KR20230066856A - Industrial air disposal system with plasma, UV, hydroxyl radical - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산업환경 축산환경 등에서 발생되고 미세먼지와 각종 유해물질이 포함된 오염공기를 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선(UV)을 이용하여 다단 처리하고 정화의 신뢰도를 높이며 저렴한 비용으로 정화시키며 악취를 제거하여 주변에 거주 또는 생활하는 사람의 건강을 친환경적으로 보호하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템에 관한 것으로 해당 제어신호에 의하여 외부의 오염공기를 유입하고 이물질을 제거하여 통과시키는 유입공기정화부; 해당 제어신호에 의하여 정수를 외부로부터 정량 유입하고 이물질을 제거하며 정량펌프 구동에 의하여 정량으로 공급하는 정수공급부; 정수공급부로부터 정수를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 수산화라디칼과 과산화수소와 오존이 포함된 소독액을 생성하고 상기 유입공기정화부(1000)로부터 유입되는 오염공기를 소독하는 소독모듈부; 소독모듈부으로부터 오염공기를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 생성된 플라즈마를 오염공기에 조사하여 소독하는 플라즈마모듈부; 플라즈마모듈부로부터 오염공기를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 생성된 자외선을 오염공기에 조사하여 소독하는 유브이시부를 포함하는 특징에 의하여 공장과 산업체와 축산업체 등과 같은 대규모 시설의 주변에서 대량으로 발생되는 미세먼지와 유해물질이 포함된 오염공기의 정화를 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선(UV)을 이용하여 다단으로 신속하게 처리하고 또한, 대량의 미세먼지와 유해물질이 포함된 대용량의 오염공기를 처리하기 위한 시스템 구축에 비교적 적은 비용이 소요되고 매우 적은 인원이 간편하게 운용하며 안정적으로 동작하여 유지보수가 쉬운 효과가 있다. The present invention multi-stages treatment using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet (UV) for polluted air generated in industrial environments and livestock environments and containing fine dust and various harmful substances, increasing reliability of purification, purifying at low cost, and removing odors. It relates to an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays that protects the health of people living or living in the surroundings in an eco-friendly way. purification unit; A purified water supply unit for introducing purified water from the outside in a fixed amount according to a corresponding control signal, removing foreign substances, and supplying purified water in a fixed amount by driving a metering pump; a disinfection module unit for inflowing purified water from the purified water supply unit, generating a disinfectant solution containing hydroxyl radicals, hydrogen peroxide, and ozone according to a corresponding control signal, and disinfecting polluted air introduced from the inflow air purification unit (1000); a plasma module unit that introduces contaminated air from the disinfection module unit and disinfects the contaminated air by irradiating the plasma generated by the corresponding control signal; Due to the feature of including the UV unit that introduces contaminated air from the plasma module unit and disinfects the contaminated air by irradiating ultraviolet rays generated by the corresponding control signal, a large amount is generated around large-scale facilities such as factories, industries, and livestock companies. To rapidly process the purification of polluted air containing fine dust and harmful substances in multiple stages using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet (UV), and also to process large amounts of polluted air containing large amounts of fine dust and harmful substances. It takes relatively little cost to build a system for this, and it is easy to operate and operate stably with very few personnel, so it has an effect of easy maintenance.

Figure P1020210152308
Figure P1020210152308

Description

수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템{Industrial air disposal system with plasma, UV, hydroxyl radical}Industrial air disposal system with plasma, UV, hydroxyl radical}

본 발명은 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 산업환경 축산환경 등에서 발생되고 미세먼지와 각종 유해물질이 포함된 오염공기를 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선(UV)을 이용하여 다단 처리하고 정화의 신뢰도를 높이며 저렴한 비용으로 정화시키며 악취를 제거하여 주변에 거주 또는 생활하는 사람의 건강을 친환경적으로 보호하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays, and more specifically, polluted air generated in an industrial environment, livestock farming environment, etc. It relates to an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays to protect the health of people living or living in the surroundings in an eco-friendly way by processing in multiple stages using a multi-stage treatment, increasing the reliability of purification, purifying at low cost, and removing odors.

우리 주변에는 산업화와 공업화의 급속한 발달, 인구 밀집, 차량 증가 등에 의하여 공장지대와 도심지는 스모그, 배기가스, 벤젠, 톨루엔과 같은 휘발성 유기 화합물, 담배연기, 미세먼지, 각종 유해 화학물질에 의한 공기 오염이 증대되는 추세에 있으며, 이러한 공기오염에 의하여 인간은 각종 호흡기 질환에 시달리는 추세에 있다. Due to the rapid development of industrialization and industrialization around us, population density, and increase in vehicles, factory areas and downtown areas are polluted by smog, exhaust gas, volatile organic compounds such as benzene and toluene, cigarette smoke, fine dust, and various harmful chemicals. This trend is increasing, and due to such air pollution, humans tend to suffer from various respiratory diseases.

일반적인 오염공기 정화(청정) 장치는 주변 공기를 흡입과 배기하는 팬(FAN)이 구비되고 흡입되는 공기에 포함된 다양한 오염물질을 제거 또는 걸러내는 필터를 기본 구조로 포함한다. 필터는 입자가 큰 먼지를 집진하는 프리필터, 개스(gas)와 냄새를 흡착하는 활성탄 필터, 세균을 걸러내는 헤파 필터 등으로 이루어지고, 음이온을 방출하여 포함된 냄새를 제거하는 방식도 제안되고 있다. A general polluted air purification (cleaning) device includes a fan (FAN) for sucking and exhausting ambient air and includes a filter for removing or filtering various contaminants included in the sucked air as a basic structure. The filter consists of a pre-filter that collects large-particle dust, an activated carbon filter that absorbs gas and odor, and a HEPA filter that filters out bacteria. .

공장시설, 산업시설 및 자동차 등에서 발생되는 유해가스(오염물질)에는 NOx, SOx, VoX(VOC), 미세먼지(PM), CO, HC 등이 있으며, 이러한 오염줄질을 일반 필터로 여과할 수 없으므로 주변에서 거주 또는 생활하는 인체에 침투하여 심각한 건강상의 문제를 발생시키게 된다. 한편, 공장과 산업 시설 등 이외에도 일반적인 에어컨, 섬유 등에 서식하는 미생물성 물질, 담배연기, 방향제, 사람의 호흡에 의한 이산화물질 등이 오염줄질에 포함되고, 오염물질은 인간의 집중력을 감소시켜 사고를 발생하게 할 수 있다. Harmful gases (pollutants) generated from factory facilities, industrial facilities, and automobiles include NOx, SOx, VoX (VOC), fine dust (PM), CO, and HC. It penetrates the human body living or living in the vicinity and causes serious health problems. On the other hand, in addition to factories and industrial facilities, pollutants include microbial substances that live in general air conditioners, textiles, cigarette smoke, air fresheners, and human breathing dioxide, and pollutants reduce human concentration and cause accidents. can cause

오늘날 환경 내의 오염물질로 인한 새로운 질병의 발생, 대기수질, 토양의 오염 등에 따른 각종 질병의 만연, 기형과 돌연변이 발생 등과 같이 인간의 기본적 생존조건과 건강문제에 오염물질이 심각한 위협 요소로 대두되고 있다.Today, pollutants are emerging as a serious threat to basic human survival conditions and health problems, such as the occurrence of new diseases caused by pollutants in the environment, the spread of various diseases caused by air and water quality, soil contamination, and the occurrence of deformities and mutations.

한편, 대기 오염물질의 약 40 % 는 태양광(햇빛)에 의하여 광분해되며, 나머지 약 60 % 의 대부분은 공기 중 습기(구름, 안개, 빗물 등)에 의해 지면으로 떨어지고, 그 중 극히 일부의 오염물질이 인체로 들어와 사람에게 심각한 피해를 끼치고 있다. On the other hand, about 40% of air pollutants are photodegraded by sunlight (sunlight), and most of the remaining about 60% fall to the ground due to moisture in the air (clouds, fog, rainwater, etc.) Substances enter the human body and cause serious harm to humans.

세계보건기구는 초미세 먼지를 1급 발암물질로 규정하고 있는바, 미세먼지를 분류하면 아래와 같다. The World Health Organization defines ultrafine dust as a first-class carcinogen, and fine dust is classified as follows.

1. 미세먼지 ------------ PM 10 이하 사이즈의 입자상 부유 물질1. Fine dust ------------ Particulate suspended matter with a size of PM 10 or less

2. 초미세 먼지 --------- PM 2.5 이하 사이즈의 입자상 부유 물질2. Ultra-fine dust --------- Particulate suspended matter with a size of PM 2.5 or less

3. 극 초미세 먼지 ------ PM 0.1 이하 사이즈의 입자상 부유 물질3. Ultra-fine dust ------ Particulate suspended matter with a size of PM 0.1 or less

4. 가스체(Gas) --------- PM 0.01 이하 사이즈로 호흡 시 혈액으로 흡수되어 몸속 전체로 운반되는 오염물질 4. Gas --------- Pollutants that are absorbed into the blood and transported throughout the body when breathing in a size of PM 0.01 or less

입자상 오염물질의 대부분은 사람의 기관지와 폐 속 세포에 붙잡혀 머물지만, 흙먼지나 꽃가루처럼 자연적으로 발생하는 미세한 입자들은 대부분 건강에 크게 해롭지 않으며, 일부 알레르기가 있는 민감한 사람들에게 과민반응을 일으키는 정도 일뿐 절대 다수에게 피해를 끼치지 않는다. Most of the particulate pollutants are captured and retained in the cells of the human bronchial tubes and lungs, but most of the fine particles that occur naturally, such as dust and pollen, are not very harmful to health, and are only to the extent that they cause hypersensitivity reactions in some allergic and sensitive people. Doesn't hurt many.

그러나 일반적인 산업체와 공장, 발전소 굴뚝, 자동차 매연 등으로 배출되는 오염물질에는 다양한 석유계 유기화합물이 포함되며, 인공적으로 발생하는 미세한 가스체에 해당한다. However, pollutants emitted from general industries, factories, chimneys of power plants, and automobile exhaust include various petroleum-based organic compounds, which correspond to fine gases generated artificially.

석유류는 강력한 발암성 물질이며 석유류를 태우는 각종 내연기관과 공장과 산업시설에서 내뿜는 매연 속에는 온갖 발암물질과 더러운 오염물질이 가득하며 일례로 질소산화물, 황산화물, 일산화탄소, 하이드로카본(HCs: 강한 발암성), 수은과납과 같은 가스화 된 일부 중금속 물질 등이 포함되고 대부분이 가스체이며, 필터로는 도저히 여과할 수 없다. Petroleum is a strong carcinogen, and the smoke emitted from various internal combustion engines and factories and industrial facilities that burn petroleum are full of all kinds of carcinogens and dirty pollutants. For example, nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons (HCs: ), some gasified heavy metal substances such as mercury and lead, and most of them are gaseous, and cannot be filtered with a filter.

또한, 현대화된 사회 환경과 거주 방식은 인간의 생활에 많은 변화를 가져왔고, 정보통신 기술 발달에 의하여 밀폐된 실내에서 거주하는 시간이 증가함에 따라 실내 공기 오염이 새로운 환경문제로 대두되고 있다. In addition, the modernized social environment and living method have brought many changes to human life, and indoor air pollution has emerged as a new environmental problem as the time spent living in a closed room increases due to the development of information and communication technology.

실내의 제한된 공간에 오염 공기가 생성되면, 시간이 지날수록 오염물질이 순환되어 그 농도가 증가하며 각종 분진과 감염성 세균과 곰팡이 등의 미생물학적 유해인자에 노출되고 이러한 공기오염은 전신피로와 불쾌감과 두통과 호흡기 계통, 피부계통의 감염성 질환과 과민성 질환이 발생하게 되며, 고령의 환자와 면역 억제 상태의 환자에게는 감염의 위험성을 더욱 증가시킨다. When polluted air is created in a limited space indoors, the pollutants circulate and increase their concentration over time, and are exposed to microbiological harmful factors such as various dusts and infectious bacteria and fungi. Infectious diseases and hypersensitivity diseases of the respiratory system, skin system, and headaches occur, and the risk of infection further increases in the elderly and immunosuppressed patients.

실내외에서 각종 유해물질(오염불질)이 포함된 공기를 호흡하면 혈액순환 장애가 발생되고 업무상 스트레스를 유발하며. 인체 내 활성산소(ROS) 수치를 증가시켜 건강에 매우 나쁜 영향을 주는 연구결과가 보고되고 있다. Breathing air containing various harmful substances (polluted substances) indoors and outdoors causes blood circulation disorders and causes work-related stress. Research results have been reported that increase the level of reactive oxygen species (ROS) in the human body and have a very bad effect on health.

활성산소는 호흡과정에서 몸속으로 들어간 산소가 인체 내 각종 신진대사에 의한 산화과정에 이용되면서 생성되는 것으로 생체 조직과 세포를 공격하여 지질과 단백질과 핵산(DNA, RNA)을 파괴하며 각종 효소의 기능을 저해하여 질병(암, 노화 등) 발생을 촉진하고 신경 전달물질인 도파민(DOPAMINE), 세로토닌(SEROTOMIN), 아세틸-콜린(ACETYLCHOLINE)에도 영향을 미치며 아세틸콜린 에스테리아제(ACETYL - CHOLINE ESTERASE)에도 영향을 미쳐 인체 면역기능을 현저하게 저하시킨다. Active oxygen is generated when oxygen entering the body during the respiration process is used in the oxidation process by various metabolisms in the human body. It attacks living tissues and cells, destroys lipids, proteins, and nucleic acids (DNA, RNA), and functions of various enzymes. It promotes the occurrence of diseases (cancer, aging, etc.) and affects neurotransmitters such as DOPAMINE, SEROTOMIN, and ACETYLCHOLINE, as well as ACETYL-CHOLINE ESTERASE. It significantly lowers the body's immune function.

가정과 식당 등에서 발생되는 음식폐기물은 다량의 수분과 영양분이 포함되어 있어 부패가 쉽고 악취와 해충이 발생하여 환경오염을 초래하며 수거되는 음식폐기물을 대부분 매립하고 있으나, 음식폐기물은 매립되어도 부패에 따른 악취와 침출수가 발생되어 주변의 환경오염을 피할 수 없다. Food waste generated from homes and restaurants contains a large amount of moisture and nutrients, so it is easy to decompose, and odors and pests occur, causing environmental pollution. and leachate are generated, and environmental pollution cannot be avoided.

특히, 축산농가에서 발생하는 축산 폐기물은 악취가 매우 심하고, 병해충이 번식하며 수분이 다량 포함되어 퇴비로 즉시 사용하기 어렵고, 하천으로 방류될 경우 수질오염의 원인이 되며 식수와 주변환경을 오염시키는 심각한 사회적 문제로 대두되고 있다. In particular, livestock waste generated from livestock farms has a very strong odor, breeds pests and contains a large amount of moisture, making it difficult to use immediately as compost. It is emerging as a social problem.

