KR20220130877A - Uv 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치 - Google Patents

Uv 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 전면에 도어가 설치되고 외관이 투명한 본체부; 상기 본체부 내부 두께 방향으로 레일이 설치되고, 상기 레일과 대응되도록 결합하여 전후방향으로 이동되는 선반을 포함한 이동부; 상기 선반 상부에 적재되고 내부에 식물이 식재된 식물생장부; 상기 도어 일측에 설치되는 공기순환부; 상기 공기순환부를 인공지능 알고리즘으로 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 이동부는, 상기 본체부의 정면을 기준으로 일측에 구비되는 제1이동부와, 상기 본체부의 정면을 기준으로 타측에 구비되는 제2이동부로 구분되고, 상기 공기순환부는, 상기 도어 일측에 제1순환팬이 설치된 흡입구와, 상기 도어 일측에 제1순환팬이 설치된 토출구와, 상기 본체부의 하부 일측에 설치되는 송풍팬과, 상기 본체부의 상부 및 둘레에 설치되는 송풍구와, 상기 본체부의 중앙 길이방향에 구비되되, 상기 제1이동부와 상기 제2이동부의 사이에 형성되는 정화통로를 더 포함하고, 상기 본체부의 내부에서 1차 정화된 공기는 상기 송풍팬에 의해 상기 정화통로를 따라 이동되고, 상기 정화통로를 따라 이동된 1차 정화된 공기는 상기 송풍구의 일측에 형성된 살균공간으로 포집되고, 상기 살균공간에 구비된 UV발산부를 통해 2차 정화된 공기를 상기 송풍구를 통해 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.

Description

UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치{Indoor air purification device using air sterilization and air purification plants using UV wavelength}
본 발명은 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식물생장부에 공기정화식물을 식재하여 실내 공기의 살균 및 정화를 도모하고, 식재된 공기정화식물을 육안으로 직접 확인함으로써 정서적 안정과 성장기 아이들에게 친환경 교육을 위한 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공기청정기는 오염된 공기를 정화하여 신선한 공기로 바뀌도록 하는 장치로서, 건강에 대한 관심이 증가하면서 가정뿐만 아니라, 사무실, 매장, 작업장 등에 널리 사용되고 있다.
이러한 공기청정기는 순환되는 물을 이용하거나, 필터나 숯을 이용하여 정화나 가습 등의 기능을 도모하고자 다양한 방식과 복잡한 구성을 가지고 있다.
따라서, 보다 간편한 방법으로 공기정화나 공기조화를 위해서 화분이 이용되는데, 이러한 화분은 식물을 식재하여 이동성을 갖도록 하는 것으로서, 모종을 심거나, 관상용 화초 또는 관목 등의 식물이 식재된다.
이러한, 식물은 빛에너지를 이용해 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하는 광합성 및 그 반대의 현상인 호흡을 한다. 이때, 이산화탄소 및 산소가 포함된 공기는 식물의 잎에 형성된 기공을 통해 유입되며, 이 과정에서 공기 중의 이물질까지 함께 유입된다.
이와 같이 식물은 광합성 또는 호흡을 위해 공기를 유입하는 과정에서 이물질을 함께 흡수하기 때문에 다양한 공기정화장치에 활용되고 있으며, 공간 활용 및 공기 정화 효율을 높이기 위해 다수의 식물이 벽면에 배치되는 형태로 사용되고 있다.
하지만 종래의 식물을 이용한 공기정화장치는 벽 등에 받침대를 진열하고 그 위에 화분 및 꽃병 등을 올려놓는 구조로 이루어져 있어서 공간 활용성이 떨어지며 사용자의 부주의 등으로 인해 화분 및 꽃병 등이 쉽게 파손되는 불편함과, 공기청정에 대한 효율을 높이는데 한계를 가지는 문제점을 가지고 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0014305호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 교실, 강연실 등에 설치되는 것으로서 본체부가 투명하여 성장기의 아이들 또는 휴식자에게 친환경 식물이 성장하는 것을 육안으로 확인하여 교육 및 정서의 안정을 제공하기 위한 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 식물생장부에서 공기정화식물을 식생하고 외부의 오염된 공기를 본체부로 흡입함과 동시에 공기정화식물과 접촉되어 공기정화식물에서 발산되는 이로운 물질과 더불어 살균 및 정화 후 토출하는 공기순환을 통해 쾌적한 실내 공간을 제공하기 위한 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 이동부에 의해 식물생장부를 전후방향으로 이동함으로써 식물생장부에 식재된 식물을 손쉽게 관리하기 위한 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 전면에 도어가 설치되고 외관이 투명한 본체부;
상기 본체부 내부 두께 방향으로 레일이 설치되고, 상기 레일과 대응되도록 결합하여 전후방향으로 이동되는 선반을 포함한 이동부;
상기 선반 상부에 적재되고 내부에 식물이 식재된 식물생장부;
상기 도어 일측에 설치되는 공기순환부;
상기 공기순환부를 인공지능 알고리즘으로 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 이동부는,
상기 본체부의 정면을 기준으로 일측에 구비되는 제1이동부와, 상기 본체부의 정면을 기준으로 타측에 구비되는 제2이동부로 구분되고,
