KR20220128457A - 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고도산화공정(AOP)과 비디디(BDD) 전극과 이산화티탄이 코팅된 필터볼을 이용하여 전기화학적으로 고분자의 유기물질을 산화분해하고 친환경물질로 전환시키는 과정에서 가정의 실내에 존재하는 바이러스를 살균하고 미세먼지와 녹스(NOX), 삭스(SOX)가 포함되는 악성 유해물질을 효과적으로 제거하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조에 관한 것으로 정수를 유입하여 이물질을 제거하고 정량펌프의 구동으로 정량 공급하는 정수수조부; 해당 제어신호에 의하여 외부 공기를 이물질이 제거된 상태로 유입하고 자외선으로 살균 처리하여 배출하는 공기유입살균부; 정수수조부로부터 공급되는 정수를 비디디 전극의 동작에 의하여 전기분해하고 OH기와 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하며 하나의 단 또는 하나 이상 다수의 단에 각각 구비된 하나 이상의 다수 노즐을 통하여 배출하는 비디디모듈부; 상기 비디디모듈부의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 상기 공기유입살균부(2000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하고 악취를 제거하는 제 1 볼필터부를 포함하는 특징에 의하여
실내 주거공간에서 공동으로 생활하는 다수 거주자 모두를 동시에 미세먼지와 바이러스와 악성 유해물질로부터 안전하게 보호하고, 고도산화공정(AOP)과 비디디(BDD) 전극과 이산화티탄이 코팅된 필터볼을 이용하여 일반 식수를 사용하면서 고분자 유기물질을 산화분해하고 친환경물질로 전환시켜 지구 온난화 방지를 위한 환경개선과 수자원을 확보하며, 실내 주거공간에서 거주자 전원이 마스크를 사용하지 않고 자유롭게 활동하면서 미세먼지와 바이러스와 악성 유해물질로부터 안전하게 보호받는 효과가 있다.
실내 주거공간에서 공동으로 생활하는 다수 거주자 모두를 동시에 미세먼지와 바이러스와 악성 유해물질로부터 안전하게 보호하고, 고도산화공정(AOP)과 비디디(BDD) 전극과 이산화티탄이 코팅된 필터볼을 이용하여 일반 식수를 사용하면서 고분자 유기물질을 산화분해하고 친환경물질로 전환시켜 지구 온난화 방지를 위한 환경개선과 수자원을 확보하며, 실내 주거공간에서 거주자 전원이 마스크를 사용하지 않고 자유롭게 활동하면서 미세먼지와 바이러스와 악성 유해물질로부터 안전하게 보호받는 효과가 있다.
Description
본 발명은 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 고도산화공정(AOP : advanced oxidation process)과 비디디(BDD : boron-doped diamond) 전극과 이산화티탄이 코팅된 필터볼을 이용하여 전기화학적으로 고분자의 유기물질을 산화분해하고 친환경물질로 전환시키는 과정에서 가정의 실내에 존재하는 바이러스를 살균하고 미세먼지와 녹스(NOX), 삭스(SOX)가 포함되는 악성 유해물질을 효과적으로 제거하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조에 관한 것이다.
최근 일부지역의 급속한 공업화와 사막화 가속 등에 의하여 대기 중에 많은 양의 분진, 미세먼지와 녹스(NOX), 삭스(SOX)가 포함되는 악성 유해물질이 포함되어 생활주거 실내 공간으로 유입되고 이러한 먼지가 포함된 공기를 직접 호흡하는 경우 호흡기 질환 등을 유발하는 연구사례가 매우 많이 보고되고 있는 실정이다.
녹스(NOX), 질소산화물)는 휘발유, 석유 등의 연료가 고온으로 연소 시에 대기 중 질소의 일부가 산소와 반응하여 생성되는 물질이며 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)가 포함된다.
이산화질소는 입자상 물질과 함께 도시지역의 상공을 적갈색으로 보이게 하며, 질소산화물(녹스, NOX)은 자연적으로 토양과 수중 미생물의 작용과 번개에 의해 생성되고, 인위적인 주요 배출원은 자동차, 발전소, 시멘트 공장, 화학 물질 제조 공장, 보일러, 소각로 등이다.
질소산화물(NOX)은 대기 중 휘발성 유기 화합물(VOCs)과 반응하여 오존을 생성하는 전구물질 역할도 하며, 산성비를 내리게 하고 장거리 이동하여 다른 지역에 피해를 주기도 한다. 질소산화물(녹스)은 연소 시 연료 중 질소 성분보다 연소공기 중 질소에 의한 발생이 대부분으로 연료의 개선으로는 녹스 저감이 어렵다다.
녹스(NOX)는 식물보다 사람에게 더 나쁜 영향을 주고, 일산화질소(NO)보다 이산화질소(NO2)가 인체에 더욱 큰 피해를 준다. 도시 대기 중에 일반적으로 존재하는 저농도 폐 기능과 생리 반응에 거의 영향을 주지 않으나, 고농도는 점막을 심하게 자극하고, 메타헤모글로빈을 형성, 기도와 폐에 영향을 준다.
NO와 NO2는 함께 존재하는 경우가 대부분이고 고농도의 경우는 눈과 호흡기 등에 자극을 주어 기침, 인두통, 현기증, 두통, 구토 등이 나타나며, 노출량이 많으면 호흡 촉진, 부정맥, 불안감이 나타나고, 심하면 폐수종, 혈압 상승 등이 나타나 의식을 잃게 되고, 저농도에 장기간 노출되면 만성 중독으로 기관지염, 폐기종, 위장병, 불면증 등을 일으키며 혈당 감소, 헤모글로빈 증가 등을 가져온다.
삭스(SOX, 황산화물)는 물에 잘 녹는 무색 자극성의 불연성 가스이고, 황(S)을 함유하는 석탄, 석유 등의 화석 연료가 연소할 때 인위적으로 배출되며 발전소, 난방장치, 금속제련 공장, 정유 공장, 기타 산업공정 등에서 발생한다.
석탄, 석유와 같은 화석 연료에는 평균 수 % 의 황이 함유되어 있으며 연소 과정에서 생성되는 황산화물 중 95 % 정도는 이산화황(SO2)이고, 약 5%가 삼산화황(SO3)으로 배출되며, 자연적으로는 화산 폭발에 의해 대기 중으로 배출된다.
이산화황(SO2)는 물에 대한 용해도가 높아 구름의 액적, 빗방울, 지표수 등에 쉽게 녹아 H2SO3를 생성하고, 이것은 물에 녹아 있는 산소와 결합하여 황산(H2SO4)이 되며, 대기 중 황산미스트는 황산염을 생성하여 인간 및 환경에 피해를 준다. 고농도의 이산화황은 옥외 활동이 많고 천식에 걸린 어른과 어린이에게 일시적 호흡 장애를 일으키며, 고농도의 이산화황과 함께 고농도의 미세먼지에 노출되면 호흡기계 질환을 일으키고 심장혈관 질환을 악화시킨다.
이산화황은 질소 산화물과 함께 산성비의 주요 원인 물질로 토양, 호수, 하천의 산성화에 영향을 주고, 바람에 의해 수백 km로 장거리 이동되어 다른 지역에 영향을 주며, 식물의 잎맥 손상, 성장 저해 등을 일으킨다. 황산염 입자는 대기 중의 가시거리를 감소시키는 주요 원인 물질이고 기념물, 동상, 각종 구조물의 부식을 촉진시킨다.
그러므로 도시의 주거단지 또는 아파트 등의 실내에는 여러 가지 원인에 의하여 녹스와 삭스가 포함된 악성 유해물질이 존재하게 된다.
미세먼지(분진, fine dust, particle dust matter)는 지름이 50 - 70 마이크로미터(um) 굵기인 머리카락의 약 1/10 정도 크기인 10 마이크로미터(um) 이하이며 호흡하거나 세포속으로 침투되는 경우 어린이와 노약자는 물론 건강한 사람까지도 면역성이 떨어지면서 심각한 질환에 직면하는 경우가 있을 수 있다.
한편, 우리나라에서의 초미세먼지는 입자의 직경 크기가 2.5 마이크로미터(um) 이하인 먼지를 지칭한다.
미세먼지의 입자는 미세먼지의 핵에 여러 종류의 오염물질이 엉겨 붙어 구성될 수 있는 것으로 호흡하는 경우 호흡기를 통하여 인체 내에 유입된다. 이러한 미세먼지를 호흡 등을 통하여 장기간 흡입하는 경우 코점막을 통해 걸러지지 않고 허파꽈리의 세포까지 직접 침투되게 되며, 천식이나 폐 질환 발생, 조기사망률 증가에 까지 영향을 준다. 즉, 많은 연구 결과에서는 미세먼지에 장기적이며 지속적으로 노출되는 경우 건강에 나쁜 신체변화의 영향이 나타나며, 단시간 흡입으로는 갑자기 나쁜 신체변화가 나타나지는 않는 것이 일반적인 것으로 알려져 있다.
그러나 일반 어린이, 노인, 호흡기 질환자 등이 포함되는 노약자는 단기간 동안 노출되는 경우에도 건강에 직접적인 영향을 미칠 수 있으므로 각별한 주의가 필요하고 건강한 일반인의 경우에도 주의를 필요로 함은 매우 당연하며, 특히, 임산부의 경우에는 조산이나 태아의 성장부진, 인지발달 저하 등의 영향을 주는 것으로 잘 알려져 있다.
