KR20210106594A

KR20210106594A - 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치

Info

Publication number: KR20210106594A
Application number: KR1020200020782A
Authority: KR
Inventors: 전소영; 전형근
Original assignee: 주식회사 엔아이티코리아
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-08-31
Anticipated expiration: 2040-02-20
Also published as: KR102331167B1

Abstract

터널 내의 오염 대기를 전기 집진 장치를 통해서 제거하는 동시에, 터널 내부에서의 화재 발생 시 생성되는 유독성의 연기를 제거하도록 하여, 터널 내의 공기질 개선 및 재난 발생 시의 피해를 최소화시킬 수 있는 기술을 제공하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치는, 터널의 천장에 설치되어 전방의 공기의 이동 경로를 가이드하는 유입 호퍼와, 유입 호퍼의 후방에 연결되어 유입 호퍼를 통해 공기가 유입되고, 공기 순환 방향으로 적어도 일부에 유동 경로가 형성된 직선 형상으로 연장되는 다수개의 집진전극과 집진전극 각각의 내부에 유동 경로면과 이격되도록 수용 배치되는 다수개의 방전전극을 포함하는 집진 모듈; 외부 전원을 인가받아 마이크로 펄스하전 전원을 생성하여 집진전극 및 방전전극에 공급하는 전원 공급부; 유입 호퍼와 집진 모듈 사이에 배치되어, 분진을 전처리하기 위한 전처리 장치; 및 집진 모듈의 최후방에 배치되어 유입 호퍼, 전처리 장치 및 집진 모듈 순으로 공기가 공기 순환 방향으로 이동되도록 순환력을 부여하는 후방 팬;을 포함하되, 집진 모듈은, 전처리 장치와 후방 팬 사이에 서로 다수개 연결되어 설치될 수 있도록 모듈화되는 것을 특징으로 한다.

Description

모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치{Tunnel Air Quality Improvement Device with Modular Plasma Electric dust collector}

본 발명은 미세먼지, 복합 분진 및 기름 등의 오염 물질이 함유된 오염 대기를 처리하는 전기 집진기에 대한 기술로서, 구체적으로는 터널 내의 오염 대기를 처리하는 기능을 수행하는 동시에, 화재 발생 등 비상 시에 유독성의 연기를 정화시키는 기능을 수행하도록 하여, 터널 내의 공기질 개선 및 재난 발생 시의 피해를 최소화시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.

터널은 도로, 철도, 수로 등을 통하게 하기 위해 땅속을 뚫은 통로를 의미한다. 이 중, 도로 및 철도 등을 통하게 하기 위하여 설치되는 터널은, 최근 교통 정체의 해소 및 교통 편의를 위해서 다수의 장소에 설치되어 사용되고 있다.

이러한 터널의 경우, 차량 및 철도 등의 통과 시, 사용자들이 터널 내부에 노출될 수 있으며, 터널의 특성 상 유해 물질이 매우 많이 존재하게 되며, 공기의 순환이 제대로 이루어지지 않아 매우 나쁜 공기질의 분포로, 이에 대한 개선이 요구되어 왔다.

이를 위해서 터널에는 공기를 일 방향으로 순환시키기 위한 순환 팬이 설치되어 작동되고 있다. 순환 팬은 전기 구동식 등의 팬을 포함하는 기기로서, 터널의 천장 등에 설치되어 구동됨으로써, 터널 내부의 공기를 외부로 배출하거나 외부의 공기를 터널 내부에 유입시키는 등 공기를 순환시켜 터널 내의 공기질을 개선하게 된다.

그러나 이러한 순환 팬은 그 공기 질 개선 효율이 매우 낮으며, 내부의 오염 물질의 농도가 높은 공기가 외부로 배출되는 경우 터널에 인접된 외부의 공기 질이 저하되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 한국등록실용신안 제20-0318954호 등에서는, 터널의 벽면에 세정수를 살수하는 기술적 특징을 고안하여, 이에 따라서 공기가 세정수와 접촉되면서 오염 물질을 제거하는 기술을 제시하고 있다. 그러나 이러한 기술들은, 공기가 터널의 벽면에 접촉해야 하는 한계를 가지고 있어, 터널 내의 공기질 개선 효율이 설치 비용에 비하여 크게 저하되는 문제점이 있다.

한편, 터널 내부는 상기의 순환 팬이 설치되어 운용되고 있으나, 화재 등이 발생 시, 그 연기가 제대로 외부로 배출되거나 제거되지 못하여, 터널 내부에서 차량의 화재 등의 원인으로 재난이 발생되는 경우, 연기에 의한 질식 등의 2차 사고가 발생할 가능성이 커, 대형 재난으로 확대되는 위험성이 있다.

