플라즈마 샤워를 적용한 게이트 시스템{Gate System with Plasma Shower}

본 발명은 특정 공간을 통과하는 관문 역할을 하는 게이트 구조물에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 게이트를 통과하는 사람과 물체에 플라즈마로 샤워시켜 살균 등의 처리를 하는 게이트 시스템에 관한 것이다.

코로나 19로 인해 건물 내부와 같이 밀폐된 공간의 환경이 위협받고 있으며, 출입 시 체온측정, 방명록 작성, 손소독과 같은 단속이 이루어지고 있다. 그러나 좀 더 강력하고 안전한 바이러스 제거 수단이 필요한 상황이다. 기존에도 건물 내부 복도나 전시장 출입구에 게이트를 설치하고, 여기에 자외선 램프를 설치하거나 소독제를 살포하여 게이트에서 위생관리를 하는 경우가 있어왔다(등록특허1009448010000, 등록특허 1021519900000호). 자외선 램프에 의한 게이트 주변 공간의 살균과 통과하는 사람 등의 객체 살균효과는 게이트에 머무르는 시간이 길어야 하고, 살균제 살포는 사람이 통과할 때 살포되며, 공간 주변에 이르기까지 광범위한 살균 효과가 없고, 인체 유해성, 특히 호흡기에 대한 또 다른 유해성이 문제될 수 있다. 또한, 자외선 램프와 살균제 살포로는 미세먼지를 제거할 수는 없다.

본 발명의 목적은 신속하고 강력하게 살균, 바이러스 및 미세먼지 제거 효과를 낼 수 있고, 인체에 안전하고 광범위한 공간에 영향을 미칠 수 있는 게이트를 이용한 살균 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 게이트에서 플라즈마가 샤워되어 게이트를 통과하는 사람을 포함한 객체에서 살균, 바이러스 및 미세먼지 제거 효과를 신속하고 강력하게 낼 수 있는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

즉, 본 발명은,

특정 공간의 출입을 위해 통과하는 게이트 시스템에 있어서,

게이트 상부를 구성하는 천장부;

상기 천장부 양단부에서 아래로 연장된 측벽부;

상기 천장부의 천장 위에 설치된 플라즈마 살균모듈; 및

상기 플라즈마 살균모듈로부터 생성된 플라즈마와 활성종들이 게이트 천장과 측벽으로부터 게이트 안쪽을 향해 샤워되도록 상단 덕트와 측벽 덕트를 포함한 공조시스템;을 포함하고,

상기 플라즈마 살균모듈은,

기체를 흡입하여 플라즈마 발생부로 보내는 팬;

상기 팬에 인접하고, 유전체 장벽 방전 전극을 구비한 플라즈마 발생부; 및

상기 플라즈마 발생부와 인접하고, 광촉매와 자외선 램프가 교대로 배열되어 오존을 분해하는 오존분해룸;을 포함하고,

상기 공조시스템은,

상기 오존분해룸의 인접부이자 게이트 천장부의 중심부에 설치된 흡입팬; 및

상기 흡입팬과 연결되고 게이트 천장부의 길이방향을 따라 놓인 상단 덕트에 상기 흡입팬 좌우에 각각 하나 이상 배열된 크로스팬; 및

상기 상단 덕트와 연결된 측벽 덕트에 측벽 길이를 따라 다수 배열된 크로스팬;을 포함하여,

사람, 동물 또는 사물을 포함하는 객체가 상기 게이트를 통과하거나 게이트에 머무는 동안 상기 플라즈마 살균모듈에서 발생한 플라즈마와 활성종이 바람과 함께 객체에 대해 샤워되어 살균, 바이러스 제거 및 미세먼지 제거가 일어나게 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 게이트 천장부 정면 또는 후면에 설치된 디스플레이 창; 및

전원스위치를 포함한 동작패널;을 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 동작패널은, 송풍 조절 버튼, 카메라, 안면인식장치, 또는 체온계를 더 포함하여 사람의 출입기록과 체온을 기록할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 플라즈마 발생부와 오존분해룸 사이에 오존의 열분해를 위한 히터를 포함하며, 상기 히터는,

다공성 고온히터;

상기 다공성 고온 히터를 에워싸듯 배치된 저온 히터; 및

상기 저온 히터를 에워싸듯 배치된 냉각판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 플라즈마 발생부 근처에 수분을 분사공급하는 가습기 모듈을 더 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 플라즈마 발생부는 끝이 뾰족하게 테이퍼링된 금속전극과 상기 금속전극을 형상 그대로 감싼 유전체로 된 전극모듈;

