KR20230141162A - Apparatus for reducing fine dust and method using offshore wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세먼지 저감 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상 풍력 발전기를 이용한 미세먼지 저감 기술에 관한 것이다.The present invention relates to fine dust reduction technology, and more specifically, to fine dust reduction technology using offshore wind power generators.
국외 및 국내의 미세먼지 발생의 영향으로 생태계 및 인간의 건강한 생활 유지에 상당한 어려움이 있다. 미세먼지로 인해 미세먼지 저감 조치를 발령하는 일수가 해를 거듭할수록 늘어나고 있다. 현재 그 해결방안으로 발전시설, 이동수단, 사업장, 공사장 등의 국내 발생량 감소에 중점이 맞춰져 있다.Due to the impact of fine dust generation both overseas and domestically, there are significant difficulties in maintaining a healthy life for the ecosystem and humans. Due to fine dust, the number of days when fine dust reduction measures are issued is increasing every year. Currently, the solution is focused on reducing domestic emissions from power generation facilities, transportation, workplaces, and construction sites.
일 실시 예에 따라, 해상 풍력 발전기를 이용한 미세먼지 저감장치 및 그 방법을 제안한다.According to one embodiment, a fine dust reduction device and method using an offshore wind power generator are proposed.
일 실시 예에 따른 미세먼지 저감장치는 해상 풍력 발전기에 구비되며, 바다로부터 해수를 흡입하는 해수 공급펌프와, 해수 공급펌프로부터 흡입된 해수가 저장되는 해수 저장조와, 해수 저장조에 저장된 해수를 해수 분사노즐을 통하여 외부로 해수 액적 형태로 고압 미세 분사하는 해수 분사펌프와, 해수 분사펌프를 통해 분사된 해수 액적을 이용하여 미세먼지를 저감하는 미세먼지 저감부를 포함한다.A fine dust reduction device according to an embodiment is provided in an offshore wind power generator, and includes a seawater supply pump that sucks seawater from the sea, a seawater storage tank that stores seawater sucked from the seawater supply pump, and seawater spraying of the seawater stored in the seawater storage tank. It includes a seawater injection pump that sprays high-pressure fine dust in the form of seawater droplets to the outside through a nozzle, and a fine dust reduction unit that reduces fine dust using seawater droplets sprayed through the seawater injection pump.
해수 분사펌프는 해수 풍력 발전기의 후단에 구비되어, 해수 분사노즐을 통해 분사된 해수 액적이 해풍 및 기류의 영향을 받아 확산될 수 있다.The seawater injection pump is provided at the rear of the seawater wind power generator, so that seawater droplets injected through the seawater injection nozzle can spread under the influence of sea wind and air currents.
해수 공급펌프는 히팅 케이블을 구비할 수 있고, 해수 저장조는 히터를 구비할 수 있다. The seawater supply pump may be provided with a heating cable, and the seawater storage tank may be provided with a heater.
미세먼지 저감부는, 분사된 해수 액적이 미세먼지를 흡수 및 흡착한 후 해수면에 침강하여 미세먼지를 제거하는 제1 미세먼지 저감부를 포함할 수 있다.The fine dust reduction unit may include a first fine dust reduction unit in which sprayed seawater droplets absorb and adsorb fine dust and then settle on the sea surface to remove fine dust.
미세먼지 저감부는, 분사된 해수 액적을 이용하여 인공강우를 생성하고 인공강우를 통해 미세먼지를 제거하는 제2 미세먼지 저감부를 포함할 수 있다.The fine dust reduction unit may include a second fine dust reduction unit that generates artificial rain using sprayed seawater droplets and removes fine dust through the artificial rain.
제2 미세먼지 저감부는, 분사된 해수 액적을 기화시켜 강우씨앗 역할을 하는 염화나트륨 결정 물질을 생성하는 강우씨앗 생성부와, 염화나트륨 결정 물질이 대기 중의 수분을 흡수하여 인공강우를 생성하는 인공강우 생성부와, 인공강우가 침강할 때 주변의 미세먼지를 흡착 및 흡수하여 미세먼지를 제거하는 미세먼지 세척제거부를 포함할 수 있다.The second fine dust reduction unit includes a rainfall seed generation unit that vaporizes sprayed seawater droplets to generate sodium chloride crystals that act as rainfall seeds, and an artificial rainfall generation unit that generates artificial rainfall by absorbing moisture in the air with the sodium chloride crystals. It may include a fine dust cleaning removal unit that removes fine dust by adsorbing and absorbing surrounding fine dust when artificial rainfall settles.