일반적으로 미세먼지가 눈에 침투하면 알레르기성 결막염, 각막염 등에 영향을 미치고, 코에는 알레르기성 비염에 영향을 미치며, 기관지에는 기관지염, 폐기종, 천식 등에 영향을 미치고, 허파에는 폐포에 흡착되어 폐세포를 손상시키면서 산소교환이 어렵게 되어 인체의 면역 기능을 떨어뜨리므로 각종 질환을 더욱 악화시키며 세포에 침투하여 혈관을 타고 돌면서 혈관손상, 협심증, 뇌졸중 등이 포함되는 심혈관질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 또한, 인체에 침투된 미세먼지는 잘 배출되지 않고 쌓이면서 각종 치명적인 질환, 질병을 불러 일으키는 것으로 알려져 있다.
인간은 누구나 비, 바람, 햇빛, 유해한 동물 등으로부터 안전하게 보호받고 사생활 보호 및 편리성 등을 추구하기 위하여 위험, 위해한 물질 등으로부터 안전하게 보호되거나 격리, 차단, 밀폐된 공간 또는 실내 영역 안에서 생활하는 것이 비교적 바람직하다.
이와 같이 차단, 밀폐 또는 격리된 실내 공간은 공기의 순환이나 배출이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으므로 각종 미세먼지, 유해가스, 곰팡이, 유해세균 등이 쉽게 번식하거나 오염될 수 있으며 이러한 오염물질은 호흡기를 통해 인체 내부로 침투하거나 옷이나 몸 등에 묻어 전파되므로 면역력이 비교적 떨어지는 노약자, 어린이들에게 각종 질병을 쉽게 퍼트릴 수 있다.
밀폐되거나 격리되거나 차단된 실내 공간의 공기를 정화하기 위하여 환기를 자주시키는 방법이 있으나 최근 공업화의 산물인 미세먼지가 환기과정에서 유입되는 경우가 있고, 주변환경의 공기(대기) 중 미세먼지와 악성 유해물질의 농도가 높은 경우는 어린이와 노약자를 포함하여 실외활동을 자제시키는 분위기가 조성되고 있다. 특히, 최근에는 중국 등으로부터 대기를 타고 유입되는 황사에 공업화 등에 따른 미세먼지와 각종 악성 유해물질, 오염물질, 병균, 세균 등이 함께 도래하고 있으므로 이러한 문제를 해결하기 위한 논의가 심각하게 거론되고 있는 실정이다.
일반적으로 미세먼지는 입자 지름이 10 마이크로미터(um) 이하 크기인 것을 지칭하고 있으며 이러한 크기의 미세먼지는 일반적인 마스크로 걸러내기 매우 어렵고 호흡 등에 의하여 폐포 깊숙이 침투하는 경우 각종 호흡기 질환 및 질병의 직접적인 원인이 되고 있으며, 초미세먼지의 입자는 피부에 접촉되는 경우 세포로 직접 침투하는 것으로 알려져 있다.
한편, 인접한 이웃 국가의 급속한 공업화에 의하여 오염물질인 납, 카드뮴, 황산화물, 질소산화물, 이산화황, 암모니아, 탄소화합물 등과 같은 이온성분의 유독성 화합물, 중금속, 금속화합물, 악성 유해물질 등이 대기 중으로 배출되고 미세먼지에 혼합되어 계절풍인 북서풍의 바람을 타고 국내로 대량 대거 유입되고 있다. 한편, 이러한 미세먼지에 각종 세균, 바이러스 등이 부착되어 유입되는 경우 그 위험성은 더욱 커지게 된다.
이하에서 미세먼지에는 미세먼지의 핵에 각종 유해한 세균, 병균, 곰팡이, 오염물질인 납, 카드뮴, 이산화황 등에 의한 악성 유해물질과 그 화합물, 중금속 등이 포함된 것으로 설명하기로 한다.
미세먼지가 호흡을 통하여 흡입되고 허파로 유입되는 것을 차단하기 위하여 마스크를 사용하는 것이 일반적이지만 입자 지름이 10 마이크로미터(um) 이하인 미세먼지를 차단하는 기능의 마스크는 비교적 가격이 비싸고 소모성이므로 유지비용이 많이 소요되며 또한, 청결하게 관리하는데도 많은 어려움이 있는 등의 문제가 있고, 특히, 일반 가정의 실내생활에서 항상 마스크를 착용하기는 매우 쉽지 않다.
그러므로 실내 생활을 원활하게 하면서 미세먼지와 세균성 바이러스 등을 제거하거나 살균하는 친환경적 기술의 개발 필요성이 매우 크게 대두되고 있으며 현실적으로 매우 시급하게 해결할 과제 중에 하나이다.
이러한 문제를 일부 해결하는 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1456106호(2014. 10. 23.)에 의한 ‘공기정화소재 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 공기정화소재를 이용한 개인용 공기정화 장치’가 있다.
도 1 은 종래기술의 일실시 예에 의한 미세먼지 제거 공기 정화장치를 설명하는 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면 공기정화소재(100), 정전기유도관(110), 고전압부(120), 자외선다이오드(130), 반사부(140), 스위치부(150), 하우징(160), 클립부(170)로 이루어지는 구성이다.
종래기술의 공기정화소재(100)는 자외선을 받아 음이온을 발생하고 정전기유도관(110)은 정전기를 발생하며 고전압부(120)는 직류 고전압을 출력하고, 자외선 다이오드(130)는 직류 고전압 인가에 의해 자외선을 발생하고, 반사부(140)는 자외선을 일측면으로 집중시키고, 스위치부(150)는 동작전원의 공급을 제어하고, 하우징(160)은 외형을 형성하며, 클립부(170)는 선택된 위치 또는 장소에 간편하게 탈부착시키는 구성이다.
이러한 종래기술은 음이온을 발생하여 공기 중에 포함된 미세먼지와 유해 세균 등을 밀어내는 방식으로 접근을 차단시키는 장점이 있으나 개인용이고 미세먼지와 바이러스?a 포함하는 세균을 제거하지 못하는 문제가 여전히 남아 있다.
또한, 종래기술은 개인용이므로 실내와 같은 주거환경에서 다수의 거주자를 미세먼지와 바이러스 등으로부터 동시에 모두 보호하지 못하는 문제가 여전히 남아 있다.
따라서 실내와 같은 공동 주거공간에서 다수의 거주자를 미세먼지와 바이러스와 녹스(NOX), 삭스(SOX)가 포함되는 악성 유해물질로부터 동시에 모두 공동으로 보호하며 친환경적인 기술을 개발할 필요가 매우 절실하며 시급하다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 실내 주거공간에서 공동으로 생활하는 다수 거주자 모두를 동시에 미세먼지와 바이러스와 녹스, 삭스가 포함되는 악성 유해물질로부터 안전하게 보호하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 고도산화공정(AOP)과 비디디(BDD) 전극을 이용하고 일반 식수를 이용하면서 고분자 유기물질을 산화분해하고 친환경물질로 전환시켜 지구 온난화 방지를 위한 환경개선과 수자원을 확보하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조를 제공한다.
한편, 본 발명은 실내 주거공간에서 거주자 전원이 마스크를 사용하지 않고 자유롭게 활동하면서 미세먼지와 바이러스와 악성 유해물질로부터 안전하게 보호받는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템은 정수를 유입하여 이물질을 제거하고 정량펌프의 구동으로 정량 공급하는 정수수조부(1000); 해당 제어신호에 의하여 외부 공기를 이물질이 제거된 상태로 유입하고 자외선으로 살균 처리하여 배출하는 공기유입살균부(2000); 상기 정수수조부(1000)로부터 공급되는 정수를 비디디 전극의 동작에 의하여 전기분해하고 OH기와 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하며 하나의 단 또는 하나 이상 다수의 단에 각각 구비된 하나 이상의 다수 노즐을 통하여 배출하는 비디디모듈부(3000); 상기 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 상기 공기유입살균부(2000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하고 악취를 제거하는 제 1 볼필터부(4000); 를 포함할 수 있다.
상기 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 상기 제 1 볼필터부(4000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하는 제 2 볼필터부(5000); 를 더 포함할 수 있다.
상기 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 상기 제 2 볼필터부(5000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하는 제 3 볼필터부(6000); 를 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 볼필터부(5000)로부터 유입된 공기를 이물질이 제거된 상태로 배출하는 공기배출부(7000); 를 더 포함할 수 있다.
상기 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템에 구비된 하나 이상 다수의 각 구동부와 센서부에 각각 접속하고 해당 제어신로를 각각 출력하여 구동시키고 감시하는 소독제어부(8000); 를 더 포함할 수 있다.
상기 정수수조부(1000)는 외부로부터 유입되는 정수를 저장하는 정수탱크부(1100); 상기 정수탱크부(1100)에 저장된 정수를 배출시키면서 포함된 이물질을 여과하는 유출필터부(1200); 상기 유출필터부(1200)로부터 배출된 정수를 저장하는 임시저장부(1300); 상기 임시저장부(1300)의 일측에 설치되어 저장되는 정수의 수위를 검출하는 수위센서부(1400); 상기 임시저장부(1300)에 저장된 정수를 해당 제어신호에 의하여 일측으로부터 정량 배출시키는 정수정량펌프(1500); 를 포함할 수 있다.