그러므로 이러한 유기성 폐기물을 가열하고 건조하여 효과적으로 처리하는 고형화 처리장치가 연구되고 있으나 배출수의 양이 비교적 많아 처리에 많은 시간과 비용이 소요되며 악취 발생에 의한 다른 차원의 공해를 다시 유발하고 있다. Therefore, a solidification treatment device that effectively treats organic waste by heating and drying it is being studied, but the amount of discharged water is relatively large, so it takes a lot of time and money for treatment, and it again causes pollution of another dimension by generating odor.

근래에는 악취물질이 대기 중으로 방출되기 전에 플라즈마를 통과시켜 악취가 제거되는 장치가 개발되고 있으나, 침출수 정화와 악취제거를 동시에 처리하는 기술을 개발할 필요가 있다. In recent years, a device for removing odor by passing the odor substance through plasma has been developed before being released into the air, but it is necessary to develop a technology for simultaneously treating leachate purification and odor removal.

이러한 종래의 문제점과 필요성을 일부 해소하는 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-2221407호(2021. 02. 23.)에 의한 것으로 ‘공기정화장치용 플라즈마 방전셀을 이용한 공기정화장치’가 있다. As a prior art that partially solves these conventional problems and needs, there is an 'air purifier using a plasma discharge cell for an air purifier' according to Korean Patent Registration No. 10-2221407 (February 23, 2021).

도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 플라즈마를 이용한 공기정화 장치의 기능 구성도 이다. 1 is a functional block diagram of an air purifying device using plasma according to an embodiment of the prior art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면 플라즈마를 이용한 공기정화 장치는 케이스(1)의 양측단에 흡기부(7)와 배기부(8)를 각각 구비하고, 케이스(1)의 내부에는 플라즈마 방전셀(2)이 슬라이딩 착탈 방식으로 내장 구비되며, 플라즈마 방전셀(2)의 입구 쪽에는 프리필터(3) 및 팬(fan)(6)을 구비하고, 뒷 쪽에는 고압 전원 공급장치로서의 컨트롤패널 어셈블리(5)를 구비하며 출구 쪽에는 헤파필터(hepa filter)(4)를 구비한다. Hereinafter, referring to the accompanying drawings, the prior art will be described in detail. An air purifying device using plasma includes an intake part 7 and an exhaust part 8 at both ends of a case 1, respectively, and the case 1 Inside, the plasma discharge cell 2 is provided in a sliding detachable manner, and a pre-filter 3 and a fan 6 are provided at the inlet side of the plasma discharge cell 2, and high-voltage power is supplied at the rear side. A control panel assembly 5 as a device is provided, and a HEPA filter 4 is provided on the outlet side.

종래기술은 미세먼지를 필터링하면서 냄새와 세균과 바이러스를 제거하여 주변 공기를 정화하는 장점이 있으나 처리 용량이 작으므로 버스의 실내 등과 같이 사용되는 주변환경의 범위 또는 영역이 제한되고, 건식으로만 운용되어 미세먼지 등의 처리에 그 효과가 매우 제한적인 문제가 있다.The prior art has the advantage of purifying the surrounding air by removing odors, germs, and viruses while filtering fine dust, but the processing capacity is small, so the range or area of the surrounding environment used, such as the interior of a bus, is limited, and it is operated only in dry mode. There is a problem that the effect is very limited in the treatment of fine dust.

또한, 공장 산업시설 등과 같이 대용량의 유해물질이 포함된 오염공기를 배출하는 경우 장치의 크기가 매우 커지므로 제작 생산에 많은 비용이 소요되며 운용이 안정적이지 못하고 관리와 유지보수가 많은 인원과 비용이 소요되는 등의 문제가 있다. In addition, in the case of discharging polluted air containing a large amount of harmful substances, such as in a factory or industrial facility, the size of the device becomes very large, so a lot of cost is required for manufacturing and production, and operation is not stable, and management and maintenance are expensive. There is a problem with the time required.

한편, 종래기술은 공장과 산업체와 축산업체 등과 같은 대규모 시설의 주변에서 대량으로 발생되는 미세먼지와 유해물질이 포함된 오염공기의 정화를 신속하게 처리하지 못하는 문제를 여전히 해소하지 못하고 있다. On the other hand, the prior art still fails to solve the problem of not being able to promptly purify polluted air containing fine dust and harmful substances generated in large quantities around large-scale facilities such as factories, industries, and livestock companies.

따라서 생산 제작과 관리에 비교적 적은 비용이 소요되고 적은 인원으로 안정적인 운용을 하며 유지보수가 쉽고 간편하며 공장과 산업체와 축산업체 등과 같은 대규모 시설의 주변에서 대량으로 발생되는 미세먼지와 유해물질이 포함된 오염공기의 정화를 신속하게 처리하는 기술을 개발 할 필요가 있다. Therefore, relatively low costs are required for production, production and management, stable operation with a small number of personnel, easy and convenient maintenance, and fine dust and harmful substances generated in large quantities around large-scale facilities such as factories, industries, and livestock companies. It is necessary to develop a technology that rapidly processes the purification of polluted air.

대한민국 특허 등록번호 제10-2221407호(2021. 02. 23.) ‘공기정화장치용 플라즈마 방전셀을 이용한 공기정화장치’Korean Patent Registration No. 10-2221407 (2021. 02. 23.) ‘Air purifier using plasma discharge cell for air purifier’ 대한민국 특허 출원번호 제10-2010-0136092호(2010. 12. 27.) ‘플라즈마 공기정화기를 구비하는 음식 또는 축산폐기물 처리장치’Republic of Korea Patent Application No. 10-2010-0136092 (2010. 12. 27.) ‘Food or livestock waste treatment device equipped with a plasma air purifier’

상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 공장과 산업체와 축산업체 등과 같은 대규모 시설의 주변에서 대량으로 발생되는 미세먼지와 유해물질이 포함된 오염공기의 정화를 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선(UV)을 이용하여 다단으로 신속하게 처리하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템을 제공하는 것이 그 목적 중에 하나이다. The present invention, which was devised to solve the problems and needs of the prior art as described above, purifies polluted air containing fine dust and harmful substances generated in large quantities around large-scale facilities such as factories, industries, and livestock companies. One of the objectives is to provide an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays, which are quickly processed in multiple stages using plasma and ultraviolet (UV) rays.

또한, 본 발명은 대량의 미세먼지와 유해물질이 포함된 대용량의 오염공기를 처리위한 시스템 구축에 비교적 적은 비용이 소요되고 매우 적은 인원이 간편하게 운용하며 안정적으로 동작하여 유지보수가 쉬운 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템을 제공하는 것이 그 목적 중에 하나이다. In addition, the present invention requires a relatively low cost to build a system for treating a large amount of polluted air containing a large amount of fine dust and harmful substances, and a very small number of people can easily operate and operate stably, so that maintenance is easy. One of the objectives is to provide an industrial air purifying system using UV light.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템은 해당 제어신호에 의하여 외부의 오염공기를 유입하고 이물질을 제거하여 통과시키는 유입공기정화부(1000); 해당 제어신호에 의하여 정수를 외부로부터 정량 유입하고 이물질을 제거하며 정량펌프 구동에 의하여 정량으로 공급하는 정수공급부(2000); 상기 정수공급부(2000)로부터 정수를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 수산화라디칼과 과산화수소와 오존이 포함된 소독액을 생성하고 상기 유입공기정화부(1000)로부터 유입되는 오염공기를 소독하는 소독모듈부(3000); 상기 소독모듈부(3000)으로부터 오염공기를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 생성된 플라즈마를 오염공기에 조사하여 소독하는 플라즈마모듈부(4000); 상기 플라즈마모듈부(4000)로부터 오염공기를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 생성된 자외선을 오염공기에 조사하여 소독하는 유브이시부(5000); 를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, the industrial air purification system using hydroxyl radical, plasma, and ultraviolet rays of the present invention introduces polluted air from the outside according to a corresponding control signal and removes foreign substances to pass through the inflow air purification unit (1000). ); A purified water supply unit (2000) for introducing purified water from the outside in a fixed amount according to a corresponding control signal, removing foreign substances, and supplying purified water in a fixed amount by driving a metering pump; Disinfection module unit (3000) that introduces purified water from the purified water supply unit (2000), generates a disinfectant solution containing hydroxyl radicals, hydrogen peroxide, and ozone according to a corresponding control signal, and disinfects contaminated air introduced from the inflow air purification unit (1000). ); a plasma module unit (4000) for disinfection by introducing contaminated air from the disinfection module unit (3000) and irradiating plasma generated by a corresponding control signal to the contaminated air; a UVC unit 5000 that introduces polluted air from the plasma module unit 4000 and disinfects the polluted air by irradiating ultraviolet rays generated by a corresponding control signal; can include

상기 소독모듈부(3000)로부터 오염공기를 유입하고 유입된 오염공기에 포함된 수분을 다단 격막으로 응축 제거시켜 상기 플라즈마모듈부(4000)에 공급하는 격막응축부(6000); 를 더 포함할 수 있다. a diaphragm condensing unit (6000) for introducing contaminated air from the disinfection module unit (3000), condensing and removing moisture contained in the introduced contaminated air with a multi-stage diaphragm, and supplying it to the plasma module unit (4000); may further include.

상기 정수공급부(2000)와 소독모듈부(3000)와 플라즈마모듈부(4000)와 유브이시부(5000)에 각각 접속하고 해당 제어신호를 각각 출력하며 운용상태를 감시하는 정화시스템운용관리부(7000); 를 더 포함할 수 있다. A purification system operation management unit 7000 that connects to the purified water supply unit 2000, the disinfection module unit 3000, the plasma module unit 4000, and the UVC unit 5000, outputs corresponding control signals, and monitors the operating state; may further include.

상기 소독모듈부(3000)는 상기 정수공급부(2000)로부터 정수를 유입하여 정량을 저장하는 정수정량유입부(3100); 상기 정수정량유입부(3100)로부터 정량으로 유입되는 정수에 투입된 상태로 설치되고 해당 제어신호에 의하여 소정 온도로 유지시키며 이물질을 제거시키고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하여 수산화라디칼과 과산화수소와 오존이 포함된 소독액을 생성하는 비디디부(3200); 상기 비디디부(3200)가 생성한 소독액을 해당 제어신호에 의하여 안개형상의 소독액으로 변환시키는 포그생성부(3300); 상기 포그생성부(3300)로부터 안개형상의 소독액을 유입하고 상기 유입공기정화부(1000)로부터 오염공기를 유입하여 혼합시키는 소독반응부(3400); 를 포함할 수 있다. The disinfection module unit 3000 includes a purified water quantification inlet unit 3100 for storing purified water by inflowing purified water from the purified water supply unit 2000; It is installed in a state where it is put into the purified water flowing in a fixed amount from the purified water quantification inlet 3100, maintained at a predetermined temperature by the corresponding control signal, removes foreign substances, and electrolyzes the purified water according to the corresponding control signal to obtain hydroxyl radicals, hydrogen peroxide and ozone a BD unit 3200 for generating a disinfectant solution containing; a fog generator 3300 that converts the disinfectant solution generated by the BD unit 3200 into a mist-shaped disinfectant solution according to a corresponding control signal; a disinfection reaction unit 3400 that introduces the fog-like disinfectant solution from the fog generator 3300 and introduces and mixes polluted air from the inlet air purifier 1000; can include

상기 소독반응부(3400)는 유입된 오염공기에 광촉매 반응을 발생시켜 소독하는 광촉매부(3500); 를 내장 구비하여 이루어질 수 있다. The disinfection reaction unit 3400 includes a photocatalyst unit 3500 that disinfects the introduced contaminated air by generating a photocatalytic reaction; It can be made by providing a built-in.

상기 비디디부(3200)는 상기 정수정량유입부(3100)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받는 정수유입구(3210); 상기 정수유입구(3210)를 하단 일측에 연결 설치하고 상기 정수유입구(3210)로부터 유입되는 정수를 외부공동(3221)에 저장하는 하우징부(3220); 상기 하우징부(3220)의 정수가 저장되는 외부공동(3221) 일부분에 코일 형상으로 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 가열시키는 정수가열부(3230); 상기 하우징부(3220의 외부공동 타측 일부분에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수의 온도를 검출하는 온도센서부(3240); 상기 하우징부(3220)의 내부 공간 일부분에 고정 설치되고 외부공동(3221)과 내부공동(3252)을 구분하며 정수에 포함된 이물질을 제거 통과시켜 내부공동(3252)에 유입시키는 정수필터부(3250); 상기 정수필터부(3250)의 내부공동(3252)의 중앙 위치에 설치되면서 상단에 고정되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하므로 수산화라디칼과 과산화수소와 오존을 발생시켜 소독액을 생성하는 비비디전극(3260); 상기 정수필터부(3250)의 상단에 고정 설치되고 상기 소독액의 배출을 제어하는 솔밸브(3270); 를 포함하는 를 포함할 수 있다. The BD unit 3200 includes a purified water inlet 3210 for receiving purified water flowing in as a fixed amount from the purified water quantification inlet 3100; a housing part 3220 connecting the purified water inlet 3210 to one side of the lower end and storing purified water flowing in from the purified water inlet 3210 into an external cavity 3221; a purified water heating unit 3230 fixedly installed in a coil shape in a part of the external cavity 3221 of the housing 3220 where purified water is stored and heating the purified water according to a corresponding control signal; A temperature sensor unit 3240 fixed to a part of the other side of the external cavity of the housing unit 3220 and detecting the temperature of purified water by a corresponding control signal; fixedly installed to a part of the internal space of the housing unit 3220 and installed in an external cavity 3221 ) and the inner cavity 3252, and removes and passes foreign substances contained in the purified water to flow into the inner cavity 3252; The central position of the inner cavity 3252 of the water filter unit 3250 The Bvid electrode 3260, which is installed on the top and is fixed at the top and electrolyzes purified water by the corresponding control signal, generates hydroxyl radicals, hydrogen peroxide, and ozone to create a disinfectant solution; Fixed and installed at the top of the water filter unit 3250 It may include a sol valve 3270 for controlling the discharge of the disinfectant solution;

상기 내부공동(3252)은 140 내지 170 밀리리터(ml) 범위의 용량으로 이루어질 수 있다. The inner cavity 3252 may have a capacity ranging from 140 to 170 milliliters (ml).

상기 온도센서부(3240)는 상기 외부공동(3221)에 유입딘 정수의 온도가 섭씨 27 도 이하로 내려가거나 섭씨 28 도 이상으로 올라가는 상태를 검출하여 정화시스템운용관리부(7000)가 상기 정수가열부(3230)의 동작을 제어하는 해당 제어신호를 출력하도록 하는 구성으로 이루어질 수 있다. The temperature sensor unit 3240 detects a state in which the temperature of the purified water flowing into the external cavity 3221 drops below 27 degrees Celsius or rises above 28 degrees Celsius, so that the purification system operation management unit 7000 controls the purified water heating unit It may be configured to output a corresponding control signal for controlling the operation of 3230.