미세먼지 저감장치는, 대기 중의 미세먼지의 농도를 감지하여 감지신호를 생성하는 농도 감지부와, 농도 감지부로부터 감지된 미세먼지의 농도를 분석하여 오염도에 따라 해수 분사펌프를 통한 분사량 및 분사 시간 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The fine dust reduction device includes a concentration sensor that detects the concentration of fine dust in the air and generates a detection signal, and analyzes the concentration of fine dust detected by the concentration sensor to determine the injection amount and injection time through the seawater injection pump according to the degree of pollution. It may further include a control unit that adjusts at least one of the.
미세먼지 저감장치는, 외부서버로부터 미세먼지 저감조치, 미세먼지 국내유입 위성자료, 건조특보 및 황사특보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 통신부와, 수신된 정보에 기초하여 해수 분사펌프를 통한 분사량 및 분사 시간 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The fine dust reduction device includes a communication unit that receives at least one of fine dust reduction measures, domestic fine dust inflow satellite data, dry weather warning, and yellow dust warning from an external server, and an injection quantity and injection quantity through a seawater injection pump based on the received information. It may further include a control unit that adjusts at least one of the injection times.
미세먼지 저감장치는, 미세먼지의 농도가 미리 설정된 값을 초과하면 그래픽 처리된 오염정보를 표시하거나 경고신호를 외부로 출력하거나 외부 단말로 오염정보나 경고신호를 전송하는 출력부를 더 포함할 수 있다.The fine dust reduction device may further include an output unit that displays graphically processed pollution information, outputs a warning signal to the outside, or transmits the pollution information or warning signal to an external terminal when the concentration of fine dust exceeds a preset value. .
미세먼지 저감장치는, 상시 전력을 해상 풍력 발전기로부터 공급받아 작동하고, 해상 풍력 발전기로부터 전력 공급 불가 시 배터리를 통해 비상 가동할 수 있다.The fine dust reduction device operates by receiving constant power from an offshore wind power generator, and can be operated in an emergency using a battery when power cannot be supplied from an offshore wind power generator.
미세먼지 저감장치를 이용한 미세먼지 저감방법은, 상기 미세먼지 저감장치는 해상 풍력 발전기에 구비되며, 해수 공급펌프를 이용하여 바다로부터 해수를 흡입하는 단계와, 해수 공급펌프로부터 흡입된 해수를 해수 분사펌프의 해수 분사노즐을 통하여 외부로 해수 액적 형태로 고압 미세 분사하는 단계와, 해수 분사펌프를 통해 분사된 해수 액적을 이용하여 미세먼지를 저감하는 단계를 포함한다.The fine dust reduction method using a fine dust reduction device includes the steps of: the fine dust reduction device is provided in an offshore wind power generator, sucking seawater from the sea using a seawater supply pump, and spraying seawater with the seawater sucked in from the seawater supply pump. It includes the step of spraying high-pressure fine dust in the form of seawater droplets to the outside through the seawater injection nozzle of the pump, and reducing fine dust using the seawater droplets sprayed through the seawater injection pump.
미세먼지를 저감하는 단계에서, 분사된 해수 액적이 미세먼지를 흡수 및 흡착한 후 해수면에 침강하여 미세먼지를 제거할 수 있다.In the step of reducing fine dust, the sprayed seawater droplets absorb and adsorb fine dust and then settle on the sea surface to remove fine dust.
미세먼지를 저감하는 단계는, 분사된 해수 액적을 기화시켜 강우씨앗 역할을 하는 염화나트륨 결정 물질을 생성하는 단계와, 염화나트륨 결정 물질이 대기 중의 수분을 흡수하여 인공강우를 생성하는 단계와, 인공강우가 침강할 때 주변의 미세먼지를 흡착 및 흡수하여 미세먼지를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The step of reducing fine dust includes vaporizing sprayed seawater droplets to generate sodium chloride crystals that act as rainfall seeds, the sodium chloride crystals absorbing moisture in the atmosphere to generate artificial rainfall, and the artificial rainfall It may include the step of removing fine dust by adsorbing and absorbing surrounding fine dust when it settles.
일 실시 예에 따른 해상 풍력 발전기를 이용한 미세먼지 저감장치 및 그 방법에 따르면, 미세먼지 저감을 위해 복잡한 장비나 구조의 설치 없이도 기존의 해상 풍력 발전기의 해풍 및 기류와 해수를 활용하여 미세먼지를 효율적으로 저감 시킬 수 있다.According to the fine dust reduction device and method using an offshore wind power generator according to an embodiment, fine dust is efficiently reduced by utilizing the sea breeze, air current, and seawater of an existing offshore wind power generator without installing complex equipment or structures to reduce fine dust. It can be reduced.