상기 공기유입살균부(2000)는 외부의 공기를 일방향으로 유입시키는 유입그릴부(2100); 상기 유입그릴부(2100)의 하부 위치에 고정 상태로 설치되고 유입되는 공기의 이물질을 제거하는 유입공기염화망필터부(2200); 상기 유입공기염화망필터부(2200)의 하부 위치에 고정 상태로 설치되고 해당 제어신호에 의하여 외부의 공기를 강제 유입시켜 하부 방향으로 공급시키는 방수유입팬(2300); 을 포함할 수 있다.
상기 비디디모듈부(3000)는 상기 정수수조부(1000)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받고 해당 제어신호에 의하여 소정 온도로 유지시키며 이물질을 제거시키고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하여 OH기와 과산화수소를 생성시켜 소독액으로 반응시켜 배출하는 비비디반응부(3100); 상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입하고 하나 또는 하나 이상 다수의 환형배출관에 구비된 하나 이상의 다수 노즐을 통하여 배출하는 환형배출부(3200); 를 포함할 수 있다.
상기 비비디반응부(3100)는 상기 정수수조부(1000)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받는 정수유입구(3110); 상기 정수유입구(3110)를 하단 일측에 연결 설치하고 상기 정수유입구(3110)로부터 유입되는 정수를 외부공동(3121)에 저장하는 하우징부(3120); 상기 하우징부(3120)의 정수가 저장되는 외부공동(3121) 일부분에 코일 형상으로 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 가열시키는 정수가열부(3130); 상기 하우징부(3120)의 외부공동 타측 일부분에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수의 온도를 검출하는 온도센서부(3140); 상기 하우징부(3120)의 내부 공간 일부분에 고정 설치되고 외부공동(3121)과 내부공동(3152)을 구분하며 정수에 포함된 이물질을 제거 통과시켜 내부공동(3152)에 유입시키는 정수필터부(3150); 상기 정수필터부(3150)의 내부공동(3152)의 중앙 위치에 설치되면서 상단에 고정되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하므로 OH기와 과산화수소를 발생시켜 소독액을 생성하는 비비디전극(3160); 상기 정수필터부(3150)의 상단에 고정 설치되고 상기 소독액의 배출을 제어하는 솔밸브(3170); 를 포함할 수 있다.
상기 제 1 볼필터부(4000)는 통형상을 하며 외측부룰 형성하는 외측통부(4100); 상기 외측통부(4100)와 같은 형상이되 작은 크기의 형상을 하며 하단부가 상기 외측통부(4100)의 하단부와 수평형상으로 연결되어 밀폐시키고 사이공간을 형성하는 내측통부(4200); 상기 외측통부(4100)와 내측통부(4200)에 각각 형성되되 하나 이상 다수가 관통상태로 형성되는 유통공(4300); 상기 외측통부(4100)와 내측통부(4200)의 사이공간 내부에 채워지고 상기 유통공(4300)을 통과하는 공기로부터 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하는 필터볼부(4400); 상기 외측통부(4100)와 내측통부(4200)의 사이공간 상단 부분에 설치되고 상기 비비디모듈부(3000)로부터 유입되는 소독액을 흡수하여 서서히 배출하는 소독액분산배출부(4500); 를 포함할 수 있다.
상기 필터볼부(4400)는 제올라이트와 세라믹과 카본 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 혼합되어 이루어질 수 있다.
상기 필터볼부(4400)는 섭씨 300 내지 500 도 범위에서 소성시켜 이루어질 수 있다.
상기 필터볼부(4400)는 직경이 4 내지 7 밀리미터 범위 중 선택된 어느 하나의 값에 의한 크기로 이루어질 수 있다.
상기 필터볼부(4400)는 실리카무기바인더와 이산화티탄이 포함된 액체속에 침지시켜 표면을 코팅하고 섭씨 800 내지 1500 도 범위에서 20 내지 40분간 열처리하여 코팅표면을 안정하게 경화시키는 구성일 수 있다.
상기 내부공동(3152)은 140 내지 170 밀리리터 범위의 용량으로 이루어질 수 있다.
상기 유통공(4300)은 25 밀리미터 단위 길이마다 4 내지 6 개 형성되어 이루어질 수 있다.
상기 온도센서부(3140)는 정수의 온도가 섭씨 27 도 이하로 내려가거나 섭씨 28 도 이상으로 올라가는 상태를 검출하여 상기 정수가열부(3130)의 동작이 제어되도록 하는 신호를 출력하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 정수정량펌프(1500)는 정수를 5 분간 600 밀리리터를 상기 비디디모듈부(3000)에 공급시키는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 방수유입팬(2300)에 의하여 공급된 공기에 포함된 바이러스를 자외선 조사에 의하여 살균처리하는 자외선부(2400); 를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선부(2400)는 253 내지 255 나노미터 범위 파장과 185 내지 186 나노미터 범위 파장의 자외선 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 해당 제어신호에 의하여 발생 출력할 수 있다.
상기 비비디전극(3160)은 양극과 음극 사이에 24 볼트의 직류를 0.5 암페어 크기로 공급할 수 있다.
상기 환형배출부(3200)는 상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 1 볼필터부(4000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시키는 제 1 소독액노즐부(3210); 상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 2 볼필터부(5000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시키는 제 2 소독액노즐부(3220); 상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 3 볼필터부(5000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시키는 제 3 소독액노즐부(3230); 를 포함할 수 있다.
여과된 미세먼지와 제거된 악성 유해물질과 이물질 등을 세척한 퇴수가 저장되는 퇴수통(1600); 을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 비디디 전극 구조는 정수를 전기분해하여 OH기와 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하는 비디디 전극 구조에 있어서, 티타늄 막대로 이루어지고 표면에 다이아몬드 가루와 붕산으로 코팅되어 양극을 형성하는 양극부(3162); 상기 양극부(3161)의 외부 전체를 절연상태로 감싸는 절연막(3164); 상기 절연막(3164)의 외부 전체를 코일 형상으로 감싸고 음극을 형성하며 스텐레스 스틸로 이루어지는 음극부(3166); 를 포함할 수 있다.
상기 양극부(3162)는 전체 직경은 1.4 내지 1.6 밀리미터이며 길이 150 내지 165 밀리미터의 티타늄 막대의 표면에 1 내지 10 마이크로미터 직경 크기의 다이아몬드 가루를 핫 필라멘트 화학적 증기증착(HFCVD) 방식으로 9 내지 10 시간 동안 증착하여 400 내지 500 마이크로미터 두께를 코팅하여 다이아몬트 코팅층을 형성하고 다이아몬드 코팅형성된 층 위에 400 내지 500 마이크로미터 두께로 붕산을 코팅하여 붕산층을 형성하여 이루어질 수 있다.
상기 절연막(3164)은 두께 1.2 내지 1.3 밀리미터 두께의 절연물질로 이루어지고 상기 양극부(3161)의 외부 전체를 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 절연막(3164)은 테프론으로 이루어질 수 있다.
상기 음극부(3166)는 외경이 4 밀리미터이고 0.25 밀리미터 직경의 스테인레스 스틸이 1.7 내지 2.2 밀리미터 간격으로 균일하게 나선형으로 감겨 이루어질 수 있다.
상기 붕산층은 상기 다이아몬드 층이 형성된 상태를 99.99 % 수소 기체가 532 sccm의 유속으로 유동하고 100 토르(Torr)의 압력이 인가되는 챔버에 투입하여 보론트리옥사이드(B2O3)가 10 시간 동안 증착되어 이루어지되 탄소가 10 sccm의 유속으로 공급되고 탄소에 대한 붕소의 비율을 10**4 ppm으로 혼합되며, 수소 기체는 탄소와 붕소가 이동되는 캐리어 개스(carrier gas)로 사용될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 실내 주거공간에서 공동으로 생활하는 다수 거주자 모두를 동시에 미세먼지와 바이러스와 악성 유해물질로부터 안전하게 보호하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 고도산화공정(AOP)과 비디디(BDD) 전극과 이산화티탄이 코팅된 필터볼을 이용하여 일반 식수를 사용하면서 고분자 유기물질을 산화분해하고 친환경물질로 전환시켜 지구 온난화 방지를 위한 환경개선과 수자원을 확보하는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 실내 주거공간에서 거주자 전원이 마스크를 사용하지 않고 자유롭게 활동하면서 미세먼지와 바이러스와 악성 유해물질로부터 안전하게 보호받는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일실시 예에 의한 미세먼지 제거 공기 정화장치를 설명하는 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 외관상태 도시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 조립 사시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 기능 구성도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비비디반응부의 부분 단면도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 볼필터부의 단면도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 볼필터부와 환형배출부의 조립사시도 이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 외관상태 도시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 조립 사시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 기능 구성도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비비디반응부의 부분 단면도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 볼필터부의 단면도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 볼필터부와 환형배출부의 조립사시도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 정수와 물은 같은 의미이며 문맥에 적합하게 선택적으로 기재하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 외관상태 도시도 이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 조립 사시도 이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템의 기능 구성도 이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비비디반응부의 부분 단면도 이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 볼필터부의 단면도 이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 볼필터부와 환형배출부의 조립사시도 이다.
