KR102160041B1 - 미세먼지 저감시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세먼지 저감시스템을 개시한다.
본 발명은, 자동차 배기가스의 미세먼지와 같은 오염원을 압축하고, 공기 흡입관이 설치되어 일정한 압력을 유지하는 컴프레서(10)와, 상기 컴프레서(10)로부터 압축된 공기를 받는 것으로, 후단부가 막혀 과압발생 시 상기 압축공기를 외부로 방출하는 안전변(20), 상기 안전변(20)에서 공급받은 탱크(40) 내부의 압축공기는 노즐형태의 기포분사 통로를 거치는데, 상기 통로는 8 내지 12mm 간격으로 끝단을 라운드 형상으로 처리하여 기포가 등간격으로 퍼지는 압축공기 배기 필터(30)와, 상기 압축공기 배기 필터(30)를 통해 유입된 압축공기의 기포를 작게 하기 위하여 마련하는 메시 필터(50), 상기 메시 필터(50)를 통과한 압축공기를 1차 및 2차로 걸러주는 1차 필터(60) 및 2차 필터(70)와, 상기 1차 필터(60) 및 2차 필터(70)에서 걸려지는 오염원을 배출하는 배출구(80)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 미세먼지 등이 발생되는 다양한 곳에서 오염원이 흡착용 오일과 요소수를 통과하면서 흡착되어 제한된 공간 내에서 미세먼지를 포함하는 오염원을 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 트럭이나 버스 등의 하부나 후면부에도 설치가능하여 설치비용에 대한 부담을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

미세먼지 저감시스템{Fine dust reduction system}

본 발명은 미세먼지 저감시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 고압으로 압축된 오염원을 탱크 내부로 이입시켜 분쇄핀을 통과하도록 하여 기포를 최대한 작게 만들고 오일과 요소수를 통과하면서 미세먼지 등의 오염원은 오일에 흡착되고, 각종 산화물질은 요소수를 통과하면서 순수한 공기와 분리된 후 남은 오염원은 메시 필터와 1차 및 2차 필터를 거쳐 크기가 줄어들면서 순수한 공기만 배출됨으로써 미세먼지 등과 같은 각종 오염원들을 효과적으로 줄일 수 있는 미세먼지 저감시스템에 관한 것이다.

사람의 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지 입자. 주로 연료를 태우는 등의 인위적인 원인으로 발생하며, 호흡 과정에서 폐에 들어가 폐질환 등의 원인이 된다. 입자의 크기에 따라 미세먼지와 초미세먼지로 나누기도 한다.

사람의 눈에 보이지 않을 정도로 아주 가늘고 작은 먼지 입자. 호흡 과정에서 폐 속에 들어가 폐의 기능을 저하시키고, 면역 기능을 떨어뜨리는 등 폐질환을 유발하는 대기오염물질이다.

미세먼지의 단위는 ㎛(마이크로미터)와 ㎍(마이크로그램)을 기준으로 하는데 ㎛는 1m의 백만분의 일에 해당하는 길이이며, ㎍은 1g의 백만분의 일에 해당하는 무게 단위이다.

미세먼지의 발생 원인은 자연적인 원인과 인위적인 원인으로 구분되는데, 대부분 자동차, 발전소, 보일러 등에서 연료를 태워 발생하는 배출물질이 주요 원인이다. 그 외에 공사장이나 도로에서 날리는 먼지도 포함된다. 난방용 연료 사용이 증가하는 겨울철에 미세먼지의 발생량이 많으며, 국내 뿐 아니라 국외에서 유입된 오염물질도 우리나라 대기에 영향을 미친다.

상기와 같은 미세먼지 등과 같은 오염원의 문제점을 해결하기 위하여 선등록특허 제10-1803239호(발명의 명칭 : 미세먼지 제거장치)에서는 미세먼지가 포함된 외부의 공기가 제1 내부 공간으로 유입되도록 하는 임펠러 및 임펠러 구동부가 마련되고, 상기 제1 내부 공간으로 유입된 공기가 이송경로를 따라 이송되도록 하는 본체부; 및 상기 본체부의 상측에 연결되되, 지면의 수직방향으로 연장형성되어, 상기 이송경로를 따라 이송되는 공기에 포함된 미세먼지가 제거되도록 하는 미세먼지 제거부;를 포함하고, 상기임펠러 구동부는, 직경이 다른 두 개의 풀리(Pulley)가 적층되도록 마련된 변속풀리에 의해 상기 임펠러의 동작과정에서 발생하는 소음이 저감되는 기술을 제안하고 있다.