상기 전극모듈 아래 배치된 냉각수; 및

플라즈마에 의해 발생된 활성수 덩어리가 비말 활성수로 분사되도록 플라즈마 발생부의 단부에 설치된 분사노즐;을 더 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 분사노즐 앞단에 노즐 구경이 점차 작아지게 테이퍼링된 제2 노즐이 더 설치되어 비말 활성수 입자를 작게 만드는 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 냉각판은 공기 갭을 둔 2차 냉각판을 더 포함한 이중구조인 것을 특징으로 하는 플라즈마 샤워 게이트 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 기체를 넘어선 제4의 물질인 플라즈마가 송풍 팬에 의해 게이트 천장과 벽면에서 골고루 분사되어 게이트를 통과하는 사람 등 개체에 대해 마치 플라즈마로 샤워를 하듯 처리하며, 플라즈마가 포함한 다량의 활성종에 의해 살균, 바이러스 제거가 일어나고, 플라즈마에 포함된 하전입자들과 송풍 팬의 바람이 미세먼지를 제거하며, 이러한 작용들이 신속하고 강력하게 일어난다.

본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 는 플라즈마 발생부 주변에 광촉매와 자외선 램프를 포함하여 플라즈마에 의해 생성된 오존을 신속히 분해하여 오존량을 기준치 이하로 낮춰준다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템의 개략적인 구조와 플라즈마 샤워 방출이 이루어지는 공간을 설명하는 개략 사시도이다.
도 2는 플라즈마 발생부와 오존 제거 수단이 포함된 플라즈마 살균 모듈함의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템에서 팬에 의한 상부 공조와 하부 공조를 설명하는 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템 상부에서의 기체흐름과 측벽 기체방출구를 보여주는 사시도들이다.
도 5는 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템의 외관을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템의 송풍방향을 보여주는 사시도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템에 적용될 수 있는 플라즈마 살균모듈의 변형예를 보여주는 구성도이다.
도 10은 오존의 열분해 과정과 오존의 온도에 따른 반감기를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템(100)의 개략적인 구조와 플라즈마 샤워 방출이 이루어지는 공간을 설명하는 개략 사시도이다.

게이트 상부에 해당하는 천장부에 플라즈마 살균모듈(430)이 놓이고, 천장과 측벽면에서 게이트 안쪽을 향해 플라즈마 샤워가 이루어지도록 송풍배관(10)이 되어 있다. 게이트 상부의 플라즈마 살균모듈(430)에서 생성된 플라즈마는 천장 쪽 송풍배관과 측벽 쪽 송풍 배관을 따라 방출된다. 게이트를 통과하거나 게이트에 머무는 객체(사람, 동물, 사물을 포함)에 대해 천장과 측벽면으로부터 플라즈마 샤워가 이루어진다. 플라즈마는 하전입자와 활성종들을 포함하며, 팬에 의해 이들이 송풍배관을 통해 강제 방출된다. 활성종들의 강력한 살균작용 및 바이러스 제거, 유해물질 분해 작용이 일어나며, 바람은 객체에 붙어있는 미세먼지 등의 이물질을 털어내고, 하전입자에 의해 뭉쳐져 중력에 의한 제거가 일어난다. 활성종들의 수명이 18초 내지 20초 정도임을 감안할 때, 게이트에서 플라즈마 샤워를 맞은 객체가 게이트를 통과한 후에도 해당 시간 동안 여전히 활성종들에 의한 처리작용이 이루어지며, 객체가 이동한 공간에서 객체주변에 활성종들의 작용이 일어날 수 있다.

도 2는 플라즈마 발생부와 오존 제거 수단이 포함된 플라즈마 살균 모듈함의 개략 사시도이다.

플라즈마 살균 모듈(430)함은 팬(210)과 플라즈마 발생부(220)가 있는 플라즈마 룸(221)과 플라즈마로 인해 생성된 오존을 제거하는 오존분해룸(231)을 포함한다. 팬(210)은 공기를 플라즈마 발생부(220) 쪽으로 흡입 하여 주며, 플라즈마 발생부(220)는 유전체장벽방전 플라즈마 소스를 포함한다. 플라즈마 룸(221) 상단은 이물 거름이 가능한 망형 덮개로 덮인다. 인체 유해한 오존을 신속히 제거하기 위해 플라즈마를 포함한 공기는 팬(210)의 구동에 의해 오존분해룸(231)으로 진행한다. 오존분해룸(231)에는 광촉매(230)와 자외선램프(240)가 하나 이상 배치되고, 바람직하게는 이들은 서로 교대로 배열된다. 자외선 램프를 위한 안정기(250)도 구비된다. 그에 따라 광촉매와 자외선이 시너지를 일으켜 신속하게 오존을 기준치 이하로 분해한다. 기류는 흡기부(200)에서 빨간 화살표를 따라 배기부(300)로 진행된다. 이와 같이 플라즈마 살균 모듈(430)함의 배기부(300) 쪽으로 방출된 플라즈마는 게이트 천장과 측벽에 놓인 송풍배관을 따라 방출된다. 상기 배기부(300)는 게이트 천장에서 중심부를 향해 배치되며, 중심부에는 흡입팬(211)이 배치되어 플라즈마를 도 3에서와 같이 방출시켜 플라즈마 샤워가 이루어지게 한다.