이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 본원발명을 상세히 설명한다.
지구상에 존재하는 물은 약 14억 Km** 존재하는 것으로 알려져 있고, 이용 가능한 담수는 그 0.01 % 인 것으로 알려져 있다. 이용 가능한 담수의 용량을 추측하고 비교계산하기 쉽게 하기 위하여 백두산의 용적을 1400 Km** 로 환산하면 백두산 용적의 100 배에 상당하는 용량이다. 한편, 인구의 증가에 따른 생활, 농업, 공업 용수 부족과 지구 온난화로 특정 지역에서 사막화가 진행되는 가운데 수자원의 확보와 보호는 중요한 현실적 문제가 될 수 있다.
물을 전기분해하기 위하여는 충격 방전의 스파크가 일어나는데 필요한 과전압(overvoltage)의 활성화 에너지가 필요하다.
과전압(overvoltage)은 정상 운전시에 두점 선로사이에서 나타나는 최고 전압값 보다 높은 전압(일반적으로 +5% 이상) 값이 오랜 시간(일반적으로 1 초 이상) 공급되는 현상으로, 전극에서 어떠한 반응이 실제로 일어나고 있을 때의 전압과 동일한 반응이 동일 전극에서 가역적으로 평형을 유지하며 일어나는 전압 차의 전압의 피크치를 넘는 과잉전위 전압으로 정의된다.
일반적으로 백금(Pt) 전극 또는 불용성 금속코팅 전극(DSE : Dimensionally stable electrode)에 의하여 발생되는 과전압(overvoltage)은 수 100 밀리볼트(mV) 이하인데 비하여 비디디(BDD : boron-doped diamond) 전극의 과전압은 1 볼트(V) 이상으로 매우 크다.
물을 전기분해하는 경우 양극에서는 O2 발생에 부가하여 OH기(HO*), 과산화수소(H2O2, hydrogen peroxide), 오존(O3, ozone)의 활성산소 생성에 충분히 귀중한(noble) 전위가 유지된다.
이온교환막을 이용한 2실 전해조에서 초순수를 전해할 때 비디디(BDD) 전극에서는 과산화수소(H2O2)와 오존(O3)이 동시에 대량 합성되고, 전자스핀공명(ESR ; Electron Spin Resonance)에 의해서는 OH기(HO*)가 검출된다.
비디디(BDD) 전극을 사용한 전해조에서는 오존(O3)을 주성분으로 하는 고도산화공정(AOP : advanced oxidation process)에 의하여 오존발생이 발생하며 다음과 같은 화학식으로 발생된다.
화학식 1 --- 
이산화납(PbO2), 백금(Pt), 이산화티탄(TiO2), 이산화주석(SnO2) 및 등록상표 DSE로 이루어지는 전극은 비디디(BDD) 전극 보다 산화력이 작고 안정성이 부족하며 큰 전류밀도를 흘릴 수 없는 문제가 있다.
비디디(BDD) 전극이 무기물을 전기분해하는 특성을 살펴보기로 한다.
0.5 몰(mol) dm**-3 의 소금(염화나트륨, NaCl, sodium chloride)과 0.2 몰 dm**-3 의 황산나트륨(Na2SO4) 수용액을 사용하는 경우
백금(Pt)의 양극은 소금(NaCl) 수용액에서 Cl2가 발생하고, 황산나트륨(Na2SO4) 수용액에서는 O2가 발생한다.
비디디(BDD)의 양극은 백금(Pt)의 양극에 비하여 2 배 이상 빠른 속도로 차아염소산(HClO)을 생산(생성)하고 원료염분은 과염소산이온(ClO4-)으로 산화된다.
과염소산이온(ClO4-)으로 산화시키는 BDD 전극은 백금(Pt) 전극보다 우수한 성능을 발휘한다. 또한, BDD 전극은 과황산이온(S2O82-) 수용액에서 70 % 이상의 전류 효율을 얻을 수 있다.
과탄산이온(C2O62-)의 탄산염과 알칼리를 원료로 하고 BDD 전극을 사용하는 저온 전해에서는 상용의 백금(Pt) 전극과 비교하여 3 배 이상의 효율을 얻는다.
요소산(IO3-)은 과요소산이온(IO4-)을 고효율로써 합성시킬 수 있다.
또한, BDD 전극은 용융염에서 불소(F2)와 질화불소(NF3)를 가스 합성하는데 있어서 흑연과 니켈(Ni)을 대체하는 전극으로 주목 받는다.
비디디(BDD) 전극이 유기물을 전기분해하는 특성을 살펴보기로 한다.
BDD 전극은 포름산, 페놀 등의 분해대상 물질에서 종래의 전극에 비교하여 이산화탄소(CO2) 를 분해하는 특성이 뛰어나고 또한, 산화환원에 의해 유기화합물을 저분자로 분해하는 유기폐수처리 응용 분야에서 적합하다는 수 많은 보고서가 알려져 있다.
유기물의 분해 방식에는 ① 직접전해, ② 전극표면에 생긴 OH기에 의한 간접전해, ③ 오존, 과산화수소와 전해질 본래의 과산화물 등의 활성종에 의한 간접전해, ④ 활성종에서 생긴 OH기에 의한 간접전해 가 있다.
비디디(BDD) 전극은 간접반응을 발생하므로 저농도의 대상물질을 분해와 살균 처리하는데 유용하다.
일례로, Cyan 착체는 PbO2 전극으로써도 분해될 수 있지만 BDD 전극을 사용하는 편이 보다 작은 전기량으로 분해를 가능하게 하고 또한, 장치의 크기 또는 규모를 작게할 수 있다.
포름산의 분해전위는 O2 발생전위보다 낮으므로 산화반응이 용이하게 진행될 수 있다. Na2CO3 및 NaHCO3 수용액에서 포름산 농도에 대응하는 총 유기탄소(TOC; Total Organic Carbon) 감쇠비율은 BDD 전극이 현저하게 우수하다.
한편, 페놀(C6H5OH)의 분해전위는 O2 발생전위보다 낮으므로 용이하게 산화반응이 진행할 수 있다. 관(pipe)상의 전해조 내에 BDD 전극을 설치하고 화학도금 폐수처리를 실시하면, BDD 전극의 음극표면에 금속회수와 동시에 잔존하는 차아인산, 아인산과 유기화합물을 산화 분해할 수 있고, 방류 가능한 농도영역까지 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
BDD 전극을 이용하여 산업공업용수에 함유된 유기물질을 분해하는 시험이 매우 많이 보고되고 있다. TOD, 화학적 산소요구량(COD; Chemical Oxygen Demand)을 감소시키고 난분해성 물질의 킬레이트제, 불소계 계면활성제의 분해가 가능하며, 도금폐수에서는 광택제를 분해하여 회수 및 재이용할 수 있는 것으로 주목된다.
비디디(BDD) 전극을 이용하면 농축산업의 토양수는 비료와 가축사료에 존재하는 질소성분을 제거 분해하는 것도 가능하다. 생태계에 영향이 심각한 환경호르몬과 유기 인 화합물인 농약(Methamidophos) 등의 살충제와 제초제 분해도 가능한 것으로 알려지고 있다.
BDD 전극은 전해기능수와 오존수 생성에도 적합하다. BDD 전극은 기존의 세정소독약품을 대체하는 현장 합성기술로서 약품의 보존관리의 번거로움을 생략할 수 있고, 약품 사용량을 감소 시킨다.
BDD 전극은 내구성이 높아 전자부품 세정에도 사용되며 산성 전해수는 차아염소산나트륨(NaClO4)과 비교하여 해리하지 않는 HClO 이 많기 때문에 살균력이 수십 배에 달한다.
봉상의 BDD양극에 띠 모양의 불소수지계 이온교환막과 H2 발생극인 음극선을 감은 전극-막 접합체는 전류의 증가에 따라 오존수 농도가 증가하였다. Cl-농도 1 몰 dm-3 이하에서는 오존수가 생성되고, Cl-농도 3 몰 dm-3 이상에서는 HClO 가 생성된다.
BDD 전극을 사용하여 HClO를 생성하는 경우에는 Cl-농도가 3 몰 dm-3 이상이 바람직하다.
봉상의 BDD 전극 2개에 격막의 Sheet 상의 막과 음극선을 감아 양극과 Sheet 상의 막 사이의 틈새를 흐름통로로 하면 음극에서 H2 가스를 분리시킬 수 있다. 분리형 전극은 높은 오존가스 분압이 유지되기 때문에 혼합형 전극의 3 배에 이르는 고농도 오존수 생성이 가능하다.
BDD 전극은 오염물질 검출용 센서, 과산화물의 전해 합성, 살균 폐수처리, 유가금속의 회수, 탈취, 도금, 전기투석, 전해가공 등에 유용하게 응용될 수 있고, 단순한 직접전해와 간접전해의 작용을 기대할 수 있으며, 음극과 격막 및 전해질을 포함하여 높은 활성물질의 반응장과 반응시스템을 구축할 수 있는 장점이 있는 것으로 확인된다.