상기 공기순환부는,
상기 도어 일측에 제1순환팬이 설치된 흡입구와,
상기 도어 일측에 제1순환팬이 설치된 토출구와,
상기 본체부의 하부 일측에 설치되는 송풍팬과,
상기 본체부의 상부 및 둘레에 설치되는 송풍구와,
상기 본체부의 중앙 길이방향에 구비되되, 상기 제1이동부와 상기 제2이동부의 사이에 형성되는 정화통로를 더 포함하고,
상기 본체부의 내부에서 1차 정화된 공기는 상기 송풍팬에 의해 상기 정화통로를 따라 이동되고, 상기 정화통로를 따라 이동된 1차 정화된 공기는 상기 송풍구의 일측에 형성된 살균공간으로 포집되고, 상기 살균공간에 구비된 UV발산부를 통해 2차 정화된 공기를 상기 송풍구를 통해 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체부의 내측에 일정온도의 열을 발산하는 식물성장램프가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡입구 및 토출구 일측에 필터가 설치되어 유해물질을 필터링하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필터는,
프리필터 또는 헤파필터 또는 탄소필터 중 적어도 어느 하나 이상이 결합된 필터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체부 내측에 UV발산부가 설치되고, 상기 본체부 내부면에 광촉매가 도포되어, 상기 UV발산부와 광촉매가 광화학 작용이 일어나 유기물을 분해하여 정화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치에 따르면, 교실, 강연실 등에 설치되는 것으로서 본체부가 투명하여 성장기의 아이들 또는 휴식자에게 친환경 식물이 성장하는 것을 육안으로 확인하여 교육 및 정서의 안정을 제공하는 효과가 있다.
또한, 식물생장부에서 공기정화식물을 식생하고 외부의 오염된 공기를 본체부로 흡입함과 동시에 공기정화식물과 접촉되어 공기정화식물에서 발산되는 이로운 물질과 더불어 살균 및 정화 후 토출하는 공기순환을 통해 쾌적한 실내 공간을 제공하는 효과가 있다.
또한, 이동부에 의해 식물생장부를 전후방향으로 이동함으로써 식물생장부에 식재된 식물을 손쉽게 관리하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 정면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 측면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 식물생장부를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 제어부의 세부구성을 도시한 블록도이다.
이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 식물생장부를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 본체부(100)와, 이동부(200)와, 식물생장부(300)와, 공기순환부(400) 및 제어부(500)로 구성된다.
더욱 상세하게는, 전면에 도어(110)가 설치되고 외관이 투명한 본체부(100)와, 상기 본체부(100) 내부 두께 방향으로 레일(210)이 설치되고, 상기 레일(210)과 대응되도록 결합하여 전후방향으로 이동되는 선반(220)을 포함한 이동부(200)와, 상기 선반(220) 상부에 적재되고 내부에 식물(P)이 식재된 식물생장부(300)와, 상기 도어(110) 일측에 설치되는 공기순환부(400)와, 상기 공기순환부(400)를 인공지능 알고리즘으로 제어하는 제어부(500)를 포함하되, 상기 이동부(200)는, 상기 본체부(100)의 정면을 기준으로 일측에 구비되는 제1이동부(220-1)와, 상기 본체부(100)의 정면을 기준으로 타측에 구비되는 제2이동부(220-2)로 구분되고, 상기 공기순환부(400)는, 상기 도어(110) 일측에 제1순환팬(410)이 설치된 흡입구(420)와, 상기 도어(110) 일측에 제1순환팬(410)이 설치된 토출구(430)와, 상기 본체부(100)의 하부 일측에 설치되는 송풍팬(440)과, 상기 본체부(100)의 상부 및 둘레에 설치되는 송풍구(S)와, 상기 본체부(100)의 중앙 길이방향에 구비되되, 상기 제1이동부(220-1)와 상기 제2이동부(220-2)의 사이에 형성되는 정화통로(180)를 더 포함하고, 상기 본체부(100)의 내부에서 1차 정화된 공기는 상기 송풍팬(440)에 의해 상기 정화통로(180)를 따라 이동되고, 상기 정화통로(180)를 따라 이동된 1차 정화된 공기는 상기 송풍구(S)의 일측에 형성된 살균공간(190)으로 포집되고, 상기 살균공간(190)에 구비된 UV발산부를 통해 2차 정화된 공기를 상기 송풍구(S)를 통해 외부로 배출하는 구성이다.
상기 식물(P)의 종류는, 벤자민고무나무, 스파티필룸, 관음죽, 안스리움, 스킨답서스, 산호수, 아펠란드라, 호접란, 선인장, 다육식물, 팔손이나무, 분화국화, 시클라엔, 팔로앤드론, 로즈마리, 아레카자야, 왜성대추야자, 대나무야자 등이 식재될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 당업자에 의해 변경되어 식재될 수 있음을 밝혀둔다.
상기 본체부(100)는 전면에 힌지 결합된 도어(110)가 설치되어 개폐가 가능하다. 이때, 상기 본체부(100)는 렉 형상으로 제작되되, 상기 본체부(100)의 사방면은 투명한 유리로 제작되거나 사방면이 개방되도록 제작되어 인테리어 효과를 연출할 수 있고 육안으로 직접 확인함으로써 정서적 안정과 성장기 아이들에게 친환경인 교육도 수행할 수 있으며 당업자에 의해 변경실시 가능하다.