이에 따라서 터널 내의 공기질을 개선하는 동시에, 터널 내부에서 발생 가능한 화재 등에 의하여 발생되는 연기 등 2차 사고 발생의 원인이 되는 요소를 제거하는 기술에 대한 필요성이 있다.

이에 본 발명은, 터널 내의 오염 대기를 전기 집진 장치를 통해서 제거하는 동시에, 터널 내부에서의 화재 발생 시 생성되는 유독성의 연기를 제거하도록 하여, 터널 내의 공기질 개선 및 재난 발생 시의 피해를 최소화시킬 수 있는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치는, 터널의 천장에 설치되어 전방의 공기의 이동 경로를 가이드하는 유입 호퍼와, 상기 유입 호퍼의 후방에 연결되어 유입 호퍼를 통해 공기가 유입되고, 공기 순환 방향으로 적어도 일부에 유동 경로가 형성된 직선 형상으로 연장되는 다수개의 집진전극과 상기 집진전극 각각의 내부에 상기 유동 경로면과 이격되도록 수용 배치되는 다수개의 방전전극을 포함하는 집진 모듈; 외부 전원을 인가받아 마이크로 펄스하전 전원을 생성하여 상기 집진전극 및 상기 방전전극에 공급하는 전원 공급부; 상기 유입 호퍼와 상기 집진 모듈 사이에 배치되어, 분진을 전처리하기 위한 전처리 장치; 및 상기 집진 모듈의 최후방에 배치되어 상기 유입 호퍼, 상기 전처리 장치 및 상기 집진 모듈 순으로 공기가 공기 순환 방향으로 이동되도록 순환력을 부여하는 후방 팬;을 포함하되, 상기 집진 모듈은, 상기 전처리 장치와 상기 후방 팬 사이에 서로 다수개 연결되어 설치될 수 있도록 모듈화되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원 공급부 및 상기 후방 팬의 구동을 제어하는 구동 제어부;를 더 포함하고, 상기 구동 제어부는, 디폴트 상태에서 기설정된 제1 출력값으로 상기 전원 공급부 및 상기 후방 팬의 구동을 제어하여 터널 내 유해 물질의 집진 기능을 수행하도록 하고, 터널 내 화재 발생에 대한 외부 단말로부터의 상태 전환 입력을 수신하여 비상 상태로 전환 시, 상기 제1 출력값보다 높은 전류값의 기설정된 제2 출력값으로 상기 전원 공급부 및 상기 후방 팬의 구동을 제어하여 터널 내 화재 발생에 따라 발생되는 연기 내 유해 물질의 집진 기능을 수행하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치는 터널 내에 다수개 설치되어 있고, 상기 외부 단말에는 각 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 설치 위치 및 식별 정보가 저장되어 있어, 상기 구동 제어부는, 상기 상태 전환 입력을 수신 시, 상기 상태 전환 입력에 포함된 식별 정보를 비교하여, 각 구동 제어부가 설치된 상기 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 식별 정보에 매칭되는 상태 전환 입력에 대해서만 응답하여 상기 비상 상태로 전환하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 유입 호퍼 측에 설치되며, 상기 집진 모듈에 대한 공기 유입을 증가시키기 위한 순환력을 부여하는 전방 팬;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 방전전극은 와이어 형태의 선 전극이며, 메인 라인 및 메인 라인의 양 단측의 전극 측 체결부를 포함하여 이루어지며, 상기 집진 모듈은, 상기 방전전극의 전극 측 결합부와 체결되어 상기 방전전극이 상기 집진 모듈에 설치 및 분리가 가능하도록 구성되는 고정 측 체결부를 포함하는 것이 바람직하다.

적어도 상기 집진모듈에 포함된 상기 집진전극, 상기 방전전극, 및 상기 집진전극과 상기 방전전극 사이의 절연체는, 서로 전후방 연결이 가능한 제1 결합부재 및 터널 천장에 설치하기 위한 상부의 제2 결합부재가 설치된 케이스 내부에 수용되도록 설치되되, 상기 절연체는 적어도 상기 유동 경로와 공기 이동이 차단되도록 상기 케이스 내부의 공간이 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기의 구성 및 각 구성이 유기적으로 결합함에 따라서 수행하는 기능에 의하면, 일반적으로 터널 천정에 설치되어 공기를 순환시키는 순환 팬 등의 후방 팬에 의하여 순환되는 공기가 유입 호퍼 등을 통해서 플라즈마형 집진 필터셀로 구성된 집진 모듈에 유입되도록 하여, 집진 모듈에 의하여 전기 집진 방식으로 순환되는 공기 중의 오염 물질을 집진하여 공기질을 개선시킬 수 있다.

즉, 터널 내에서 공기가 집중적으로 순환되는 후방 팬의 전방에 유입 호퍼를 통해 공기의 이동 경로를 가이드하고, 이동 경로 상에 집진 모듈을 하나 이상 모듈화하여 설치함으로써, 터널 내의 공기 질을 크게 개선할 수 있는 효과가 있다.

