KR100658822B1

KR100658822B1 - 지하철역사 공기정화 환기시스템

Info

Publication number: KR100658822B1
Application number: KR1020060098335A
Authority: KR
Inventors: 정종승
Original assignee: 로얄정보기술 주식회사
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2006-12-15

Abstract

지하철역사 공기정화 환기시스템을 개시한다. 본 발명은 지하철 역사 내부에 유입되는 공기 속에 포함된 미세 먼지를 제거해 주는 공기정화환기시스템에 관한 것이다. 종래의 공기정화환기시스템의 경우에는 지하철 역사의 실내 공기 중의 미세 먼지(PM 10)를 정화 및 여과하는 기능이 전무하여 지하철 역사 내부로 그대로 유입되어 공기를 오염시키며, 지하철이 역사를 왕래함에 따라 미세 먼지를 포함한 오염된 공기를 골고루 퍼뜨려 지하철을 타는 탑승객이나 지하철에 종사하는 직원들은 오염된 공기의 유해한 미세 먼지를 그대로 여과 없이 흡입함으로 심각하게 건강을 위협받고 있으나 본 발명인 지하철역사 공기정화환기시스템은 지하철 역사 내부로 유입되는 미세 먼지뿐만 아니라 외부로 유출하는 미세 먼지들을 이온화수단을 통해 증배 먼지로 변환시켜 줌으로써, 효과적으로 미세 먼지들을 제거하여 지하철을 이용하는 사람들은 쾌적하게 지하철을 이용할 수 있으며, 지하의 공기를 지상에 배출하는 공기환기구 주변에 거주하는 사람들에게도 오염된 공기가 아닌 미세 먼지가 제거된 청정 공기를 제공하는 효과가 있다.

증배부, 집진부, 현장원격제어부

Description

지하철역사 공기정화 환기시스템{SYSTEM FOR FILTRATION AND VENTILATINON OF AIR IN SUBWAY STATION BUILDING}

도 1은 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 전체적인 개념도를 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 이온화수단을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 집진부를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 흡기 과정을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 배기 과정을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 증배부

10a : 흡기증배부 10b : 배기증배부

20 : 집진부 30 : 진동발생기

40 : 포집부 50 : 현장원격제어부

60 : 중량검출계 70 : 진공흡입팬

80 : 진공흡입밸브 90 : 먼지저장부

100 : 증배셀 110 : 이온화수단

120 : 축고정체

본 발명은 지하철역사 공기정화환기시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 지하철 역사로 유입, 유출하는 공기 중에 포함된 미세 먼지와 유해 물질을 증배부를 통해 증배시켜 줌으로써 쉽게 미세 먼지를 제거해 주는 지하철역사 공기정화 환기시스템에 관한 것이다.

지하철 역사는 말 그대로 지하에서 운행 중인 전철을 정차하여 탑승객들이 탑승하거나 하차하기 위한 곳이다. 그러나, 지상에 비해 지하에 있는 역사는 그 특성상 먼지나 인체에 해로운 유해 물질들이 쉽게 유입되어 쌓이게 된다.

이로 인해, 종래에도 계속적으로 공기정화 및 환기를 함으로써, 먼지나 유해물질을 제거하고 있다.

그러나 종래의 지하철 역사의 실내 공기 오염도를 조사한 결과 미세 먼지(PM10), 이산화탄소, 휘발성 유기 화학물 등이 다중이용시설 기준치를 최고 6배 이상 초과할 정도로 실내 공기 오염도가 심각하다.

특히, 미세 먼지(PM10)의 경우에는 159 ㎕/㎥으로 다른 유해 물질에 비해 가장 높았다. 미세 먼지란 공기역학적 직경이 10㎛ 미만인 먼지로서, 계속적으로 흡입할 시에는 신체의 심각한 영향을 미친다.

이는 현재 서울, 부산 등에 지하철 역사에 설치된 공기 정화 시스템의 경우, 대부분 미세 먼지(PM10)를 걸려내는 기능이 없어 제대로 여과하지 못하고 지하철 역사로 그대로 유입시키고 있는 실정으로, 이로 인해 대부분의 지하철역사에서 근무하는 근무원이나 지하철 탑승객들은 그대로 미세 먼지에 노출되어 미세 먼지를 계속적으로 흡입하고 있다.