다이아몬드는 무색투명하고 견고하여 공업용이나 보석용으로 사용되지만 지구환경 오염방지와 수자원 확보를 위한 전기화학 전극재료로 개발 및 사용되고 있다. 다이아몬드는 활성화 에너지가 높기 때문에 높은 전압에서도 내구성이 강한 장점이 있다.
다이아몬드는 에너지 갭이 큰 반도체이지만 내구성이 강하며 첨가제를 가하여 전기화학적 저항을 감소시킬 수 있다. 최근 Permelec Electrode사는 다이아몬드 막을 코팅하여 수자원확보를 위한 붕산을 첨가한 다이아몬드 코팅전극을 개발하였다. 다이아몬드 코팅 전극은 친환경 전기화학적 기술이며 고분자의 유기물질을 산화분해하고 물질로 전환시킨다. 전기화학적 분해는 지구온난화 방지를 위한 환경개선과 수자원을 확보하는 장점이 있다.
또한, 다이아몬드 코팅전극은 과염소산 이온이나 차아염소산, 과황산이온, 과탄산이온을 발생시켜 유기물분해, 살균, 표백, 탈색처리를 할 수 있고, 과전압이 높으므로 전기화학적으로 내식성과 내구성이 강하며 기존의 백금, 이산화이리듐, 이산화납 전극보다 양극에서 오존과 과산화수소를 10 내지 300 배 발생시키며 유기물이나 폐수처리, 살균, 표백작용도 강하다. 미국 식품의약국은 붕산첨가 다이아몬드전극으로 식품저장, 살균제를 개발하고 있으며 인체장기 기능회복을 위한 전해육각수 개발에도 활용된다.
고도산화공정(AOP : advanced oxidation process)은 OH 라디탈을 이용한 산화반응을 통하여 물이나 폐수속의 유기용매 또는 무기용매를 제거하는 화학적 처리방법 또는 기술이다. 현실적으로 폐수처리에서는 오존(O3)과 과산호수소(H2O2) 또는 자외선(UV)을 사용하는 화학공정이 사용된다.
에너지와 환경관련 기술에 대한 관심이 지속 증가하면서 안전한 수자원 확보를 위한 수처리 기술 역시 발전하고 녹스(NOX)와 삭스(SOX)가 포함되는 난분해성 오염물질과 독성 유기오염물질들의 처리는 새로운 기술 분야로 대두되고 있으며, 이러한 문제를 일부 해결하는 기술이 고도산화기술(Advanced Oxidation Technology) 또는 고도산화공정(AOP : advanced oxidation process)이다.
이하의 설명에서 고도산화공정과 고도산화기술을 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
고도산화공정(AOP)은 산화제인 수산화라디칼(OH-, hydroxyl radical)을 이용하여 오염물질을 산화분해시키는 화학적 수처리 기술이고 유기오염물질을 처리 대상으로 하며 중금속과 같은 무기오염물질은 수산화라디칼(OH-)에 의해 산화상태로 변할 수 있으나 산화분해는 불가능하다.
고도산화공정(AOP)에서의 수산화라디칼은 물 분자에 감마선, 고전압 방전, 초음파 등의 에너지를 직접적으로 가하여 생성될 수 있고, 물 분자에 고전압 방전을 인가하여 수산화라디칼을 발생시키는 기술이 대한민국 특허 등록번호 제10-1061227호(2011. 08. 25.) ‘수중 플라즈마 방전을 이용한 수산기 라디칼 수와 수소산소가스 발생장치 및 이를 이용한시스템’에 기술되어 있다.
고도산화공정(AOP)은 반응성이 매우 높은 하이드록실 라디칼(*OH) 등을 이용하고, 이러한 화학종은 현존하는 가장 강력한 산화제이며 물에 녹아 있는 그 어떠한 화합물도 산화시킬 수 있으며, 확산제어 및 반응속도를 통해 작용한다.
하이드록실 라디칼(*OH)은 생성되는 순간부터 다양한 오염물질과 적극 반응하여 오염물질을 작은 무기분자로 매우 빠르며 효율적으로 산화시키고 분해시키며, 하이드록실 라디칼(*OH)은 1개 또는 여러 개의 산화제(오존, 과산화수소, 산호이온 등), 에너지원이나 촉매(자외선, 이산화티타늄 등)로부터 생성되고, 수득률을 높이기 위하여 반응물의 투여량과 순서, 조합 등의 조건이 매우 정확하며 사전 준비되고 예상된 상태로부터 반응시켜야 한다.
AOP 공정은 잘 조정된 반응조건의 경우 적어도 5 ppb 에서 수백 ppm 까지 활용하여 오염불질의 초기 농도를 줄이고, 총 유기탄소량과 화학적 산소 요구량을 감소시킨다. 특히, 폐수 속에 녹아있는 방향족 화합물, 살충제, 석유계 구성성분, 휘발성 유기화합물 등과 생물학적으로 독성이거나 잘 분해되지 않는 물질을 대상으로 유용하게 사용된다. 한편, 2차 처리를 마친 폐수를 다시 살균 소독하는 3차 처리에도 이용되는 경우 대량의 오염물질이 물, 이산화탄소, 염과 같은 안정된 무기화합물로 변환(미네랄화) 된다. 그리고 깨끗이 처리된 폐수의 독성과 화학 오염불질을 줄여 폐수를 다시 시냇물이나 재래식 하수 처리장으로 보낼 수 있다. 또한, 높은 산화력과 효율에 의하여 다루기 힘든 유기물과 무기물을 제거하는 3차 처리 과정에서도 많이 사용된다.
AOP 공정의 화학적 원리는 크게 3 가지가 있다.
첫째 ; 하이드록실 라디칼(*OH)의 형성.
둘째 : 하이드록실 라디칼(*OH)의 표적분자에 대한 초기 반응과 부산물에 대한 파괴.
셋째 : 최종 무기화 작용으로 진행될 때 까지 하이드록실 라디칼(*OH)에 이한 후속적 반응.
하이드록실 라디칼(*OH)의 합성 메커니즘은 고도산화공정 기술의 종류에 크게 의존하며, 일 례로, 오존화, 자외선/과산화수소, 광촉매 산화작용은 각각 다른 하이드록실 라디칼(*OH) 합성 경로를 구성한다.
하나 ; 자외선과 과산화수소 기반의 AOP
둘 ; 오존 기반의 AOP
셋 ; 이산화티탄을 이용한 광촉매 산화
여기서 제시된 반응 단계는 반응순서의 일부일 뿐이다.
‘셋’ 부분의 자세한 메커니즘에 대한 정설은 존재하지 않지만 ‘둘’ 부분의 반응에서 하이드록실 라디칼(*OH)에 의한 표적분자의 산화과정에 관한 실마리는 확인 된 것으로 알려지고 있다.
본질적으로 하이드록실 라디칼(*OH)은 라디칼 분자이고 반응성이 매우 높은 친전자체로 작용하며, 초기 산화반응 중 수소제거 반응과 첨가 반응이 필요하다.
아래는 하이드록실 라디칼(*OH)을 이용한 벤젠의 산화 메카니즘이다.
‘둘’의 초기 반응은 (A)의 방향족 고리를 분해시켜 중간체(C)에 있는 2개의 하이드록실기(-OH)를 만드는 친전자성 반응이다. 나중에 하이드록실 라디칼(*OH) 분자가 하이드록실기(-OH) 중 하나에 있는 수소 원자를 붙잡게 되고 라디칼종(D)을 만든다. 이 화합물은 더욱 안정한 (E)로 쉽게 재배열되고 (E)는 순조롭게 하이드록실 라디칼(*OH)의 산화를 받고 2,4-hexadiene-1,6-dione(F)를 생성한다.
충분한 하이드록실 라디칼(*OH)이 있는 이상 (F) 이후로는 계속 산화가 일어나고 마지막에는 (F)가 H2O 또는 CO2 같은 작고 안정된 분자로 분해된다.
고도산화공정(AOP) 또는 고도산화반응은 수처리에서 많은 장점이 있다. 그 중 하나가 수용성 상태의 유기화물물을 효과적으로 제거하며, 오염물질을 다른 상태로 바꾸거나 흡착하여 포집하는데 능률적이다.
하이드록실 라디칼(*OH)의 큰 반응성에 의하여 모든 수용성 오염물질과 무차별적 반응이 이루어지며, 다양한 유기오염물질 제거 분야에 많이 활용된다.
일부 중금속은 침전된 M(OH)x 형태로 제거되면, 소독작용이 가능하므로 수질문제를 한번에 해결하게 된다. 또한, 생성된 하이드록실 라디칼(*OH)이 감소된 후에는 하이드록실 라디칼(*OH)이 환원되어 최종적으로 물(H2O)이 생성되므로 다른 해로운 물질이 남지 않는다.
고도산화공정(AOP)에는 산화티탄/자외선 시스템, 과산화수소/자외선 시스템, 펜톤(fenton), 광-펜톤(photo-fenton) 그리고 전자-펜톤 시스템(electro-fenton system)이 있으며 계속 다른 시스템이 개발되고 있는 실정이다. 일 예로 산화티탄에 비금속 원소를 투여하여 광촉매성을 증신시키거나 초음파 처리를 적용하여 하이드록실 라디칼(*OH)의 생성을 중가시키는 기술 등과 같다.