특히, 화재 발생 시 전방 팬 및 집진 모듈의 파워를 변동시켜 화재 발생 시 발생되는 유독성 연기를 인근의 후방 팬 및 집진 모듈을 통해 흡입하고 이를 전기 집진 방식을 통해 정화시킴으로써, 유독성 연기를 최대한 제거할 수 있도록 하여, 화재 발생 시 유독성 연기에 의한 터널 내의 2차 사고의 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 구성 및 설치 예를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예의 구현을 위한 집진 모듈의 예를 설명하기 위한 도면.
도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예의 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 구동 제어에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따른 집진 모듈 내의 방전 전극의 구성 예.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.

또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.

도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 구성 및 설치 예를 설명하기 위한 도면, 도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예의 구현을 위한 집진 모듈의 예를 설명하기 위한 도면, 도 6 및 7은 본 발명의 일 실시예의 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 구동 제어에 대한 실시예를 설명하기 위한 도면, 도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따른 집진 모듈 내의 방전 전극의 구성 예이다.

상술한 도면을 함께 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치는 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이, 집진 모듈(20), 전원 공급부(29) 및 전처리 장치(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

집진 모듈(20)은 집진 모듈(20)은 도 2 등에 도시된 바와 같이 터널의 천장(100)에 설치되어 전방의 공기를 후방으로 이동시키는 순환력을 부여하는 후방 팬(30)과 공기가 유동되도록 일종의 케이스로 구성된 배기 호퍼(31)를 통해 연결되는 구성으로서, 이를 통해 후방 팬(10)에 의하여 이동되는 공기(A)가 유입되며, 이를 전기 집진 방식을 통해 정화시킨다. 즉, 유입된 공기에 포함된 오염 물질을 하전시키고, 이를 집진전극(22)을 통해 포집하여 공기를 정화시켜 배출(B)하는 기능을 수행한다.

이러한 공기의 이동을 위한 이동 경로가 형성될 수 있으며, 도면들에 도시된 바와 같이 이를 위해서 유입 호퍼(10)가 최전방에 설치될 수 있다. 유입 호퍼(10)는 터널의 천장에 설치되어 전방의 공기의 이동 경로를 가이드하며, 집진 모듈(20)은 유입 호퍼(10)의 후방에 연결되어 유입 호퍼(10)를 통해 공기가 모이면서 유입될 수 있도록 설치될 수 있다.

상술한 바와 같이 집진 모듈(20)은 실린더(23)를 형성하는 집진전극(22)을 포함한다. 집진 모듈(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 오염된 공기가 유입되어 1차적인 집진 기능을 수행하는 구성이다. 집진전극(22)은 구체적으로, 공기 순환 방향으로 적어도 일부에 유동 경로가 형성된 직선 형상으로 연장되는 다수개의 전극으로서, 유동 경로는 상술한 실린더(23)의 내부 경로를 의미한다. 실린더(23)를 제외한 집진전극(22)의 구조는 실린더(23)가 이루는 실질적인 제1 집진전극의 형태를 서로 전기적으로 연결하기 위한 구조로서 이해될 것이다.

방전전극(26)은 막대 형상의 전극으로서, 공기를 급속으로 이온화하여 공기 중의 이온화된 오염물질이 집진전극(22)의 실린더(23) 내부에 집진되도록 하기 위한 구성이다. 방전전극(26)은 상술한 집진전극(22)의 구조와 유사하게, 막대 형상의 방전전극(26)과 이들을 서로 연결하는 프레임(25, 25-1)을 포함하도록 구성될 수 있다. 방전전극(26)은 설치 시 실린더(23)의 개구부(24)를 통해 삽입되며, 오염된 공기 역시 개구부(24)를 통해 유입되어 오염된 공기, 즉 전방 팬(10)의 후방으로부터 배출되어 유입되는 공기 상의 오염 물질이 방전 및 집진되도록 구성된다.

집진 모듈(20)은 상술한 바와 같이 마이크로 펄스 전압을 갖는 전원이 인가된다. 이를 통해 플라즈마 효과가 발생되어 먼지 제거 및 세균 제거에 효과적으로 기능할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 나노 촉매 필터가 상기의 집진 모듈(20)에 인접한 위치, 예를 들어 도 3에 도시된 방전전극(26)을 연결하는 프레임(25, 25-1)이 배치될 수 있는 집진 모듈(20)의 케이스(21) 내부에 배치될 수 있다. 이때 나노 촉매 필터는 본 발명의 구성으로서 전처리 필터(40)에 해당하거나 전처리 필터(40)와 독립적으로 설치되는 부수적인 부재로서 이해될 수 있다.

