KR101983506B1 - 미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법 - Google Patents

미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법으로 흡입부, 살수부, 여과부 및 제1배출부를 포함하여 외부의 공기를 장치 내부로 흡입하여 살수되는 물과 공기 중의 미세먼지를 접촉시켜 공기 중의 미세먼지를 물과 함께 씻겨 공기의 미세먼지가 저감되는 발명이다.

Description

미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법{PARTICULATE MATTER REDUCING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법으로 미세먼지가 포함된 공기를 미세먼지 저감 장치 내부로 흡입하여 중력 방향으로 물을 살수하여 미세먼지와 물을 접촉시켜 공기의 미세먼지가 저감되는 미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법에 관한 것이다.
최근 들어 TV나 신문, 인터넷에서 날씨예보와 함께 미세먼지 예보가 함께 나오는 시대가 되었다.
먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질로 석탄, 석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생된다.
먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지(TSP)와 입자의 크기가 매우 작은 미세먼지(PM, particulate matter)로 구분된다.
미세먼지는 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지 PM-10과 지름이 2.5㎛보다 작은 미세먼지 PM-2.5로 나뉘며, 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물러 있다 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동함으로써 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
특히, 세계보건기구(WHO)는 미세먼지에 대한 대기질 가이드라인을 1987년부터 제시했으며, 2013년에는 국제 암 연구기관(IARC)에서 미세먼지를 사람에게 발암이 확인된 1군 발암물질로 지정하였다.
미세먼지는 발생하는 지역, 계절, 기상조건 등에 따라 성분이 달라질 수 있다.
일반적으로는 대기오염물질이 공기 중에서 반응하여 형성된 황산염, 질산염 등의 덩어리와 화석연료를 태우면 발생되는 탄소류 및 그을음이나 연기가 엉겨 생기는 검은 물질, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다.
이러한 성분으로 구성된 미세먼지는 화석연료가 연소되는 과정에서 배출되는 황산물이 대기 중의 수증기, 암모니아와 결합하거나, 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중의 수증기, 오존, 암모니아 등과 결합하는 화학반응을 통해 발생된다.
우리나라의 미세먼지 농도는 주요 선진국의 도시와 비교해 보면 여전히 높은 수준으로 미국, 프랑스, 파리보다 각각 1.5배, 2.1배, 2.3배 높음을 확인하였다.
이는 인구밀도가 높고, 도시화, 산업화가 고도로 진행되어 있어 단위 면적당 미세먼지 배출량이 많고, 지리적 위치와 기상여건 등까지 유리하지 않기 때문이다.
또한, 우리나라 주변에 자주 형성되는 대륙성 고기압으로 인한 대기정체로 인해 미세먼지가 자주 발생되는 것이다.
최근에는 미세먼지를 저감시키기 위해 다양한 방식과 형태의 미세먼지 저감 장치가 개발되고 있다.
본 발명의 배경기술로는, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0073322호(이하, 문헌 1), 대한민국 등록특허공보 제10-1628076호(이하, 문헌 2), 대한민국 등록특허공보 제10-1801517호(이하, 문헌 3) 및 대한민국 등록특허공보 제10-0640728호(이하, 문헌 4)가 있다.
문헌 1은 미세먼지 저감 장치 및 그 방법으로 10㎛ 이하 미세먼지들의 상호충돌 또는 주변 환경에 따라 하전 된 전기적 특성과 반대되는 특정 전하를 띠는 액적을 전기수력학 노즐을 통해 특정 공간 내에 분사함으로써 미세먼지를 제거하는 발명이다.
문헌 1의 미세먼지 저감 장치는 수용챔버 상에 액적과 미세먼지가 상호 작용하여 중성의 결합체로 결합되어 자연 침강하는 방식을 사용하고 있어 저류조나 비점오염시설에 적용할 경우 전도성 나노물질을 사용하는 액적에 의해 수질이 오염되는 문제를 유발할 수 있다.
또한, 문헌 1의 장치는 중성의 결합체가 자연 침강할 뿐, 이를 배출하는 구성이 없어 시간이 흐름에 따라 장치 내부 바닥에 쌓인 결합체에 의해 효율이 저하될 수 있다.
문헌 2는 미세먼지 제거장치로 유입된 오염공기가 분사되는 분무입자에 묻어 떨어지면서 세척 정화를 통해 공기 속의 미세먼지를 제거하여 쾌적한 실내 환경을 조성하는 미세먼지 제거장치에 관한 것이다.
문헌 2의 장치는 분사노즐이 저수조뚜껑부재 가운데에만 위치하며, 저수조뚜껑부재 가장자리에 위치하는 통풍구를 통해 오염공기가 유입되어 분사되는 물이 오염공기와 접촉하기 어렵다.