핫 필라멘트 화학적 증기 침착(HFCVD : hot-filament chemical vapour deposition) 방법은 다이아몬드를 코팅하는데 많이 사용되는 코팅 기술이다. HFCVD 기술을 이용한 다이아몬드 필름 침작(코팅)은 공구, 기계 구성 요소, 전극 등의 제작에 적합하며 화학적으로 안정하고 윤활 상태가 좋지 않은 상태에서도 마찰 계수가 매우 낮으며 마모성 물질과 접촉 시에도 최고의 마모 저항성을 갖는 특징이 있으며 일반적으로 잘 알려져 있다 .
비디디(BDD) 전극과 고도산화공정(AOP)과 이산화티탄(TiO2)이 코팅된 필터볼을 이용한 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템(900)을 이하에서 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템(900)은 프레임아우징부(950)와 정수수조부(1000)와 공기유입살균부(2000)와 비디디모듈부(3000)와 제 1 볼필터부(4000)와 제 2 볼필터부(5000)와 제 3 볼필터부(6000)와 공기배출부(7000)와 소독제어부(8000)를 포함하는 구성이다.
정수수조부(1000)는 정수를 유입하여 이물질을 제거하고 정량펌프의 구동으로 정량 공급한다.
정수수조부(1000)는 정수탱크부(1100)와 유출필터부(1200)와 임시저장부(1300)와 수위센서부(1400)와 정수정량펌프(1500)를 포함하는 구성이다.
정수탱크부(1100)는 외부로부터 소정 용량으로 유입되는 정수를 담아 저장하는 용기 형상을 한다. 정수탱크부(1100)는 외부로부터 직수가 직접 유입되는 구성으로 대체될 수 있다.
유출필터부(1200)는 정수탱크부(1100)에 저장된 정수를 배출시키면서 포함된 이물질을 여과한다.
임시저장부(1300)는 유출필터부(1200)로부터 배출된 정수를 저장한다.
수위센서부(1400)는 임시저장부(1300)의 일측에 설치되어 저장되는 정수의 수위를 검출한다.
정수정량펌프(1500)는 임시저장부(1300)에 저장된 정수를 해당 제어신호에 의하여 일측으로부터 정량 배출시킨다. 정수정량펌프(1500)는 정수를 5 분간 600 밀리리터의 정수를 비디디모듈부(3000)에 정량 공급시킨다.
여과된 미세먼지와 제거된 악성 유해물질과 이물질 등을 세척한 퇴수를 저장하는 퇴수통(1600)이 더 구비될 수 있다.
공기유입살균부(2000)는 해당 제어신호에 의하여 외부 공기를 이물질이 제거된 상태로 유입하고 자외선으로 살균 처리하여 배출한다.
공기유입살균부(2000)는 유입그릴부(2100)와 유입공기염화망필터부(2200)와 방수유입팬(2300)와 자외선부(2400)를 포함하는 구성이다.
유입그릴부(2100)는 외부의 공기를 일방향으로 유입시킨다.
유입공기염화망필터부(2200)는 유입그릴부(2100)의 하부 위치에 고정 상태로 설치되고 유입되는 공기의 이물질을 제거한다. 유입공기염화망필터부(2200)는 프레임하우징부(950)의 일측면에서 수평방향으로 삽입되어 고정 상태로 설치되고 탈착되어 세척, 교환, 수리하도록 구성될 수 있다.
방수유입팬(2300)은 유입공기염화망필터부(2200)의 하부 위치에 고정 상태로 설치되고 해당 제어신호에 의하여 외부의 공기를 강제 유입시켜 하부 방향으로 공급시킨다.
자외선부(2400)는 253 내지 255 나노미터 범위 파장과 185 내지 186 나노미터 범위 파장의 자외선 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 해당 제어신호에 의하여 발생 출력한다.
자외선부(2400)는 대한민국 경기도 하남시에 위치하는 주식회사 한미자외선의 GPHXXXT5VH/HO 타입 제품 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다 .
비디디모듈부(3000)는 정수수조부(1000)로부터 공급되는 정수를 비디디 전극의 동작에 의하여 전기분해하고 OH기와 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하며 하나의 단 또는 하나 이상 다수의 단에 각각 구비된 하나 이상의 다수 노즐을 통하여 배출한다.
비디디모듈부(3000)는 비비디반응부(3100)와 환형배출부(3200)를 포함하는 구성이다.
비비디반응부(3100)는 정수수조부(1000)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받고 해당 제어신호에 의하여 소정 온도로 유지시키며 이물질을 제거시키고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하여 OH기와 과산화수소를 생성시켜 소독액으로 반응시켜 배출한다.
비비디반응부(3100)는 정수유입구(3110)와 하우징부(3120)와 정수가열부(3130)와 온도센서부(3140)와 정수필터부(3150)와 비비디전극(3160)과 솔밸브(3170)를 포함하는 구성이다. 비비디반응부(3100)는 5 분의 시간 동안 600 밀리리터의 정수를 유입받아 1 피피엠(PPM)의 소독액을 생산하도록 구성되고 제어된다.
정수유입구(3110)는 정수수조부(1000)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받는다.
하우징부(3120)는 정수유입구(3110)를 하단 일측에 연결 설치하고 정수유입구(3110)로부터 유입되는 정수를 외부공동(3121)에 저장한다.
정수가열부(3130)는 하우징부(3120)의 정수가 저장되는 외부공동(3121) 일부분에 코일 형상으로 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 가열시킨다. 정수가열부(3130)는 전기를 이용하여 발열되므로 정수를 가열시키는 구성일 수 있다.
온도센서부(3140)는 하우징부(3120)의 외부공동 타측 일부분에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수의 온도를 검출한다. 온도센서부(3140)는 바이메탈을 이용하는 구성일 수 있다.
OH기(수소 라디칼)는 섭씨 27.4 내지 28 도 온도 범위에서 최대의 수명을 가지며, 온도가 높을수록 활성화되면서 그 수명이 매우 짧아지는 특성이 있다.
소독제어부(8000)는 정수를 섭씨 27.4 내지 28 도 온도 범위에서 유지되도록 온도센서부(3140)를 감시하고 해당 제어신호를 출력한다.
온도센서부(3140)는 정수의 온도가 섭씨 27 도 이하로 내려가거나 섭씨 28 도 이상으로 올라가는 상태를 검출하여 정수가열부(3130)의 동작이 제어되도록 하는 신호를 출력하는 구성이다. 온도센서부(3140)가 검출한 온도 값은 소독제어부(8000)에 인가되고 정수가열부(3130)는 소독제어부(8000)의 해당 제어신호에 의하여 동작한다.
정수필터부(3150)는 하우징부(3120)의 내부 공간 일부분에 고정 설치되고 외부공동(3121)과 내부공동(3152)을 구분하며 정수에 포함된 이물질을 제거 통과시켜 내부공동(3152)에 유입시킨다.
내부공동(3152)은 140 내지 170 밀리리터 범위의 용량으로 이루어지고 160 밀리리터 용량으로 이루어지는 구성이 비교적 바람직하다.
비비디전극(3160)은 정수필터부(3150)의 내부공동(3152)의 중앙 위치에 설치되면서 상단에 고정되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하므로 OH기와 과산화수소를 발생시켜 소독액을 생성한다.
비비디전극(3160)은 양극과 음극 사이에 24 볼트의 직류를 0.5 암페어 크기로 공급한다. 비비디전극(3160)의 구조에 대하여는 이하에서 다시 상세히 설명하기로 한다.
솔밸브(3170)는 정수필터부(3150)의 상단에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 소독액의 배출을 제어한다.
환형배출부(3200)는 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입하고 하나 또는 하나 이상 다수의 환형배출관에 구비된 하나 이상의 다수 노즐을 통하여 배출한다.
환형배출부(3200)는 제 1 소독액노즐부(3210)와 제 2 소독액노즐부(3220)와 제 3 소독액노즐부(3230)를 포함한다.
제 1 소독액노즐부(3210)는 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 1 볼필터부(4000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시킨다.
제 2 소독액노즐부(3220)는 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 2 볼필터부(5000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시킨다.
제 3 소독액노즐부(3230)는 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 3 볼필터부(5000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시킨다.
제 1 볼필터부(4000)는 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 공기유입살균부(2000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하고 악취를 제거한다.
제 2 볼필터부(5000)는 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 제 1 볼필터부(4000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균한다.
제 3 볼필터부(6000)는 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 제 2 볼필터부(5000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균한다.
제 1 볼필터부(4000)와 제 2 볼필터부(5000)와 제 3 볼필터부(6000)의 구성은 기본적으로 동일하므로 이하에서 제 1 볼필터부(4000) 구성만을 설명하되 동일하게 적용되는 것으로 기재하고 이해한다.
제 1 볼필터부(4000)는 외측통부(4100)와 내측통부(4200)와 유통공(4300)과 필터볼부(4400)과 소독액분산배출부(4500)를 포함하는 구성이다.
외측통부(4100)는 통형상을 하며 외측부룰 형성한다.
내측통부(4200)는 외측통부(4100)와 같은 형상이되 작은 크기의 형상을 하며 하단부가 외측통부(4100)의 하단부와 수평형상으로 연결되어 밀폐시키고 사이공간을 형성한다.