또한, 종래의 공기 정화 시스템은 필터를 통해 먼지나 유해물질을 걸러 내고 있으나 지하철 역사의 예산 문제 등으로 인해 필터를 주기적으로 교환하지 못하고 있어 먼지나 유해 물질을 제대로 걸러 내지 못하고 오히려 공기 정화 덕트에 계속적으로 누적되어 쌓임으로 인해 사람들의 건강에 심각한 영향을 주며, 이로 인해 공기 정화 효율 역시 그다지 좋지 못하다.

또한, 자동세정형 필터나 자동세정형 전기집진기를 이용한 공기 정화 시스템의 경우에는 세정으로 인한 습기 및 부식이 발생하여 주기적으로 유지보수, 교체 및 관리를 해 주어야 하며, 동절기의 경우에는 결빙이나 동파 등이 발생하여 아예 시스템을 멈추어야 하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기 기술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 고전압에 통해 다수의 미세 먼지를 증집부에서 응집시켜 증배 먼지로 바꾸어 줌으로써 다수의 미세 먼지를 제거할 수 있으며, 제거된 미세 먼지는 진공흡입덕트를 통해 먼지저장부에 포집하는 지하철역사 공기정화 환기시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 지하철 역사의 공기 정화를 통해 먼지 및 유해 물질을 제거하는 공기정화시스템에 있어서, 축방향으로 톱니 모양의 평면식 톱날을 포함하고 전기 대전을 통해 와류 현상을 발생시키게 트위스팅 구조로 된 이온화수단을 포함하는 소정의 다면체 형상인 다수의 증배셀과 상기 증배셀의 전단과 후단에 각각 부착되어 상기 이온화수단을 고정시키는 축역할을 하는 축고정체를 포함하는 증배부; 상기 증배부가 각각 전단과 후단에 결합되어 각각의 증배부에서 흡기 또는 배기 과정시 대전이 이루어져 증배된 먼지를 집진하는 집진부; 상기 집진부의 소정 부위에 부착되어 상기 집진부에 소정의 진동을 주어 수집된 오염먼지를 포집부로 자동 탈착시키는 진동발생기; 상기 집진부 하단에 위치하여 상기 진동발생기에 의해 탈착되는 오염 먼지를 진공흡입덕트에 흡입하게 하는 호퍼부를 포함하며, 진공흡입덕트에 흡입된 증배 먼지를 진공흡인팬으로 통해 먼지저장부에 수집, 보관하는 포집부; 및 현장 관리자가 전원공급장치와 전원중계기를 통해 상기 증배부와 집진부에 전력을 공급 제어하고, 진동발생기를 제어하는 현장 원격제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 포집부는 포집된 오염먼지의 중량을 측정하는 중량검출계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 증배기의 증배셀은 벌집 형상인 육면체인 것;을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 지하철역사 공기정화 환기시스템을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 전체적인 개념도를 설명하기 위한 도면이다.

상기 공기정화 환기시스템의 개념도를 간단하게 설명하자면,

지하철 역사의 공기정화 환기시스템을 전체적으로 통제하는 전체 통제 제어부에서 상기 공기정화 환기시스템의 가동 명령을 전달하며, 각각의 지하철 역사에 있는 미세먼지 제거장치가 가동되게 된다. 이때, 각각의 지하철 역사에 구비된 현장 원격제어부에서 상기 미세먼지 제거장치 하나하나를 통제 제어가 가능하며, 흡기 및 배기 등을 자유롭게 상황에 맞게 현장 관리자가 조절할 수 있다.

상기 미세먼지 제거장치는 크게 증배부와 집진부로 나누어지는데, 상기 증배부는 집진부 전단에 결합하는 흡기증배기와 후단에 결합하는 배기증배기로 나누어진다. 이 때문에 외부의 공기가 유입될 때는 외부의 공기측에 있는 흡기증배부에서 미세 먼지를 증배시키며, 지하철 역사의 내부 공기를 배출할 때는 집진부 후단에 위치한 배기증배기에서 내부 공기의 미세 먼지를 증배시킨다.