또한, 분사노즐에서 분사되는 물은 오염공기와 접촉하였던 물을 재사용함에 따라 미세먼지에 의해 분사노즐이 막히거나, 분사력이 약해져 미세먼지 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
문헌 3은 미세먼지 포집기로 차량의 상면에 설치하거나 집 내부에 설치하여 공기 중에 포함된 미세먼지를 제거한 후 외부로 깨끗한 공기를 배출하는 미세먼지 포집기에 관한 것이다.
문헌 3의 포집기는 제1필터링부에 물이 ⅓만 채워 있어 물이 없는 곳은 미세먼지가 포함된 공기가 제2필터링부, 제3필터링부를 순차적으로 이동하여 외부로 그대로 배출될 수 있다.
또한, 상기 포집기는 이송관을 통해 미세먼지가 포함된 물이 물탱크로 유입되어 물탱크에 있는 물이 미세먼지로 오염되어 제1메시에 미세먼지가 묻어 효율이 떨어지는 등의 문제가 발생될 수 있다.
문헌 4는 습식 공기청정기용 정화장치로 유입되는 실내 공기와 세척수 사이의 접촉면적을 극대화하여 공기 중의 유해물질을 효과적으로 흡착하는 장치에 관한 것이다.
문헌 4의 장치는 세척수가 담긴 수조에 정화장치를 넣고, 송풍부를 통해 유입된 공기가 분사부에서 분사되는 물에 의해 공기의 오염물질이 세척수로 떨어지게 되어 세척수가 오염될 수 있다.
또한, 오염된 세척수에 의해 분사부가 막히거나, 이물질이 끼는 등의 문제가 발생되어 초반에 구동되었던 효율보다도 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
<배경기술 문헌>
(문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0073322호
(문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제10-1628076호
(문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제10-1801517호
(문헌 4) 대한민국 등록특허공보 제10-0640728호
본 발명은 상기 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부의 공기를 장치 내부로 흡입하여 중력 방향으로 물이 살수되어 공기 중 미세먼지와 살수된 물을 접촉시켜 공기의 미세먼지가 저감되는 미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 미세먼지에 의해 오염된 물을 재사용하지 않아 살수부에서 살수되는 물의 효율이 저하되지 않는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 우수 저류조나 비점오염시설에 적용하여 공기의 미세먼지를 제거하고, 동시에 빗물을 저장하여 재사용하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 회전부가 회전되어 공기와 물의 접촉 표면적을 넓게 하여 미세먼지가 물에 흡착되어 미세먼지가 저감되는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 외부의 공기를 흡입하는 흡입부(100); 중력 방향으로 물을 살수하는 살수부(200); 흡입부(100)를 통해 유입된 공기와 살수부(200)에서 살수되는 물을 접촉하여 공기 중에 포함된 미세먼지가 물에 흡착되는 여과부(300); 및 여과부(300)에서 생성된 미세먼지가 포함된 물을 외부로 배출하는 제1배출부(400);를 포함하는 미세먼지 저감 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 여과부(300)는 미세먼지 저감 장치(1) 내부에서 회전부(320)가 회전하기 위한 회전축(310); 회전축(310) 일 측에 설치되고, 유입되는 공기 중 미세먼지와 물이 접촉하기 위해 회전되는 회전부(320); 및 공기 중 미세먼지와 물을 흡착하기 위해 회전부(320)에 포함된 흡착 담체(330);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전부(320)는 흡입부(100)에서 유입되는 공기와 살수부(200)에서 살수되는 물을 통과하기 위해 메시망 또는 전면이 타공 되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 살수부(200)에서 살수되는 물을 공급하기 위한 물을 저장하는 저장부(500)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 흡입부(100), 살수부(200), 여과부(300)가 구동되기 위해 미세먼지 저감 장치 외측 면에 태양광 에너지를 저장하는 발전부(600)가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 미세먼지 저감 방법은 흡입부(100)에 의해 외부 공기가 미세먼지 저감 장치(1) 내부로 유입되는 단계(S110); 살수부(200)에서 물이 중력 방향으로 살수되는 단계(S120); 유입된 공기와 살수된 물이 여과부(300)에 의해 미세먼지와 물이 접촉하여 흡착되는 단계(S130); 및 여과부(300)에서 생성된 미세먼지가 포함된 물이 제1배출부(400)를 통해 외부로 배출되는 단계(S140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 흡착되는 단계(S130)는 회전부(320)에 포함된 흡착 담체(330)에 유입된 공기와 물이 접촉하고, 회전축(310)에 의해 회전부(320)가 회전되어 공기와 물이 접촉하는 표면적이 최대화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 살수부(200)에서 살수되는 물을 공급하기 위해 저장부(500)로 물을 저장하는 단계(S150);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 흡입부(100), 살수부(200), 여과부(300)가 구동되기 위해 발전부(600)에 태양광 에너지를 저장하는 단계(S160);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 본 발명은 미세먼지 저감 방법으로 구동되는 미세먼지 저감 장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 흡입된 외부 공기와 살수되는 물이 접촉되어 공기 중의 미세먼지가 물과 함께 씻겨 공기의 미세먼지가 저감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 우수 저류조나 비점오염시설에 적용이 가능하여 시공 기간을 단축하는 효과가 있다.