나아가, 해상 풍력 발전기를 통해 생성된 해수 액적으로부터 인공 강우를 생성하고 이를 이용하여 미세먼지를 저감 시킴에 따라, 미세먼지를 2차적으로 저감 시킬 수 있다. 또한 봄철과 겨울철 건조함으로 매년 발생하는 산불 예방을 위해 해수의 분사는 대기습도를 높이고 인공강우를 형성하여 산불 예방 효과를 기대할 수 있다.Furthermore, by generating artificial rainfall from seawater droplets generated through offshore wind power generators and using this to reduce fine dust, fine dust can be secondaryly reduced. In addition, to prevent forest fires that occur every year due to dryness in spring and winter, spraying seawater can increase atmospheric humidity and form artificial rainfall, which can be expected to have a forest fire prevention effect.
해수를 이용하여 인공 강우를 형성하므로 별도의 화학물질을 대기 중에 산포하지 않게 되어, 자연 환경에 부작용을 일으킬 가능성을 없앨 수 있다.Since seawater is used to create artificial rainfall, additional chemicals are not dispersed into the atmosphere, eliminating the possibility of causing side effects to the natural environment.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 저감장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 저감부의 세부 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 저감장치의 외관을 도시한 도면,
도 4는 해상 풍력 발전기의 후면에 설치된 미세먼지 저감장치를 확대하여 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 액적의 이동 및 변화 과정을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 액적의 1차 미세먼지 제거 과정을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 기화 및 염화 나트륨 결정 생성 과정을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 염화 나트륨 결정이 수분과 만나 인공강우를 형성하여 미세먼지를 2차 저감하는 과정을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a fine dust reduction device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram showing the detailed configuration of a fine dust reduction unit according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a view showing the appearance of a fine dust reduction device according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is an enlarged view of the fine dust reduction device installed on the rear of the offshore wind power generator;
Figure 5 is a diagram showing the movement and change process of seawater droplets according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a diagram showing the primary fine dust removal process of seawater droplets according to an embodiment of the present invention;
Figure 7 is a diagram showing the process of seawater vaporization and sodium chloride crystal generation according to an embodiment of the present invention;
Figure 8 is a diagram showing the process of secondary reduction of fine dust by forming artificial rain when sodium chloride crystals meet moisture according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 반영하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is judged that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted, and the terms described below will be used in the embodiments of the present invention. These are terms defined to reflect the function of and may vary depending on the user's or operator's intention or customs. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention illustrated below may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments detailed below. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 저감장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a fine dust reduction device according to an embodiment of the present invention.
도 1은 참조하면, 미세먼지 저감장치(1)는 해상 풍력 발전기(2)에 구비된다. 해상 풍력 발전기(2)는 해상에 위치한다. 해상 풍력 발전은 풍력 터빈을 해상과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동 에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 의미한다.Referring to Figure 1, the fine dust reduction device (1) is provided in the offshore wind power generator (2). The offshore wind power generator (2) is located at sea. Offshore wind power generation refers to a power generation method that obtains electricity by installing a wind turbine in a water area such as the sea and converting the kinetic energy of the wind blowing there into mechanical energy using rotary blades.
일 실시 예에 따른 미세먼지 저감장치(1)는 기구 장치(10), 미세먼지 저감부(20), 먼지 감지부(30), 제어부(40), 출력부(50), 통신부(60) 및 배터리(70)를 포함하며, 기구 장치(10)는 해수 공급펌프(12), 해수 저장조(14) 및 해수 분사펌프(16)를 포함한다.The fine dust reduction device 1 according to an embodiment includes an instrument device 10, a fine dust reduction unit 20, a dust detection unit 30, a control unit 40, an output unit 50, a communication unit 60, and It includes a battery 70, and the instrument device 10 includes a seawater supply pump 12, a seawater storage tank 14, and a seawater injection pump 16.
해수 공급펌프(12)는 바다로부터 해수를 흡인하여 해수 저장조(14)로 해수를 공급한다. 해수 공급펌프(12)의 해수 공급 배관은 히팅 케이블 형태로, 겨울철에도 동파되거나 결빙되지 않도록 유지될 수 있다.The seawater supply pump 12 sucks seawater from the sea and supplies it to the seawater storage tank 14. The seawater supply piping of the seawater supply pump 12 is in the form of a heating cable and can be maintained to prevent freezing or freezing even in winter.
해수 저장조(14)는 해수 공급펌프(12)로부터 공급된 해수가 저장된다. 해수 저장조(14)는 히터를 구비하여, 겨울철에도 동파되거나 결빙되지 않도록 유지될 수 있다.The seawater storage tank 14 stores seawater supplied from the seawater supply pump 12. The seawater storage tank 14 is equipped with a heater and can be maintained to prevent freezing or freezing even in winter.