상기 비비디전극(3260)은 니오븀(niobium) 막대로 이루어지고 표면에 다이아몬드 가루와 붕산으로 코팅되어 양극을 형성하는 양극부(3262); 상기 양극부(3261)의 외부 전체를 절연상태로 감싸는 이온교환막(3264); 상기 이온교환막(3264)의 외부 전체를 코일 형상으로 감싸고 음극을 형성하며 스텐레스 스틸로 이루어지는 음극부(3266); 를 포함할 수 있다. The BBD electrode 3260 includes an anode part 3262 formed of a niobium rod and coated with diamond powder and boric acid to form an anode; an ion exchange membrane 3264 covering the entire outside of the anode part 3261 in an insulating state; a cathode portion 3266 made of stainless steel that surrounds the entire exterior of the ion exchange membrane 3264 in a coil shape and forms a cathode; can include

상기 비비디전극(3260)은 상기 양극부(3262)와 음극부(3266) 사이에 24 볼트의 직류를 0.5 암페어 크기로 공급하는 구성으로 이루어질 수 있다. The BBD electrode 3260 may be configured to supply a direct current of 24 volts at an amount of 0.5 ampere between the anode part 3262 and the cathode part 3266.

상기 양극부(3262)는 전체 직경이 1.4 내지 1.6 밀리미터이며 길이 150 내지 165 밀리미터의 니오븀(niobium) 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. In the anode part 3262, diamond powder having a diameter of 1 to 10 micrometers is deposited on the surface of a niobium rod having a total diameter of 1.4 to 1.6 millimeters and a length of 150 to 165 millimeters by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD). It may be formed by depositing for 9 to 10 hours to form a diamond coating layer by coating a thickness of 400 to 500 micrometers, and coating boric acid to a thickness of 400 to 500 micrometers on the diamond coating layer to form a boric acid layer.

상기 이온교환막(3264)은 두께 1.2 내지 1.3 밀리미터 두께의 절연물질로 이루어지고 상기 양극부(3262) 의 외부 전체를 감싸는 구조로 이루어질 수 있다. The ion exchange membrane 3264 may be made of an insulating material having a thickness of 1.2 to 1.3 millimeters and may have a structure surrounding the entire outer portion of the anode part 3262 .

상기 이온교환막(3264)은 테프론으로 이루어질 수 있다. The ion exchange membrane 3264 may be made of Teflon.

상기 음극부(3266)는 외경이 4 밀리미터이고 0.25 밀리미터 직경의 스테인레스 스틸이 1.7 내지 2.2 밀리미터 간격으로 균일하게 나선형으로 감겨 이루어질 수 있다. The negative electrode portion 3266 may be made of stainless steel having an outer diameter of 4 mm and a diameter of 0.25 mm spirally wound uniformly at intervals of 1.7 to 2.2 mm.

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 사용되어 이루어질 수 있다. The boric acid layer is formed by introducing the diamond layer into a chamber in which 99.99% hydrogen gas flows at a flow rate of 532 sccm and a pressure of 100 Torr is applied, and boron trioxide (B2O3) is deposited for 10 hours. However, carbon is supplied at a flow rate of 10 sccm and the ratio of boron to carbon is mixed at 10**4 ppm, and hydrogen gas can be used as a carrier gas for moving carbon and boron.

상기 광촉매부(3500)는 상기 소독반응부(3400)의 내벽에 직경 25 내지 30 나노미터(nm) 크기의 이산화티탄 나노물질이 100 내지 200 마이크로미터(um) 두께로 도포되고 건조 고착되어 이루어질 수 있다. The photocatalyst unit 3500 may be formed by applying a titanium dioxide nanomaterial having a diameter of 25 to 30 nanometers (nm) to a thickness of 100 to 200 micrometers (um) on the inner wall of the disinfection reaction unit 3400 and drying it. there is.

상기 정수정량유입부(3100)는 SUS 304의 스테인레스 스틸 또는 엔지니어링 플라스틱류 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고 수조 형상을 하는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템. The water purification inlet 3100 is an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays, which is made of any one or more than one selected from stainless steel or engineering plastics of SUS 304 and has a water tank shape. .

상기 정수정량유입부(3100)는 상기 정수의 온도를 해당 제어신호에 의하여 높이는 예열부(3600); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다. The purified water quantification inlet unit 3100 includes a preheating unit 3600 that increases the temperature of the purified water according to a corresponding control signal; It may be further included.

상기 격막응축부(6000)는 응축되어 모아진 수분을 해당 제어신호에 의하여 외부로 배출하는 응축수배출구(6100); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다. The diaphragm condensing unit 6000 includes a condensed water outlet 6100 for discharging condensed and collected moisture to the outside by a corresponding control signal; It may be further included.

상기 유입공기정화부(1000)는 염화망 필터와 부직포 필터와 카본필터 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 삽탈 방식으로 순차 배치되어 이루어질 수 있다. The inlet air purifying unit 1000 may be formed by sequentially disposing one selected from among a chlorinated mesh filter, a non-woven fabric filter, and a carbon filter, or one or more selected ones in an insertion/removal manner.

상기 포그생성부(3300)는 하나 이상 다수의 초음파 발진자가 평면 배치상태로 구비되어 시간당 8 내지 24 리터의 소독액을 안걔형상으로 변환시키는 구성으로 이루어질 수 있다. The fog generator 3300 may have a configuration in which one or more ultrasonic oscillators are provided in a flat arrangement to convert 8 to 24 liters of disinfectant solution per hour into a fog shape.

상기 유입공기정화부(1000)는 분당 30 내지 100 큐빅미터 용량의 공기를 강제 이송하는 송풍부(1010)를 구비하여 이루어질 수 있다. The inlet air purifying unit 1000 may include a blowing unit 1010 for forcibly transporting air with a capacity of 30 to 100 cubic meters per minute.

상기 플라즈마모듈부(4000)는 해당 제어신호에 의하여 생성된 플라즈마로부터 출력되는 자외선을 오염공기에 조사하여 소독하는 구성으로 이루어지질 수 있다. The plasma module unit 4000 may be configured to disinfect contaminated air by irradiating ultraviolet rays output from plasma generated by a corresponding control signal.

상기 유브이시부(5000)는 해당 제어신호에 의하여 185 나노미터(nm) 대역의 파장과 254 나노미터(nm) 대역의 파장에 의한 자외선을 선택적으로 생성하며 하나 이상 다수로 이루어지는 무전극램프부(5100); 를 포함할 수 있다. The UVC unit 5000 selectively generates ultraviolet rays with a wavelength of 185 nanometers (nm) and a wavelength of 254 nanometers (nm) band according to a corresponding control signal, and one or more electrodeless lamp units (5100 ); can include

상기 유브이시부(5000)는 상기 무전극 램프(5100)의 표면에 부착되는 이물질을 제거하기 위한 세척수를 해당 제어신호에 의하여 분사하는 고압세척부(5200); 를 더 포함할 수 있다. The UV unit 5000 includes a high-pressure washing unit 5200 for spraying washing water to remove foreign substances attached to the surface of the electrodeless lamp 5100 according to a corresponding control signal; may further include.

상기 무전극 램프부(5100)는 8 개 이상 다수 개의 범위에서 선택된 숫자가 다단의 각 평면에 균일하게 배치되어 이루어질 수 있다. The electrodeless lamp unit 5100 may be formed by uniformly disposing numbers selected from a range of 8 or more on each plane of multiple stages.

상기 유브이시부(5000)로부터 소독된 오염공기를 해당 제어신호에 의하여 외부로 강제배출하며 포함된 총탄화수소(THC)의 농도를 검출하는 배출부(8000); 를 더 포함할 수 있다. a discharge unit 8000 for forcibly discharging the contaminated air disinfected from the UVC unit 5000 to the outside by a corresponding control signal and detecting the concentration of total hydrocarbons (THC) contained therein; may further include.

상기 배출부(8000)는 상기 소독된 오염공기를 외부로 강제 배출하는 환풍부(8100); 상기 환풍부(8100)에 의하여 배출되는 오염공기에 포함된 총탄화수소(THC)의 농도를 검출하는 검출센서부(8200); 를 포함할 수 있다. The discharge unit 8000 includes a ventilation unit 8100 forcibly discharging the disinfected polluted air to the outside; a detection sensor unit 8200 for detecting the concentration of total hydrocarbons (THC) contained in the polluted air discharged by the ventilation unit 8100; can include

상기 배출부(8000)는 상기 환풍부(8100)에 의하여 배출되는 오염공기를 섭시 200 내지 300 도 범위로 가열시켜 배출하는 가열부(8300); 를 더 포함할 수 있다. The discharge unit 8000 includes a heating unit 8300 that heats and discharges the polluted air discharged by the ventilation unit 8100 in a range of 200 to 300 degrees Celsius; may further include.

상기와 같은 구성의 본 발명은 공장과 산업체와 축산업체 등과 같은 대규모 시설의 주변에서 대량으로 발생되는 미세먼지와 유해물질이 포함된 오염공기의 정화를 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선(UV)을 이용하여 다단으로 신속하게 처리하는 장점이 있다. The present invention configured as described above uses hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet (UV) to purify polluted air containing fine dust and harmful substances generated in large quantities around large-scale facilities such as factories, industries, and livestock companies. It has the advantage of rapid processing in multiple stages.

또한, 본 발명은 대량의 미세먼지와 유해물질이 포함된 대용량의 오염공기를 처리하기 위한 시스템 구축에 비교적 적은 비용이 소요되고 매우 적은 인원이 간편하게 운용하며 안정적으로 동작하여 유지보수가 쉬운 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage of relatively low cost in constructing a system for treating a large amount of polluted air containing a large amount of fine dust and harmful substances, easy operation by very few personnel, and easy maintenance due to stable operation. .

도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 플라즈마를 이용한 공기정화 장치의 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템의 전체 기능블록 구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 소독모듈부의 기능블록 구성도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디부의 기능 구성도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디전극의 기능 구성도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 유브이시부의 기능 구성도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 배출부의 기능 구성도 이다.
1 is a functional configuration diagram of an air purifying device using plasma according to an embodiment of the prior art;
2 is a diagram showing the entire functional block configuration of an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays according to an embodiment of the present invention;
3 is a functional block configuration diagram of a disinfection module unit according to an embodiment of the present invention;
4 is a functional configuration diagram of a BD unit according to an embodiment of the present invention;
5 is a functional configuration diagram of a BD electrode according to an embodiment of the present invention;
6 is a functional configuration diagram of a YouTube unit according to an embodiment of the present invention;
and
7 is a functional configuration diagram of a discharge unit according to an embodiment of the present invention.

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. Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템의 전체 기능블록 구성도 이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 소독모듈부의 기능블록 구성도 이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디부의 기능 구성도 이고, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비디디전극의 기능 구성도 이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 유브이시부의 기능 구성도 이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 배출부의 기능 구성도 이다. 2 is an overall functional block configuration diagram of an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a functional block configuration of a disinfection module according to an embodiment of the present invention. 4 is a functional configuration diagram of a BD unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a functional configuration diagram of a BD electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a functional configuration diagram of the YouTube unit according to an embodiment, and FIG. 7 is a functional configuration diagram of the discharge unit according to an embodiment of the present invention.

총탄화수소(THC: total hydrocarbon)는 탄소와 수소 화합물의 총량을 말하는 것으로 알칸, 알켄, 알킨 방향족이 포함되는 모든 탄소와 수소의 화합물을 지칭하는 것이므로 종류가 매우 광범위하다. Total hydrocarbon (THC: total hydrocarbon) refers to the total amount of carbon and hydrogen compounds, and since it refers to all compounds of carbon and hydrogen including alkanes, alkenes, and alkyne aromatics, the types are very wide.

탄화수소는 탄소와 수소로만 이루어진 유기화합물이며 광화학 반응을 통하여 오존 등의 2 차 오염 물질을 생성하고, 지구 온난화에 연관된 자연 발생 물인 메탄류와 벤젠, 벤조피렌 등의 다핵탄화수소가 포함된다. Hydrocarbons are organic compounds composed of only carbon and hydrogen, and generate secondary pollutants such as ozone through photochemical reactions, and include methane, which is a naturally occurring product related to global warming, and polynuclear hydrocarbons such as benzene and benzopyrene.

탄화수소(hydrocarbon, CxHy, 炭化水素)는 석유와 천연 가스의 주요 구성성분으로 플라스틱과 섬유와 고무와 용매와 폭발물 및 공업용 화학약품 생산 원료뿐만 아니라 연료와 윤활제로도 사용되고 탄소원자 결합 화합물이며, 수소원자는 다른 형태로 탄소에 결합고, 물에 거의 녹지 않으며 낮은 밀도에 의하여 물 표면에 뜨고, 유기용매에 녹으며 불완전 연소에 의하여 일산화탄소가 방출된다. Hydrocarbon (CxHy, 炭化水素) is a major component of petroleum and natural gas and is used as fuel and lubricant as well as plastic, fiber, rubber, solvent, explosive and industrial chemical production raw material. is bound to carbon in a different form, is almost insoluble in water, floats on the surface of water due to its low density, dissolves in organic solvents, and emits carbon monoxide by incomplete combustion.

하수처리시설과 축산폐수 처리시설과 식품제조시설과 제약시설과 의료시설과 공공시설 지역에서는 다량의 유해 악취가스가 발생하며, 악취가스가 외부로 무단 방출(배출)되는 것은 해당 지자체에서 강제 제한한다. Sewage treatment facilities, livestock wastewater treatment facilities, food manufacturing facilities, pharmaceutical facilities, medical facilities, and public facility areas generate a large amount of harmful odorous gases, and the unauthorized release (emission) of odorous gases to the outside is compulsorily restricted by the local government. .

수산화라디칼(OH Radical, OH-, hydroxyl radical)은 거의 모든 오염물질을 화학적으로 분해하여 제거하여 살균과 소독하고 인체에 무해한 천연물질이며 강력한 산화력(살균, 소독, 분해하는 능력)과 빠른 살균속도를 갖는 물질이다. 즉, OH라디칼은 염소보다 200 % 이상, 과산화수소보다 150 % 이상의 산화력을 갖고 있으며, 오존보다 2000 배, 자외선보다 180 배 이상 빠른 살균속도를 나타낸다. Hydroxy radical (OH Radical, OH-, hydroxyl radical) chemically decomposes and removes almost all contaminants to sterilize and disinfect. It is a natural substance that is harmless to the human body. is a substance that has That is, the OH radical has an oxidizing power of 200% more than chlorine and 150% more than hydrogen peroxide, and shows a sterilization rate 2000 times faster than ozone and 180 times faster than ultraviolet rays.

수산화라디칼(OH radical)은 살균과 소독 작용, 표면활성화 작용, 분해성 유기물질 산화분해 작용, 탈색과 탈취와 탈미 작용을 하고 각종 살균장치와 탈취장치 등에 이용된다. Hydroxy radical (OH radical) has sterilization and disinfection action, surface activation action, oxidative decomposition action of decomposable organic substances, decolorization, deodorization and deodorization action, and is used in various sterilization and deodorization devices.

수산화라디칼(OH라디칼) 생성에는 자외선 램프 또는 오존을 이용하는 방식과 물을 전기분해하는 방식 등이 있다. The generation of hydroxyl radical (OH radical) includes a method using an ultraviolet lamp or ozone and a method of electrolyzing water.