나아가, 본 발명은 여과부에 흡착 담체를 사용함에 따라 공기와 물의 접촉 표면적을 넓게 하여 미세먼지가 물에 흡착되어 공기 중의 미세먼지가 현저하게 감소되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 미세먼지 저감 장치의 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시된 여과부의 상세도이다.
도 3은 저장부가 포함된 미세먼지 저감 장치의 모식도이다.
도 4는 발전부가 포함된 미세먼지 저감 장치의 모식도이다.
<부호의 설명>
1: 미세먼지 저감 장치;
100: 흡입부;
200: 살수부;
300: 여과부; 310: 회전축; 320: 회전부; 330: 흡착 담체;
400: 제1배출부;
500: 저장부;
600: 발전부;
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다.
본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다.
따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
<실시예 1>
본 발명의 미세먼지 저감 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 흡입부(100); 살수부(200); 여과부(300); 및 제1배출부(400)를 포함하고 있다.
먼저 흡입부(100)는 외부의 공기를 흡입하기 위해 구성된다.
또한, 흡입부(100)는 외부의 공기를 강제 흡입하기 위해 공기 흡입 장치(110)가 포함될 수 있다.
상기 공기 흡입 장치(110)는 환풍기, 가열 공기 흡입 장치 또는 진공 흡입 장치 중 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
환풍기는 날개의 회전으로 바람을 일으켜 외부의 공기를 미세먼지 저감 장치 내부로 흡입할 수 있다.
가열 공기 흡입 장치는 외기 온도의 변화에 관계없이 일정 온도의 공기를 미세먼지 저감 장치 내부로 흡입할 수 있다.
진공 흡입 장치는 외부의 공기를 강제로 흡입하여 더 많은 공기를 흡입하며, 흡입된 공기가 역행하여 배출되지 않는다.
살수부(200)는 중력 방향으로 물을 살수하기 위해 미세먼지 저감 장치 상단에 설치될 수 있다.
살수부(200)를 미세먼지 저감 장치 상단에 설치함에 따라 살수되는 물이 중력으로 떨어지고, 흡입부(100)에 의해 흡입되는 공기에 물이 바로 접촉할 수 있다.
또한, 살수부(200)의 물의 방향과 흡입부(100)의 공기의 방향을 반대로 설치하지 않고, 같은 방향으로 설치하여 공기에 있는 미세먼지를 살수되는 물로 씻어내려 공기의 미세먼지가 현저하게 저감되는 효과가 있다.
또한, 살수부(200)에서 살수되는 물은 수돗물, 빗물, 증류수, 또는 오존수 중 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
만일 미세먼지 저감 장치가 우수 저류조나 비점오염시설에 설치될 경우 살수부(200)에서 살수되는 물이 정화 단계 없이 호수나 강 등으로 방류하기 위해 순수한 물만을 사용하는 것이 바람직하다.
여과부(300)는 흡입부(100)를 통해 유입된 공기와 살수부(200)에서 살수되는 물을 접촉시켜 공기 중에 포함된 미세먼지가 물에 흡착되기 위해 포함된다.
특히, 여과부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 미세먼지 저감 장치(1) 내부에서 회전부(320)가 회전하기 위한 회전축(310); 회전축(310) 일 측에 설치되고, 유입되는 공기 중 미세먼지와 물이 접촉하기 위해 회전되는 회전부(320); 및 공기 중 미세먼지와 물을 흡착하기 위해 회전부(320)에 포함된 흡착 담체(330);를 포함한다.
상기 회전축(310)은 미세먼지 저감 장치(1) 상단의 중심에 설치된 중심축(미도시)에 고정될 수 있다.
상기 회전부(320)는 선풍기, 환풍기 또는 프로펠러 날개와 같이 원심력과 공기력을 갖는 날개로 구성될 수 있다.