해수 분사펌프(16)는 해수 저장조(14)에 저장된 해수를 해수 분사노즐을 통해 해상 풍력 발전기(1)의 후단으로 해수 액적(seawater droplet) 형태로 고압 미세 분사한다. 이때, 미세 분사된 해수 액적에 의해 대기 중의 미세먼지는 관성 충돌, 흡수, 흡착의 각 과정을 통해 1차 제거되어 해상에 낙하처리 될 수 있다. 해상 풍력 발전기(2)는 지표면 또는 해수면으로부터 100미터 이상에 설치되어, 분사된 해수 액적은 해풍과 기류의 영향을 많이 받아 확산이 원활하다.The seawater injection pump 16 sprays seawater stored in the seawater storage tank 14 at high pressure and finely in the form of seawater droplets to the rear end of the offshore wind power generator 1 through a seawater injection nozzle. At this time, fine dust in the atmosphere is first removed through the processes of inertial collision, absorption, and adsorption by finely sprayed seawater droplets and can be dropped into the sea. The offshore wind power generator (2) is installed more than 100 meters above the ground or sea level, and the sprayed seawater droplets are greatly influenced by sea winds and air currents and spread smoothly.
미세먼지 저감부(20)는 해수 분사펌프(16)를 통해 미세 분사된 해수 액적을 이용하여 미세먼지를 1차로 저감 시키고, 해수 액적의 기화에 의해 생성된 염화 나트륨(NaCl)을 강우씨앗으로 하여 인공 강우를 생성한 후 생성된 인공 강우를 이용하여 미세먼지를 세척제거 함에 따라 미세먼지를 2차로 저감 시킨다. 1차 저감 단계에서 국외에서 발생한 미세먼지를 저감할 수 있고, 2차 저감 단계에서 국외에서 발생한 미세먼지를 추가로 저감 하고 국내에서 발생한 미세먼지를 2차로 저감할 수 있다. 미세먼지 저감부(20)의 세부 구성은 도 2를 참조로 하여 후술한다.The fine dust reduction unit 20 primarily reduces fine dust using seawater droplets finely sprayed through the seawater injection pump 16, and uses sodium chloride (NaCl) generated by vaporization of the seawater droplets as a rain seed. After generating artificial rain, fine dust is reduced secondary by washing and removing fine dust using the generated artificial rain. In the first reduction stage, fine dust generated overseas can be reduced, and in the second reduction stage, fine dust generated overseas can be further reduced and fine dust generated domestically can be reduced secondarily. The detailed configuration of the fine dust reduction unit 20 will be described later with reference to FIG. 2.
먼지 감지부(30)는 대기 중의 미세먼지의 농도를 감지하여 감지신호를 생성한다. 제어부(40)는 먼지 감지부(30)로부터 감지된 미세먼지의 농도를 분석하여 오염도에 따라 해수 분사펌프(16)를 통한 분사량 및 분사 시간 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 예를 들어, 미세먼지의 농도가 미리 설정된 기준 값을 넘으면 해수 분사펌프(16)를 동작 시키고, 오염 상태가 심해질수록 해수 분사펌프(16)의 분사량 및 분사 시간을 늘릴 수 있다.The dust detection unit 30 detects the concentration of fine dust in the air and generates a detection signal. The control unit 40 may analyze the concentration of fine dust detected by the dust detection unit 30 and adjust at least one of the injection amount and injection time through the seawater injection pump 16 according to the degree of contamination. For example, when the concentration of fine dust exceeds a preset standard value, the seawater injection pump 16 is operated, and as the pollution condition becomes more severe, the injection amount and injection time of the seawater injection pump 16 can be increased.
출력부(50)는 미세먼지의 농도가 미리 설정된 값을 초과하면 그래픽 처리된 오염정보를 표시하거나 경고신호를 외부로 출력하거나 외부 단말로 오염정보나 경고신호를 전송한다.When the concentration of fine dust exceeds a preset value, the output unit 50 displays graphically processed pollution information, outputs a warning signal to the outside, or transmits the pollution information or warning signal to an external terminal.
통신부(60)는 외부서버로부터 미세먼지 저감조치, 미세먼지 국내유입 위성자료, 건조특보 및 황사특보 중 적어도 하나의 정보를 수신한다. 이때, 제어부(40)는 통신부(60)를 통해 수신된 정보에 기초하여 해수 분사펌프를 통한 분사량 및 분사 시간 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 외부서버는 관계기관 서버로서, 관계기관은 환경부, 기상청 등일 수 있다.The communication unit 60 receives at least one of fine dust reduction measures, satellite data on fine dust inflow into the country, dry weather warning, and yellow dust warning from an external server. At this time, the control unit 40 may adjust at least one of the injection amount and injection time through the seawater injection pump based on information received through the communication unit 60. The external server is a server of a related agency, and the related agency may be the Ministry of Environment, the Korea Meteorological Administration, etc.