자외선 램프를 이용하는 방식은 산소에 184.9 nm 파장의 자외선을 조사하여 오존을 생성하고, 생성된 오존에 253.7 nm 파장의 자외선을 다시 조사하여 광분해되면서 생성된다. In the method using an ultraviolet lamp, ozone is generated by irradiating oxygen with ultraviolet rays of a wavelength of 184.9 nm, and by irradiating the generated ozone with ultraviolet rays of a wavelength of 253.7 nm again to generate photolysis.

자외선 램프를 사용하는 방식은 전력소모가 비교적 많으므로 자외선 램프를 점멸상태로 제어하고 있으나 소등시에는 살균기능을 수행할 수 없으므로 효과적이지 못하며 자외선 램프의 크기로 인해 소형화가 비교적 어렵다. The method using a UV lamp consumes relatively high power, so the UV lamp is controlled in a blinking state.

공기를 오염시키는 물질에는 포름 알데히드, 먼지, 곰팡이, TVOC 등과 같은 벤젠 계열이 포함되며, 생활 수준의 향상에 의하여 주변공기의 오염 문제는 많은 관심이 된다. Substances contaminating air include benzene-based substances such as formaldehyde, dust, mold, TVOC, and the like, and with the improvement of living standards, the problem of contamination of ambient air is of great interest.

벤젠, 포름알데히드, 다이옥신 등이 포함되는 휘발성유기물질(VOC)은 악취를 풍기면서 암 발병 등 인체 유해물질로 알려져 있고, 드라이클리닝 또는 영세 세탁소 등과 같이 생활속에 필요한 활동에 의해 발생 되기도 하며, 각종 제품을 생산 가공하는 과정에서 부산물로 배출되므로 해당 정화장치를 제공할 필요가 있다. Volatile organic substances (VOCs), which include benzene, formaldehyde, and dioxin, emit bad odors and are known to be harmful to the human body, such as causing cancer. Since it is discharged as a by-product in the process of producing and processing, it is necessary to provide a corresponding purification device.

휘발성유기물질(VOC)을 정화하는 가장 저렴한 방안은 활성탄으로 흡착시키는 방식이지만 시간이 지날수록 활성탄의 흡착력이 포화 되어 공기 정화 능력을 발휘할 수 없게 되고 정화능력을 위하여 활성탄을 교체하며 사용된 활성탄은 폐기하고, 폐기된 활성탄에 흡착된 VOC 는 환경오염을 유발시킨다. The cheapest way to purify volatile organic substances (VOCs) is to adsorb them with activated carbon, but as time passes, the adsorption power of activated carbon becomes saturated and it becomes unable to demonstrate its air purification ability. and VOCs adsorbed on the discarded activated carbon cause environmental pollution.

VOC 가 흡착된 활성탄은 열처리 하거나 플라즈마 처리하는 경우 VOC 가 탈착(분해)되어 활성탄을 재사용할 수 있고, 촉매를 사용하는 경우 VOC 분해(탈착)가 쉽게 이루어지며, 탈착된 VOC 는 섭시 250 도 내지 300 도 범위의 고온에서 특정 촉매를 통과시키면 촉매가 VOC 의 산화반응을 촉진시켜 VOC 를 열분해하고 이산화탄소(CO2)와 같은 안전한 물질로 변환시켜 배출한다. Activated carbon adsorbed with VOCs can be reused because VOCs are desorbed (decomposed) when subjected to heat treatment or plasma treatment, and when a catalyst is used, VOCs are easily decomposed (desorbed), and desorbed VOCs When passing through a specific catalyst at a high temperature in the range of degrees, the catalyst accelerates the oxidation reaction of VOCs to thermally decompose them and convert them into safe substances such as carbon dioxide (CO2) and emit them.

활성탄의 열처리 과정에서 불완전 연소되어 흡착 상태로 남이 있는 VOC의 처리를 위하여 대한민국 등록실용 20-0340079호를 참조하면 특정 촉매를 추가 하지만 VOC 제거가 불충분하며, 고온 환경 조성을 위한 히터 설치을 위하여 에너지 소모가 필요하고 고온에 의한 화재 발생의 위험이 있으며, VOC 의 열 분해속도는 촉매가 존재하여도 비교적 시간이 많이 소요된다. 한편 플라즈마를 이용하여 VOC 를 제거하는 경우 제거되는 VOC 양에 비해 비교적 많은 에너지기 소모되므로 효율적이지 못하다. For the treatment of VOC remaining in an adsorbed state due to incomplete combustion during the heat treatment of activated carbon, refer to Korean Registration Office No. 20-0340079, a specific catalyst is added, but VOC removal is insufficient, and energy consumption is required to install a heater to create a high-temperature environment. There is a risk of fire due to high temperature, and the thermal decomposition rate of VOC takes a relatively long time even if a catalyst is present. On the other hand, when removing VOCs using plasma, it is not efficient because a relatively large amount of energy is consumed compared to the amount of VOCs removed.

플라즈마는 공기정화기, 가습기, 탈취기, 공기청정기 등에 설치되어 주변 공기의 유해균을 살균하고 각종 유해가스 또는 냄새를 분해하여 정화시킨다. Plasma is installed in air purifiers, humidifiers, deodorizers, air purifiers, etc. to sterilize harmful bacteria in the surrounding air and decompose and purify various harmful gases or odors.

플라즈마는 볼륨 방전(volume discharge), 표면 방전(surface discharge), 공면방전(coplanar discharge)에 의한 유전체 장벽 방전(DBD; Dielectric Barrier Discharge) 방식으로 대기압에서 발생되며, 일정 공간 내에서 균일하고 폭 넓게 발생되지 못하므로 공기의 흐름을 방해하여 정화 효율이 떨어진다. Plasma is generated at atmospheric pressure in a dielectric barrier discharge (DBD) method by volume discharge, surface discharge, and coplanar discharge, and occurs uniformly and widely within a certain space. Therefore, it obstructs the flow of air and reduces the purification efficiency.

플라즈마는 전기가 통하는 국부적 전리상태의 가스이고 이온, 전자, 중성입자, 라디칼로 이루어지며 기체, 액체, 고체와는 다른 성질을 갖는 제 4 의 물질상태이고 높은 온도 또는 전기장을 가하여 얻을 수 있으며, 화학적 또는 물리적으로 반응성이 대단히 강하다. Plasma is a gas in a localized ionization state that conducts electricity and is composed of ions, electrons, neutral particles, and radicals. It is a fourth state of matter that has properties different from those of gases, liquids, and solids. It can be obtained by applying high temperatures or electric fields. or physically reactive.

플라즈마는 금속, 폴리머, 나일론 등 각종 재료의 표면에너지를 변화시켜 접합강도를 높이기 위한 세정, 표면개질 등의 분야에서 유용하게 활용된다. Plasma is useful in the fields of cleaning and surface modification to increase bonding strength by changing the surface energy of various materials such as metal, polymer, and nylon.

플라즈마 방전 반응에 의한 공기 정화는 고온 또는 저온 플라즈마를 이용하여 유해가스를 쉽게 처리할 수 있는 물질로 변화시키고 플라즈마 반응 용기의 크기가 증가할수록 플라즈마의 밀도와 에너지가 현저히 감소되어 처리효율이 현격히 떨어진다. Air purification by plasma discharge reaction uses high-temperature or low-temperature plasma to change harmful gases into substances that can be easily treated, and as the size of the plasma reaction container increases, the density and energy of plasma are significantly reduced, resulting in a marked drop in treatment efficiency.

축산농가에서 발생하는 축산폐기물은 악취가 심하고, 병해충이 번식하며 수분이 다량 포함되어 바로 퇴비로 사용하기 어렵다. 또한, 하천 방류의 경우 수질오염 원인이 되고, 식수와 주변 환경을 오염시켜 심각한 사회적 문제로 대두된다. Livestock waste generated from livestock farms has a strong odor, breeds pests, and contains a large amount of moisture, making it difficult to use it as compost right away. In addition, in the case of river discharge, it becomes a cause of water pollution and contaminates drinking water and the surrounding environment, emerging as a serious social problem.

따라서 최근에는 이와 같은 유기성 폐기물을 효과적으로 처리하기 위하여 그것을 고형화하기 위한 처리장치들이 연구되고 있다. 그와 같은 처리장치들은 투입되는 유기성 폐기물을 가열하여 건조시키고, 고형화하는 방식으로 처리되고 있으나, 그 배출수의 량이 많아 그 처리과정에 많은 시간과 비용이 소요될 뿐 아니라, 악취가 발생됨으로써 또 다른 차원의 공해를 유발하고 있었다. Therefore, recently, in order to effectively treat such organic waste, treatment devices for solidifying it have been studied. Such treatment devices are treated by heating, drying, and solidifying the input organic waste. was causing harm.

한편, 그와 같은 악취물질이 대기 중으로 방출되기 전에 플라즈마를 통과시킴으로써 악취가 제거되는 장치들도 개발되어 있으나, 상기 침출수의 정화설비 및 악취제거장치를 동시에 구비함에 따라 전체적인 장치의 구조가 복잡해지고 대형화되는 문제점이 있었다. On the other hand, devices for removing odors by passing plasma through such odorous substances before being released into the air have also been developed. there was a problem with

물을 전기분해하기 위하여는 충격 방전의 스파크가 일어나는데 필요한 과전압(overvoltage)의 활성화 에너지가 필요하다. In order to electrolyze water, activation energy of overvoltage required to generate sparks of shock discharge is required.

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. Overvoltage is a phenomenon in which a voltage (generally +5% or more) higher than the highest voltage value that appears between two lines during normal operation is supplied for a long time (generally more than 1 second). It is defined as the overpotential voltage that exceeds the peak value of the voltage of the voltage difference that occurs while the same reaction as the voltage when it is occurring is reversibly equilibrated at the same electrode.

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. In general, the overvoltage generated by a platinum (Pt) electrode or a dimensionally stable electrode (DSE) is less than several hundred millivolts (mV), whereas that of a boron-doped diamond (BDD) electrode The overvoltage is very large, greater than 1 volt (V).

물을 전기분해하는 경우 양극에서는 O2 발생에 부가하여 수산화기(OH기, HO*), 과산화수소(H2O2, hydrogen peroxide), 오존(O3, ozone)의 활성산소 생성에 충분히 귀중한(noble) 전위가 유지된다. In the case of electrolysis of water, in addition to the generation of O2, the anode maintains a noble potential sufficient for the generation of active oxygen such as hydroxyl group (OH group, HO*), hydrogen peroxide (H2O2), and ozone (O3, ozone). .

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. When ultrapure water is electrolyzed in a two-chamber electrolyzer using an ion exchange membrane, hydrogen peroxide (H2O2) and ozone (O3) are simultaneously synthesized in large quantities at the BDD electrode, and OH groups are generated by ESR (Electron Spin Resonance). (HO*) is detected.

비디디(BDD) 전극을 사용한 전해조에서는 오존(O3)을 주성분으로 하는 고도산화공정(AOP : advanced oxidation process)에 의하여 오존발생이 발생하며 다음과 같은 화학식으로 발생된다. In an electrolytic cell using a BDD electrode, ozone is generated by the advanced oxidation process (AOP), which has ozone (O3) as its main component, and is generated with the following chemical formula.

화학식 1 ---

Figure pat00001
Formula 1 ---
Figure pat00001

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. Electrodes made of lead dioxide (PbO2), platinum (Pt), titanium dioxide (TiO2), tin dioxide (SnO2) and registered trademark DSE have smaller oxidizing power than BDD electrodes, lack stability, and can flow large current densities. There is no problem.

비디디(BDD) 전극이 무기물을 전기분해하는 특성을 살펴보기로 한다. Let's take a look at the characteristics of BDD electrodes that electrolyze inorganic materials.

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. In the case of using 0.5 mol dm**-3 salt (sodium chloride, NaCl, sodium chloride) and 0.2 mol dm**-3 sodium sulfate (Na2SO4) aqueous solution, the anode of platinum (Pt) is a salt (NaCl) aqueous solution Cl2 is generated, and O2 is generated from sodium sulfate (Na2SO4) aqueous solution.

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.The BDD anode produces (generates) hypochlorous acid (HClO) more than twice as fast as the platinum (Pt) anode, and the raw material salt is oxidized to perchlorate ion (ClO4-).

과염소산이온(ClO4-)으로 산화시키는 비디디(BDD) 전극은 백금(Pt) 전극보다 우수한 성능을 발휘한다. 또한, BDD 전극은 과황산이온(S2O82-) 수용액에서 70 % 이상의 전류 효율을 얻을 수 있다. The BDD electrode oxidized with perchlorate ion (ClO4-) exhibits better performance than the platinum (Pt) electrode. In addition, the BDD electrode can obtain a current efficiency of more than 70% in an aqueous solution of persulfate ion (S2O82-).

과탄산이온(C2O62-)의 탄산염과 알칼리를 원료로 하고 BDD 전극을 사용하는 저온 전해에서는 상용의 백금(Pt) 전극과 비교하여 3 배 이상의 효율을 얻는다. In low-temperature electrolysis using carbonate and alkali of percarbonate ion (C2O62-) as raw materials and using a BDD electrode, the efficiency is more than three times higher than that of a commercially available platinum (Pt) electrode.

요소산(IO3-)은 과요소산이온(IO4-)을 고효율로써 합성시킬 수 있다. Uric acid (IO3-) can synthesize excess uric acid ion (IO4-) with high efficiency.

또한, BDD 전극은 용융염에서 불소(F2)와 질화불소(NF3)를 가스 합성하는데 있어서 흑연과 니켈(Ni)을 대체하는 전극으로 주목 받는다. In addition, the BDD electrode is attracting attention as an electrode that replaces graphite and nickel (Ni) in gas synthesis of fluorine (F2) and fluorine nitride (NF3) from molten salt.

비디디(BDD) 전극이 유기물을 전기분해하는 특성을 살펴보기로 한다. Let's take a look at the characteristics of BDD electrodes electrolyzing organic matter.

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 보고서가 많이 알려져 있다. A report that the BDD electrode has excellent characteristics of decomposing carbon dioxide (CO2) from substances to be decomposed such as formic acid and phenol compared to conventional electrodes, and is also suitable for organic wastewater treatment applications that decompose organic compounds into small molecules by oxidation-reduction. is well known.

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. There are ① direct electrolysis, ② indirect electrolysis by OH groups generated on the electrode surface, ③ indirect electrolysis by active species such as ozone, hydrogen peroxide and peroxides inherent in the electrolyte, and ④ indirect electrolysis by OH groups generated by active species. .

비디디(BDD) 전극은 간접반응을 발생하므로 저농도의 대상물질을 분해와 살균 처리하는데 유용하다. Since the BDD electrode generates an indirect reaction, it is useful for decomposition and sterilization of low-concentration target substances.

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. For example, a cyan complex can be decomposed with a PbO2 electrode, but using a BDD electrode enables decomposition with a smaller amount of electricity and also reduces the size or scale of the device.

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. Since the decomposition potential of formic acid is lower than the O2 generation potential, the oxidation reaction can proceed easily. The total organic carbon (TOC) attenuation ratio corresponding to the concentration of formic acid in Na2CO3 and NaHCO3 aqueous solutions was remarkably superior to the BDD electrode.