또한, 상기 도어(100)의 전면에 개폐창(150)이 설치되어 사용자가 상기 개폐창(150)을 오픈하여 실내를 육안으로 살필 수 있으며, 실내가 건조할 경우 상기 개폐창(150)을 개폐하여 실내의 습도를 조정할 수 있는 효과가 있다.
이러한, 상기 본체부(100)는 수직방향 또는 수평방향 중 어느 한 방향으로 설치될 수 있으나 본 발명에서는 수직방향으로 적재하여 공간이 협소한 곳에도 설치가 가능하도록 제작하는 것이 바람직하다.
이와 더불어, 상기 본체부(100)는 이하 설명될 상기 제어부(500)와 연동된 온도조절부(미도시)가 설치되어 본체부(100) 내부의 적정온도 즉, 식물(P)이 성장을 위한 온도를 유지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체부(100) 둘레는 열반사체(113)가 각각 설치되고, 상기 열반사체(113) 내측에 보냉재가 내재된 단열재(111) 및 상기 단열재(111) 외주면에 충진재(112)가 설치된다.
상기 열반사체(113)는 외부의 열을 반사하여 상기 본체부(100)의 단열을 1차적으로 유지할 수 있고, 상기 단열재(111)와 충진재(112)가 설치되어 2차적으로 본체부(100)의 단열을 유지하여 상기 본체부(100) 내부의 적정온도를 에너지 손실 없이 유지할 수 있다.
이때, 상기 충진재(112) 일측에 공기가 충진된 공기층을 더 구비하여 단열을 도모할 수 있다.
상기 본체부(100) 내측에 일정온도의 열을 발산하는 식물성장램프(120)가 더 설치되는데 상기 식물성장램프(120)는 LED 조명으로 상기 식물(P)에게 직접적으로 빛을 조사하여 식물(P)의 성장을 도모할 수 있으며, 빛을 발산하여 인테리어 조명으로 활용가능하다.
본 발명의 일실시예로, 상기 본체부(100) 내측에 UV발산부(130)가 설치되고, 상기 본체부(100) 내부면에 광촉매(TiO2)가 도포되어, 상기 UV발산부(130)와 광촉매(TiO2)가 상호 접촉되어 광화학 작용이 일어나게 되는데, 상기 본체부(100) 내부에 유입된 유해물질인 유기물을 광화학 작용에 의해 분해함과 동시에 식물(P)에 함유된 이로운 물질과 함께 공기 중의 악취 등의 정화 과정을 거친 후 이하 설명될 정화통로(180)를 통해 토출구(430)나 송풍구(S)를 통해 실내공간으로 토출할 수 있는 것이다.
상기 이동부(200)는 상기 본체부(100) 내부 두께 방향으로 복수의 레일(210)이 설치되고, 상기 레일(210)과 대응되도록 결합되어 전후방향으로 이동되는 선반(220)을 포함한 구성이다.
이러한 상기 레일(210) 끝단에 스토퍼(미도시)를 설치하여 상기 선반(220)이 이탈되어 낙하되는 것을 사전에 방지할 수 있으며, 상기 레일(210)은 당업자에 의해 변경설계가 가능하다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 선반(220) 하부에 상하 이동되는 실린더(140)를 설치하여 상기 선반(220)을 상하 방향으로 이동시킴으로써 상기 선반(220)의 위치를 조정하여 사용자의 눈높이에 맞출 수 있다.
상기 식물생장부(300)는 상기 선반(220) 상부에 적재되고 내부에 흙이 담겨 상기 흙에 식물(P)이 식재되어 상기 이동부(200)에 의해 전후방향으로 이동되어 사용자가 식물생장부(300)에 식재된 식물(P)의 성장 상태를 손쉽게 확인할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예로, 상기 이동부(200)는, 상기 본체부(100)의 정면을 기준으로 일측에 구비되는 제1이동부(220-1)와, 상기 본체부(100)의 정면을 기준으로 타측에 구비되는 제2이동부(220-2)가 구비될 수 있다.
이러한, 상기 제1이동부(220-1)와 상기 제2이동부(220-2)는 상술한 바와 같이, 상기 본체부(100) 내부 두께 방향으로 복수의 레일(210)이 설치되고, 상기 레일(210)과 대응되도록 결합되어 전후방향으로 이동되는 선반(220)을 포함하는 구성으로 상기 제1이동부(220-1)에 구비된 선반(220)과 상기 제2이동부(220-2)에 구비된 선반(220)을 슬라이딩할 수 있음을 밝혀둔다.
즉, 상기 이동부(200)를 상기 제1이동부(220-1)와 상기 제2이동부(220-2)로 구분하여 수납공간의 활용과 동시에 상기 제1이동부(220-1)와 상기 제2이동부(220-2)의 사이에 이하 설명될 정화통로(180)를 형성할 수 있는 공간을 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예로, 상기 본체부(100) 내부 일측과 상기 선반(220) 일측은 이동실린더(170)를 매개로 상호 연결되어 상기 이동실린더(170)의 로드가 상기 선반(220)의 후단 일측과 결합되어 전후 방향으로 이동할 수 있는데, 상기 도어(110)를 개폐하게 되면, 제어부에서 상기 이동실린더(170)에 신호를 주어 상기 이동실린더(170)가 선반(220)을 전방으로 이동할 수 있다.