도 3은 플라즈마 샤워 게이트 시스템에서 플라즈마가 크로스팬(30)들에 의해 상부 공조와 하부 공조를 구성하는 것을 보여주고, 도 4는 플라즈마 샤워 게이트 시스템 상부에서의 기체흐름과 측벽 기체방출구를 보여준다.

크로스팬(30)은 게이트 천장면과 측벽면에 거의 균일한 분포로 설치되어 거의 균일하고 폭 넓게 바람을 불어준다. 그에 따라 게이트 안쪽에 객체에 붙은 미세먼지나 이물질을 털어주는 풍부한 바람을 제공한다. 게이트 천장 쪽, 즉, 플라즈마 살균 모듈(430)함이 있는 곳 중심부에 흡입팬(211)과 흡입팬으로부터 양단을 향해 배열된 2개의 크로스팬(30)이 존재한다. 플라즈마 살균 모듈함의 배기부(300)와 인접하고 게이트 천장 중심부에 흡입팬(211)이 있고 흡입팬(211)의 배기구 쪽은 상단덕트(400)에 연결되며, 상단덕트(400)에 중심으로부터 좌우로 배열된 크로스팬(30)이 설치된다. 그에 따라 게이트 천장에서 아래쪽으로 플라즈마가 방출되어 플라즈마 샤워가 이루어진다. 게이트 측벽에도 측벽 덕트(410)가 설치되고 크로스팬(30)들이 그 안에 배열된다. 본 실시예에서는 크로스팬(30)을 한쌍씩, 즉, 측벽 길이를 따라 두줄로 배열하였다. 크로스팬의 개수는 필요에 따라 조절할 수 있다. 상단 덕트와 측벽 덕트 내부에 안착된 크로스팬들에 의해 플라즈마 샤워가 방출되도록 각각의 덕트는 게이트 안쪽을 향한 개구부를 갖는다.

도 5는 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템의 외관을 보여주는 사시도이다. 게이트 상단 정면/후면에는 디스플레이 창(500)이 있고, 게이트 벽면 정면/후면에는 동작 패널(600)이 설치될 수 있다. 디스플레이 창에는 광고나 안내사항 등이 표시될 수 있다. 동작패널(600)은 전원스위치를 포함하여 송풍 조절 버튼 등이 있을 수 있다. 또한, 카메라, 안면인식장치, 및/또는 체온계가 설치되어 사람의 출입기록과 체온을 기록해둘 수 있다.

게이트에서 방출되는 플라즈마 샤워는 게이트 통과자가 없을 때에도 지속적으로 동작시켜 주변 전체에 방역을 실시할 수도 있으며, 사람이 통과하기 전에 스위치를 켜 소정시간만 작동시키고 오프하는 방식으로 운용될 수도 있다. 스위치 온/오프는 사람을 인식하는 센서에 의해 감지되고 자동으로 소정 시간 동작한 후 오프되게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 플라즈마 샤워 게이트 시스템의 송풍방향을 보여주는 사시도이다. 이와 같은 송풍으로 객체에 대해 플라즈마 샤워를 충분히 받게 하고, 게이트를 통과한 객체(사람, 동물, 물체를 포함)의 이동으로 게이트 주변 공간을 어느 정도 활성종에 의한 살균, 바이러스 제거가 되게 할 수 있다. 즉, 플라즈마 샤워에 의해 활성종들이 객체 표면에 잔류하여 그 수명이 다할 때까지 주변에 활성종의 작용을 지속하여 객체 주변에 살균, 바이러스 제거 등의 작용을 일으킬 수 있다.