따라서 회전부(320)가 회전함에 따라 공기와 물의 접촉 표면적을 넓게 하여 미세먼지가 물에 흡착하고, 미세먼지가 제거된 공기는 제1배출부(400)로 이동되어 외부로 배출될 수 있다.
또한, 회전부(320)는 흡입부(100)에서 유입되는 공기와 살수부(200)에서 살수되는 물을 통과하기 위해 메시망(311) 또는 전면이 타공 되어 구성될 수 있다.
전면이 타공되는 회전부(320)를 사용하는 것보다 메시망(311)을 사용할 경우 시공이 간단하며, 회전부(320) 자체가 가벼워 회전에 따른 미세먼지 저감 효율이 향상될 수 있기에 메시망(311)을 사용하는 것이 가장 좋다.
상기 메시망은 알루미늄, 스테인리스 또는 유리섬유 중 어느 하나를 이용하여 제조할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
알루미늄으로 회전부(320)를 제조할 경우 연질이고, 가볍기에 회전력이 향상될 수 있다.
스테인리스로 회전부(320)를 제조할 경우 살수부(200)에서 살수되는 물이 흘러도 녹이 생기지 않는 장점이 있다.
유리섬유로 회전부(320)를 제조할 경우 녹슬지 않고, 찢어지지 않아 천공이 발생되지 않고, 공기와 물이 잘 흐르는 장점이 있다.
또한, 메시망은 10~50mesh로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 15~30mesh, 더 바람직하게는 20~25mesh로 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
만일 메시망이 50mesh 초과로 제조될 경우 회전부(320)에 포함되는 흡착 담체(330)가 회전에 의해 회전부(320)에서 이탈될 수 있고, 메시망이 10mesh 미만으로 제조될 경우 공기나 물이 잘 빠져나가지 못해 효율이 저하될 수 있다.
따라서 흡착 담체(330)가 회전부(320)에서 이탈되지 않고, 메시망 사이고 공기와 물이 잘 빠져나가는 20~25mesh의 메시망을 사용하는 것이 가장 좋다.
상기 흡착 담체(330)는 무기물 미립자 점토광물에 바인더를 사용하여 생성하는 무기물 소결 흡착 담체로써, 점토광물 85~90중량%; 탄소성분을 함유한 유기물 5~10 중량%; 바인더 5~10 중량%를 혼합하여 성형 제작된다.
상기 탄소성분을 함유한 유기물은 목재, 톱밥, 파쇄 된 폐목재, 왕겨, 수피(bark), 볏짚, 활성슬러지, 건조된 음식물 폐기물, 퇴비, 독성이 없는 유기성 물질의 폐기물 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 바인더는 탄소수율이 55~65%인 수용성 레졸, 노볼락계, 헥사민계 페놀수지 중 어느 하나의 페놀수지를 사용할 수 있다.
또한, 흡착 담체(330)는 먼저점토광물과 목재, 톱밥, 파쇄 된 폐목재, 왕겨, 수피(bark), 볏짚, 활성슬러지, 건조된 음식물 폐기물, 퇴비, 독성이 없는 유기성 물질의 폐기물 중 어느 하나인 탄소성분을 함유한 유기물을 준비하는 단계(S10); 상기 준비된 점토광물 85~90중량%, 탄소성분을 함유한 유기물 5~10 중량%, 바인더로 탄소수율이 55~65%인 수용성 레졸, 노볼락계, 헥사민계 페놀수지 중 어느 하나의 페놀수지 5~10중량%를 혼합하는 단계(S20); 상기 혼합된 혼합물을 성형기에서 구 형상으로 성형하는 단계(S30); 상기 성형된 성형물을 고온로에서 800~890℃의 온도로 1~3시간에 걸쳐 가열하여 활성화(activation)시키는 단계(S40);를 포함하여 흡착 담체(330)를 제조할 수 있다.
위와 같은 방법으로 제조된 흡착 담체(330)는 많은 미세 공극이 발달되어 여과 효능이 매우 우수하다.
또한, 우수한 이온교환에 의한 흡착과 모세관 응축에 의한 흡착이 있으며, 비표면적의 발달로 인해 제올라이트 여과재보다 높은 압축강도를 갖고 있어 흡착 담체의 구조가 붕괴되지 않고 기능을 유지할 수 있다.
또한, 고온 소성에 의해 병원균이 없는 친환경적 소재로 구성될 수 있다.
특히 흡착 담체(330)는 강도가 4~10MPa, 파괴강도 1~1.5kgf/cm2, 함수율이 35~48%, pH가 6~7인 특징을 갖는다.