또한, 상기 흙은 수분을 내재한 오아시스로 대체되어 식물(P)에게 수분을 공급하여 식물(P)이 성장할 수 있는 환경을 제공되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 선반(220) 상부에 홈(230)이 형성되고, 상기 식물생장부(300) 하부에 돌기(310)가 형성되어 상기 식물생장부(300)를 상기 선반(220)에 적재시에 상기 홈(230)과 돌기(310)가 상호 결합되도록 안착시킴으로써 상기 식물생장부(300)가 상기 선반(220)으로 부터 이탈되는 것을 방지하고 수직방향으로 적재된 상기 식물생장부(300) 간의 정렬을 유도할 수 있다.
즉, 상기 식물생장부(300)는 상기 선반(220)에 카트리지 형태로 사용자가 선택 식재를 할 수 있도록 하여 상기 식물(P)을 가감하여 키울 수 있고 유지보수가 용이한 효과가 있다.
한편, 상기 홈(230)과 돌기(310)는 각형 또는 원형 중 어느 하나의 형상으로 제작될 수 있다.
또한, 상기 식물생장부(300) 하부에는 흙이 적재되고, 상기 흙 속에 식물(P)이 식재되는데 상기 식물(P)은 공기정화식물로서, 공해물질 제거가 우수한 스파티필름, 에피프렘넘, 싱고니움, 녹죽, 접란, 아이비, 스킨답서스, 파키라 중 어느 하나의 식물이 식재되어 공기를 정화하는데 도움주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 식물(P)은 모듈형태로 식재되어 다양한 종류의 식물을 식재될 수 있는데 상기 식물(P)은 상기 공기정화식물에만 국한되는 것이 아니라 약용 효과가 있는 약용식물, 심신을 안정시키는 심신안정식물 등 다양한 식물이 식재될 수 있으며, 식용작물 등을 식재하여 식재료로 활용될 수 있고, 실내 공기의 정화를 수행함과 동시에 사용자의 휴식과 식물이 성장함에 따른 교육을 겸할 수 있는 것이다.
상기 식물생장부(300) 일측에 수분공급부(320)가 설치되고, 상기 본체부(100) 내부 일측 또는 외부 일측 중 어느 하나의 위치에 수조(160)가 설치된다,
즉, 상기 수분공급부(320)는 상기 수조(160)와 펌프(미도시) 및 공급관(미도시)을 매개로 상호 연결되어 수조(160)에 담수된 수분 또는 영양제를 상기 수분공급부(320)로 전달하게 되고, 상기 수분공급부(320)가 식물생장부(300)에 식재된 식물(P) 측으로 수분 또는 영양제를 분사하고 상기 수분공급부(320)에서 공급되고 남은 잔열 물은 다시 수조(160)로 배출하여 재사용함으로써 경제적임과 동시에 식물(P)의 발육을 촉진할 수 있다.
또한, 상기 식물생장부(300) 전면 일측에 미세통공이 형성되어 식물생장부(300)의 일측과 연통되고 제2순환팬(350)이 설치된 분출구(360)가 설치되어 상기 수분공급부(320) 내측에 머물고 있는 흙 또는 식물(P)의 뿌리 등에게 주기적으로 방사되어 유용한 성분을 실내로 토출할 수 있다.
따라서, 상기 분출구(360)는 식물(P)에서 나오는 유용한 성분 외에 상기 수분공급부(320) 내측에 머물고 있는 흙 또는 식물(P)의 유용한 성분을 실내로 토출하여 실내공간을 쾌적하게 유지하기 위한 수단으로 활용가능하다.
상기 식물생장부(300) 상부 일측에 미세노즐이 설치된 미스트분사구(330)가 설치되고, 상기 미스트분사구(330)는 상기 본체부(100) 일측에 별도로 구비된 펌프가 설치된 수조와 연동되며, 상기 수조에서 상기 미세노즐을 통해 입자가 작은 미스트를 주기적으로 분사하게 된다.
또, 상기 미스트분사구(330)는 수분 이외에 천연 성분의 아로마, 피톤치드 등의 인체에 유용한 물질을 분사하여 사용자의 심신 안정을 도모할 수 있다.
즉, 상기 미스트분사구(330)에서 분사되는 수분 이외에 천연 성분의 아로마, 피톤치드 등의 인체에 유용한 물질은 상기 제1순환팬(410)과 더불어 상기 토출구(430)를 통해 실내공간으로 토출되어 사용자의 심신을 안정과, 실내의 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 식물생장부(300) 하부 일측에는 미생물필터(340)가 설치되어 식물(P)의 뿌리에 영양분을 공급하여 식물생육을 촉진할 수 있고, 공기에 포함된 유기화합물을 필터링 및 토양분해를 통해 일부 공기를 정화할 수 있는 효과가 있다.
상기 미생물필터(340)는 스폰지, 부직포 등의 지지체에 미생물(효모, 누룩균, 광합성 세균, 방선균, 사상균) 및 퇴비 등의 유용한 성분이 함유된 용액을 흡수시켜 사용된다.