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. On the other hand, since the decomposition potential of phenol (C6H5OH) is lower than the O2 generation potential, the oxidation reaction can proceed easily. When a BDD electrode is installed in an electrolytic cell on a pipe and chemical plating wastewater treatment is performed, hypophosphorous acid, phosphorous acid and organic compounds remaining on the surface of the cathode of the BDD electrode can be oxidized and decomposed simultaneously with metal recovery, and the concentration range in which phosphorous acid and organic compounds can be discharged is possible. It has the advantage of reducing

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. Tests to decompose organic substances contained in industrial water using BDD electrodes have been reported very often. It is noteworthy that it can reduce TOD and Chemical Oxygen Demand (COD), decompose chelating agents of non-degradable substances, and decompose fluorine-based surfactants, and recover and reuse by decomposing brighteners in plating wastewater.

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. Using BDD electrodes, it is also possible to remove and decompose nitrogen components present in fertilizers and livestock feed in soil water in the agricultural and livestock industry. It is known that it is possible to decompose pesticides and herbicides such as environmental hormones and organic phosphorus compounds that have a serious impact on the ecosystem.

BDD 전극은 전해기능수와 오존수 생성에도 적합하다. BDD 전극은 기존의 세정소독약품을 대체하는 현장 합성기술로서 약품의 보존관리의 번거로움을 생략할 수 있고, 약품 사용량을 감소시킨다. BDD electrodes are also suitable for generating functional electrolytic water and ozone water. BDD electrode is an on-site synthesis technology that replaces existing cleaning and disinfection chemicals, which can eliminate the hassle of chemical preservation and management and reduces the amount of chemicals used.

BDD 전극은 내구성이 높아 전자부품 세정에도 사용되며 산성 전해수는 차아염소산나트륨(NaClO4)과 비교하여 해리하지 않는 HClO 이 많기 때문에 살균력이 수십 배에 달한다. BDD electrodes are used for cleaning electronic parts due to their high durability, and since acidic electrolytic water contains more HClO that does not dissociate compared to sodium hypochlorite (NaClO4), its sterilizing power is dozens of times greater.

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. In the electrode-membrane assembly in which the band-shaped fluororesin ion exchange membrane and the cathode ray, which is the H2 generating electrode, were wound around the rod-shaped BDD anode, the ozone water concentration increased as the current increased. Ozone water is produced when the Cl- concentration is less than 1 mol dm-3, and HClO is produced when the Cl- concentration is 3 mol dm-3 or more.

BDD 전극을 사용하여 HClO를 생성하는 경우에는 Cl-농도가 3 몰 dm-3 이상이 바람직하다. In the case of generating HClO using a BDD electrode, the Cl- concentration is preferably 3 mol dm-3 or more.

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. By winding the film on the sheet and the cathode of the diaphragm around two rod-shaped BDD electrodes, and using the gap between the anode and the film on the sheet as a flow path, H2 gas can be separated from the cathode. Since the high partial pressure of ozone gas is maintained, the separable electrode can produce high-concentration ozone water three times that of the mixed electrode.

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. BDD electrodes can be usefully applied to sensors for detecting pollutants, electrolytic synthesis of peroxides, sterilization wastewater treatment, recovery of valuable metals, deodorization, plating, electrodialysis, and electrolytic processing. It is confirmed that there is an advantage in constructing a reaction field and a reaction system of highly active materials, including a cathode, a diaphragm, and an electrolyte.

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. Diamond is colorless, transparent and solid, so it is used for industrial or jewelry purposes, but it is being developed and used as an electrochemical electrode material to prevent global environmental pollution and secure water resources. Since diamond has high activation energy, it has strong durability even at high voltage.

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. Although diamond is a semiconductor with a large energy gap, it is durable and its electrochemical resistance can be reduced by adding additives. Recently, Permelec Electrode Co., Ltd. has developed a diamond coated electrode with boric acid added to secure water resources by coating a diamond film. Diamond coating electrode is an eco-friendly electrochemical technology and converts organic substances of polymers into substances by oxidizing and decomposing them. Electrochemical decomposition has the advantage of securing water resources and improving the environment to prevent global warming.

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. In addition, the diamond-coated electrode generates perchlorate ions, hypochlorous acid, persulfate ions, and percarbonate ions to decompose organic matter, sterilize, bleach, and decolorize. It generates 10 to 300 times more ozone and hydrogen peroxide at the anode than platinum, iridium dioxide, and lead dioxide electrodes, and has strong organic matter or wastewater treatment, sterilization, and bleaching effects. The U.S. Food and Drug Administration is developing food storage and sterilizers with boric acid-added diamond electrodes, and it is also used to develop electrolytic hexagonal water for functional recovery of human organs.

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. Advanced oxidation process (AOP) is a chemical treatment method or technology that removes organic or inorganic solvents from water or wastewater through an oxidation reaction using OH radicals. In reality, chemical processes using ozone (O3) and hydrogen peroxide (H2O2) or ultraviolet (UV) light are used in wastewater treatment.

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. As interest in energy and environment-related technologies continues to grow, water treatment technologies to secure safe water resources are also developed, and treatment of non-decomposable pollutants and toxic organic pollutants, including NOX and SOX, is a new technology field. An advanced oxidation technology or advanced oxidation process (AOP) is a technology that solves some of these problems.

이하의 설명에서 고도산화공정과 고도산화기술을 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다. In the following description, the advanced oxidation process and advanced oxidation technology have the same meaning and are selectively used according to the context.

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. Advanced oxidation process (AOP) is a chemical water treatment technology that oxidizes and decomposes pollutants using hydroxyl radicals (OH-, hydroxyl radicals), which are oxidizing agents. -) can change to an oxidized state, but oxidative decomposition is impossible.

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. Hydroxide radicals in the Advanced Oxidation Process (AOP) can be generated by directly applying energy such as gamma rays, high voltage discharge, and ultrasonic waves to water molecules, and a technology that generates hydroxyl radicals by applying high voltage discharge to water molecules has been registered as a Korean patent No. 10-1061227 (2011. 08. 25.) It is described in 'hydroxyl radical number and hydrogen oxygen gas generator using underwater plasma discharge and system using the same'.

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. The Advanced Oxidation Process (AOP) uses highly reactive hydroxyl radicals (*OH), etc., and these chemical species are the most powerful oxidizing agents in existence and can oxidize any compound dissolved in water. It works through speed.

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. Hydroxyl radical (*OH) reacts positively with various contaminants from the moment it is created to oxidize and decompose pollutants into small inorganic molecules very quickly and efficiently. Ozone, hydrogen peroxide, coral ions, etc.), energy sources or catalysts (ultraviolet rays, titanium dioxide, etc.), and the conditions such as dosage, order, and combination of reactants are very accurate to increase yield, and have to react

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. The AOP process reduces the initial concentration of pollutants by utilizing from at least 5 ppb to hundreds of ppm under well-controlled reaction conditions, reducing total organic carbon and chemical oxygen demand. In particular, it is useful for substances that are biologically toxic or poorly decomposed, such as aromatic compounds, pesticides, petroleum-based components, and volatile organic compounds dissolved in wastewater. On the other hand, when used for tertiary treatment of sterilization and disinfection of wastewater after secondary treatment, a large amount of pollutants are converted (mineralized) into stable inorganic compounds such as water, carbon dioxide, and salt. And by reducing the toxicity and chemical contaminants of the cleaned wastewater, the wastewater can be sent back to a stream or conventional sewage treatment plant. In addition, it is widely used in the tertiary treatment process to remove organic and inorganic substances that are difficult to handle due to its high oxidizing power and efficiency.

AOP 공정의 화학적 원리는 크게 3 가지가 있다. There are three major chemical principles of the AOP process.

첫째 ; 하이드록실 라디칼(*OH)의 형성. first ; Formation of hydroxyl radicals (*OH).

둘째 : 하이드록실 라디칼(*OH)의 표적분자에 대한 초기 반응과 부산물에 대한 파괴. Second: the initial reaction of hydroxyl radical (*OH) to the target molecule and destruction of by-products.

셋째 : 최종 무기화 작용으로 진행될 때 까지 하이드록실 라디칼(*OH)에 이한 후속적 반응. Third: Subsequent reaction with hydroxyl radicals (*OH) until it proceeds to final mineralization.

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. The synthesis mechanism of hydroxyl radical (*OH) is highly dependent on the type of advanced oxidation process technology. For example, ozonation, UV/hydrogen peroxide, and photocatalytic oxidation constitute different hydroxyl radical (*OH) synthesis pathways. .

하나 ; 자외선과 과산화수소 기반의 AOPone ; AOP based on UV light and hydrogen peroxide

Figure pat00002
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둘 ; 오존 기반의 AOPtwo ; Ozone-based AOP

Figure pat00003
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Figure pat00004
(두번째 오존 분자가 HO2-와 반응하여 오존 라디칼 음이온(ozonide radical)을 생성한다.)
Figure pat00004
(A second ozone molecule reacts with HO2- to form an ozone radical anion.)

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

셋 ; 이산화티탄을 이용한 광촉매 산화three ; Photocatalytic Oxidation Using Titanium Dioxide

Figure pat00007
(광촉매의 표면에 빛을 조사시 생기는 들뜸전자(e-)와 궤도에서(h-)를 생성한다.)
Figure pat00007
(Excited electrons (e-) generated when light is irradiated on the surface of the photocatalyst and (h-) are generated in the orbit.)

Figure pat00008
Figure pat00008

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서 제시된 반응 단계는 반응순서의 일부일 뿐이다.The reaction steps presented here are only part of the reaction sequence.

‘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. Although there is no established theory on the detailed mechanism of the ‘three’ part, it is known that a clue about the oxidation process of the target molecule by hydroxyl radical (*OH) has been confirmed in the reaction of the ‘two’ part.

본질적으로 하이드록실 라디칼(*OH)은 라디칼 분자이고 반응성이 매우 높은 친전자체로 작용하며, 초기 산화반응 중 수소제거 반응과 첨가 반응이 필요하다. Essentially, the hydroxyl radical (*OH) is a radical molecule and acts as a highly reactive electrophile, requiring dehydrogenation and addition reactions during the initial oxidation reaction.

아래는 하이드록실 라디칼(*OH)을 이용한 벤젠의 산화 메카니즘이다. Below is the mechanism of oxidation of benzene using hydroxyl radical (*OH).

Figure pat00010
Figure pat00010

‘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. The initial reaction of ‘two’ is an electrophilic reaction that decomposes the aromatic ring of (A) to create two hydroxyl groups (-OH) in the intermediate (C). Later, a hydroxyl radical (*OH) molecule grabs a hydrogen atom on one of the hydroxyl groups (-OH), creating a radical species (D). This compound readily rearranges into the more stable (E), which readily undergoes oxidation of a hydroxyl radical (*OH) to yield 2,4-hexadiene-1,6-dione (F).

충분한 하이드록실 라디칼(*OH)이 있는 이상 (F) 이후로는 계속 산화가 일어나고 마지막에는 (F)가 H2O 또는 CO2 같은 작고 안정된 분자로 분해된다. Oxidation continues beyond (F) as long as there are sufficient hydroxyl radicals (*OH), and finally (F) decomposes into small, stable molecules such as H2O or CO2.

고도산화공정(AOP) 또는 고도산화반응은 수처리에서 많은 장점이 있다. 그 중 하나가 수용성 상태의 유기화물물을 효과적으로 제거하며, 오염물질을 다른 상태로 바꾸거나 흡착하여 포집하는데 능률적이다. The Advanced Oxidation Process (AOP) or Advanced Oxidation has many advantages in water treatment. One of them effectively removes organic matter in a water-soluble state, and is efficient in converting or adsorbing pollutants to other states and collecting them.

하이드록실 라디칼(*OH)의 큰 반응성에 의하여 모든 수용성 오염물질과 무차별적 반응이 이루어지며, 다양한 유기오염물질 제거 분야에 많이 활용된다. Due to the high reactivity of the hydroxyl radical (*OH), indiscriminate reactions with all water-soluble contaminants are made, and it is widely used in the field of removing various organic pollutants.

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. When some heavy metals are removed in the form of precipitated M(OH)x, disinfection is possible, so the water quality problem is solved at once. In addition, after the generated hydroxyl radical (*OH) is reduced, the hydroxyl radical (*OH) is reduced to finally produce water (H2O), so that no other harmful substances remain.

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. Advanced oxidation process (AOP) includes titanium oxide/ultraviolet system, hydrogen peroxide/ultraviolet system, fenton, photo-fenton and electro-fenton system, and other systems are continuously being developed. There is a situation. For example, it is the same as a technique of increasing the photocatalytic property by administering a non-metal element to titanium oxide or increasing the generation of hydroxyl radicals (*OH) by applying ultrasonic treatment.

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 . Hot-filament chemical vapor deposition (HFCVD) is a coating technique widely used to coat diamonds. Diamond film deposition (coating) using HFCVD technology is suitable for the manufacture of tools, machine components, electrodes, etc. It is chemically stable, has a very low coefficient of friction even in poorly lubricated conditions, and has the highest wear resistance even when in contact with abrasive materials , and is generally well known.

이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예를 상세히 설명하면 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템(900)은 유입공기정화부(1000)과 정수공급부(2000)과 소독모듈부(3000)와 플라즈마모듈부(4000)와 유브이시부(5000)와 격막응축부(6000)와 정화시스템운용관리부(7000)와 배출부(8000)를 포함하는 구성이다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to all accompanying drawings. An industrial air purification system 900 using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays includes an inlet air purification unit 1000, a purified water supply unit 2000, and disinfection. It is a configuration including a module unit 3000, a plasma module unit 4000, a UVC unit 5000, a diaphragm condensing unit 6000, a purification system management unit 7000, and a discharge unit 8000.

유입공기정화부(1000)는 정화시스템운용관리부(7000)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 외부의 오염공기를 유입하고 이물질을 제거하여 통과시킨다. 유입공기정화부(1000)는 염화망 필터와 부직포 필터와 카본필터 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 삽탈 또는 착탈이 용이한 방식으로 각각 순차 배치되어 이루어진다. 유입공기정화부(1000)는 분당 30 내지 100 큐빅미터 용량의 공기를 강제 이송하는 송풍부(1010)를 구비한다. The inlet air purifying unit 1000 introduces polluted air from the outside according to a corresponding control signal applied from the purifying system operation management unit 7000 and removes foreign substances to pass through. The inlet air purification unit 1000 is formed by sequentially disposing one selected from among a chloride mesh filter, a nonwoven fabric filter, and a carbon filter, or one or more of the selected one or more in an easily removable or detachable manner. The inlet air purifying unit 1000 includes a blowing unit 1010 for forcibly transporting air with a capacity of 30 to 100 cubic meters per minute.

정수공급부(2000)는 정화시스템운용관리부(7000)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 정수를 외부로부터 정량 유입하고 이물질을 제거하며 정량펌프 구동에 의하여 정량으로 공급한다. The purified water supply unit 2000 introduces purified water from the outside in a fixed amount according to a corresponding control signal applied from the purification system operation management unit 7000, removes foreign substances, and supplies the purified water in a fixed amount by driving a metering pump.