미세먼지 저감장치(1)는 기구 장치(10)의 설비, 예를 들어, 해수 공급펌프(12) 및 히팅 케이블에 필요한 전력을 상시 해상 풍력 발전기(2)로부터 공급받아 작동할 수 있다. 미세먼지 저감장치(1)는 해상 풍력 발전기(2)로부터 전력 공급 불가 시를 대비하여 배터리(70)를 구비하고, 비상 시 배터리(70)를 통해 비상 가동할 수도 있다.The fine dust reduction device 1 can operate by receiving power required for the equipment of the mechanical device 10, for example, the seawater supply pump 12 and the heating cable, from the offshore wind power generator 2 at all times. The fine dust reduction device 1 is equipped with a battery 70 in case power cannot be supplied from the offshore wind power generator 2, and can be operated through the battery 70 in an emergency.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 저감부의 세부 구성을 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the detailed configuration of a fine dust reduction unit according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 미세먼지 저감부(20)는 제1 미세먼지 저감부(210)와 제2 미세먼지 저감부(220)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the fine dust reduction unit 20 may include a first fine dust reduction unit 210 and a second fine dust reduction unit 220.
제1 미세먼지 저감부(210)는 해수 분사펌프(16)의 해수 분사노즐(18)을 통해 분사된 해수 액적이 수용성 미세먼지를 흡수하고 입자상 미세먼지를 흡착한 후 해수면에 침강하여 미세먼지를 1차 제거한다. 이때, 미세먼지는 해상의 국외 발생 미세먼지일 수 있으며, 입자 상, 가스 상일 수 있다.The first fine dust reduction unit 210 is configured such that seawater liquid droplets sprayed through the seawater injection nozzle 18 of the seawater injection pump 16 absorb water-soluble fine dust, adsorb particulate fine dust, and then settle on the sea surface to remove fine dust. Remove first. At this time, the fine dust may be fine dust generated overseas at sea, and may be in particle or gaseous form.
제2 미세먼지 저감부(220)는 해수 분사펌프(16)의 해수 분사노즐(18)을 통해 분사된 해수 액적을 이용하여 인공강우를 생성하고 인공강우를 통해 미세먼지를 2차 제거한다. 이때, 미세먼지는 해상의 국외 발생 미세먼지와 육지의 국내 발생 미세먼지일 수 있다.The second fine dust reduction unit 220 generates artificial rain using seawater droplets sprayed through the seawater spray nozzle 18 of the seawater injection pump 16 and secondaryly removes fine dust through the artificial rain. At this time, the fine dust may be fine dust generated overseas at sea and fine dust generated domestically on land.
제2 미세먼지 저감부(220)는 강우씨앗 생성부(222), 인공강우 생성부(224) 및 미세먼지 세척제거부(226)를 포함할 수 있다.The second fine dust reduction unit 220 may include a rainfall seed generating unit 222, an artificial rainfall generating unit 224, and a fine dust washing removal unit 226.
강우씨앗 생성부(222)는 해수 액적이 기온 또는 압력 변화에 의해 수분이 증발하여 기화됨에 따라, 강우씨앗 역할을 하는 염화 나트륨 결정 물질로 변화한다.The rainfall seed generating unit 222 changes the seawater droplet into a sodium chloride crystal material that serves as a rainfall seed as water evaporates and vaporizes due to changes in temperature or pressure.
인공강우 생성부(224)는 강우씨앗 생성부(222)를 통해 생성된 염화 나트륨 결정 물질이 다시 대기 중의 수분을 흡수하여 인공강우를 생성한다.The artificial rainfall generator 224 generates artificial rainfall by allowing the sodium chloride crystal material generated through the rainfall seed generator 222 to absorb moisture in the atmosphere again.
미세먼지 세척제거부(226)는 인공강우 생성부(224)를 통해 생성된 인공강우가 침강할 때 주변의 미세먼지를 흡착 및 흡수하여 미세먼지를 제거한다. 미세먼지 세척제거부(226)는 인공강우가 해상에 도달하면 해상의 국외에서 발생한 미세먼지를 세척제거 하고, 육상에 도달하면 국내에서 발생한 미세먼지를 세척제거 할 수 있다.The fine dust cleaning removal unit 226 removes fine dust by adsorbing and absorbing surrounding fine dust when artificial rain generated through the artificial rain generating unit 224 settles. The fine dust cleaning and removing unit 226 can wash and remove fine dust generated overseas at sea when artificial rain reaches the sea, and can clean and remove fine dust generated domestically when it reaches land.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 저감장치의 외관을 도시한 도면이고, 도 4는 해상 풍력 발전기의 후면에 설치된 미세먼지 저감장치를 확대하여 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram showing the appearance of a fine dust reduction device according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is an enlarged view of the fine dust reduction device installed on the rear of an offshore wind power generator.