상기 공기순환부(400)는 상기 도어(110) 일측에 설치되는데, 상기 도어(110) 일측에 제1순환팬(410)이 설치된 흡입구(420)와, 상기 도어(110) 일측에 제1순환팬(410)이 설치된 토출구(430)를 포함하는 구성이다.
이러한, 상기 공기순환부(400)는 상기 흡입구(420)에 설치된 제1순환팬(410)을 통해 실내의 오염된 공기를 상기 본체부(100) 내측으로 흡입하게 되고, 흡입된 외부공기가 식물(P)과 접촉되어 정화 작용 후 상기 토출구(430)에 설치된 제1순환팬(410)을 통해 상기 토출구(430)로 토출함으로써 실내 공기를 청정하게 정화하는 효과가 있다.
이때, 상기 흡입구(420) 및 토출구(430) 일측에 필터가 설치되어 상기 흡입구(420) 또는 토출구(430) 측으로 유입되거나 배출되는 유해물질을 필터링하여 공기오염물질을 제거함으로써 실내의 공기를 청정하게 유지할 수 있다.
한편, 상기 필터는, 프리필터 또는 헤파필터 또는 탄소필터 중 적어도 어느 하나 이상이 결합된 필터를 통해 유해물질을 필터링하여 공기오염물질을 제거함으로써 실내의 공기를 청정하게 유지할 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 공기순환부(400)는 상기 본체부(100)의 하부 일측에 설치되는 송풍팬(440)과, 상기 본체부(100)의 상부 및 둘레에 설치되는 송풍구(S)와, 상기 본체부(100)의 중앙 길이방향에 구비되되, 상기 제1이동부(220-1)와 상기 제2이동부(220-2)의 사이에 형성되는 정화통로(180)를 더 포함할 수 있다.
이를 통해, 상기 본체부(100)의 내부에서 1차 정화된 공기는 상기 송풍팬(440)에 의해 상기 정화통로(180)를 따라 이동되고, 상기 정화통로(180)를 따라 이동된 1차 정화된 공기는 상기 송풍구(S)의 일측에 형성된 살균공간(190)으로 포집되고, 상기 살균공간(190)에 구비된 UV발산부를 통해 2차 정화된 공기를 상기 송풍구(S)를 통해 외부로 배출할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 정화통로(180)는 상기 본체부(100)의 중앙 길이방향에 내부가 중공의 원형파이프 또는 각형파이프 중 어느 하나의 파이프가 설치될 수 있는데, 이를 통해, 상기 본체부(100)의 내부에서 1차 정화된 공기의 유량이 손실되지 않도록 이동할 수 있으므로 공기의 순환이 용이한 효과가 있다.
상기 제어부(500)는, 상기 공기순환부(400)를 유무선 통신으로 제어하되, 인공지능 알고리즘을 통해 제어되는 구성이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치의 제어부의 세부구성을 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 상기 제어부(500)는 상기 공기순환부(400)의 일측에 설치되는 감지유닛(510)과 연동되어 객체를 검출하고, 상기 객체의 검출유무에 따라 상기 살균유닛(200)의 구동을 제어할 수 있고, 이하 설명될 카메라(511)에서 획득된 객체 영상데이터를 관리자에게 유무선 통신을 통해 실시간으로 전송할 수 있고, 상기 본체부(100)의 일측에 구비되는 측정부(미도시)를 통해 상기 본체부(100)의 내부의 온도 및 습도 데이터와, 상기 식물(P)의 수분공급 및 이산화탄소농도 등의 데이터를 전송받아 상기 공기순환부(400)를 제어하고 특히, 상기 UV발산부(130)의 밝기를 조절할 수도 있다.
이때, 상기 제어부(500)는 상기 UV발산부(130) 파장을 자동으로 변화시킬 수 있는데, 식물의 종류에 따라 상기 UV발산부(130)에 발산되는 적색파장과 청색파장의 동작전류를 각각 제어하여 식물성장에 최적화된 조건으로 실시간 제어할 수 있다.
한편, 상기 감지유닛(510)은, 상기 제어부(500)와 유무선 통신되는 카메라(511)와, 상기 제어부(500)과 유무선 통신되는 모센센서(512)를 더 포함할 수 있다.
상기 카메라(511)는, 객체의 영상을 획득하는 구성이다.
한편, 카메라(511)는 객체의 영상을 획득하게 되면, 상기 제어부(500)를 통해 상기 공기순환부(400)를 자동을 구동시키거나 정지시킬 수 있다.
이러한, 상기 카메라(511)는 적어도 하나 이상이 설치될 수 있는데, 상기 카메라(511)는 상기 공기순환부(400)의 일측에 설치되어 객체 즉, 식물(P)의 종류, 식물(P)의 성장상태 및 생육상태 등의 영상을 획득할 수 있다.
아울러, 상기 카메라(511)는 이하 설명될 객체인식 알고리즘 회로가 내장된 다양한 형태의 IP 카메라, 네트워크 카메라, 웹캠, CCTV 등이 될 수 있으며, 카메라 형태는 고정형 카메라, 회전형 카메라, 돔형 카메라, 박스형 카메라, PTZ 카메라 등을 필요에 따라 변경하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 비젼장치(Vision apparatus)를 사용하여 정밀한 촬영을 수행할 수도 있다.