상기 증배부를 통해 미세 먼지를 증배시켜 증배 먼지를 만든 후, 집진부에 증배 먼지를 집진함으로써, 지하철을 이용하는 탑승객이나 지하철 역사 환기구의 주변 사람들에게 보다 깨끗한 청정 공기를 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 이온화수단을 설명하기 위한 도면으로서, 증배부의 다수로 결합된 증배셀 부위를 자세히 설명한 도면이다.

상기 증배셀(100)은 소정의 다면체로 이루어져 있는데, 보통은 사각 면체나 벌집 형상의 육면체로 이루어지는데 여기서는 벌집형상인 육면체로 설명하기로 한다.

다수의 증배셀(100)이 형성된 증배부(10)는 그 길이가 최소 40㎝로서, 축방향으로 길이가 길어지면 길수록 미세 먼지를 보다 더 효과적으로 증배한다.

도 2(a)에서와 같이 상기 증배셀(100)에는 상기 평면식 톱니날 형태로 축방향으로 소정의 길이로 형성된 이온화수단(110)이 형성되어 있는데, 미세 먼지가 증배셀(100)로 유입되어 축방향으로 지나갈 때, 점차적으로 미세 먼지에서 증배 먼지로 증배되어진다. 여기서 미세 먼지는 PM10 이하의 입자이며, 증배 먼지는 PM10 이상의 입자를 말한다. 상기 이온화수단(110)은 상기 증배셀의 전단과 후단에 각각 부착되는 축고정체(120)에 의해 고정된다.

증배 먼지로 증배되는 원리를 설명하자면,

도 2(b)에서 도시된 바와 같이 이온화수단(110)은 축방향으로 트위스팅됨으로써, 증배셀(100)의 내부를 통과하는 유동 공기의 흐름을 회전되도록 하는 와류 현상이 발생한다.

상기 와류 현상으로 인해 공기 흐름 중의 입자가 구심력에 의해 증배셀(100)의 내벽을 향하여 움직이게 한다. 이때, 이온화수단(110)은 증배셀의 내벽과 상이한 전위를 가지는데, 이로 인해 이온화수단(110)의 톱니날 형태와 증배셀(100)의 내벽 사이에서 코로나 방전을 유발한다.

코로나 방전을 통해 코로나를 통과하는 입자들은 이온화수단(110)과 동일한 전위로 대전되게 된다. 이는 이온화수단(110)으로부터 입자를 반발하게 함과 아울러 증배셀(100)의 내벽에 입자를 끌어당기는 효과를 가진다. 대전된 입자가 내벽에 접촉하게 되면, 공기가 고속으로 계속해서 유동하는 동안 전하가 제거될 때까지 계속 증배된다.

즉, 간단하게 정리하자면,

현장관리자가 고전압(15kv)을 발생시켜 전류를 전달하면, 트위스팅된 이온화수단(110)에 의해 증배셀(100) 내부에서는 와류가 발생하게 하는데, 이 와류를 통해 미세 먼지들이 증배셀(100) 내부를 통과할 때, 응집하여 증배 먼지로 변하게 된다. 이 후의 증배 먼지는 증배된 만큼의 무게를 지니게 되어 증배부(10)에서 집진부로 이동하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 집진부를 설명하 기 위한 도면이다.

상기 집진부(20)는 재질이 알루미늄 합금으로서, 증배부(10)에서 증배된 증배 먼지를 수집하는 공간이다. 본 발명에서는 상기 집진부(20)의 전단과 후단에 상기 미세 먼지를 증배시키는 흡기증배부(10a)와 배기증배부(10b)가 각각 인접하여 결합하게 된다. 결합될 때는 내화 조성 물질로 제작된 하우징으로 밀봉한다.

상기 집진부(20)의 전, 후단에 각각 증배부(10)가 위치함으로써, 흡기 및 배기를 할 때 각각의 증배부(10)를 통과한 증배 먼지를 수집하는 것이 가능하다. 만일 지하철 역사로 외부 공기를 유입할 때에는 외부공기가 유입되는 집진부(20)의 전단에 위치한 흡기증배부(10a)만 가동되며, 내부공기를 외부로 배출할 때에는 집진부(20) 후단에 위치한 배기증배부(10b)를 가동하여 내부 공기를 원활하게 배출되도록 한다.