또한, 흡착 담체(330)의 구성물질은 Si 22.9중량%, Al 17.26중량% 및 K 3.65중량%가 포함되어 우수한 이온 교환에 의한 흡착과 모세관 응축에 의한 흡착 효과가 있다.
나아가, 흡착 담체(330)는 높은 파괴강도에 의해 붕괴 없이 기능이 유지될 수 있다.
또한, 여과부(300)에서 흡착 담체(330)를 주기적으로 교체하기 위해 회전부(320) 일 측에 덮개(321)가 더 포함될 수 있다.
제1배출부(400)는 여과부(300)에서 생성된 미세먼지가 포함된 물을 외부로 배출하며, 동시에 깨끗한 공기가 외부로 배출되기 위해 미세먼지 저감 장치(1) 하단에 포함된다.
상기 미세먼지 저감 장치를 이용한 미세먼지 저감 방법은 흡입부(100)에 의해 외부 공기가 미세먼지 저감 장치(1) 내부로 유입되는 단계(S110); 살수부(200)에서 물이 중력 방향으로 살수되는 단계(S120); 유입된 공기와 살수된 물이 여과부(300)에 의해 미세먼지와 물이 접촉하여 흡착되는 단계(S130); 및 여과부(300)에서 생성된 미세먼지가 포함된 물이 제1배출부(400)를 통해 외부로 배출되는 단계(S140);를 포함할 수 있다.
유입되는 단계(S110)는 흡입부(100)에 포함된 공기 흡입 장치(110)에 의해 외부의 공기가 미세먼지 저감 장치(1) 내부로 유입될 수 있다.
이때, 공기 흡입 장치(110)는 유입된 공기가 역행하여 배출되지 않도록 진공 흡입 장치를 이용하는 것이 가장 좋다.
살수되는 단계(S120)는 미세먼지 저감 장치 상단에 설치된 살수부(200)에 의해 물이 중력 방향으로 떨어짐과 동시에 흡입부(100)에서 흡입된 공기와 살수된 물이 1차로 접촉하게 된다.
또한, 물이 중력 방향으로 떨어짐에 따라 공기 중에서 미세먼지만을 끌어당겨 중력에 의해 물과 함께 여과부(300)로 떨어지게 된다.
흡착되는 단계(S130)는 회전부(320)에 포함된 흡착 담체(330)에 유입된 공기와 물이 접촉하고, 회전축(310)에 의해 회전부(320)가 회전되어 공기와 물이 접촉하는 표면적이 최대화되어 공기 중의 미세먼지를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이는 흡착 담체(330)에 형성된 미세 공극에 물이 흡착됨에 따라 회전부(320)로 유입되는 공기가 흡착 담체(330)의 미세 공극으로 유입되어 미세 공극에 흡착된 물에 미세먼지가 흡착되어 빠져나가지 못하여 깨끗한 공기로 나오게 된다.
또한, 회전축(310)에 의해 회전부(320)가 회전함에 따라 깨끗한 공기는 메시망(311)을 거쳐 제1배출부(400)로 이동하여 외부로 배출될 수 있다.
배출되는 단계(S140)는 미세먼지가 포함된 물을 제1배출부(400)를 통해 외부로 배출됨과 동시에 미세먼지가 제거된 깨끗한 공기도 함께 외부로 배출된다.
<실시예 2>
상기 <실시예 1>의 미세먼지 저감 장치에 저장부(500)가 포함될 수 있다.
앞서 설명한 실시예와 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 중복을 피하기 위하여 상세한 설명을 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 저장부(500)는 제1배출부(400) 상단에 설치될 수 있다.
또한, 저장부(500)는 살수부(200)에서 살수되는 물을 공급하기 위해 물을 저장하기 위한 것으로 유입부(510)와 물 배출부(520)가 포함된다.
유입구(510)는 저장부(500) 상단에 설치되며, 외부에서 물을 유입할 수 있다.
또한, 유입구(510)는 비가 내리는 날 빗물이 저장부(500)로 유입되기 위해 전면이 타공되어 있다.
물 배출부(520)는 제1배출부(400)에 미세먼지가 포함된 물이 고여 썩는 문제를 해결하기 위해 자동 수문이 설치될 수 있다.
또한, 저장부(500)에 저장된 물이 오염되는 것을 방지하기 위해 저장부(500) 하단에 메시망(311)을 설치하고, 그 위에 흡착 담체(330)를 넣은 후, 다시 메시망(311)으로 덮어 고정하여 물의 오염물질을 흡착 담체(330)가 제거할 수 있다.
이때, 메시망(311)과 흡착 담체(330)는 실시예 1과 동일한 것을 사용할 수 있다.