프레임(25, 25-1)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 집진 모듈(20)의 케이스(21) 내부의 집진전극(22)의 양 단측 영역에 와이어 형태의 방전전극(26)을 양쪽에서 고정 지지하는 동시에 전원 공급부(29)를 통해 다수개의 방전전극(26)에 마이크로 펄스 전원을 동시에 인가하기 위해서 설치되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 강한 바(Bar) 형태의 방전전극(26)을 한쪽에서 고정 지지하는 동시에 다수개의 방전전극(26)에 마이크로 펄스 전원을 동시에 인가하기 위해서 하나의 프레임(25)만이 설치될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 있어서, 도 3 및 4에 도시된 실시예와 다른 실시예에 있어서, 방전전극(26)이 와이어 형태가 아닌 강도가 높은 바(Bar) 형태의 전극인 경우, 상술한 바와 같이, 다른 하나의 프레임(25-1)은 설치되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이 프레임(25)에만 방전전극(26)이 고정되어 집진전극(22)의 실린더(23) 내부에 위치될 수 있도록 구현될 수 있다. 이때 방전전극(26)은 도 8 내지 9와 같이 프레임(25)에 걸림 고정되도록 구현되거나, 그 강도를 고려하여 프레임(25)에 용접 방식 등으로 직접 설치될 수 있다. 또한 이 경우, 후술하는 바와 같은 또 다른 제1 절연체(27-1)는 미설치 될 수 있다.

한편, 도 3에 도시되나 바와 같이, 집진 모듈(20)에는 절연체(27)가 순환되는 공기와 차단되도록 케이스(28) 내부에 수용되어 집진 모듈(20)에 설치되거나, 도 3과 달리 인접하게 배치될 수 있다. 케이스(28)에는 절연체(27)의 기능 수행을 위해서 집진전극(22) 및 방전전극(26)의 프레임(25)이 절연체(27)와 각각 연결되도록, 공기 순환이 차단되도록 개구된 개구부(미도시)가 형성될 수 있다.

절연체(27)은 애자로 지칭되는 부재로서, 상술한 바와 같이 전기 집진기에 있어서 집진전극과 방전전극을 절연하도록 그 사이에 배치 및 연결되는 모든 구성을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 또한 절연체(27)에 대응되어, 프레임(25-1)과 집진전극(22) 사이를 절연하기 위한 또 다른 절연체(27-1)가 도 4 등과 같이 설치됨이 바람직하다. 이하의 설명에 있어서 절연체(27)로 지칭되는 것은 필요에 따라서 절연체(27) 그 자체만을 지시하거나, 그 기능에 대한 설명일 경우 제1 절연체(27, 26-1)를 포함하는 개념으로 이해될 것이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 절연체(27)는 공기 유동 경로의 외부, 즉 집진 모듈(20)이 배치되는 외형의 외부에 배치되어, 공기와 차단되도록 구성될 수 있다. 한편 절연체(27)은 도면들에 도시된 바와 같이 집진 모듈(20)에 설치되거나, 그에 인접하도록 설치될 수 있다.

한편 방전전극(26)의 경우, 상술한 도면들의 예와 같이 단측이 프레임(25)에 고정 설치되도록 구성되며, 다른 단측이 도면에 도시되지 않았으나 상술한 프레임(25-1)에 설치되도록 구성되며, 절연체(27, 27-1)에 의하여 집진전극(22)과 절연되도록 구성될 수 있다. 또는, 집진전극(22)과 절연 연결되더라도 절연체로 구성되는 고정체(미도시)에 고정 설치되도록 구성될 수 있다.

그러나, 유지 보수의 측면에서 방전전극(26)은 상술한 고정체 및 프레임(25, 25-1)에 간단하게 설치 및 분리가 가능하도록 구성될 수 있다. 이에 대한 실시예가 도 8 내지 10에 도시되어 있다.

먼저 도 8 및 9를 참조하면, 방전전극(26)은 구체적으로, 하나의 와이어 또는 그 이상의 와이어가 결합된 와이어 형태의 선 전극으로 구성될 수 있다. 구체적인 구성으로는, 실질적인 선 전극을 이루는 메인 라인(262)을 포함할 수 있다.

한편, 상술한 프레임(25) 및 고정체를 포함하는 구성으로서, 집진 모듈(20)에 상술한 바와 같이 구성될 수 있고, 방전전극(26)이 집진 모듈(20)에 설치 및 분리가 가능하도록 구성되는 고정 측 체결부(프레임(25, 25-1) 및 고정체를 포함하는 개념)이 집진 모듈(20)에 포함될 수 있다.