도 3 및 도 4를 참조하면, 해수 공급펌프(12)는 해상 풍력 발전기(2)의 하단에 구비되어, 바다로부터 해수를 흡인하여 해수 저장조(14)에 공급한다.Referring to FIGS. 3 and 4, the seawater supply pump 12 is provided at the bottom of the offshore wind power generator 2, and sucks seawater from the sea and supplies it to the seawater storage tank 14.
해수 저장조(14), 해수 분사펌프(16) 및 해수 분사노즐(18)은 해상 풍력 발전기(1)의 후단, 특히 풍력 터빈의 후단에 배치될 수 있다. 해수 저장조(14), 해수 분사펌프(16) 및 해수 분사노즐(18)는 수평으로 형성될 수 있다.The seawater storage tank 14, the seawater injection pump 16, and the seawater injection nozzle 18 may be disposed at the rear end of the offshore wind power generator 1, particularly at the rear end of the wind turbine. The seawater storage tank 14, the seawater injection pump 16, and the seawater injection nozzle 18 may be formed horizontally.
도 4에서는 해수 분사펌프(16)가 단일 개 도시되고 있으나, 복수 개일 수 있다. 복수 개인 경우, 순차적으로 형성될 수 있다. 해수 분사펌프(16)는 해수 분사노즐(18)을 이용하여 해수를 고압으로 분사하여, 미세한 해수 액적이 분무 되도록 한다. 이때, 해수 액적은 해풍 및 기류 방향을 따라 이동하게 된다. 해수 분사노즐(18)은 끝단 입경이 좁도록 형성되는 스프링클러 형태로 구비되어 해수 액적을 다방면으로 흩뿌리도록 형성될 수 있다.In FIG. 4, a single seawater injection pump 16 is shown, but there may be a plurality of seawater injection pumps 16. In the case of multiple numbers, they may be formed sequentially. The seawater injection pump 16 sprays seawater at high pressure using the seawater injection nozzle 18, so that fine seawater droplets are sprayed. At this time, seawater droplets move along the direction of the sea breeze and air current. The seawater spray nozzle 18 may be provided in the form of a sprinkler with a narrow end particle diameter to scatter seawater droplets in various directions.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 액적의 이동 및 변화 과정을 도시한 도면이다.Figure 5 is a diagram showing the movement and change process of seawater droplets according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 해상 풍력 발전기(2)의 후단에서 분사된 해수 액적은 미세먼지를 흡수 및 흡착하여 대기 중 미세먼지를 1차 제거한다(510).Referring to FIG. 5, seawater droplets sprayed from the rear end of the offshore wind power generator 2 absorb and adsorb fine dust to first remove fine dust from the atmosphere (510).
이어서, 해수 액적은 수분이 기화되어 습도를 높이고, 해수 성분 중 염화 나트륨이 입자 상 결정이 되어 기류의 흐름에 따라 대기 중에 존재한다(520).Subsequently, moisture in the seawater droplets is evaporated to increase humidity, and sodium chloride among the seawater components becomes crystalline particles and exists in the air according to the air current (520).
이어서, 염화 나트륨 결정이 강우씨앗으로 사용되어 주변의 수분과 만나게 되면 인공 강우를 생성하고, 인공 강우가 내리면 미세먼지를 2차 제거할 수 있다(530).Subsequently, sodium chloride crystals are used as rainfall seeds to generate artificial rainfall when they meet surrounding moisture, and when artificial rainfall falls, fine dust can be secondaryly removed (530).