물 배출부(520)와 가까이 설치된 메시망(311)에 의해 물 배출부(520)가 자동으로 작동하여도 흡착 담체(330)가 배출되지 않는다.
미세먼지 저감 장치를 이용한 미세먼지 저감 방법은 저장부(500)가 포함됨에 따라 저장하는 단계(S150)가 더 포함될 수 있다.
저장하는 단계(S150)는 먼저 살수부(200)에 공급되는 물을 저장부(500)에 저장하기 위해 살수되는 단계(S120) 전에 수행될 수 있다.
또한, 저장하는 단계(S150) 후에 펌프(미도시)에 의해 저장부(500)의 물을 살수부(200)로 공급하는 단계(S151)가 수행될 수 있다.
<실시예 3>
상기 <실시예 1> 또는 <실시예 2>의 미세먼지 저감 장치에 발전부(600)가 포함될 수 있다.
앞서 설명한 실시예와 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 중복을 피하기 위하여 상세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발전부(600)는 미세먼지 저감 장치(1) 외부 상단에 설치되어 외부환경에 노출되도록 설치된다.
이는 태양광 에너지를 저장하여 사용하기 위해 태양광 패널이 설치될 수 있다.
또한, 발전부(600)는 흡입부(100), 살수부(200), 여과부(300), 저장부(500)가 구동되기 위해 설치될 수 있다.
나아가, 발전부(600)는 날이 흐리거나, 어두운 밤이 되는 경우를 대비하여 발전부(600) 타 측에 에너지 저장부(700, 미도시)가 더 포함될 수 있다.
에너지 저장부(700)는 발전부(600)에서 생성된 에너지를 축적하는 곳으로 날이 흐리거나, 어두운 밤에도 미세먼지 저감 장치(1)가 구동되기 위해 발전부(600)에서 남는 잉여 에너지를 축적할 수 있다.
미세먼지 저감 장치를 이용한 미세먼지 저감 방법은 발전부(600)가 포함됨에 따라 저장하는 단계(S160)가 더 포함될 수 있다.
저장하는 단계(S160)는 흡입부(100), 살수부(200), 여과부(300), 저장부(500)가 구동되기 위해 태양광 패널을 통해 태양광 에너지를 발전부(600)에 저장할 수 있다.
이때, 저장하는 단계(S160)는 유입되는 단계(S110) 전에 수행되어 배출되는 단계(S140)가 끝날 때까지 계속하여 수행된다.
만일 날이 흐리거나, 밤이 되는 경우를 대비하여 에너지 저장부(700)에 발전부(600)에서 남는 잉여 에너지를 축적하는 단계(S141)가 더 포함될 수 있다.
<실시예 4>
상기 <실시예 1> 내지 <실시예 3> 중 어느 하나의 미세먼지 저감 장치에 제어부(800)가 포함될 수 있다(미도시).
앞서 설명한 실시예와 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 중복을 피하기 위하여 상세한 설명을 생략한다.
제어부(800)는 측정부(810); 입력부(820); 동작부(830); 데이터베이스부(840); 수신부(850); 송신부(860); 및 확인부(870)를 포함할 수 있다.
먼저, 측정부(810)는 공기 흡입 장치(110) 후단에 설치되며, 흡입되는 공기의 흐름을 방해하지 않기 위해 흡입부(100) 내부 상측에 설치될 수 있다.
또한, 측정부(810)는 유입되는 공기 중의 미세먼지를 측정하기 위한 것으로 미세먼지 농도 측정 장치가 포함되어 유입되는 공기를 주기적으로 측정할 수 있다.
측정부(800)에 의해 측정된 값에 따라 입력부(820)에 제어 정보를 입력하여 동작부(830)를 통해 살수부(200)와 여과부(300)의 작동 여부를 결정할 수 있다.
입력부(820)는 측정부(810)에서 측정된 미세먼지 농도 정보를 입력 받거나, 환경부에서 제공하는 미세머지 예보 정보를 수신부(850)를 통해 수신 받아 입력할 수 있다.
또한, 입력부(820)로부터 저장된 미세먼지 정보를 통해 동작부(830)에 의해 살수부(200)와 여과부(300)의 작동 여부를 결정할 수 있다.
동작부(830)는 입력부(820)에서 결정된 작동 여부에 따라 살수부(200)와 여과부(300)가 작동되며, 작동 정보를 데이터베이스부(840)에 저장할 수 있다.
데이터베이스부(840)는 입력부(820)에서 입력된 미세먼지 정보와 동작부(830)로부터 수신된 작동 정보를 저장하여 데이터베이스화할 수 있다.