또한, 상기 카메라(511)는, 상기 객체의 영상으로 부터 복수의 객체를 인식하는 객체인식부(513)를 더 포함할 수 있다.
상기 객체인식부(513)는 상기 카메라(511)에서 획득된 객체영상으로부터 복수의 객체(예 : 식물의 종류, 식물의 형상, 식물의 크기, 식물의 색깔 등의 객체 형상)를 동시에 인식하고, 각 객체에 대한 객체 이미지를 제공받아 상기 감지유닛(510)과 연동되는 데이터베이스(514)에 기저장된 객체별 등록 이미지와 비교하고 판단할 수 있다.
또한, 인식된 객체의 색깔에 대해 픽셀 당 RGB 값을 도출하고 상기 식물(P)의 크기를 픽셀로 계산하여 해당 공기정화식물의 생장 상태를 판단할 수도 있다.
한편, 상기 객체인식부(513)는 복수의 객체를 동시에 인식하기 위해 YOLO(You Only Look Once), SSD(Single Shot Multibox Detector)와 같은 객체 인식 알고리즘이 활용될 수 있다.
YOLO는 객체 인식을 회귀로 접근하여 전체 구조를 간소화함으로써, 훈련 및 검출 속도를 향상시킬 수 있는 알고리즘으로, 상기 카메라(511)로부터 입력된 영상은 CNN(Convolutional Neural Network)을 거쳐 텐서(Tensor)형태로 출력된다. 이 텐서는 영상을 격자 형태로 나눠 각 구역을 표현하게 되며 이를 통해 해당 구역 객체를 인식한다.
또한, SSD는 후보 영역을 생성하기 위해 다양한 크기의 특징맵(feature map)을 이용하여 객체를 인식하는 알고리즘으로, CNN 모델로부터 얻은 특징맵은 합성곱 층이 진행됨에 따라 크기가 줄어들게 되며, SSD는 이 과정에서 추출된 모든 특징맵들을 추론 과정에 사용하여 객체를 인식하며, YOLO보다 정확하게 객체를 인식시킬 수 있다.
또한, 상기 카메라(511)로 객체 인식시 객체 인식율을 높이기 위해 에이다부스트(AdaBoost), 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine: SVM), 선형판별식 해석(Linear Disciminant Analysis: LDA), 주성분 분석(Principal Component Analusis: PCA) 등의 알고리즘이 더 포함될 수도 있다.
특히 에이다부스트 알고리즘을 활용할 경우, 객체의 특징점을 분석하여 유사한 객체에 대하여 동일 객체로 인식시킬 수 있는데, 특징점의 개수가 증가할수록 유사 객체로부터 더욱 잘 구분하여 객체를 인식시킬 수 있으며, 유사 객체로는 생김새가 유사한 식물 등이 될 수 있다.
이러한 알고리즘 기법들은 모두 외형에 기반하여 인식대상 영역을 식별하는 것으로, 트레이닝에 사용될 촬상 이미지들의 집합에 의해 트레이닝된 모델을 이용해서 객체의 외형 또는 객체의 특징점 주위의 영역을 검출하며, 여러 주변의 제약 조건들이 트레이닝을 통해 극복되어지기 때문에, 결과적으로 객체의 외형 또는 객체 특징점 인식 정확도와 신뢰도를 높일 수 있다.
또한, 상기 객체인식부(513)는, 상기 객체영상을 분석하기 전 보정을 통해 상기 객체영상을 전처리하는 전처리부(515)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 전처리부(515)는 상기 카메라(511)로 부터 획득한 상기 객체영상을 전처리를 수행할 수 있다. 이러한 상기 전처리부(515)는 상기 객체영상 데이터에서 적어도 하나 이상의 프레임을 추출한 후, 픽셀, 색감, 크기 등의 이미지 스케일을 조정할 수 있다.
여기서, 상기 카메라(511)에서 촬영된 식물(P)의 종류, 식물(P)의 성장상태 및 생육상태 등의 영상을 상기 전처리부(515)로 실시간으로 전송하거나 식물(P)의 종류, 식물(P)의 성장상태 및 생육상태 등의 영상을 보정하는 동작 등을 Python 또는 OpenCV(Open source computer vision) 등의 프로그래밍 라이브러리 등을 통해 수행함으로서 상기 객체인식부(513)로 전송된 상기 객체영상을 정밀하게 인식할 수 있다.
아울러, 상기 데이터베이스(514)는 상기 객체인식부(513)에서 객체 이미지에 대하여 인증된 동일 객체 여부를 판단하기 위해 복수의 객체별 등록 이미지를 저장한다.
또한, 상기 데이터베이스(514)는 특정 객체 즉, 관찰대상인 식물(P)의 종류에 대한 등록 이미지를 복수로 저장하여 상기 객체인식부(513)에서 딥 러닝, 머신 러닝 기반의 학습을 통하여 동일 객체의 인식율을 높일 수 있다.
상기 모션센서(512)는, 실내공간의 객체를 감지하고, 객체 감지 데이터를 획득하고, 상기 객체 감지 데이터를 상기 제어부(500)과 유무선 통신에 의해 상기 공기순환부(400)의 구동과 정지를 제어할 수도 있다.