하지만, 상기와 같은 저감장치는 회전축, 구동벨트, 유입관, 송풍기, 풀리 등 많은 구성품들이 사용됨으로써 구조가 복잡할 뿐 아니라 고장발생의 증대와 더불어 원가절감이 안되는 문제점을 내재하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고압으로 압축된 오염원을 탱크 내부로 이입시켜 분쇄핀을 통과하도록 하여 기포를 최대한 작게 만들고 오일과 요소수를 통과하면서 미세먼지 등의 오염원은 오일에 흡착되고, 각종 산화물질은 요소수를 통과하면서 순수한 공기와 분리된 후 남은 오염원은 메시 필터와 1차 및 2차 필터를 거쳐 크기가 줄어들면서 순수한 공기만 배출됨으로써 미세먼지 등과 같은 각종 오염원들을 효과적으로 줄일 수 있는 미세먼지 저감시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세먼지 저감시스템은, 자동차 배기가스의 미세먼지와 같은 오염원을 압축하고, 공기 흡입관이 설치되어 일정한 압력을 유지하는 컴프레서(10)와, 상기 컴프레서(10)로부터 압축된 공기를 전달받는 것으로, 후단부가 막혀 과압발생 시 상기 압축공기를 외부로 방출하는 안전변(20)과, 상기 안전변(20)에서 공급받은 탱크(40) 내부의 압축공기는 노즐형태의 기포분사 통로를 거치는데, 상기 통로는 8 내지 12mm 간격으로 끝단을 라운드 형상으로 처리하여 기포가 등간격으로 퍼지는 압축공기 배기 필터(30)와, 상기 압축공기 배기 필터(30)를 통해 유입된 압축공기의 기포를 작게 하기 위하여 마련하는 메시 필터(50)와, 상기 메시(Mesh) 필터(50)를 통과한 압축공기를 1차 및 2차로 걸러주는 1차 필터(60) 및 2차 필터(70)와, 상기 1차 필터(60) 및 2차 필터(70)에서 걸려지는 오염원을 배출하는 배출구(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징은, 압축공기 배기 필터(30)는, 상기 안전변(20)을 통해 통과하는 압축공기 통로인 인입고압 배관(31)의 외측 일부분을 감싸는 1차 필터(32) 및 상기 1차 필터(32)를 감싸는 2차 필터(33)와, 상기 인입고압 배관(31) 중심부에 마련되는 압축공기 배기 필터(30)에는 오리피스(34)가 설치되어 노즐로 분사 하는 것에 있다.

상술한 본 발명에 따른 특징으로 인해 기대되는 효과로는, 미세먼지 등이 발생되는 다양한 곳에서 오염원이 흡착용 오일과 요소수를 통과하면서 흡착되어 제한된 공간 내에서 미세먼지를 포함하는 오염원을 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 트럭이나 버스 등의 하부나 후면부에도 설치가능하여 설치비용에 대한 부담을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 미세먼지 제거장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 미세먼지 저감시스템의 배치도를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 압축공기 배기 필터를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 흡입기포 분사원리를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 기포분쇄를 나타내는 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 미세먼지 저감시스템의 배치도를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 압축공기 배기 필터를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 흡입기포 분사원리를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 기포분쇄를 나타내는 도면이다.

도 2에서 도시되어진 바와 같이 본 발명에 따른 미세먼지 저감시스템은, 컴프레서(10), 안전변(20), 압축공기 배기 필터(30)와 탱크(40), 메시(Mesh) 필터(50)와 1차 필터(60) 및 2차 필터(70), 배출구(80)를 포함하여 이루어진다.

상기 컴프레서(10)는 기체를 압축하고 체적을 작게 하는 장치로, 본 발명에서는 오염원(오염원-자동차 배기가스, 공장, 발전소 소각시 생긴 미세먼지 등)을 압축한 후 3번 오리피스 분사 노즐로 보내는 목적인데, 예를 들어 자동차의 경우 액셀(accelerator)을 밟을 때와 안 밟을 때 양이 틀려지므로 압력과 용량은 액셀을 최대한 밟았을 때를 기준으로 한다.

즉, 인입압력이 약할 경우 머플러(미도시)에 직결시 진공이 걸릴 수 있으므로 머플러에 공기 흡입관(미도시)을 설치하여 작동은 항상 일정한 양을 유지토록 한다. 다른 방안으로는 팬벨트(미도시)에 컴프레서(10)를 연결하여 엔진RPM 변화와 같이 컴프레서(10)도 가변으로 할 수 있는 방안도 있을 수 있을 것이며 이때, 자동차에 장착하는 컴프레서(10)는 저소음 타잎으로 해야 하고 기존 버스나 트럭은 이미 장착된 컴프레서(10)를 이용하면 되고, 승용차의 경우는 DC로 소형화해서 제작설치함이 바람직하다.