외측통부(4100)와 내측통부(4200)는 단면이 원형, 다각형, 기하학형, 자연물 형상 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.
유통공(4300)은 외측통부(4100)와 내측통부(4200)에 각각 형성되되 하나 이상 다수가 관통상태로 형성된다. 유통공(4300)은 25 밀리미터 단위 길이마다 4 내지 6 개 형성된다.
필터볼부(4400)는 외측통부(4100)와 내측통부(4200)의 사이공간 내부에 채워지고 유통공(4300)을 통과하는 공기로부터 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균한다.
필터볼부(4400)는 제올라이트와 세라믹과 카본 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 혼합되고, 섭씨 300 내지 500 도 범위에서 소성시켜 이루어진다. 제올라이트와 세라믹과 카본은 각각 성능에 차이가 있으나 모두 탈취하는 성능이 우수하며, 녹스와 삭스와 미세먼지 등이 포함된 불순물과 이물질을 흡착하여 제거하는 성능이 우수한다.
필터볼부(4400)는 직경이 4 내지 7 밀리미터 범위 중 선택된 어느 하나의 값에 의한 크기로 이루어지며, 이러한 크기로 만들게 되면 비표면적이 크게 되고, 실리카무기바인더와 이산화티탄이 포함된 액체속에 침지시켜 표면을 코팅하며 섭씨 800 내지 1500 도 범위에서 20 내지 40분간 열처리하여 코팅표면을 안정하게 경화시키는 구성으로 이루어진다. 이산화티탄은 광촉매 기능이 우수하다. 이산화 티탄의 광촉매 기능을 잘 알려져 있다.
소독액분산배출부(4500)는 외측통부(4100)와 내측통부(4200)의 사이공간 상단 부분에 설치되고 비비디모듈부(3000)로부터 유입되는 소독액을 흡수하여 서서히 배출한다. 소독액분산배출부(4500)는 소정 두께의 부직포, 스폰지, 직물류 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
공기배출부(7000)는 제 3 볼필터부(5000)로부터 유입된 공기를 이물질이 제거된 상태로 배출한다.
소독제어부(8000)는 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템(900)에 구비된 하나 이상 다수의 각 구동부와 센서부에 각각 접속하고 해당 제어신로를 각각 출력하여 구동시키고 감시한다.
소독제어부(8000)는 해당 명령신호 입력에 의하여 제 1 볼필터부(4000)와 제 2 볼필터부(5000)와 제 3 볼필터부(6000)에 세척을 위하여 소독액이 대량 배출되도록 정량펌프(1500)의 구동을 제어할 수 있다.
비비디전극(3160)은 정수를 전기분해하여 OH기와 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하며 그 구조는 양극부(3162)와 절연막(3164)과 음극부(3166)를 포함하는 구성이다.
양극부(3162)는 티타늄 막대로 이루어지고 표면에 다이아몬드 가루와 붕산으로 코팅되어 양극을 형성한다.
양극부(3162)는 전체 직경은 1.4 내지 1.6 밀리미터이며 길이 150 내지 165 밀리미터의 티타늄 막대의 표면에 1 내지 10 마이크로미터 직경 크기의 다이아몬드 가루를 핫 필라멘트 화학적 증기증착(HFCVD) 방식으로 9 내지 10 시간 동안 증착하여 400 내지 500 마이크로미터 두께를 코팅하여 다이아몬트 코팅층을 형성하고 다이아몬드 코팅층 위에 400 내지 500 마이크로미터 두께로 붕산을 코팅하여 붕산층을 형성하여 이루어진다. 이때 다이아몬드 파우다가 증착된 상태를 99.99 % 수소 기체가 532 sccm(standard cubic centimeter per minute)의 유속으로 유동하고 100 토르(Torr)의 압력이 인가되는 챔버에 투입하여 보론트리옥사이드(B2O3)가 10 시간 동안 증착된 비디디전극으로 이루어진다. 이때 탄소의 유속은 10 sccm으로 공급되고 탄소에 대한 붕소의 비율을 10**4 ppm이다. 수소 기체는 탄소와 붕소가 이동되는 캐리어 개스(carrier gas)로 사용된다.
절연막(3164)은 양극부(3161)의 외부 전체를 절연상태로 감싸는 구성이고 두께 1.2 내지 1.3 밀리미터 두께의 절연물질로 이루어지며 양극부(3161)의 외부 전체를 감싸고 테프론으로 이루어진다.
음극부(3166)는 절연막(3164)의 외부 전체를 코일 형상으로 감싸고 음극을 형성하며 스텐레스 스틸로 이루어진다.
음극부(3166)는 외경이 4 밀리미터이고 0.25 밀리미터 직경의 스테인레스 스틸이 1.7 내지 2.2 밀리미터 간격으로 균일하게 나선형으로 감겨지는 구성이다.
상기와 같은 구성은 고도산화공정(AOP)과 비디디(BDD) 전극과 이산화티탄이 코팅된 필터볼을 이용하여 전기화학적으로 고분자의 유기물질을 산화분해하고 친환경물질로 전환시키는 과정에서 가정의 실내에 존재하는 바이러스를 살균하고 미세먼지와 녹스(NOX), 삭스(SOX)가 포함되는 악성 유해물질을 효과적으로 제거하는 장점이 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
900 : 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템
950 : 프레임하우징부 1000 : 정수수조부
1100 : 정수탱크부 1200 : 유출필터부
1300 : 임시저장부 1400 : 수위센서부
1500 : 정수정량펌프 2000 : 공기유입살균부
2100 : 유입그릴부 2200 : 유입공기염화망필터부
2300 : 방수유입팬 2400 : 자외선부
3000 : 비디디모듈부 3100 : 비비디반응부
3110 : 정수유입구 3120 : 하우징부
3130 : 정수가열부 3140 : 온도센서부
3150 : 정수필터부 3160 : 비비디전극
3162 : 양극부 3164 : 절연막
3168 : 음극부 3170 : 솔밸브
3200 : 환형배출부 3210 : 제 1 소독액노즐부
3220) : 제 2 소독액노즐부 3230 : 제 3 소독액노즐부
4000 : 제 1 볼필터부 4100 : 외측통부
4200 : 내측통부 4300 : 유통공
4400 : 필터볼부 4500 : 소독액분산배출부
5000 : 제 2 볼필터부 6000 : 제 2 볼필터부
7000 : 공기배출부 8000 : 소독제어부
950 : 프레임하우징부 1000 : 정수수조부
1100 : 정수탱크부 1200 : 유출필터부
1300 : 임시저장부 1400 : 수위센서부
1500 : 정수정량펌프 2000 : 공기유입살균부
2100 : 유입그릴부 2200 : 유입공기염화망필터부
2300 : 방수유입팬 2400 : 자외선부
3000 : 비디디모듈부 3100 : 비비디반응부
3110 : 정수유입구 3120 : 하우징부
3130 : 정수가열부 3140 : 온도센서부
3150 : 정수필터부 3160 : 비비디전극
3162 : 양극부 3164 : 절연막
3168 : 음극부 3170 : 솔밸브
3200 : 환형배출부 3210 : 제 1 소독액노즐부
3220) : 제 2 소독액노즐부 3230 : 제 3 소독액노즐부
4000 : 제 1 볼필터부 4100 : 외측통부
4200 : 내측통부 4300 : 유통공
4400 : 필터볼부 4500 : 소독액분산배출부
5000 : 제 2 볼필터부 6000 : 제 2 볼필터부
7000 : 공기배출부 8000 : 소독제어부
Claims (29)
- 정수를 유입하여 이물질을 제거하고 정량펌프의 구동으로 정량 공급하는 정수수조부(1000);
해당 제어신호에 의하여 외부 공기를 이물질이 제거된 상태로 유입하고 자외선으로 살균 처리하여 배출하는 공기유입살균부(2000);
상기 정수수조부(1000)로부터 공급되는 정수를 비디디 전극의 동작에 의하여 전기분해하고 OH기와 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하며 하나의 단 또는 하나 이상 다수의 단에 각각 구비된 하나 이상의 다수 노즐을 통하여 배출하는 비디디모듈부(3000);
상기 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 상기 공기유입살균부(2000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하고 악취를 제거하는 제 1 볼필터부(4000); 를 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 상기 제 1 볼필터부(4000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하는 제 2 볼필터부(5000); 를 더 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 비디디모듈부(3000)의 해당 단에 구비된 다수의 노즐로부터 각각 배출되는 정수로 하나 이상 다수의 필터볼 표면을 적시고 상기 제 2 볼필터부(5000)로부터 유입된 공기에 포함된 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하는 제 3 볼필터부(6000); 를 더 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 3 볼필터부(5000)로부터 유입된 공기를 이물질이 제거된 상태로 배출하는 공기배출부(7000); 를 더 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템에 구비된 하나 이상 다수의 각 구동부와 센서부에 각각 접속하고 해당 제어신로를 각각 출력하여 구동시키고 감시하는 소독제어부(8000); 를 더 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정수수조부(1000)는
외부로부터 유입되는 정수를 저장하는 정수탱크부(1100);
상기 정수탱크부(1100)에 저장된 정수를 배출시키면서 포함된 이물질을 여과하는 유출필터부(1200);
상기 유출필터부(1200)로부터 배출된 정수를 저장하는 임시저장부(1300);
상기 임시저장부(1300)의 일측에 설치되어 저장되는 정수의 수위를 검출하는 수위센서부(1400);
상기 임시저장부(1300)에 저장된 정수를 해당 제어신호에 의하여 일측으로부터 정량 배출시키는 정수정량펌프(1500); 를 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기유입살균부(2000)는
외부의 공기를 일방향으로 유입시키는 유입그릴부(2100);
상기 유입그릴부(2100)의 하부 위치에 고정 상태로 설치되고 유입되는 공기의 이물질을 제거하는 유입공기염화망필터부(2200);
상기 유입공기염화망필터부(2200)의 하부 위치에 고정 상태로 설치되고 해당 제어신호에 의하여 외부의 공기를 강제 유입시켜 하부 방향으로 공급시키는 방수유입팬(2300); 을 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비디디모듈부(3000)는