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 액적의 1차 미세먼지 제거 과정을 도시한 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the primary fine dust removal process from seawater droplets according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 분사된 해수 액적이 수용성 미세먼지를 흡수하고 입자상 미세먼지를 흡착한 후 해수면에 침강하여 미세먼지를 1차 제거한다.Referring to Figure 6, the sprayed seawater droplets absorb water-soluble fine dust, adsorb particulate fine dust, and then settle on the sea surface to initially remove fine dust.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해수 기화 및 염화 나트륨 결정 생성 과정을 도시한 도면이다.Figure 7 is a diagram illustrating the process of seawater vaporization and sodium chloride crystal generation according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 해수에는 염화나트륨 성분이 다량 함유되어 있으며, 염화 나트륨은 흡수성이 강한 특성을 가진다. 고압 분사된 해수 중, 수분(H2O)은 수증기 상태로 기화되어 습도를 높이고, 해수 성분 중 염화나트륨은 입자상 결정이 되어 기류의 흐름에 따라 대기 중에 존재하게 된다.Referring to Figure 7, seawater contains a large amount of sodium chloride, and sodium chloride has strong absorbent properties. Among the high-pressure sprayed seawater, moisture (H 2 O) is evaporated into water vapor to increase humidity, and sodium chloride among seawater components becomes particulate crystals and exists in the air according to the flow of air.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 염화 나트륨 결정이 수분과 만나 인공강우를 형성하여 미세먼지를 2차 저감하는 과정을 도시한 도면이다.Figure 8 is a diagram showing the process of secondary reduction of fine dust by forming artificial rain when sodium chloride crystals meet moisture according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 염화 나트륨 결정 물질은 염화 나트륨의 특성을 이용하여 다시 대기 중 수분을 흡수하는 강우씨앗의 역할을 할 수 있다. 강우씨앗은 씨앗 주변의 수분을 흡착 및 흡수하여 해수 액적을 키워 인공 강우를 형성한다.Referring to FIG. 8, the sodium chloride crystal material can serve as a rainfall seed that absorbs moisture from the atmosphere again using the properties of sodium chloride. Rainfall seeds form artificial rainfall by adsorbing and absorbing moisture around the seeds and growing seawater droplets.
이어서, 인공 강우가 침강하면서 수용성 미세먼지를 흡수하고 입자상 미세먼지를 흡착하면서 비를 내리게 한다. 인공강우는 해상의 국외 미세먼지를 세척제거(wash out) 하여 추가적으로 미세먼지를 저감할 수 있고, 육지에 도달하게 되면 국내 발생 미세먼지 또한 세척제거를 통해 2차 저감할 수 있다.Then, as the artificial rainfall settles, it absorbs water-soluble fine dust and adsorbs particulate fine dust, causing rain. Artificial rainfall can additionally reduce fine dust by washing out foreign fine dust at sea, and when it reaches land, fine dust generated domestically can also be secondaryly reduced through washing out.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been examined focusing on its embodiments. A person skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a restrictive perspective. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope should be construed as being included in the present invention.
Claims (13)
상기 미세먼지 저감장치는 해상 풍력 발전기에 구비되며,
바다로부터 해수를 흡입하는 해수 공급펌프;
해수 공급펌프로부터 흡입된 해수가 저장되는 해수 저장조; 및
해수 저장조에 저장된 해수를 해수 분사노즐을 통하여 외부로 해수 액적 형태로 고압 미세 분사하는 해수 분사펌프; 및
해수 분사펌프를 통해 분사된 해수 액적을 이용하여 미세먼지를 저감하는 미세먼지 저감부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.In the fine dust reduction device,
The fine dust reduction device is provided in an offshore wind power generator,
A seawater supply pump that sucks seawater from the sea;
A seawater storage tank in which seawater sucked from the seawater supply pump is stored; and
A seawater injection pump that sprays seawater stored in the seawater storage tank to the outside in the form of seawater droplets at high pressure through a seawater injection nozzle; and
A fine dust reduction unit that reduces fine dust using seawater droplets sprayed through a seawater injection pump;
A fine dust reduction device comprising:
해수 풍력 발전기의 후단에 구비되어, 해수 분사노즐을 통해 분사된 해수 액적이 해풍 및 기류의 영향을 받아 확산되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 1, wherein the seawater injection pump
A fine dust reduction device provided at the rear of a seawater wind power generator, wherein seawater droplets sprayed through a seawater spray nozzle spread under the influence of sea breezes and air currents.
상기 해수 공급펌프는 히팅 케이블을 구비하고,
상기 해수 저장조는 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.According to claim 1,
The seawater supply pump is provided with a heating cable,
A fine dust reduction device, characterized in that the seawater storage tank is provided with a heater.