상기 집진부(20)의 원리를 자세히 설명하자면,

흡기증배부(10a)에서 이온화수단을 이용하여 미세 먼지를 증배시킨 오염된 공기에 강력한 전기 코로나를 발생시켜 +나 -의 동일 전하로 대전시킨다. 그러면 오염 공기의 입자들은 모두 하나의 전하로 통일되어 있는 상태에서 집진부(20) 안으로 유입되는데, 집진부(20) 내에서 양 벽면에 증배 먼지와 반대되는 전하를 만들어 주면, 공기는 그대로 통과하고 증배 먼지는 반대된 전하를 띈 내벽에 붙어서 떨어지게 된다.

이로 인해, 증배 먼지는 상기 집진부(20)에서 집진되어 집진부(20)를 통과한 후의 공기는 청정 공기가 되어 사람들에게 제공된다.

도 4는 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 흡기 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 지하철역사 공기정화 환기시스템의 배기 과정을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 상기 지하철역사 공기정화 환기시스템의 흡기과정을 설명하자면,

현장 관리자가 현장원격제어부(50)의 전원공급장치를 통해 각각의 공기정화 환기시스템의 증배부(10)와 집진부(20)에 전력을 공급하게 된다. 이때, 과부하 등의 전력에 문제가 발생할 때에는 현장원격제어부(50)에 포함된 전원 중계기에서 전력을 제어하여 가동을 멈추게 한다.

가동하는 동시에 공기환기구를 거쳐 흡기증배부(10a)와 집진부(20)가 설치된 부위까지 도달된 외부 오염 공기는 집진부(20) 전단에 위치한 흡기증배부(10a)의 내부로 유입되어 평면식 톱니날이 형성된 이온화수단과 증배셀에서 와류 현상을 일으키게 된다. 상기 와류현상으로 흡기증배부(10a) 내부를 통과 중인 다수의 미세 먼지들이 증배 현상을 일으켜 뭉쳐지게 된다. 상기 증배된 먼지는 그 무게에 의해 서서히 흡기증배부(10a)에서 집진부(20)로 유입되는데, 집진부(20) 내에서 증배 먼지와 반대되는 전하를 만들어 주어 먼지들은 반대된 전하를 띈 내벽에 붙어서 집진하게 한다. 여기서, 집진부(20) 끝단에 위치하여 청정공기가 배출되는 배기증배부(10b)의 경우 가동을 하지 않는다. 집진부 끝단에 위치한 배기증배부(10b)는 배기 과정일 때만 가동되며, 이는 배기 과정일 때 전단에 위치한 흡기증배부(10a)가 가동하지 않는 것이랑 똑같다.

위에서 설명한 바와 같이 상기 증배 먼지가 집진부(20)에서 집진됨으로써, 증배 먼지가 제거된 깨끗한 청정 공기가 지하철 역사로 유입되어 탑승객이나 지하철 역사에서 일하는 직원들에게 공급된다.

여기서, 집진부(20)에 집진되는 다수의 증배 먼지는 계속적으로 누적됨으로, 집진부(20)의 집진 기능을 상실하지 않게 집진부(20)의 소정 부위에 부착된 진동발생기(30)를 이용하여 증배 먼지를 포집부(40)로 보내게 한다.

상기 진동발생기(30)는 현장원격제어부(50)에서 제어를 하며, 자동으로 집진부(20)에 소정의 진동을 줌으로써, 집진부(20)에 누적되는 증배 먼지를 제거하는 역할을 한다.

이때, 집진부(20)에서 제거되는 증배 먼지는 포집부(40)에 포함된 호퍼부에 의해 진공흡입덕트(80)로 흡입된다. 호퍼부는 좁은 구멍을 통해 아래로 떨어뜨릴 때 사용하는 깔때기 모양으로 집진부 하단에 위치하여 진동발생기에 의해 탈착되는 증배 먼지를 진공흡입덕트(80)에 전달하며, 상기 진공흡입덕트(80)에 흡입된 증배 먼지는 진공흡입팬(70)을 통해 먼지저장부(90)에 포집, 보관한다.