한편, 상기 모션센서(512)는, 복수개 설치될 수 있으며, 객체를 감지하기 위해 아두이노 적외선 PIR센서, 근접센서, 마그네틱 센서 등을 통해 객체를 감지할 수 있는 센서일 수 있으며, 상기 근접센서는 전자유도를 이용하여 검출하는 고주파발진형센서 또는 자석을 이용하여 검출하는 자기형센서 또는 물체와 센서 사이의 정전용량의 변화를 검출하는 정전용량형 센서 중 어느 하나를 선택할 수 있으나 상기 근접센서에 국한되는 것이 아니라 필요에 따라 당업자에 의해 변경실시 가능함을 밝혀둔다.
여기서, 상기 제어부(500)은, 별도로 구비되는 통신유닛(520)를 통해 상기 공기순환부(400)과 유무선 통신을 수행할 수 있다.
상기 통신유닛(520)은 무선통신 네트워크가 가능한 하나 이상의 통신모듈을 포함할 수 있으며, 상기 통신유닛(520)은 무선 통신 또는 근거리 통신 모듈 또는 위치정보 모듈 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신유닛(520)은 관리자가 휴대하는 모바일기기를 통해 원격지에서 제어할 수 있도록 무선통신을 수행할 수도 있다.
이러한, 상기 통신유닛(520)은 상기 카메라(511)와 상기 모션센서(512)에서 획득되는 데이터를 외부(모바일기기)로 송신하거나 외부(모바일기기)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
이러한, 상기 통신유닛(520)을 통해 상기 카메라(511)와 상기 모션센서(512)에서 획득되는 데이터를 외부(예를 들면, 관리자가 휴대하는 모바일기기)로 유무선으로 송신하거나, 외부(예를 들면, 사용자가 휴대하는 모바일기기)로부터 데이터를 유무선으로 수신하게 될 때, 이를 안전하게 보안하기 위해, 유무선 통신에 적합한 암호화를 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 암호화는 이러한 임베디드 컴퓨팅 환경에서 적합한 경량 해시 함수(lightweight hash function)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 경량 해시 함수란, SHA-3와 같은 표준적인 암호화 해시 알고리즘에서 일부 컴퓨팅 파워가 높게 소요되는 특징들을 제외하고도 송신 또는 수신되는 데이터의 무결성을 보장할 수 있도록 설계된 컴퓨팅 파워가 상대적으로 낮게 소모되는 해시 함수(일방향 함수)이다.
보다 구체적으로는, 이러한 경량 해시함수 중에서도 키가 없이(unkeyed) 데이터의 치환(permutation)이 가능하도록 하는 스폰지(Sponge) 알고리즘을 사용하는 것이 바람직하다.
좀더 구체적으로 스폰지는 원본 메시지(여기서는 랜덤키의 원본 데이터)를 일정한 크기로 만든 뒤(padding), 이를 키의 생성자만 알 수 있는 특정한 기준 크기(예를 들어 특정 비트 사이즈로 분할된 원본 메시지)로 복수 개로 분할한 뒤, 복수 개로 분할된 데이터(분할된 원본 메시지)의 후단에 랜덤한 데이터들을 여러 업데이트 함수를 활용하여 교환하고, 반대편에서는 이미 알고 있는 기준 크기를 활용하여 복호화도록 구현된다.
즉, 이러한 경량 해시함수를 활용하여, 해시함수의 보안성을 확보하면서, 일반적인 해시함수의 사용보다 상대적으로 적은 컴퓨팅 파워가 필요하도록 하여 결과적으로 전력소모를 적게하고, 오래 사용하도록 할 수 있는 것이다.
한편, 상기 제어부(500)는, 이동부(200), 공기순환부(400), 식물성장램프(120) 등과 연동되어 동작시키거나 정지시키는 기능을 제공하게 되는데, 상기 본체부(100) 일측에 설치된 실내공기 오염도 인식부(516)에서 실내의 공기질을 모니터링하여 오염물질농도를 측정한 오염물질감지신호를 수신하게 되고 이에 따라, 상기 이동부(200), 공기순환부(400), 식물성장램프(120) 등을 동작시키거나 정지시켜 실내의 공기질을 개선할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 머신러닝 알고리즘은 미세먼지센서로부터 입력되는 데이터들을 특정한 머신러닝 알고리즘을 적용하여 학습시킴으로써, 주변의 외란 등에 의해서 순간적으로 잘못 측정된 오류데이터를 분리할 수 있다.
따라서, 순간적인 외부의 노이즈 등에 강건한 형태의 데이터 처리가 가능하고, 결과적으로 제어부를 통해 공기순환부(400), 식물성장램프(120) 등을 상황에 따라 적응적으로 제어할 수 있다.
일 실시예로는 상기 머신러닝 알고리즘은 상기 미세먼지센서로부터 입력된 데이터가 정상인지 비정상인지를 학습하여 판단시키는 Binary Classification 방식이 적용될 수 있다. 또한 상술한 Binary Classification의 경우, 초기 학습에 많은 시간이 필요하여, 초기에는 학습된 모델의 정확도 등이 높지 않은 단점이 있을 수 있고, 이러한 초기 학습에 관련된 Adaboost 알고리즘을 추가적으로 결합하여 사용함으로써, 상기 미세먼지센서로부터 수신되는 데이터의 순간적인 오류를 적절하게 처리할 수 있다.