도 7 내지 도 9는 플라즈마 살균모듈에 히터를 적용하여 플라즈마 발생시 생성된 오존을 제거하는 것을 보여준다. 오존은 열에 의해 쉽게 분해되어 산소분자와 전기적으로 ground state인 산소 원자(O(3P))로 분해되며, O(3P)는 산화력을 향상시킨다. 고온히터는 다공성 내지 망상으로 구성되어 플라즈마를 통과시키고 저온 히터로 외부를 감싸며, 히터의 열이 외부로 발산되지 않도록 저온히터 외부는 냉각장치로 에워싸진다. 상기에서 고온히터는 다수의 구멍을 갖는 판을 간격을 두고 다수 배열하여 구성될 수 있다.

냉각 장치는 1차 냉각 판과 공기 갭을 두고 1차 냉각 판을 에워싸는 2차 냉각판의 이중구조를 포함한다. 저온히터의 내측(플라즈마가 통과하는 쪽)은 산화막으로 코팅된다. 플라즈마 발생부는 다공성 플라즈마 흡입통과 연결되어 발생된 플라즈마는 다공성 플라즈마 흡입통으로 흘러가며, 플라즈마 흡입통은 히터로 연결되어 오존이 1차적으로 열에 의해 제거된 상태로 광촉매와 자외선 램프를 포함하는 오존분해룸(231)으로 진입한다. 플라즈마 흡입통 주변에 가습기 모듈을 설치하여 플라즈마 흡입통 안으로 수분을 공급하여 플라즈마와 활성종에 의해 활성수가 제조되어 플라즈마 샤워에 사용되게 할 수 있다(도 7). 수분은 오존을 제거하는 작용도 있으며, 활성수는 살균, 바이러스 제거, 미세먼지 제거 기능을 강화한다.

도 8은 플라즈마 발생부가 뾰족한 단부를 갖는 금속전극과 금속전극을 그 형상 그대로 커버하는 유전체로 구성되어 냉각수 표면 가까이 배치된 것을 보여준다. 이러한 구성은 전극 모듈 단부에서 냉각수로부터 플라즈마 발생에 의해 활성수 덩어리를 직접적으로 만들어낸다. 플라즈마 발생부로부터 활성수 덩어리를 방출하는 부분은 노즐로 구성되어 비말 활성수를 형성한다. 히터에 의한 오존 제거 구성은 도 7과 같다. 비말 활성수는 더욱 높은 살균력과 바이러스 제거력을 갖는다.

도 9는 노즐 구조를 이중으로 하여 비말 활성수의 입도를 작게하고 분사력을 강화한 것이다. 도 8의 플라즈마 발생부에서 생성된 플라즈마가 방출되는 부분을 노즐로 구성한 것에 더하여 노즐 직경을 점진적으로 줄여 테이퍼링된 2차 노즐을 1차 노즐에 연결하여 비말을 작게 만든다. 나머지 히터 쪽 구성은 도 7과 같다.

오존의 분해는 광촉매와 자외선, 히터 열분해, 히터와 자외선, 히터와 자외선과 TiO₂ 광촉매 등 다양한 조합으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 실시 예와 실험 예들에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

플라즈마 샤워 게이트 시스템(100)
송풍배관(10)
플라즈마 살균모듈(430)
배기부(300)
팬(210)
흡입팬(211)
플라즈마 발생부(220)
플라즈마 룸(221)
오존분해룸(231)
광촉매(230)
자외선램프(240)
안정기(250)
흡기부(200)
배기부(300)
상단덕트(400)
측벽 덕트(410)
크로스팬(30)
디스플레이 창(500)
동작 패널(600)

Claims (1)

1. 특정 공간의 출입을 위해 통과하는 게이트 상부를 구성하는 천장부;
   상기 천장부 양단부에서 아래로 연장된 측벽부;
   상기 천장부의 천장 위에 설치된 플라즈마 살균모듈; 및
   상기 플라즈마 살균모듈로부터 생성된 플라즈마와 활성종들이 게이트 천장과 측벽으로부터 게이트 안쪽을 향해 샤워되도록 상단 덕트와 측벽 덕트를 포함한 공조시스템;을 포함하여,
   사람, 동물 또는 사물을 포함하는 객체가 상기 게이트를 통과하거나 게이트에 머무는 동안 상기 플라즈마 살균모듈에서 발생한 플라즈마와 활성종이 바람과 함께 객체에 대해 샤워되어 살균, 바이러스 제거 및 미세먼지 제거가 일어나게 하고, 게이트에서 플라즈마 샤워를 맞은 객체가 게이트를 통과한 후에도 활성종의 수명 시간 동안 활성종들에 의한 처리작용이 이루어져, 객체가 이동한 공간에서 객체주변에 활성종들의 작용이 일어나게 하여 광범위한 공간에 영향을 미칠 수 있는 것을 특징으로 하는 게이트에 의한 살균 방법.
   
   
   
   
   

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