또한, 먼지저장부(90)에는 중량검출계(60)가 포함되어 먼지저장부(90)에 다수의 먼지가 누적 적재됐을 때, 자동으로 관리자에 통보함으로써 관리자가 먼지저장부(90)에 누적된 먼지의 양을 정확히 파악 가능하여 먼지가 먼지저장부에 초과 적재될 때에는 청소 및 깨끗이 제거하면 된다.

배기과정은 흡기과정과 작동되는 원리는 똑같지만, 유일하게 다른 점은 집진 부 전단에 결합된 흡기증배부(10a)가 아닌 끝단에 결합된 배기증배부(10b)에서 미세 먼지를 증배한다는 점이다.

또한, 지하철 역사에서 화재가 발생할 때에는 현장원격제어부에서 자동으로 가동을 멈추게 되며, 상기 공기정화 환기시스템이 구축된 공간으로 피난로를 따라 안전하게 대피가 가능하다.

이상에서는 본 발명은 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없어 당해 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 특허청구범위의 기재 범위 내에 있게 된다.

상기 기술한 바와 같이 본 발명인 지하철역사 공기정화 환기시스템은 공기를 정화하여 환기할 때, 유입되는 유해 물질을 제거해 줄 뿐만 아니라 인체에 해로운 미세한 먼지까지 함께 걸러줌으로써 먼지 제거의 효율을 보다 더 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 흡기와 배기를 할 때 흡기증배부와 배기증배부를 이용하여 모두 공기 정화가 가능하여 지하철 역사의 내부와 지하철 역사 공기 환기구의 주변에 거주하는 사람들에게도 정화된 공기를 제공하는 장점이 있다.

또한, 진동발생기를 통해 자동으로 다수의 미세 먼지를 집진부에서 제거함으로써, 세정으로 인한 습기 및 부식 등이 발생하지 않는 장점이 있다,

또한, 먼지 저장부에 형성된 중량검출계로 인하여 관리자가 먼지 저장부에 누적된 먼지의 양을 항시 쉽게 파악 가능하여, 초과될 때 바로바로 먼지 제거 및 청소가 가능한 장점이 있다.

또한, 화재 발생시 상기 공기정화 환기시스템이 자동으로 가동을 멈추며, 상기 공기정화 환기시스템의 구축된 통로를 따라 피난민이 안전하게 대피 가능한 장점이 있다.

Claims

지하철 역사의 공기 정화를 통해 먼지 및 유해 물질을 제거하는 공기정화시스템에 있어서,

축방향으로 톱니 모양의 평면식 톱날을 포함하고 전기 대전을 통해 와류 현상을 발생시키게 트위스팅 구조로 된 이온화수단을 포함하는 소정의 다면체 형상인 다수의 증배셀과 상기 증배셀의 전단과 후단에 각각 부착되어 상기 이온화수단의 축역할을 하는 축고정체를 포함하는 증배부;

상기 증배부가 각각 전단과 후단에 결합되어 각각의 증배부에서 흡기 또는 배기 과정시 대전이 이루어져 증배된 먼지를 집진하는 집진부;

상기 집진부의 소정 부위에 부착되어 상기 집진부에 소정의 진동을 주어 수집된 오염먼지를 포집부로 자동 탈착시키는 진동발생기;

상기 집진부 하단에 위치하여 상기 진동발생기에 의해 탈착되는 오염 먼지를 진공흡입덕트에 흡입하게 하는 호퍼부를 포함하며, 진공흡입덕트에 흡입된 증배 먼지를 진공흡인팬으로 통해 먼지저장부에 수집, 보관하는 포집부;

현장 관리자가 전원공급장치와 전원중계기를 통해 상기 증배부와 집진부에 전력을 공급 제어하고, 진동발생기를 제어하는 현장원격제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철역사 공기정화 환기시스템.
제 1항에 있어서, 포집부는,

포집된 오염먼지의 중량을 측정하는 중량검출계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철역사 공기정화 환기시스템.
제 1항에 있어서, 증배기의 증배셀은,

벌집 형상인 육면체인 것;을 특징으로 하는 지하철역사 공기정화 환기시스템.