이러한 구성에 있어서 메인 라인(262)의 양단측에는, 전극 측 결합부(261, 264)가 포함될 수 있다. 이때 전극 측 결합부는, 도 8 등에 도시된 바와 같이 단측은 후크(264), 단측은 와이어의 절곡 제조 방식을 통해 구성되는 링(261)으로 구성될 수 있거나, 전극 측 결합부를 구성하는 양 단측이 모두 후크 또는 호두 링으로 구성될 수 있다. 물론, 후크(264)와 링(261)의 설치 위치 역시 메인 라인(262)의 양 단측에서 자유롭게 구성될 수 있다.

또한, 메인 라인(262)의 일 영역에는, 설치 시 와이어를 인장하여 후크 결합을 체결한 뒤 이를 회복 시 탄성을 주도록 하여, 설치의 용이성 확보와 더불어 설치 후 강한 체결력을 부여하기 위해서, 전극 탄성체(263)가 형성될 수 있다. 물론 도 8에 도시된 바와 같이 전극 구조에 따라서 전극 탄성체(263)는 메인 라인(262)의 양 단측 중 적어도 어느 한 단측에 인접되도록 형성됨이 바람직하나, 이에 제한되지는 않을 것이다.

상술한 방전전극(26)이 고정 측 체결부에 결합되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 예를 들어 한 단측의 링(261) 등의 전극 측 결합부는, 고정체(251), 프레임(25, 25-1) 등에 형성된 후크(2511)에 걸리도록 고정되며, 다른 단측의 후크(264)의 전극 측 결합부는, 프레임(250)에 형성된 후크 결합을 위한 결합체(2501)에 걸리도록 고정될 수 있다. 물론, 반드시 고정체(251), 프레임(25, 25-1) 등에 후크(2511)가 형성되거나, 다른 고정체(251), 프레임(25, 25-1) 등 측에 결합체(2501)가 형성되어야 하는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 링(261) 및 후크(264)가 메인 라인(262)의 양 단측에 어떻게 컴비네이션을 이루면서 형성되었는지 여부에 따라서 다양한 실시예로 형성될 수 있다.

한편 도 10을 참조하면, 상술한 바와 같이 전극 측 결합부의 다양한 구성예가 도시되어 있다. 도 10의 (a)를 참조하면, 도 9에 도시된 실시예와 같이, 후크(154)가 일 단측에 형성될 수 있고, 이때 프레임(250)의 방전전극(26)의 고정 위치에 다른 후크 등의 결합체(2501)가 형성되어, 이에 걸림 결합되도록 구성될 수 있다.

도 10의 (b) 실시예에서는, 후크(264)가 결합되는 결합체(2502)는 다단 걸림부(2503)가 형성되어, 다양한 높이에서 인장력을 변경시키면서 후크(264)를 걸림 결합하도록 구성될 수 있다.

한편 도 10의 (c) 실시예에서는, (b)와 같이 다단 걸림부(2503)에 의한 불연속적 인장력 변경과 달리, 후크(264)가 결합되는 결합체(2504)에 탄성체(2505)가 형성되어, 연속적인 인장력 변경 구조로 후크(264)를 걸림 결합하도록 구성될 수 있다.

도 10의 (d) 실시예에서는, (a) 내지 (c) 실시예와 달리, 프레임(250)에 별도의 구성을 설치하여 후크(264)와 결합되도록 하는 것이 아니라, 프레임(250)에 홀(2506)을 형성하고, 해당 홀(2506)에 후크(264)를 삽입하면서 프레임(250) 자체에 후크(264)가 걸림되는 방식으로 체결되도록 구성될 수 있다.

물론 상술한 (a) 내지 (d)의 실시예는 각 실시예가 독립적으로 구현되거나 그 특징들의 전부 또는 일부가 결합되어 구현될 수 있다. 또한, 후크(264)의 형성 위치는 메인 라인(262)의 양 단측의 어느 하나 또는 전체가 될 수 있다. 이와 같은 설명에 대응되어, 도 10에서는 프레임(250)에 대한 설치를 위한 구조의 실시예에 대해서 설명하고 있으나, 이와 동일한 실시예가 고정체(251)에 대한 설치를 위한 구조의 실시예로 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이러한 다양한 실시예를 통해, 와이어 형태의 방전전극(26)은 인장하면서 고정 측 체결부에 걸리도록 체결되는 동시에, 체결 완료 시 탄성력에 의한 복원력에 의하여 와이어가 강하게 제1 집진전극(12)에 고정될 수 있다. 또한 세척 등의 유지 보수 측면에 있어서도 설치 프로세스와 반대의 프로세스를 통해 간편하게 방전전극(26)을 분리할 수 있는 효과가 있다.