분사된 해수 액적이 미세먼지를 흡수 및 흡착한 후 해수면에 침강하여 미세먼지를 제거하는 제1 미세먼지 저감부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 1, wherein the fine dust reduction unit
A first fine dust reduction unit in which the sprayed seawater droplets absorb and adsorb fine dust and then settle on the sea surface to remove fine dust;
A fine dust reduction device comprising:
분사된 해수 액적을 이용하여 인공강우를 생성하고 인공강우를 통해 미세먼지를 제거하는 제2 미세먼지 저감부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 1, wherein the fine dust reduction unit
a second fine dust reduction unit that generates artificial rain using sprayed seawater droplets and removes fine dust through the artificial rain;
A fine dust reduction device comprising:
분사된 해수 액적을 기화시켜 강우씨앗 역할을 하는 염화 나트륨 결정 물질을 생성하는 강우씨앗 생성부;
염화 나트륨 결정 물질이 대기 중의 수분을 흡수하여 인공강우를 생성하는 인공강우 생성부; 및
인공강우가 침강할 때 주변의 미세먼지를 흡착 및 흡수하여 미세먼지를 제거하는 미세먼지 세척제거부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 5, wherein the second fine dust reduction unit
A rain seed generator that vaporizes the sprayed seawater droplets to generate sodium chloride crystals that serve as rain seeds;
An artificial rainfall generator in which the sodium chloride crystal material absorbs moisture in the atmosphere to generate artificial rainfall; and
A fine dust cleaning removal unit that removes fine dust by adsorbing and absorbing surrounding fine dust when artificial rainfall settles;
A fine dust reduction device comprising:
대기 중의 미세먼지의 농도를 감지하여 감지신호를 생성하는 먼지 감지부; 및
먼지 감지부로부터 감지된 미세먼지의 농도를 분석하여 오염도에 따라 해수 분사펌프를 통한 분사량 및 분사 시간 중 적어도 하나를 조절하는 제어부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 1, wherein the fine dust reduction device
A dust detection unit that detects the concentration of fine dust in the air and generates a detection signal; and
A control unit that analyzes the concentration of fine dust detected by the dust detection unit and adjusts at least one of the injection amount and injection time through the seawater injection pump according to the degree of contamination;
A fine dust reduction device further comprising:
외부서버로부터 미세먼지 저감조치, 미세먼지 국내유입 위성자료, 건조특보 및 황사특보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 통신부; 및
수신된 정보에 기초하여 해수 분사펌프를 통한 분사량 및 분사 시간 중 적어도 하나를 조절하는 제어부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 1, wherein the fine dust reduction device
A communication department that receives at least one of fine dust reduction measures, satellite data on fine dust inflow into the country, dry weather warning, and yellow dust warning from an external server; and
A control unit that adjusts at least one of the injection amount and injection time through the seawater injection pump based on the received information;
A fine dust reduction device further comprising:
상시 전력을 해상 풍력 발전기로부터 공급받아 작동하고, 해상 풍력 발전기로부터 전력 공급 불가 시 배터리를 통해 비상 가동하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 1, wherein the fine dust reduction device
A fine dust reduction device that operates by receiving constant power from an offshore wind power generator and operates in an emergency using a battery when power cannot be supplied from the offshore wind power generator.
미세먼지의 농도가 미리 설정된 값을 초과하면 그래픽 처리된 오염정보를 표시하거나 경고신호를 외부로 출력하거나 외부 단말로 오염정보나 경고신호를 전송하는 출력부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감장치.The method of claim 1, wherein the fine dust reduction device
An output unit that displays graphically processed pollution information, outputs a warning signal to the outside, or transmits pollution information or a warning signal to an external terminal when the concentration of fine dust exceeds a preset value;
A fine dust reduction device further comprising:
상기 미세먼지 저감장치는 해상 풍력 발전기에 구비되며,
해수 공급펌프를 이용하여 바다로부터 해수를 흡입하는 단계;
해수 공급펌프로부터 흡입된 해수를 해수 분사펌프의 해수 분사노즐을 통하여 외부로 해수 액적 형태로 고압 미세 분사하는 단계; 및
해수 분사펌프를 통해 분사된 해수 액적을 이용하여 미세먼지를 저감하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감방법.In the fine dust reduction method using a fine dust reduction device,
The fine dust reduction device is provided in an offshore wind power generator,
Suctioning seawater from the sea using a seawater supply pump;
High-pressure fine spraying of seawater sucked from the seawater supply pump to the outside in the form of seawater droplets through the seawater injection nozzle of the seawater injection pump; and
Reducing fine dust using seawater droplets sprayed through a seawater injection pump;
A fine dust reduction method comprising:
분사된 해수 액적이 미세먼지를 흡수 및 흡착한 후 해수면에 침강하여 미세먼지를 제거하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감방법.The method of claim 11, wherein the step of reducing fine dust is
A fine dust reduction method characterized in that sprayed seawater droplets absorb and adsorb fine dust and then settle on the sea surface to remove fine dust.
분사된 해수 액적을 기화시켜 강우씨앗 역할을 하는 염화 나트륨 결정 물질을 생성하는 단계;
염화 나트륨 결정 물질이 대기 중의 수분을 흡수하여 인공강우를 생성하는 단계; 및
인공강우가 침강할 때 주변의 미세먼지를 흡착 및 흡수하여 미세먼지를 제거하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감방법.The method of claim 11, wherein the step of reducing fine dust is
Vaporizing the sprayed seawater droplets to produce sodium chloride crystalline material that acts as a rain seed;
A sodium chloride crystal material absorbs moisture in the atmosphere to generate artificial rainfall; and
A step of removing fine dust by adsorbing and absorbing surrounding fine dust when artificial rainfall settles;
A fine dust reduction method comprising:
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