상기 컴프레서(10)로부터 압축된 공기를 받는 안전변(20)은, 안전장치로 후술하는 탱크(40)와 그 후단 각종 필터 등이 막혔을 때를 가정하여 바이패스 기능을 할 수 있게 스프링방식으로 압력을 조정하는 것으로, 일정 압력 이상시 압축 배기가스를 외부로 바로 방출하여 머플러 미설치 또는 굴뚝 배출이 안되어 고장이 발생하는 원인을 없게 설치하는 장치이다.

즉, 탱크(40) 또는 후단부의 과압발생 시 압축공기를 외부로 방출하게 된다.

한편, 상기에서 언급하는 안전변(20)은 후단부 필터나 배관 등이 막혔을 경우을 대비하여 설치하는 안전장치로 조절 가능한 스프링을 장착하여 기계적인 부분으로만 작동케 한다.

상기 안전변(20)에서 공급받은 탱크(40) 내부의 압축공기는 노즐형태의 기포분사 통로(37)를 거치는데, 상기 기포분사 통로(37)는 8 내지 12mm 간격으로 끝단을 라운드 형상(37)으로 처리하여 기포가 등간격으로 퍼지게 함이 바람직하다.

상기 압축공기 배기 필터(30)의 기포들은 1mm의 직경으로 된 필터를 통과하면서 기포 크기가 줄어들게 되고, 상기 필터를 통과한 기포는 기포 분쇄핀(35)에 의해 분리되어 최종적으로 약 0.25mm의 기포로 분리된다.

상기에서 분리된 기포는 압력에 의해 후술하는 배출구(80)로 이동하면서 흡착용 오일과 요소수를 통과하는데, 기포가 접촉하면서 상기 기포에 묻어 있는 오염물질이 표면장력에 의해 흡착용 오일이나 요소수에 붙게 한다.

즉, 상기 압축공기 배기 필터(30)는, 도 3에서와 같이 상기 안전변(20)을 통해 통과하는 압축공기 통로인 인입고압 배관(31)의 외측 일부분을 감싸는 1차 압축필터(32) 및 상기 1차 압축필터(32)를 감싸는 2차 압축필터(33)와, 상기 인입고압 배관(31) 중심부에 마련되는 압축공기 배기 필터(30)에는 오리피스(34)가 설치되어 노즐로 분사하는 것에 있다.

상기 탱크(40)는 높은 압력을 가해 공기의 부피를 줄여 저장하는 용기로서, 상부에는 압력계(41)와 액체나 기체 따위를 넣는 구멍인 주입구(42)를 포함한다.

상기 압력계(41)는, 관리상에 필요한 장치물로 이상 과압(과온)시 필터가 막혔거나 오일의 오염이 심해 압력이 상승하는지 등을 확인하는 장치로, 전자식과 병행 시 시그널을 자동차 통제 신호를 만들어 경고하거나 대형화 할 경우 통제센터나 원방 시스템에 연결 경고를 할 수 있게 해야 한다.

한편, 오일은 오염원의 성질에 따라 점도가 낯은 것(여름용)과 점도가 높은(겨울용)이 있는데, 테스트한 결과 점도가 높은 겨울용이 적합한 것으로 오염이 심하게 될 경우 교체해 사용해야 하며, 요소수는 각종 산화물질(황산염, 질산염, 암모니아 등의 이온성분과 금속화합물, 탄소화합물 등)이 요소수를 통과하면서 흡착되거나 분해되는 중요한 물질로서 탱크(40)에 약 1/3 정도만 채워서 사용하면 최대의 효과를 볼 수 있다.

상기 메시 필터(50, MESH FILTER)는 인입부를 깔때기 형태로 대칭되게 설치하여 오일이나 요소수가 딸려 올라가는 것을 막아주고, 또한 작게 분리된 기포가 배기 필터(30) 내부 철망을 거치면서 수십분의 1로 기포가 분리되는 장치이다. 상기 메시(MESH)는 선 굵기가 0.6mm로 된 메시철망을 구멍이 0.2mm로 제작하고, 최소 150장 이상 겹치면 이곳을 통과하면서 기포는 더 작아지고 오염원도 거의 분리되는데, 이 부분을 공기가 통과하려면 적어도 3kg/㎠ 압력이 테스트 한 결과 필요하다.