소독모듈부(3000)는 정수공급부(2000)로부터 정수를 유입하고 정화시스템운용관리부(7000)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 수산화라디칼과 과산화수소와 오존이 포함된 소독액을 생성하고 유입공기정화부(1000)로부터 유입되는 오염공기를 소독한다. The disinfection module unit 3000 introduces purified water from the purified water supply unit 2000 and generates a disinfectant solution containing hydroxyl radicals, hydrogen peroxide and ozone according to the corresponding control signal applied from the purification system operation management unit 7000, and the inlet air purification unit ( 1000) to disinfect the contaminated air flowing in.

소독모듈부(3000)는 정수정량유입부(3100)와 비디디부(3200)와 포그생성부(3300)와 소독반응부(3400)를 포함한다. The disinfection module unit 3000 includes a purified water inlet unit 3100, a BD unit 3200, a fog generator 3300, and a disinfection reaction unit 3400.

정수정량유입부(3100)는 정수공급부(2000)로부터 정수를 유입하여 정량을 저장한다. 정수정량유입부(3100)는 SUS 304의 스테인레스 스틸 또는 엔지니어링 플라스틱류 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고 수조 형상 또는 그릇 형상을 한다. The purified water quantification inlet unit 3100 receives purified water from the purified water supply unit 2000 and stores the quantity. The purified water inlet 3100 is made of one or more selected from SUS 304 stainless steel or engineering plastics and has a water tank shape or a bowl shape.

정수정량유입부(3100)는 정수의 온도를 해당 제어신호에 의하여 높이는 예열부(3600)를 더 포함하는 구성이다. 예열부(3600)를 간접방식으로 예열하는 구성으로 이루어지는 것이 안전을 위하여 바람직하다. The purified water quantification inlet unit 3100 further includes a preheating unit 3600 that increases the temperature of purified water according to a corresponding control signal. It is preferable for safety to have a configuration for preheating the preheating unit 3600 in an indirect manner.

비디디부(3200)는 정수정량유입부(3100)로부터 정량으로 유입되는 정수에 투입된 상태로 설치되고 해당 제어신호에 의하여 소정 온도로 유지시키며 이물질을 제거시키고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하여 수산화라디칼과 과산화수소와 오존이 포함된 소독액을 생성한다. The BD unit 3200 is installed in a state in which purified water is introduced in a fixed amount from the purified water quantification inlet 3100, maintains it at a predetermined temperature by a corresponding control signal, removes foreign substances, and electrolyzes the purified water according to a corresponding control signal. It produces a disinfectant solution containing hydroxyl radical, hydrogen peroxide and ozone.

비디디부(3200)은 정수유입구(3210)와 하우징부(3220)와 정수가열부(3230)와 온도센서부(3240)와 정수필터부(3250)와 비비디전극(3260)과 솔밸브(3270)를 포함하는 구성이다. 비디디부(3200)은 5 분의 시간 동안 600 밀리리터의 정수를 유입받아 1 피피엠(PPM)의 소독액을 생산하도록 구성되고 제어된다. The BD unit 3200 includes a purified water inlet 3210, a housing 3220, a purified water heating unit 3230, a temperature sensor 3240, a purified water filter 3250, a BB electrode 3260, and a solenoid valve ( 3270). The BD unit 3200 is configured and controlled to receive 600 milliliters of purified water for 5 minutes and produce a disinfectant solution of 1 ppm.

정수유입구(3210)는 정수정량유입부(3100)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받는다. The purified water inlet 3210 receives purified water flowing in as a fixed amount from the purified water quantification inlet 3100 .

하우징부(3220)는 정수유입구(3210)를 하단 일측에 연결 설치하고 정수유입구(3210)로부터 유입되는 정수를 외부공동(3221) 에 저장한다. The housing part 3220 connects the purified water inlet 3210 to one side of the lower end, and stores purified water introduced from the purified water inlet 3210 into the external cavity 3221.

정수가열부(3230)는 하우징부(3220)의 정수가 저장되는 외부공동(3221) 일부분에 코일 형상으로 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 가열시킨다. 정수가열부(3230)는 전기를 이용하여 발열되므로 정수를 가열시키되 안전을 위하여 간접가열 방식으로 가열시키는 구성이다. The purified water heating unit 3230 is fixedly installed in a coil shape in a part of the external cavity 3221 of the housing 3220 where purified water is stored, and heats the purified water according to a corresponding control signal. Since the purified water heating unit 3230 generates heat using electricity, the purified water is heated by an indirect heating method for safety.

온도센서부(3240)는 하우징부(3220)의 외부공동 타측 일부분에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수의 온도를 검출한다. 온도센서부(3240)는 바이메탈을 이용하는 구성일 수 있다. The temperature sensor unit 3240 is fixedly installed on the other side of the external cavity of the housing unit 3220 and detects the temperature of purified water according to a corresponding control signal. The temperature sensor unit 3240 may be configured using a bimetal.

수산화라디칼(OH기)은 섭씨 27.4 내지 28 도 온도 범위에서 최대의 수명을 가지며, 온도가 높을수록 활성화되면서 그 수명이 매우 짧아지는 특성이 있다. The hydroxyl radical (OH group) has a maximum lifespan in the temperature range of 27.4 to 28 degrees Celsius, and as the temperature increases, its lifespan becomes very short as it is activated.

정화시스템운용관리부(7000)는 정수를 섭씨 27.4 내지 28 도 온도 범위에서 유지되도록 온도센서부(3240)를 감시하고 해당 제어신호를 출력한다. The purification system operation management unit 7000 monitors the temperature sensor unit 3240 to maintain the purified water in the temperature range of 27.4 to 28 degrees Celsius and outputs a corresponding control signal.

온도센서부(3240)는 정수의 온도가 섭씨 27 도 이하로 내려가거나 섭씨 28 도 이상으로 올라가는 상태를 검출하여 정수가열부(3230)의 동작이 온(on) 또는 오프(off) 제어되도록 하는 신호를 출력하는 구성이다. 온도센서부(3240)가 검출한 온도 값은 정화시스템운용관리부(7000)에 인가되고 정수가열부(3230)는 정화시스템운용관리부(7000)의 해당 제어신호에 의하여 동작한다. The temperature sensor unit 3240 detects a state in which the temperature of the purified water drops below 27 degrees Celsius or rises above 28 degrees Celsius, thereby controlling the operation of the purified water heating unit 3230 to be on or off. It is a configuration that outputs The temperature value detected by the temperature sensor unit 3240 is applied to the purification system operation management unit 7000, and the purified water heating unit 3230 operates according to the control signal of the purification system operation management unit 7000.

정수필터부(3250)는 하우징부(3220)의 내부 공간 일부분에 고정 설치되고 외부공동(3221)과 내부공동(3252)을 구분하며 정수에 포함된 이물질을 제거 통과시켜 내부공동(3252)에 유입시킨다. The water filter unit 3250 is fixedly installed in a part of the inner space of the housing unit 3220, divides the external cavity 3221 and the internal cavity 3252, and removes foreign substances contained in the purified water to pass through to flow into the internal cavity 3252. let it

내부공동(3252)은 140 내지 170 밀리리터 범위의 용량으로 이루어지고 160 밀리리터 용량으로 이루어지는 구성이 비교적 바람직하다. The interior cavity 3252 has a capacity in the range of 140 to 170 milliliters, and a configuration with a capacity of 160 milliliters is relatively preferred.

비비디전극(3260)은 정수필터부(3250)의 내부공동(3252)의 중앙 위치에 설치되면서 상단에 고정되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하므로 수산화라디칼(OH기)과 과산화수소와 오존을 발생시켜 소독액을 생성한다. The Bvid electrode 3260 is installed at the center of the inner cavity 3252 of the water filter unit 3250 and is fixed at the top, and electrolyzes the purified water by the corresponding control signal, thereby removing hydroxyl radicals (OH groups), hydrogen peroxide and ozone. to produce a disinfectant solution.

비비디전극(3260)은 양극과 음극 사이에 24 볼트의 직류를 0.5 암페어 크기로 공급한다. 비비디전극(3260)의 구조에 대하여는 이하에서 다시 상세히 설명하기로 한다. The Bvid electrode 3260 supplies a direct current of 24 volts at 0.5 ampere between the anode and the cathode. The structure of the BB electrode 3260 will be described in detail again below.

솔밸브(3270)는 정수필터부(3250)의 상단에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 소독액의 배출을 제어한다. The sol valve 3270 is fixedly installed on the top of the water filter unit 3250 and controls the discharge of the disinfectant solution by a corresponding control signal.

비비디전극(3260)은 정수를 전기분해하여 수산화라티칼과 과산화수소와 오존을 생성시켜 소독액을 생성하며 그 구조는 양극부(3262)와 이온교환막(3264)과 음극부(3266)를 포함하는구성이다. The Bvid electrode 3260 electrolyzes purified water to generate radical hydroxide, hydrogen peroxide, and ozone to create a disinfectant solution, and its structure includes an anode part 3262, an ion exchange membrane 3264, and a cathode part 3266 am.

양극부(3262)는 니오븀(niobium) 막대로 이루어지고 표면에 다이아몬드 가루와 붕산으로 코팅되어 양극을 형성한다. 니오븀(niobium)은 5족 원소이며 녹는점(melting point) 온도가 섭씨 2,400 도 정도로 대단히 높아 매우 사용상 안정적이며 수명이 긴 장점이 있다. The anode portion 3262 is made of a niobium rod and coated with diamond powder and boric acid to form an anode. Niobium is a Group 5 element and has a very high melting point temperature of about 2,400 degrees Celsius, so it is very stable in use and has a long lifespan.

양극부(3262)는 전체 직경이 1.4 내지 1.6 밀리미터(mm)이며 길이 150 내지 165 밀리미터의 니오븀(niobium) 막대의 표면에 1 내지 10 마이크로미터(um) 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 구성이다. The anode part 3262 is a hot filament chemical vapor deposition of diamond powder having a diameter of 1 to 10 micrometers (um) on the surface of a niobium rod having a total diameter of 1.4 to 1.6 millimeters (mm) and a length of 150 to 165 millimeters. (HFCVD) deposition for 9 to 10 hours to form a diamond coating layer by coating a thickness of 400 to 500 micrometers, and forming a boric acid layer by coating boric acid to a thickness of 400 to 500 micrometers on the diamond coating layer. am.

붕산층은 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 사용되어 이루어지는 것이 바람직하다. The boric acid layer is made by depositing boron trioxide (B2O3) for 10 hours by introducing the diamond layer into a chamber where 99.99% hydrogen gas flows at a flow rate of 532 sccm and a pressure of 100 Torr is applied. is supplied at a flow rate of 10 sccm, the ratio of boron to carbon is mixed at 10**4 ppm, and hydrogen gas is preferably used as a carrier gas for moving carbon and boron.

이온교환막(3264)은 양극부(3262)의 외부 전체를 절연상태로 감싸는 구성이다. 이온교환막(3264)은 두께 1.2 내지 1.3 밀리미터 두께의 절연물질로 이루어지고 양극부(3262)의 외부 전체를 감싸는 구조이다. 이온교환막(3264)은 테프론으로 이루어지는 것이 바람직하다. The ion exchange membrane 3264 is configured to cover the entire exterior of the anode portion 3262 in an insulating state. The ion exchange membrane 3264 is made of an insulating material having a thickness of 1.2 to 1.3 millimeters and has a structure surrounding the entire exterior of the anode portion 3262. The ion exchange membrane 3264 is preferably made of Teflon.

음극부(3266)는 이온교환막(3264)의 외부 전체를 코일 형상으로 감싸고 음극을 형성하며 스텐레스 스틸로 이루어진다. The cathode part 3266 surrounds the entire exterior of the ion exchange membrane 3264 in a coil shape, forms a cathode, and is made of stainless steel.

음극부(3266)는 외경이 4 밀리미터이고 0.25 밀리미터 직경의 스테인레스 스틸이 1.7 내지 2.2 밀리미터 간격으로 균일하게 나선형으로 감겨 이루어지는 것이 바람직하다. The cathode portion 3266 is preferably made of stainless steel having an outer diameter of 4 millimeters and a diameter of 0.25 millimeters spirally wound uniformly at intervals of 1.7 to 2.2 millimeters.

포그생성부(3300)는 비디디부(3200)가 생성한 소독액을 해당 제어신호에 의하여 안개형상의 소독액으로 변환시킨다. 포그생성부(3300)는 하나 이상 다수의 초음파 발진자가 평면 배치상태로 구비되어 시간당 8 내지 17 리터의 소독액을 안걔형상으로 변환시키는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다. 포그생성부(3300)는 12개의 초음파 발진자가 평면 배치되는 구성을 하나의 모듈로 하고 2 개 모듈을 배치하는 것이 운용을 위하여 매우 바람직하다. The fog generator 3300 converts the disinfectant solution generated by the BD unit 3200 into a fog-shaped disinfectant solution according to a corresponding control signal. The fog generator 3300 preferably has a configuration in which one or more ultrasonic oscillators are provided in a flat arrangement to convert 8 to 17 liters of disinfectant solution per hour into a fog shape. In the fog generator 3300, it is highly preferable for operation that a configuration in which 12 ultrasonic oscillators are arranged in a plane is used as one module and two modules are arranged.

소독반응부(3400)는 포그생성부(3200)로부터 안개형상의 소독액을 유입하고 유입공기정화부(1000)로부터 오염공기를 유입하여 혼합시킨다. The disinfection reaction unit 3400 introduces a fog-like disinfectant solution from the fog generator 3200 and introduces and mixes contaminated air from the inlet air purifier 1000 .

소독반응부(3400)는 유입된 오염공기에 광촉매 반응을 발생시켜 소독하는 광촉매부(3500)를 내장 구비한다. 광촉매 반응은 광촉매에 의하여 발생되고 이산화티탄(TiO2)을 광촉매로 사용하는 것이 비교적 바람직하다. The disinfection reaction unit 3400 has a built-in photocatalyst unit 3500 that disinfects the introduced contaminated air by generating a photocatalytic reaction. The photocatalytic reaction is generated by a photocatalyst, and it is relatively preferable to use titanium dioxide (TiO 2 ) as the photocatalyst.

광촉매부(3500)는 소독반응부(3400)의 내벽에 직경 25 내지 30 나노미터(nm) 크기의 이산화티탄 나노물질이 30 내지 60 나노미터(nm) 두께로 도포되고 건조 고착되어 이루어진다. 광촉매부(3500)는 소독반응부(3400)의 내벽에 직경 25 내지 30 나노미터(nm) 크기의 이산화티탄 나노물질이 100 내지 200 마이크로미터(um) 두께로 도포되고 건조 고착되어 이루어진다. The photocatalyst unit 3500 is formed by coating a titanium dioxide nanomaterial with a diameter of 25 to 30 nanometers (nm) to a thickness of 30 to 60 nanometers (nm) on the inner wall of the disinfection reaction unit 3400 and drying it. The photocatalyst unit 3500 is formed by coating a titanium dioxide nanomaterial with a diameter of 25 to 30 nanometers (nm) to a thickness of 100 to 200 micrometers (um) on the inner wall of the disinfection reaction unit 3400 and drying it.