한편 상술한 바와 같이 집진 모듈(20)은 집진전극(22), 방전전극(26) 및 절연체(27, 27-2) 등을 포함하는 구성인데, 해당 구성들은 본 발명의 기능 수행을 위해서 전방 팬(10)의 후방에 전방 팬(10) 및 터널의 천장(100) 등과 각각 결합하여 고정되어야 한다. 이를 위해서, 도 1 등에 도시된 바와 같이 집진 모듈(20)의 각 구성은 케이스(21) 내부에 수용되도록 상술한 도 2 내지 5의 구조로서 설치될 수 있다.

이 때 상술한 바와 같이, 절연체(27, 27-1)에 오염 물질이 접착됨에 따른 쇼트 등의 발생을 방지하기 위해서, 절연체(27, 27-1)는 상술한 바와 같이, 공기의 유동 경로와 공기 이동이 차단되도록 케이스(21) 내부의 별도의 공간이 구성되어, 해당 공간에 절연체(27, 27-1)가 위치되도록 구성될 수 있다. 이때 해당 공간에는 상술한 바와 같이 집진전극(22) 및 방전전극(26) 등이 연결되는 개방구만이 존재하고 해당 개방구는 고무 등의 탄성체들로 빈 공간이 밀폐되도록 구성될 수 있다.

이때 케이스(21)에는, 집진 모듈끼리 전후방 연결이 가능한 제1 결합부재(220) 및 터널 천장(100)에 설치 및 고정되기 위한 상부의 제2 결합부재(230, 231)이 각각 형성될 수 있다. 제1 결합부재(220)는 일종의 케이스 사이에서 공기의 이동 경로를 유지하기 위한 서브 케이스의 개념으로 이해될 수 있고, 제2 결합부재(230, 231)은 도 2 등에 도시된 바와 같이 케이스(21, 210, 211), 유입 호퍼(10), 후방 팬(30) 등의 외형에 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 형성되어, 천장(100)과의 앵커 결합을 위한 앵커 볼트(231) 및 앵커 볼트 연결 브라켓(230) 등의 구성으로 이해될 수 있다. 물론 상기의 구성은, 천장(100)과 각 구성들의 결합 구조에 따라서 다른 부재가 사용될 수 있음은 당연할 것이다.

상술한 바와 같이 집진 모듈(20)은 제1 결합부재(220)를 통해 도 1에 도시된 바와 같이 서로 다수개의 케이스(210, 211)가 연결된다. 이는, 터널 내의 공기 처리량, 후방 팬(30)의 동작에 의한 후방에서의 단위 시간 당 공기 유동량 등에 의하여 결정되는 시간 당 공기 집진량에 따라서, 다수개의 집진 모듈(20)이 그룹화되어 설치될 필요가 있는 경우를 대비하기 위함이다.

도 1에는 다수개의 집진 모듈(200, 201)이 공기 이동 방향으로 길게 연결되어 있도록 모듈화 된 것으로 도시되어 있으나, 터널 내부의 후방 팬(30)의 스펙에 따라서, 3차원적, 즉 x, y, z 축으로 서로 다수개가 모듈화되어 연결/설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이 전방 팬(11)이 추가적으로 설치될 수 있다. 이는, 상술한 집진 모듈(20)의 구조 상 공기 유입 속도가 충분히 확보되지 않을 수 있기 때문에, 집진 모듈(20)로부터 이동되는 공기를 전방에서 더욱 강하게 유입시킴으로써 공기의 원활한 처리 및 순환이 가능하도록 하기 위해서, 전방 팬(11)이 집진 모듈(20) 및 해당 집전 모듈이 그룹화되어 설치되는 경우 그 그룹의 최전방 측에 설치될 수 있다.

전원 공급부(29)는 상술한 바와 같이, 외부 전원을 인가받아 마이크로 펄스하전 전원을 생성하여 집진전극(22) 및 방전전극(26)에 공급하는 기능을 수행한다.

구체적으로, 이러한 펄스형 전기 집진기에는 각 전극에 직류 전원 및 펄스형 전원을 인가하기 위해서 펄스 전원을 발생하는 전원 회로가 설치되어, 입력 전압으로부터 고전압 펄스를 발생하여 방전 전극에 인가하도록 하는 동시에 저전압을 집진 전극에 인가하도록 하기 위한 전원 회로가 포함될 수 있다.

구체적으로 교류의 전원공급을 받아서, 정류기를 포함하는 변압회로를 통해 고전압을 발생시키며, 펄스 스위칭 장치 등을 통해서 해당 고전압의 전원을 펄스 전원으로 변환하는 구성이 포함될 수 있다.

전처리 장치(40)는, 상술한 바와 같이 예를 들어 나노 촉매 필터 등으로 구성되거나 일반적인 메쉬형 필터가 설치되는 구성으로서, 큰 입자 또는 일정한 오염물질 등의 분진을 전저리하도록 구성될 수 있다. 또한 도 2 등에 도시된 바와 같이, 유입 호퍼(10)과 집진 모듈(20)의 사이에 배치될 수 있으나, 집진 모듈(20)이 다수개 연결되는 경우 각 집진 모듈(20)의 공기 이동 방향의 연결 영역에도 배치될 수 있다.