상기 정수수조부(1000)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받고 해당 제어신호에 의하여 소정 온도로 유지시키며 이물질을 제거시키고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하여 OH기와 과산화수소를 생성시켜 소독액으로 반응시켜 배출하는 비비디반응부(3100);
상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입하고 하나 또는 하나 이상 다수의 환형배출관에 구비된 하나 이상의 다수 노즐을 통하여 배출하는 환형배출부(3200); 를 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 비비디반응부(3100)는
상기 정수수조부(1000)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받는 정수유입구(3110);
상기 정수유입구(3110)를 하단 일측에 연결 설치하고 상기 정수유입구(3110)로부터 유입되는 정수를 외부공동(3121)에 저장하는 하우징부(3120);
상기 하우징부(3120)의 정수가 저장되는 외부공동(3121) 일부분에 코일 형상으로 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 가열시키는 정수가열부(3130);
상기 하우징부(3120)의 외부공동 타측 일부분에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수의 온도를 검출하는 온도센서부(3140);
상기 하우징부(3120)의 내부 공간 일부분에 고정 설치되고 외부공동(3121)과 내부공동(3152)을 구분하며 정수에 포함된 이물질을 제거 통과시켜 내부공동(3152)에 유입시키는 정수필터부(3150);
상기 정수필터부(3150)의 내부공동(3152)의 중앙 위치에 설치되면서 상단에 고정되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하므로 OH기와 과산화수소를 발생시켜 소독액을 생성하는 비비디전극(3160);
상기 정수필터부(3150)의 상단에 고정 설치되고 상기 소독액의 배출을 제어하는 솔밸브(3170); 를 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 볼필터부(4000)는
통형상을 하며 외측부룰 형성하는 외측통부(4100);
상기 외측통부(4100)와 같은 형상이되 작은 크기의 형상을 하며 하단부가 상기 외측통부(4100)의 하단부와 수평형상으로 연결되어 밀폐시키고 사이공간을 형성하는 내측통부(4200);
상기 외측통부(4100)와 내측통부(4200)에 각각 형성되되 하나 이상 다수가 관통상태로 형성되는 유통공(4300);
상기 외측통부(4100)와 내측통부(4200)의 사이공간 내부에 채워지고 상기 유통공(4300)을 통과하는 공기로부터 미세먼지와 악성 유해물질을 제거하며 바이러스를 살균하는 필터볼부(4400);
상기 외측통부(4100)와 내측통부(4200)의 사이공간 상단 부분에 설치되고 상기 비비디모듈부(3000)로부터 유입되는 소독액을 흡수하여 서서히 배출하는 소독액분산배출부(4500); 를 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 필터볼부(4400)는
제올라이트와 세라믹과 카본 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 혼합되어 이루어지는 구성을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 11 항에 있어서,
상기 필터볼부(4400)는
섭씨 300 내지 500 도 범위에서 소성시켜 이루어지는 구성을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 필터볼부(4400)는
직경이 4 내지 7 밀리미터 범위 중 선택된 어느 하나의 값에 의한 크기로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 필터볼부(4400)는
실리카무기바인더와 이산화티탄이 포함된 액체속에 침지시켜 표면을 코팅하고 섭씨 800 내지 1500 도 범위에서 20 내지 40분간 열처리하여 코팅표면을 안정하게 경화시키는 구성을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 내부공동(3152)은
140 내지 170 밀리리터 범위의 용량으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 유통공(4300)은 25 밀리미터 단위 길이마다 4 내지 6 개 형성되어 이루어지는 구성을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 온도센서부(3140)는 정수의 온도가 섭씨 27 도 이하로 내려가거나 섭씨 28 도 이상으로 올라가는 상태를 검출하여 상기 정수가열부(3130)의 동작이 제어되도록 하는 신호를 출력하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 정수정량펌프(1500)는 정수를 5 분간 600 밀리리터를 상기 비디디모듈부(3000)에 공급시키는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 방수유입팬(2300)에 의하여 공급된 공기에 포함된 바이러스를 자외선 조사에 의하여 살균처리하는 자외선부(2400); 를 더 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 19 항에 있어서,
상기 자외선부(2400)는
253 내지 255 나노미터 범위 파장과 185 내지 186 나노미터 범위 파장의 자외선 중에서 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 해당 제어신호에 의하여 발생 출력하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 비비디전극(3160)은
양극과 음극 사이에 24 볼트의 직류를 0.5 암페어 크기로 공급하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 환형배출부(3200)는
상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 1 볼필터부(4000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시키는 제 1 소독액노즐부(3210);
상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 2 볼필터부(5000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시키는 제 2 소독액노즐부(3220);
상기 비비디반응부(3100)로부터 소독액을 유입받고 제 3 볼필터부(5000)의 상단부 평면과 유사한 형상을 하는 파이프 형상에 하방향을 향하는 다수의 노즐(3240)을 균등한 간격으로 구비하여 소독액을 배출시키는 제 3 소독액노즐부(3230); 를 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
여과된 미세먼지와 제거된 악성 유해물질과 이물질 등을 세척한 퇴수가 저장되는 퇴수통(1600); 을 더 포함하는 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템.
- 정수를 전기분해하여 OH기와 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하는 비디디 전극 구조에 있어서,
티타늄 막대로 이루어지고 표면에 다이아몬드 가루와 붕산으로 코팅되어 양극을 형성하는 양극부(3162);
상기 양극부(3161)의 외부 전체를 절연상태로 감싸는 절연막(3164);
상기 절연막(3164)의 외부 전체를 코일 형상으로 감싸고 음극을 형성하며 스텐레스 스틸로 이루어지는 음극부(3166); 를 포함하는 비디디 전극 구조.
- 제 24 항에 있어서,
상기 양극부(3162)는
전체 직경은 1.4 내지 1.6 밀리미터이며 길이 150 내지 165 밀리미터의 티타늄 막대의 표면에 1 내지 10 마이크로미터 직경 크기의 다이아몬드 가루를 핫 필라멘트 화학적 증기증착(HFCVD) 방식으로 9 내지 10 시간 동안 증착하여 400 내지 500 마이크로미터 두께를 코팅하여 다이아몬트 코팅층을 형성하고 다이아몬드 코팅형성된 층 위에 400 내지 500 마이크로미터 두께로 붕산을 코팅하여 붕산층을 형성하여 이루어지는 구성을 특징으로 하는 비디디 전극 구조.
- 제 24 항에 있어서,
상기 절연막(3164)은
두께 1.2 내지 1.3 밀리미터 두께의 절연물질로 이루어지고 상기 양극부(3161)의 외부 전체를 감싸는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비디디 전극 구조.
- 제 24 항에 있어서,
상기 절연막(3164)은 테프론으로 이루어지는 구조를 특징으로 하는 비디디 전극 구조.
- 제 24 항에 있어서,
상기 음극부(3166)는 외경이 4 밀리미터이고 0.25 밀리미터 직경의 스테인레스 스틸이 1.7 내지 2.2 밀리미터 간격으로 균일하게 나선형으로 감겨 이루어지는 구조를 특징으로 하는 비디디 전극 구조.
- 제 25 항에 있어서,
상기 붕산층은
상기 다이아몬드 층이 형성된 상태를 99.99 % 수소 기체가 532 sccm의 유속으로 유동하고 100 토르(Torr)의 압력이 인가되는 챔버에 투입하여 보론트리옥사이드(B2O3)가 10 시간 동안 증착되어 이루어지되 탄소가 10 sccm의 유속으로 공급되고 탄소에 대한 붕소의 비율을 10**4 ppm으로 혼합되며, 수소 기체는 탄소와 붕소가 이동되는 캐리어 개스(carrier gas)로 사용되는 것을 특징으로 하는 비디디 전극 구조.
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| KR1020210033040A KR20220128457A (ko) | 2021-03-13 | 2021-03-13 | 비디디를 이용한 가정용 친환경 미세먼지 바이러스 정화 시스템 및 비디디 전극 구조 |
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| KR20090104428A (ko) | 2008-03-31 | 2009-10-06 | 삼성디지털이미징 주식회사 | 흔들림 감지 유닛, 이를 구비한 흔들림 보정 장치, 및흔들림 보정 방법 |
| KR101061227B1 (ko) | 2008-11-27 | 2011-08-31 | 최장수 | 수중 플라즈마 방전을 이용한 수산기 라디칼 수와 수소산소가스 발생장치 및 이를 이용한 시스템 |
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