이 때, 걸러진 공기와 같이 올라가던 미세한 오일과 요소수는 철망 통과 시 대부분 밑으로 다시 환원되며, 스테인레스(SUS)로 제작되기 때문에 영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서는 도 5에서와 같이 기포를 3번에 걸쳐 분쇄하는 것을 설명하였고, 1차 기포, 2차 기포, 3차 기포 순으로 기포가 작아지는 것을 확인할 수 있었으며, 상기 과정을 거친 요소수 통과한 기포(36)의 크기가 가장 작아진다.

상기 1차 필터(60)는 메시 필터(50, MESH FILTER)를 통과한 공기를 1차적으로 걸러 주는 것으로, 상기 1차 필터(60)는 배출형이라 필터 엘레먼트가 손상되지 않는 한, 계속 사용이 가능하므로 약 6개월에 1회 정도 청소해 주면 된다.

또한 필터를 통과한 오염원은 배출탱크로 내려오게 되어 약 3개월에 1회 정도 밸브를 열어 주면 된다.

상기 2차 필터(70)는 1차 필터(60)에서 넘어온 최종 오염원을 제거하는 역할을 하는데, 배출되는 공기의 미세먼지 농도를 측정한 결과 PM2.5에서 5~7 ㎍/㎥ 까지 걸러 주며, 이는 측정기 오차 범위를 적용한다면 거의 안나온다 봐야함이 바람직하다.

또한 상기 2차 필터(70)를 통과한 오염원은 자동으로 배출탱크로 내려오게 한 후 3개월에 1회 정도 밸브를 열어주면 된다.

상기 배출구(80)는 1차 필터(60) 및 2차 필터(70)에서 걸려지는 오염원을 배출하는 것이다.

즉, 본 발명은 고압으로 압축된 오염원을 탱크 내부로 이입시켜 분쇄핀(을 통과하도록 하며, 분리된 오염원이 메시 필터와 1차 및 2차 필터를 거쳐 크기가 줄어들면서 순수한 공기만 배출됨으로써 미세먼지 등과 같은 각종 오염원들을 효과적으로 줄일 수 있는 미세먼지 저감시스템을 제공하며, 미세먼지 등이 발생되는 다양한 곳에서 오염원이 흡착용 오일과 요소수를 통과하면서 흡착되어 제한된 공간 내에서 미세먼지를 포함하는 오염원을 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 트럭이나 버스 등의 하부나 후면부에도 설치가능하여 설치비용에 대한 부담을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 컴프레서 20 안전변
30 압축공기 배기필터 31 인입고압 배관
32 1차 압축필터 33 2차 압축필터
34 오리피스 분사노즐 35 기포 분쇄핀
36 요소수 통과기포 37 기포분사 통로
40 탱크 41 압력계
42 주입구 50 메시 필터(MESH FILTER)
60 1차 필터 70 2차 필터
80 배출구

Claims (3)

1. 자동차 배기가스의 미세먼지와 같은 오염원을 압축하고, 공기 흡입관이 설치되어 일정한 압력을 유지하는 컴프레서(10)와,
   상기 컴프레서(10)로부터 압축된 공기를 받는 것으로, 후단부가 막혀 과압발생 시 상기 압축공기를 외부로 방출하는 안전변(20),
   상기 안전변(20)에서 공급받은 탱크(40) 내부의 압축공기는 노즐형태의 기포분사 통로를 거치는데, 상기 통로는 8 내지 12mm 간격으로 끝단을 라운드 형상으로 처리하여 기포가 등간격으로 퍼지는 압축공기 배기 필터(30)와,
   상기 압축공기 배기 필터(30)를 통해 유입된 압축공기의 기포를 작게 하기 위하여 마련하는 메시 필터(50),
   상기 메시 필터(50)를 통과한 압축공기를 1차 및 2차로 걸러주는 1차 필터(60) 및 2차 필터(70)와,
   상기 1차 필터(60) 및 2차 필터(70)에서 걸려지는 오염원을 배출하는 배출구(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   압축공기 배기 필터(30)는,
   상기 안전변(20)을 통해 통과하는 압축공기 통로인 인입고압 배관(31)의 외측 일부분을 감싸는 1차 필터(32)와 상기 1차 필터(32)를 감싸는 2차 필터(33)와, 상기 인입고압 배관(31) 중심부에 마련되는 압축공기 배기 필터(30)에는 오리피스(34)가 설치되어 노즐로 분사하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 메시 필터(50)는,
   선 굵기 0.6mm, 직경 0.2mm의 스테인레스(SUS)재질로 마련되며, 인입부를 깔때기 형상으로 대칭하게 설치하여 오일 또는 요소수가 딸려 올라가는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 저감시스템.
   

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