또한, 상기 미세먼지 센서에서 검출된 실내의 오염물질농도는 상기 본체부(100) 일측에 디스플레이되어 사용자가 육안으로 확인할 수 있고, 경고음을 출력하여 사용자가 청각으로 확인함으로써 실내 공기질의 개선 필요성을 알릴 수 있는 수단으로 활용가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치에 따르면, 교실, 강연실 등에 설치되는 것으로서 본체부가 투명하여 성장기의 아이들 또는 휴식자에게 친환경 식물이 성장하는 것을 육안으로 확인하여 교육 및 정서의 안정을 제공하는 효과가 있다.
또한, 식물생장부에서 공기정화식물을 식생하고 외부의 오염된 공기를 본체부로 흡입함과 동시에 공기정화식물과 접촉되어 공기정화식물에서 발산되는 이로운 물질과 더불어 살균 및 정화 후 토출하는 공기순환을 통해 쾌적한 실내 공간을 제공하는 효과가 있다.
또한, 이동부에 의해 식물생장부를 전후방향으로 이동함으로써 식물생장부에 식재된 식물을 손쉽게 관리하는 효과가 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100 : 본체부 110 : 도어
111 : 단열재 112 : 충전재
113 : 열반사체 120 : 식물성장램프
130 : UV발산부 140 : 실린더
150 : 개폐창 160 : 수조
170 : 이동실린더 200 : 이동부
210 : 레일 220 : 선반
230 : 홈 300 : 식물생장부
310 : 돌기 320 : 수분공급부
330 : 미스트분사구 340 : 미생물필터
350 : 제2순환팬 360 : 분출구
400 : 공기순환부 410 : 제1순환팬
420 : 흡입구 430 : 토출구

Claims (5)

  1. 전면에 도어(110)가 설치되고 외관이 투명한 본체부(100);
    상기 본체부(100) 내부 두께 방향으로 레일(210)이 설치되고, 상기 레일(210)과 대응되도록 결합하여 전후방향으로 이동되는 선반(220)을 포함한 이동부(200);
    상기 선반(220) 상부에 적재되고 내부에 식물(P)이 식재된 식물생장부(300);
    상기 도어(110) 일측에 설치되는 공기순환부(400);
    상기 공기순환부(400)를 인공지능 알고리즘으로 제어하는 제어부(500)를 포함하되,
    상기 이동부(200)는,
    상기 본체부(100)의 정면을 기준으로 일측에 구비되는 제1이동부(220-1)와, 상기 본체부(100)의 정면을 기준으로 타측에 구비되는 제2이동부(220-2)로 구분되고,
    상기 공기순환부(400)는,
    상기 도어(110) 일측에 제1순환팬(410)이 설치된 흡입구(420)와,
    상기 도어(110) 일측에 제1순환팬(410)이 설치된 토출구(430)와,
    상기 본체부(100)의 하부 일측에 설치되는 송풍팬(440)과,
    상기 본체부(100)의 상부 및 둘레에 설치되는 송풍구(S)와,
    상기 본체부(100)의 중앙 길이방향에 구비되되, 상기 제1이동부(220-1)와 상기 제2이동부(220-2)의 사이에 형성되는 정화통로(180)를 더 포함하고,
    상기 본체부(100)의 내부에서 1차 정화된 공기는 상기 송풍팬(440)에 의해 상기 정화통로(180)를 따라 이동되고, 상기 정화통로(180)를 따라 이동된 1차 정화된 공기는 상기 송풍구(S)의 일측에 형성된 살균공간(190)으로 포집되고, 상기 살균공간(190)에 구비된 UV발산부를 통해 2차 정화된 공기를 상기 송풍구(S)를 통해 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체부(100)의 내측에 일정온도의 열을 발산하는 식물성장램프(120)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡입구(420) 및 토출구(430) 일측에 필터가 설치되어 유해물질을 필터링하는 것을 특징으로 하는 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 필터는,
    프리필터 또는 헤파필터 또는 탄소필터 중 적어도 어느 하나 이상이 결합된 필터인 것을 특징으로 하는 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체부(100) 내측에 UV발산부(130)가 설치되고, 상기 본체부(100) 내부면에 광촉매가 도포되어, 상기 UV발산부(130)와 광촉매가 광화학 작용이 일어나 유기물을 분해하여 정화하는 것을 특징으로 하는 UV 파장을 이용한 공기살균과 공기정화식물을 이용한 실내공기 정화장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120014305A (ko) 2010-08-09 2012-02-17 노명석 엘이디 수경재배 다단형 식물 냉장고
KR101806366B1 (ko) * 2017-03-16 2017-12-07 주식회사 쉘파스페이스 식물재배를 이용한 공기 정화 장치
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KR102189835B1 (ko) * 2020-05-26 2020-12-11 주식회사 유니텍시스템 관상뿐만 아니라 공기정화 등의 복합기능을 가지는 쇼케이스형 농업용 수경재배장치

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