수신부(850)는 환경부에서 제공하는 미세먼지 예보 정보를 입력부(820)로 수신할 수 있다.
송신부(860)는 입력부(820)의 미세먼지 정보, 동작부(830)의 작동 정보를 사용자에게 송신할 수 있다.
또한, 송신부(860)는 확인부(870)를 통해 저장부(500)에서 제공되는 물 정보와 발전부(600)에서 제공되는 에너지 정보를 사용자에게 송신할 수 있다.
확인부(870)는 저장부(500)에서 제공되는 물 정보를 측정하기 위해 저장부(500)에 수위 장치가 더 포함되며, 발전부(600)에서 제공되는 에너지 정보를 측정하기 위해 발전부(600)에 측정 장치가 더 포함될 수 있다.
또한, 확인부(870)는 확인된 물 정보와 에너지 정보를 송신부(860)로 송신할 수 있다.
미세먼지 저감 장치를 이용한 미세먼지 저감 방법은 측정부(810)를 통해 미세먼지를 측정하거나, 수신부(850)를 통해 환경부에서 제공하는 미세먼지 정보를 제공받는 단계(S210); 측정된 미세먼지 정보를 입력부(820)로 수신되어 미세먼지 정보에 따라 동작부(830)의 작동여부를 결정하는 단계(S220); 입력부(820)에서 동작부(830)의 작동여부에 따라 동작부(830)가 작동하는 단계(S230); 미세먼지 정보와 작동 정보를 데이터베이스부(840)에 저장하여 데이터베이스화하는 단계(S240); 및 송신부(860)를 통해 미세먼지 정보와 작동 정보를 사용자에게 송신하는 단계(S250)를 포함한다.
또한, 송신부(860)는 확인부(870)를 통해 물 정보와 에너지 정보를 사용자에게 송신하는 단계(S310)가 독립적으로 수행될 수 있다.
먼저, 흡입부(100)에 의해 외부 공기가 미세먼지 저감 장치(1) 내부로 유입되는 단계(S110)가 수행됨에 따라 측정부(810)를 통해 미세먼지를 측정하거나, 수신부(850)를 통해 환경부에서 제공하는 미세먼지 정보를 제공받는 단계(S210)를 수행할 수 있다.
그 후, 측정된 미세먼지 정보를 입력부(820)로 수신되어 미세먼지 정보에 따라 동작부(830)의 작동여부를 결정하는 단계(S220)가 수행된다.
이때, 측정부(810)를 통해 미세먼지를 측정하게 되면, 본 발명의 미세먼지 저감 장치가 우수 저류조나 비점오염시설에 설치될 경우 공기 중에 부유되는 미세먼지보다 아래에 시공됨에 따라 일반적인 미세먼지 농도보다 적게 측정될 수 있다.
따라서 일반적이 미세먼지 농도 기준보다 낮게 설정하여 미세먼지 저감 장치를 작동시킨다.
구체적으로는 측정부(810)에서 미세먼지의 농도가 30㎍/m3 이상일 경우 동작부(830)가 작동하도록 결정한다.
이는 실외활동 시 특별한 행동 제약을 받지 않으나, 몸 상태에 따라 유의하여 활동해야하는 미세먼지 농도 수치에 해당하기 때문이다.
또 다른 방식으로는 수신부(850)를 통해 환경부에서 제공하는 미세먼지 정보를 제공받는 경우 미세먼지 PM-10의 농도가 80㎍/m3 이상이거나, 미세먼지 PM-2.5의 농도가 50㎍/m3 이상이면, 동작부(830)가 작동하도록 결정한다.
이는 장시간 또는 무리한 실외활동 제한이 필요하며, 천식을 앓고 있거나, 눈이 아픈 증상이 있거나 기침이나 목의 통증으로 불편한 사람이 유의해야하는 미세먼지 농도 수치에 해당하기 때문이다.
그 후, 입력부(820)에서 동작부(830)의 작동여부에 따라 동작부(830)가 작동하는 단계(S230)가 수행된다.
이때, 살수부(200)와 여과부(300)가 작동될 수 있다.
즉, 살수부(200)에서 물이 중력 방향으로 살수되는 단계(S120);와 유입된 공기와 살수된 물이 여과부(300)에 의해 미세먼지와 물이 접촉하여 흡착되는 단계(S130);가 동시에 수행된다.
또한, 동작부(830)의 작동여부에 따라 살수부(200)와 여과부(300)를 작동하기 위한 에너지 소비와 물 자원을 절약하면서도 미세먼지가 저감되는 효과가 있다.