이러한 전처리 장치(40)에는 필터 세척 모듈(41)이 설치될 수 있다. 자동 세척 수단은 세척액 이동 경로 및 노즐, 세척액 순환 펌프 등을 포함하는 구성으로서, 전처리 장치(40)의 내부, 바람직하게는 상술한 바와 같이 전처리 장치(40)에 설치되는 필터 등을 자동으로 세척하는 기능을 수행한다. 해당 세척 기능은 후술하는 외부 단말(50)에 의하여 제어될 수 있다.

한편 상술한 바와 같이, 본 발명의 각 실시예에 따른 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선 장치는, 일반적인 구동 시 상술한 바와 같이 터널 내의 분진 등의 유해 물질을 전기 집진 방식을 통해 제거하는 기능을 수행하나, 화재 발생 시 화재 발생에 의하여 생성되는 유독성 가스를 제거하는 기능을 수행해야 한다.

이를 위해서 본 발명의 각 실시예에 따른 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선 장치는, 도 6에 도시된 바와 같이 전원 공급부(29) 및 후방 팬(30)을 포함하여, 상술한 전방 팬 및 필터 세척 모듈(41) 등을 통합적으로 제어하는 구동 제어부(50)를 더 포함할 수 있다.

이때 구동 제어부(50)의 핵심 기능은 전원 공급부(29) 및 전방 팬 또는 후방 팬(30)의 구동을 제어하는 기능이다. 즉, 상술한 유해 물질 제거를 위한 상태, 즉 화재가 발생되지 않은 일반적인 사용 상태로서 디폴트 상태에서, 구동 제어부(50)는 기설정된 제1 출력값으로 전원 공급부(29) 및 후방 팬(30)의 구동을 제어하여 터널 내 유해 물질의 집진 기능을 수행하도록 한다.

이때 제1 출력값은 외부의 전원(70)에서 각 구성에 가해지는 전원의 절대값 또는 상대값을 의미할 수 있다. 예를 들어 후방 팬(30)에 전원을 공급하기 위해서 전원 변환 등을 수행하는 변압기(33), 집진 모듈(20)에 마이크로 펄스하전을 공급하기 위해서 전원 변환 등을 수행하는 전원 공급부(29), 전방 팬(11)에 전원을 공급하기 위해서 전원 변환 등을 수행하는 변압기(13) 및 필터 세척 모듈(41)에 전원을 공급하기 위해서 전원 변환 등을 수행하는 변압기(42) 등에 동일한 전압이 이용되는 경우 해당 전압값을 의미하거나, 서로 다른 구동 전압으로 구동되는 경우 디폴트 상태에서의 각 구동 전압을 1로 설정한 상대값으로 의미될 수 있다.

한편 구동 제어부(50)는 터널 내 화재 발생에 대해서 해당 터널을 관리하는 관제 단말 등의 외부 단말(60)로부터의 상태 전환 입력을 수신하여 비상 상태로 전환하게 되면, 상술한 제1 출력값과 다른, 바람직하게는 제1 출력값보다 높은 전류(전압)값의 기설정된 제2 출력값으로 전원 공급부(29), 전방 팬(11) 및/또는 후방 팬(30)의 구동을 제어함으로써, 터널 내의 화재 발생에 따라서 발생되는 연기(유독성) 내의 유해 물질의 집진 기능을 수행하도록 할 수 있다.

이때 제2 출력값은 상술한 제1 출력값과 동일한 개념으로써, 각 구성의 구동 전압에 따른 절대값 또는 상대값이 될 수 있다. 이때 상대값을 의미하는 경우 상술한 바와 같이 각 구동 전압이 디폴트 상태에서 1로 설정된 경우, 해당 값보다 큰 값으로 설정되는 것으로 이해될 것이다.

한편, 터널 내에는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치가 다수개 설치되어 상술한 외부 단말(60)에 의하여 관리될 수 있다. 이때 외부 단말(60)에는 관리를 위해서 각 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 터널 내의 설치 위치 및 식별 번호가 매칭되어 관리됨으로써, 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치 각각(E1, E2)의 설치 위치 및 이에 대한 모니터링을 수행하도록 할 수 있다.

이 경우, 터널 내에서 화재가 발생 시, 모든 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치가 상술한 화재 발생에 의한 비상 상태로 전환될 필요가 없다. 즉 외부 단말(60)에서는 비상 상태로 전환되어야 하는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치만을 지정하여 해당 상태의 전환을 요청하기 위한 상태 전환 입력을 수행할 수 있다.