플라즈마모듈부(4000)는 소독모듈부(3000)으로부터 오염공기를 유입하고 정화시스템운용관리부(7000)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 생성된 플라즈마를 오염공기에 조사하여 소독한다. The plasma module unit 4000 introduces contaminated air from the disinfection module unit 3000 and disinfects the contaminated air by irradiating the plasma generated by the corresponding control signal applied from the purification system operation management unit 7000.

플라즈마모듈부(4000)는 해당 제어신호에 의하여 생성된 플라즈마로부터 출력되는 자외선을 오염공기에 조사하여 소독하는 구성으로 이루어진다. The plasma module unit 4000 is configured to sterilize polluted air by irradiating ultraviolet rays output from plasma generated by a corresponding control signal.

유브이시부(5000)는 플라즈마모듈부(4000)로부터 오염공기를 유입하고 정화시스템운용관리부(7000)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 생성된 자외선을 오염공기에 조사하여 소독한다. 유브이시부(5000)는 해당 제어신호에 의하여 185 나노미터(nm) 대역의 파장과 254 나노미터(nm) 대역의 파장에 의한 자외선을 선택적으로 생성하며 하나 이상 다수의 무전극램프부(5100)를 포함하는 구성이다. The UVC unit 5000 introduces polluted air from the plasma module unit 4000 and irradiates the polluted air with ultraviolet rays generated by a corresponding control signal applied from the purification system operation management unit 7000 to disinfect it. The UVC unit 5000 selectively generates ultraviolet rays with a wavelength of 185 nanometers (nm) band and a wavelength of 254 nanometers (nm) band according to a corresponding control signal, and one or more plurality of electrodeless lamp units 5100 It is a composition that includes

유브이시부(5000)는 무전극 램프(5100)의 표면에 부착되는 이물질을 제거하기 위한 세척수를 해당 제어신호에 의하여 분사하는 고압세척부(5200)를 포함한다. The UV unit 5000 includes a high-pressure cleaning unit 5200 that sprays washing water to remove foreign substances attached to the surface of the electrodeless lamp 5100 according to a corresponding control signal.

또한, 무전극 램프(5100)의 표면에 부착되는 이물질을 제거하기 위한 28 킬로헤르츠(KHz)의 초음파 신호를 해당 제어신호에 의하여 생성하고 전방 60 도 각도 범위에 분산시켜 출력하며 하나 또는 하나 이상 다수로 이루어지는 초음파부(5300)를 포함한다. In addition, a 28 kilohertz (KHz) ultrasonic signal for removing foreign substances adhering to the surface of the electrodeless lamp 5100 is generated by the corresponding control signal, dispersed and output in an angle range of 60 degrees forward, and one or more than one It includes an ultrasonic unit 5300 made of.

무전극 램프부(5100)는 8 개 이상 다수 개의 범위에서 선택된 숫자가 다단의 각 평면에 균일하게 배치되어 이루어진다. The electrodeless lamp unit 5100 is formed by uniformly disposing numbers selected from the range of 8 or more on each plane of multiple stages.

격막응축부(6000)는 소독모듈부(3000)로부터 오염공기를 유입하고 유입된 오염공기에 포함된 수분을 다단 격막으로 응축 제거시켜 플라즈마모듈부(4000)에 공급한다. 다단의 격막으로 이루어지는 경우 최소 2 장이 각각의 일측면과 양쪽 측면을 각각의 상측벽면과 하측벽면에 밀폐 상태로 각각 설치되되 해당 각각의 하측벽면과 상측벽면은 일부가 개방되어 공기의 유로를 형성하도록 설치되므로, 공기의 이동경로가 길어지면서 공기에 포함된 습기가 격막에 접촉하여 응집되므로 수분이 제거되도록 하는 구성이다. 이러한 격막응축부(6000)는 냉각용 코일 시스템으로 대체될 수 있다. The diaphragm condensing unit 6000 introduces polluted air from the disinfection module unit 3000, condenses and removes moisture contained in the introduced contaminated air with a multi-stage diaphragm, and supplies it to the plasma module unit 4000. In the case of a multi-stage diaphragm, at least two sheets are installed in a sealed state on one side and both sides of each of the upper and lower walls, respectively, but the lower and upper walls are partially open to form an air flow path. Since it is installed, the moisture contained in the air is condensed in contact with the diaphragm as the moving path of the air becomes longer, so that the moisture is removed. The diaphragm condenser 6000 may be replaced with a cooling coil system.

격막응축부(6000)는 응축되어 모아진 수분을 해당 제어신호에 의하여 외부로 배출하는 응축수배출구(6100)를 더 포함한다. 응축수배출구(6100)는 해당 제어신호에 의하여 자동으로 구동되거나 사용자에 의하여 직접 수동으로 구동될 수 있다 .The diaphragm condensing unit 6000 further includes a condensed water discharge port 6100 for discharging condensed and collected moisture to the outside according to a corresponding control signal. The condensate outlet 6100 may be automatically driven by a corresponding control signal or manually driven by a user.

정화시스템운용관리부(7000)는 정수공급부(2000)와 소독모듈부(3000)와 플라즈마모듈부(4000)와 유브이시부(5000)에 각각 접속하고 해당 제어신호를 각각 출력하며 운용상태를 감시한다. 정화시스템운용관리부(7000)는 전체 운용에 필요한 해당 프로그램과 운용 파라미터와 데이터를 기록 관리하고, 필요에 의하여 갱신 기록 관리한다. The purification system operation management unit 7000 connects to the purified water supply unit 2000, the disinfection module unit 3000, the plasma module unit 4000, and the UVC unit 5000, outputs corresponding control signals, and monitors the operating state. The purification system operation management unit 7000 records and manages the corresponding programs, operation parameters and data required for overall operation, and manages updated records as needed.

배출부(8000)는 유브이시부(5000)로부터 소독된 오염공기를 해당 제어신호에 의하여 외부로 강제배출하며 포함된 총탄화수소(THC)의 농도를 검출한다. The discharge unit 8000 forcibly discharges polluted air disinfected from the UVC unit 5000 to the outside according to a corresponding control signal, and detects the concentration of total hydrocarbons (THC) contained therein.

배출부(8000)는 환풍부(8100)와 검출센서부(8200)와 가열부(8300)를 포함하는 구성이다. The discharge unit 8000 includes a ventilation unit 8100, a detection sensor unit 8200, and a heating unit 8300.

환풍부(8100)는 유브이시부(5000)로부터 소독된 오염공기를 해당 제어신호에 의하여 외부로 강제 배출한다. The ventilation unit 8100 forcibly discharges the contaminated air disinfected from the UVC unit 5000 to the outside by a corresponding control signal.

검출센서부(8200)는 환풍부(8100)에 의하여 배출되는 오염공기에 포함된 총탄화수소(THC)의 농도를 검출하여 정화시스템운용관리부(7000)에 통보한다. 정화시스템운용관리부(7000)는 통보받은 총탄화수소(THC)의 농도가 허용 범위에 포함되는지를 대비 판단하고, 허용범위를 초과하는 것으로 판단되면 소독모듈부(3000)와 플라즈마모듈부(4000)와 유브이시부(5000)를 각각 제어하여 오염공기를 더 높은 강도로 소독하도록 하는 필요한 해당 제어신호를 내장된 해당 프로그램 및 운용 파라미터 등에 의하여 각각 출력한다. The detection sensor unit 8200 detects the concentration of total hydrocarbons (THC) contained in the polluted air discharged by the ventilation unit 8100 and notifies the purification system operation management unit 7000. The purification system operation management unit 7000 compares and determines whether the notified total hydrocarbon (THC) concentration is within the allowable range, and if it is determined to exceed the allowable range, the disinfection module unit 3000 and the plasma module unit 4000 and Each of the UVC units 5000 is controlled to output a corresponding control signal required to sterilize polluted air at a higher intensity according to a corresponding built-in program and operational parameters.

가열부(8300)는 환풍부(8100)에 의하여 소독되어 배출되는 오염공기를 섭시 200 내지 300 도 온도 범위로 가열시켜 배출한다. 배출되는 공기를 가열하는 경우, 배가스에 포함될 수 있는 수산화라디칼이 포함된 유해가스를 제거하여 정화할 수 있고, 평균 가열 온도는 섭시 250 도가 유지되도록 하는 것이 매우 바람직하다. .The heating unit 8300 heats and discharges polluted air discharged after being disinfected by the ventilation unit 8100 to a temperature range of 200 to 300 degrees Celsius. When the discharged air is heated, harmful gases containing hydroxyl radicals that may be included in the exhaust gas can be removed and purified, and it is highly desirable that the average heating temperature be maintained at 250 degrees Celsius. .

상기와 같은 구성은 고도산화공정(AOP)과 비디디(BDD) 전극과 이산화티탄을 이용하여 전기화학적으로 고분자의 유기물질을 산화분해하며 친환경물질로 전환시키는 과정에서 공장과 산업체와 축산업체 등과 같은 대규모 시설의 주변에서 대량으로 발생되는 미세먼지를 효과적으로 제거하며 녹스(NOX), 삭스(SOX)가 포함되는 악성 유해물질의 오염공기를 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선(UV)을 이용하여 다단으로 신속하게 정화 처리하고 바이러스를 살균하는 장점이 있다. The configuration as described above uses an advanced oxidation process (AOP), BDD electrode, and titanium dioxide to electrochemically oxidize and decompose organic materials of polymers and convert them into environmentally friendly materials, such as factories, industries, and livestock companies. It effectively removes fine dust generated in large quantities around large-scale facilities, and quickly removes polluted air of malignant harmful substances including NOX and SOX in multiple stages using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet (UV). It has the advantage of purifying and sterilizing viruses.

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. Although the present invention has been described in detail with respect to the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention, and it is natural that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

900 : 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용공기정화시스템
100 : 유입공기정화부 1010 : 송풍부
2000 : 정수공급부 3000 ; 소독모듈부
3100 : 정수정량유입부 3200 : 비디디부
3210 : 정수유입구 3220 : 하우징부
3221 : 외부공동 3230 : 정수가열부
3240 : 온도센서부 3250 : 정수필터부
3252 : 내부공동 3260 : 비비디전극
3262 : 양극부 3264 : 이온교환막
3266 : 음극부 3270 : 솔밸브
3300 : 포그생성부
3400 : 소독반응부 3500 : 광촉매부
3600 : 예열부 4000 : 플라즈마모듈부
5000 : 유브이시부 5100 : 무전극램프부
5200 : 고압세척부 6000 : 격막응축부
6100 : 응축수배출구 7000 : 정화시스템운용관리부
8000 : 배출부 8100 : 환풍부
8200 : 검출센서부 8300 : 가열부
900: Industrial air purification system using hydroxyl radical, plasma and ultraviolet rays
100: inlet air purification unit 1010: blowing unit
2000: purified water supply unit 3000; disinfection module
3100: purified water inlet unit 3200: BD unit
3210: purified water inlet 3220: housing part
3221: external cavity 3230: purified water heating unit
3240: temperature sensor unit 3250: water filter unit
3252: internal cavity 3260: BB electrode
3262: anode part 3264: ion exchange membrane
3266: cathode part 3270: sol valve
3300: fog generating unit
3400: disinfection reaction unit 3500: photocatalyst unit
3600: preheating unit 4000: plasma module unit
5000: UVC part 5100: electrodeless lamp part
5200: high pressure washing unit 6000: diaphragm condensation unit
6100: condensate outlet 7000: purification system operation management department
8000: discharge unit 8100: ventilation unit
8200: detection sensor unit 8300: heating unit

Claims (29)