그 후, 미세먼지 정보와 작동 정보를 데이터베이스부(840)에 저장하여 데이터베이스화하는 단계(S240)가 수행된다.
따라서 데이터베이스화를 통해 미세먼지 정보와 작동 정보를 학습하여 딥 러닝(deep learning) 기술을 통해 공기 중의 미세먼지 농도를 예측하여 인공지능을 통해 원거리에서 제어가 가능할 수 있다.
다음으로 송신부(860)를 통해 미세먼지 정보와 작동 정보를 사용자에게 송신하는 단계(S250)가 수행된다.
그와 동시에 송신부(860)는 확인부(870)를 통해 물 정보와 에너지 정보를 사용자에게 송신하는 단계(S310)가 독립적으로 수행될 수 있다.
본 발명은 미세먼지 저감 장치 및 이를 이용한 미세먼지 저감 방법으로 외부 공기를 흡입하여 살수되는 물이 공기 중 미세먼지와 접촉시켜 미세먼지가 저감되는 산업상 이용가능한 발명이다.

Claims (10)

  1. 미세먼지 저감 장치를 우수 저류조나 비점오염시설에 적용하여 공기의 미세먼지를 제거하기 위한 것으로,
    외부의 공기를 흡입하는 흡입부(100);
    중력 방향으로 물을 살수하는 살수부(200);
    흡입부(100)를 통해 유입된 공기와 살수부(200)에서 살수되는 물을 접촉하여 공기 중에 포함된 미세먼지가 물에 흡착되는 여과부(300); 및
    여과부(300)에서 생성된 미세먼지가 포함된 물을 외부로 배출하는 제1배출부(400);를 포함하며,
    여과부(300)는,
    미세먼지 저감 장치(1) 내부에서 회전부(320)가 회전하기 위한 회전축(310);
    회전축(310) 일 측에 설치되고, 유입되는 공기 중 미세먼지와 물이 접촉하기 위해 회전되며, 흡입부(100)에서 유입되는 공기와 살수부(200)에서 살수되는 물을 통과하기 위해 메시망 또는 전면이 타공 되어 있는 회전부(320); 및
    공기 중 미세먼지와 물을 흡착하기 위해 회전부(320)에 포함된 흡착 담체(330);를 포함하고,
    흡착 담체(330)는 무기물 미립자 점토광물에 바인더를 사용하여 생성하는 무기물 소결 흡착 담체로 강도 4 내지 10MPa, 파괴강도 1 내지 1.5kgf/cm2로 미세 공극이 형성되어 흡착된 물에 미세먼지가 흡착되어 공기에서 미세먼지를 제거하는 것을 특징으로 하는, 미세먼지 저감 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    살수부(200)에서 살수되는 물을 공급하기 위한 물을 저장하는 저장부(500)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 미세먼지 저감 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    흡입부(100), 살수부(200), 여과부(300)가 구동되기 위해 미세먼지 저감 장치 외측면에 태양광 에너지를 저장하는 발전부(600)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 미세먼지 저감 장치.
  6. 청구항 1, 4 또는 5 중 어느 한 항의 미세먼지 저감 장치(1)를 우수 저류조나 비점오염시설에 적용하여 공기의 미세먼지를 제거하기 위해,
    흡입부(100)에 의해 외부 공기가 미세먼지 저감 장치(1) 내부로 유입되는 단계(S110);
    살수부(200)에서 물이 중력 방향으로 살수되는 단계(S120);
    유입된 공기와 살수된 물이 여과부(300)에 의해 미세먼지와 물이 접촉하여 흡착되는 단계(S130); 및
    여과부(300)에서 생성된 미세먼지가 포함된 물이 제1배출부(400)를 통해 외부로 배출되는 단계(S140);를 포함하며,
    흡착되는 단계(S130)는 회전부(320)에 포함된 흡착 담체(330)에 유입된 공기와 물이 접촉하고, 회전축(310)에 의해 회전부(320)가 회전되어 공기와 물이 접촉하는 표면적이 최대화되어 강도 4 내지 10MPa, 파괴강도 1 내지 1.5kgf/cm2인 흡착 담체(330)의 미세 공극에 흡착된 물에 미세먼지가 흡착되어 빠져나가지 못하여 공기에서 미세먼지가 제거되는 것을 특징으로 하는, 미세먼지 저감 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    살수부(200)에서 살수되는 물을 공급하기 위해 저장부(500)로 물을 저장하는 단계(S150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 미세먼지 저감 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    흡입부(100), 살수부(200), 여과부(300)가 구동되기 위해 발전부(600)에 태양광 에너지를 저장하는 단계(S160);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 미세먼지 저감 방법.
  10. 삭제
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