이 경우, 각 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치에 연동된 구동 제어부(C1, C2)는, 외부 단말(60)로부터 상태 전환 입력을 수신하게 되면, 상태 전환 입력에 포함된 식별 정보, 즉 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 식별 정보를 비교함으로써, 구동 제어부(29)가 설치된(또는 연동된) 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 식별 정보에 매칭되는 상태 전환 입력에 대해서만 응답하여 비상 상태로 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치를 전환하도록 할 수 있다.

이를 통해서, 화재가 발생된 위치에서 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치를 비상 상태로 전환하여, 유독성 연기의 신속한 제거를 수행할 수 있고 필요 시 추가적인 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치에 대한 상태 전환 입력을 수행하여, 화재 발생에 따른 유독성 연기의 발생 시 이를 즉시 광범위하게 제거하여, 화재 발생 시의 유독성 연기에 의한 2차 인명 피해 및 유독성 연기에 의한 시야 방해에 따른 터널 외부로의 탈출 방해를 해소할 수 있다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

터널의 천장에 설치되어 전방의 공기의 이동 경로를 가이드하는 유입 호퍼와, 상기 유입 호퍼의 후방에 연결되어 유입 호퍼를 통해 공기가 유입되고, 공기 순환 방향으로 적어도 일부에 유동 경로가 형성된 직선 형상으로 연장되는 다수개의 집진전극과 상기 집진전극 각각의 내부에 상기 유동 경로면과 이격되도록 수용 배치되는 다수개의 방전전극을 포함하는 집진 모듈;
외부 전원을 인가받아 마이크로 펄스하전 전원을 생성하여 상기 집진전극 및 상기 방전전극에 공급하는 전원 공급부;
상기 유입 호퍼와 상기 집진 모듈 사이에 배치되어, 분진을 전처리하기 위한 전처리 장치; 및
상기 집진 모듈의 최후방에 배치되어 상기 유입 호퍼, 상기 전처리 장치 및 상기 집진 모듈 순으로 공기가 공기 순환 방향으로 이동되도록 순환력을 부여하는 후방 팬;을 포함하되,
상기 집진 모듈은,
상기 전처리 장치와 상기 후방 팬 사이에 서로 다수개 연결되어 설치될 수 있도록 모듈화되는 것을 특징으로 하는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치.
제1항에 있어서,
상기 전원 공급부 및 상기 후방 팬의 구동을 제어하는 구동 제어부;를 더 포함하고,
상기 구동 제어부는,
디폴트 상태에서 기설정된 제1 출력값으로 상기 전원 공급부 및 상기 후방 팬의 구동을 제어하여 터널 내 유해 물질의 집진 기능을 수행하도록 하고, 터널 내 화재 발생에 대한 외부 단말로부터의 상태 전환 입력을 수신하여 비상 상태로 전환 시, 상기 제1 출력값보다 높은 전류값의 기설정된 제2 출력값으로 상기 전원 공급부 및 상기 후방 팬의 구동을 제어하여 터널 내 화재 발생에 따라 발생되는 연기 내 유해 물질의 집진 기능을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치.
제2항에 있어서,
상기 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치는 터널 내에 다수개 설치되어 있고, 상기 외부 단말에는 각 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 설치 위치 및 식별 정보가 저장되어 있어,
상기 구동 제어부는,
상기 상태 전환 입력을 수신 시, 상기 상태 전환 입력에 포함된 식별 정보를 비교하여, 각 구동 제어부가 설치된 상기 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치의 식별 정보에 매칭되는 상태 전환 입력에 대해서만 응답하여 상기 비상 상태로 전환하도록 하는 것을 특징으로 하는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치.
제1항에 있어서,
상기 유입 호퍼 측에 설치되며, 상기 집진 모듈에 대한 공기 유입을 증가시키기 위한 순환력을 부여하는 전방 팬;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치.
제1항에 있어서,
상기 방전전극은 와이어 형태의 선 전극이며, 메인 라인 및 메인 라인의 양 단측의 전극 측 체결부를 포함하여 이루어지며, 상기 집진 모듈은, 상기 방전전극의 전극 측 결합부와 체결되어 상기 방전전극이 상기 집진 모듈에 설치 및 분리가 가능하도록 구성되는 고정 측 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치.
제1항에 있어서,
적어도 상기 집진모듈에 포함된 상기 집진전극, 상기 방전전극, 및 상기 집진전극과 상기 방전전극 사이의 절연체는, 서로 전후방 연결이 가능한 제1 결합부재 및 터널 천장에 설치하기 위한 상부의 제2 결합부재가 설치된 케이스 내부에 수용되도록 설치되되, 상기 절연체는 적어도 상기 유동 경로와 공기 이동이 차단되도록 상기 케이스 내부의 공간이 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈형 플라즈마 전기집진기를 포함하는 터널 공기질 개선장치.