해당 제어신호에 의하여 외부의 오염공기를 유입하고 이물질을 제거하여 통과시키는 유입공기정화부(1000);
해당 제어신호에 의하여 정수를 외부로부터 정량 유입하고 이물질을 제거하며 정량펌프 구동에 의하여 정량으로 공급하는 정수공급부(2000);
상기 정수공급부(2000)로부터 정수를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 수산화라디칼과 과산화수소와 오존이 포함된 소독액을 생성하고 상기 유입공기정화부(1000)로부터 유입되는 오염공기를 소독하는 소독모듈부(3000);
상기 소독모듈부(3000)으로부터 오염공기를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 생성된 플라즈마를 오염공기에 조사하여 소독하는 플라즈마모듈부(4000);
상기 플라즈마모듈부(4000)로부터 오염공기를 유입하고 해당 제어신호에 의하여 생성된 자외선을 오염공기에 조사하여 소독하는 유브이시부(5000); 를 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
An inflow air purifying unit 1000 which introduces polluted air from the outside according to a corresponding control signal and removes and passes foreign substances therethrough;
A purified water supply unit (2000) for introducing purified water from the outside in a fixed amount according to a corresponding control signal, removing foreign substances, and supplying purified water in a fixed amount by driving a metering pump;
Disinfection module unit (3000) that introduces purified water from the purified water supply unit (2000), generates a disinfectant solution containing hydroxyl radicals, hydrogen peroxide, and ozone according to a corresponding control signal, and disinfects contaminated air introduced from the inflow air purification unit (1000). );
a plasma module unit (4000) for disinfection by introducing contaminated air from the disinfection module unit (3000) and irradiating plasma generated by a corresponding control signal to the contaminated air;
a UVC unit 5000 that introduces polluted air from the plasma module unit 4000 and disinfects the polluted air by irradiating ultraviolet rays generated by a corresponding control signal; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays.
제 1 항에 있어서,
상기 소독모듈부(3000)로부터 오염공기를 유입하고 유입된 오염공기에 포함된 수분을 다단 격막으로 응축 제거시켜 상기 플라즈마모듈부(4000)에 공급하는 격막응축부(6000); 를 더 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 1,
a diaphragm condensing unit (6000) for introducing contaminated air from the disinfection module unit (3000), condensing and removing moisture contained in the introduced contaminated air with a multi-stage diaphragm, and supplying it to the plasma module unit (4000); An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays further comprising.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 정수공급부(2000)와 소독모듈부(3000)와 플라즈마모듈부(4000)와 유브이시부(5000)에 각각 접속하고 해당 제어신호를 각각 출력하며 운용상태를 감시하는 정화시스템운용관리부(7000); 를 더 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 1 or 2,
A purification system operation management unit 7000 that connects to the purified water supply unit 2000, the disinfection module unit 3000, the plasma module unit 4000, and the UVC unit 5000, outputs corresponding control signals, and monitors the operating state; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays further comprising.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소독모듈부(3000)는
상기 정수공급부(2000)로부터 정수를 유입하여 정량을 저장하는 정수정량유입부(3100);
상기 정수정량유입부(3100)로부터 정량으로 유입되는 정수에 투입된 상태로 설치되고 해당 제어신호에 의하여 소정 온도로 유지시키며 이물질을 제거시키고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하여 수산화라디칼과 과산화수소와 오존이 포함된 소독액을 생성하는 비디디부(3200);
상기 비디디부(3200)가 생성한 소독액을 해당 제어신호에 의하여 안개형상의 소독액으로 변환시키는 포그생성부(3300);
상기 포그생성부(3300)로부터 안개형상의 소독액을 유입하고 상기 유입공기정화부(1000)로부터 오염공기를 유입하여 혼합시키는 소독반응부(3400); 를 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 1 or 2,
The disinfection module unit 3000
a purified water quantification inlet unit 3100 for inflowing purified water from the purified water supply unit 2000 and storing a quantitative amount;
It is installed in a state where it is put into the purified water flowing in a fixed amount from the purified water quantification inlet 3100, maintained at a predetermined temperature by the corresponding control signal, removes foreign substances, and electrolyzes the purified water according to the corresponding control signal to obtain hydroxyl radicals, hydrogen peroxide and ozone a BD unit 3200 for generating a disinfectant solution containing;
a fog generator 3300 that converts the disinfectant solution generated by the BD unit 3200 into a mist-shaped disinfectant solution according to a corresponding control signal;
a disinfection reaction unit 3400 that introduces the fog-like disinfectant solution from the fog generator 3300 and introduces and mixes polluted air from the inlet air purifier 1000; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays.
제 4 항에 있어서,
상기 소독반응부(3400)는
유입된 오염공기에 광촉매 반응을 발생시켜 소독하는 광촉매부(3500); 를 내장 구비하여 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 4,
The disinfection reaction unit 3400
a photocatalyst unit 3500 that disinfects the introduced contaminated air by generating a photocatalytic reaction; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays having a built-in.
제 4 항에 있어서,
상기 비디디부(3200)는
상기 정수정량유입부(3100)로부터 정량으로 유입되는 정수를 입력받는 정수유입구(3210);
상기 정수유입구(3210)를 하단 일측에 연결 설치하고 상기 정수유입구(3210)로부터 유입되는 정수를 외부공동(3221)에 저장하는 하우징부(3220);
상기 하우징부(3220)의 정수가 저장되는 외부공동(3221) 일부분에 코일 형상으로 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 가열시키는 정수가열부(3230);
상기 하우징부(3220의 외부공동 타측 일부분에 고정 설치되고 해당 제어신호에 의하여 정수의 온도를 검출하는 온도센서부(3240);
상기 하우징부(3220)의 내부 공간 일부분에 고정 설치되고 외부공동(3221)과 내부공동(3252)을 구분하며 정수에 포함된 이물질을 제거 통과시켜 내부공동(3252)에 유입시키는 정수필터부(3250);
상기 정수필터부(3250)의 내부공동(3252)의 중앙 위치에 설치되면서 상단에 고정되고 해당 제어신호에 의하여 정수를 전기분해하므로 수산화라디칼과 과산화수소와 오존을 발생시켜 소독액을 생성하는 비비디전극(3260);
상기 정수필터부(3250)의 상단에 고정 설치되고 상기 소독액의 배출을 제어하는 솔밸브(3270); 를 포함하는 를 포함하는 구성으로 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 4,
The BD unit 3200 is
a purified water inlet 3210 for receiving purified water flowing in from the purified water quantifying inlet 3100;
a housing part 3220 connecting the purified water inlet 3210 to one side of the lower end and storing purified water flowing in from the purified water inlet 3210 into an external cavity 3221;
a purified water heating unit 3230 fixedly installed in a coil shape in a part of the external cavity 3221 of the housing 3220 where purified water is stored and heating the purified water according to a corresponding control signal;
a temperature sensor unit 3240 fixed to a part of the other side of the external cavity of the housing unit 3220 and detecting the temperature of purified water according to a corresponding control signal;
The water filter unit 3250 is fixedly installed in a part of the inner space of the housing part 3220, divides the outer cavity 3221 and the inner cavity 3252, and removes and passes foreign substances contained in the purified water to flow into the inner cavity 3252. );
Installed in the central position of the inner cavity 3252 of the water filter unit 3250, fixed at the top, and electrolyzing purified water by a corresponding control signal to generate hydroxide radicals, hydrogen peroxide, and ozone to generate a disinfectant solution (BBD electrode) 3260);
A solenoid valve 3270 fixedly installed at an upper end of the water filter unit 3250 and controlling discharge of the disinfectant solution; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays comprising a composition comprising a.
제 6 항에 있어서,
상기 내부공동(3252)은
140 내지 170 밀리리터(ml) 범위의 용량으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 6,
The inner cavity 3252 is
An industrial air purification system using oxidation radicals, plasma and ultraviolet rays, characterized by a configuration consisting of a capacity in the range of 140 to 170 milliliters (ml).
제 6 항에 있어서,
상기 온도센서부(3240)는
상기 외부공동(3221)에 유입딘 정수의 온도가 섭씨 27 도 이하로 내려가거나 섭씨 28 도 이상으로 올라가는 상태를 검출하여 정화시스템운용관리부(7000)가 상기 정수가열부(3230)의 동작을 제어하는 해당 제어신호를 출력하도록 하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 6,
The temperature sensor unit 3240
The purification system operation management unit 7000 controls the operation of the purified water heating unit 3230 by detecting a state in which the temperature of the purified water flowing into the external cavity 3221 drops below 27 degrees Celsius or rises above 28 degrees Celsius. An industrial air purification system using oxidation radicals, plasma and ultraviolet rays, characterized in that it consists of a configuration to output the corresponding control signal.
제 6 항에 있어서,
상기 비비디전극(3260)은
니오븀(niobium) 막대로 이루어지고 표면에 다이아몬드 가루와 붕산으로 코팅되어 양극을 형성하는 양극부(3262);
상기 양극부(3261)의 외부 전체를 절연상태로 감싸는 이온교환막(3264);
상기 이온교환막(3264)의 외부 전체를 코일 형상으로 감싸고 음극을 형성하며 스텐레스 스틸로 이루어지는 음극부(3266); 를 포함하는 구성으로 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 6,
The BBD electrode 3260 is
an anode portion 3262 made of a niobium rod and coated with diamond powder and boric acid to form an anode;
an ion exchange membrane 3264 covering the entire outside of the anode part 3261 in an insulating state;
a cathode portion 3266 made of stainless steel that surrounds the entire exterior of the ion exchange membrane 3264 in a coil shape and forms a cathode; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma and ultraviolet rays consisting of a configuration comprising a.
제 9 항에 있어서,
상기 비비디전극(3260)은
상기 양극부(3262)와 음극부(3266) 사이에 24 볼트의 직류를 0.5 암페어 크기로 공급하는 구성으로 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 9,
The BBD electrode 3260 is
An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays consisting of supplying a direct current of 24 volts at a size of 0.5 ampere between the anode part 3262 and the cathode part 3266.
제 9 항에 있어서,
상기 양극부(3262)는
전체 직경이 1.4 내지 1.6 밀리미터이며 길이 150 내지 165 밀리미터의 니오븀(niobium) 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 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 9,
The anode part 3262 is
Diamond powder with a diameter of 1 to 10 micrometers is deposited on the surface of a niobium rod with a total diameter of 1.4 to 1.6 mm and a length of 150 to 165 mm by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) for 9 to 10 hours. A diamond coating layer is formed by coating a thickness of 400 to 500 micrometers, and boric acid is coated to a thickness of 400 to 500 micrometers on the diamond coating layer to form a boric acid layer. Industrial air purification system.
제 10 항에 있어서,
상기 이온교환막(3264)은
두께 1.2 내지 1.3 밀리미터 두께의 절연물질로 이루어지고 상기 양극부(3262) 의 외부 전체를 감싸는 구조로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 10,
The ion exchange membrane 3264 is
An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma and ultraviolet rays, characterized in that it is made of an insulating material having a thickness of 1.2 to 1.3 millimeters and has a structure surrounding the entire outer portion of the anode portion 3262.
제 11 항에 있어서,
상기 이온교환막(3264)은 테프론으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 11,
The ion exchange membrane 3264 is an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma and ultraviolet rays, characterized by a configuration made of Teflon.
제 9 항에 있어서,
상기 음극부(3266)는 외경이 4 밀리미터이고 0.25 밀리미터 직경의 스테인레스 스틸이 1.7 내지 2.2 밀리미터 간격으로 균일하게 나선형으로 감겨 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 9,
The cathode part 3266 has an outer diameter of 4 millimeters and a stainless steel having a diameter of 0.25 millimeters is uniformly wound in a spiral at intervals of 1.7 to 2.2 millimeters. Industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma and ultraviolet rays.
제 11 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 사용되어 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 11,
The boric acid layer is
The state in which the diamond layer is formed is introduced into a chamber in which 99.99% hydrogen gas flows at a flow rate of 532 sccm and a pressure of 100 Torr is applied, and boron trioxide (B2O3) is deposited for 10 hours, but carbon is 10 It is supplied at a flow rate of sccm and the ratio of boron to carbon is mixed at 10 ** 4 ppm, and hydrogen gas is used as a carrier gas for carbon and boron to move. Hydroxide radical and plasma and industrial air purification system using UV light.
제 5 항에 있어서,
상기 광촉매부(3500)는
상기 소독반응부(3400)의 내벽에 직경 25 내지 30 나노미터(nm) 크기의 이산화티탄 나노물질이 100 내지 200 마이크로미터(um) 두께로 도포되고 건조 고착되어 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 5,
The photocatalyst unit 3500
A hydroxyl radical characterized in that a titanium dioxide nanomaterial having a diameter of 25 to 30 nanometers (nm) is applied to a thickness of 100 to 200 micrometers (um) on the inner wall of the disinfection reaction unit 3400 and dried and fixed. Industrial air purification system using plasma and ultraviolet rays.
제 4 항에 있어서,
상기 정수정량유입부(3100)는 SUS 304의 스테인레스 스틸 또는 엔지니어링 플라스틱류 중에서 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지고 수조 형상을 하는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 4,
The water purification inlet 3100 is an industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays, which is made of any one or more than one selected from stainless steel or engineering plastics of SUS 304 and has a water tank shape. .
제 14 항에 있어서,
상기 정수정량유입부(3100)는
상기 정수의 온도를 해당 제어신호에 의하여 높이는 예열부(3600); 를 더 포함하여 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
15. The method of claim 14,
The purified water inlet 3100
a preheating unit 3600 that increases the temperature of the purified water according to a corresponding control signal; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma and ultraviolet rays, characterized in that the configuration further comprises.
제 2 항에 있어서,
상기 격막응축부(6000)는
응축되어 모아진 수분을 해당 제어신호에 의하여 외부로 배출하는 응축수배출구(6100); 를 더 포함하여 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 2,
The diaphragm condensing unit 6000
A condensed water outlet 6100 for discharging condensed and collected moisture to the outside by a corresponding control signal; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma and ultraviolet rays, characterized in that the configuration further comprises.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유입공기정화부(1000)는
염화망 필터와 부직포 필터와 카본필터 중에서 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상이 삽탈 방식으로 순차 배치되어 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 1 or 2,
The inlet air purifying unit 1000
An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays, characterized by a configuration in which one or more selected from among a chloride network filter, a non-woven fabric filter, and a carbon filter are sequentially arranged in an insertion and removal manner.
제 4 항에 있어서,
상기 포그생성부(3300)는
하나 이상 다수의 초음파 발진자가 평면 배치상태로 구비되어 시간당 8 내지 24 리터의 소독액을 안걔형상으로 변환시키는 구성으로 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 4,
The fog generator 3300
An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays having a configuration in which one or more ultrasonic oscillators are provided in a flat arrangement to convert 8 to 24 liters of disinfectant solution per hour into a mist shape.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유입공기정화부(1000)는
분당 30 내지 100 큐빅미터 용량의 공기를 강제 이송하는 송풍부(1010)를 구비하여 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 1 or 2,
The inlet air purifying unit 1000
An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays comprising a blower 1010 for forcibly transporting air at a capacity of 30 to 100 cubic meters per minute.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플라즈마모듈부(4000)는
해당 제어신호에 의하여 생성된 플라즈마로부터 출력되는 자외선을 오염공기에 조사하여 소독하는 구성으로 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 1 or 2,
The plasma module unit 4000
An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays, which is configured to sterilize contaminated air by irradiating ultraviolet rays output from plasma generated by the corresponding control signal.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유브이시부(5000)는
해당 제어신호에 의하여 185 나노미터(nm) 대역의 파장과 254 나노미터(nm) 대역의 파장에 의한 자외선을 선택적으로 생성하며 하나 이상 다수로 이루어지는 무전극램프부(5100); 를 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 1 or 2,
The YouTube unit 5000
one or more electrodeless lamp units 5100 that selectively generate ultraviolet rays by a wavelength of 185 nanometers (nm) band and a wavelength of 254 nanometers (nm) band according to a corresponding control signal; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays.
제 24 항에 있어서,
상기 유브이시부(5000)는
상기 무전극 램프(5100)의 표면에 부착되는 이물질을 제거하기 위한 세척수를 해당 제어신호에 의하여 분사하는 고압세척부(5200); 를 더 포함하여 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
25. The method of claim 24,
The YouTube unit 5000
a high-pressure washing unit 5200 spraying washing water to remove foreign substances attached to the surface of the electrodeless lamp 5100 according to a corresponding control signal; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma and ultraviolet rays further comprising.
제 24 항에 있어서,
상기 무전극 램프부(5100)는
8 개 이상 다수 개의 범위에서 선택된 숫자가 다단의 각 평면에 균일하게 배치되어 이루어지는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
25. The method of claim 24,
The electrodeless lamp unit 5100
An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays in which numbers selected from the range of 8 or more are uniformly arranged on each plane of the multi-stage.
제 3 항에 있어서,
상기 유브이시부(5000)로부터 소독된 오염공기를 해당 제어신호에 의하여 외부로 강제배출하며 포함된 총탄화수소(THC)의 농도를 검출하는 배출부(8000); 를 더 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
According to claim 3,
a discharge unit 8000 for forcibly discharging the contaminated air disinfected from the UVC unit 5000 to the outside by a corresponding control signal and detecting the concentration of total hydrocarbons (THC) contained therein; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays further comprising.
제 27 항에 있어서,
상기 배출부(8000)는
상기 소독된 오염공기를 외부로 강제 배출하는 환풍부(8100);
상기 환풍부(8100)에 의하여 배출되는 오염공기에 포함된 총탄화수소(THC)의 농도를 검출하는 검출센서부(8200); 를 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.
28. The method of claim 27,
The discharge unit 8000 is
a ventilation unit 8100 forcibly discharging the disinfected polluted air to the outside;
a detection sensor unit 8200 for detecting the concentration of total hydrocarbons (THC) contained in the polluted air discharged by the ventilation unit 8100; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays.
제 28 항에 있어서,
상기 배출부(8000)는
상기 환풍부(8100)에 의하여 배출되는 오염공기를 섭시 200 내지 300 도 범위로 가열시켜 배출하는 가열부(8300); 를 더 포함하는 수산화라디칼과 플라즈마와 자외선을 이용한 산업용 공기정화 시스템.

29. The method of claim 28,
The discharge unit 8000 is
a heating unit 8300 that heats and discharges the polluted air discharged by the ventilation unit 8100 in a range of 200 to 300 degrees Celsius; An industrial air purification system using hydroxyl radicals, plasma, and ultraviolet rays further comprising.

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