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KR102107223B1 - 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템 - Google Patents

풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템 Download PDF

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KR102107223B1
KR102107223B1 KR1020170062727A KR20170062727A KR102107223B1 KR 102107223 B1 KR102107223 B1 KR 102107223B1 KR 1020170062727 A KR1020170062727 A KR 1020170062727A KR 20170062727 A KR20170062727 A KR 20170062727A KR 102107223 B1 KR102107223 B1 KR 102107223B1
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정경균
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Abstract

본 발명은 소각화로가 설치되는 공정시스템에 미세먼지를 저감할 수 있는 장치들을 구성하여 깨끗한 공기를 방출하도록 하며, 나아가 방출되는 깨끗한 공기를 이용하여 풍력발전을 할 수 있는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
이를 위해, 소각화로와 연결되며, 상기 소각화로의 작용에 따라 발생된 미세먼지를 집진하도록 물을 분사하는 하나 이상의 물분사부; 상기 물분사부와 연결되어 상기 물분사부로부터 먼지가 집진된 물을 전달받아 먼지를 여과한 물을 외부로 배출하는 하나 이상의 집수정부; 상기 물분사부와 연결되어 상측으로 길이방향을 형성하며, 상기 물분사부를 통과한 공기를 외부로 배출하는 공기배출부; 상기 공기배출부 상단에 구비되어 배출되는 공기 및 외부의 바람을 이용하여 작동하는 풍력발전기 및 상기 물분사부에 물을 공급하는 물공급부를 포함하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템을 제공할 수 있다.
이를 통한, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 적어도 2개의 물 분사시스템을 형성하여 소각화로가 설치되는 공정시스템의 미세먼지를 효과적으로 집진할 수 있는 장점이 있고, 하나 이상의 집수정부를 구비하여 미세먼지 집진수의 미세먼지를 효과적으로 여과하여 깨끗한 물만 밖으로 내보낼 수 있는 장점이 있으며, 공정시스템의 공기배출부 끝단에 풍력발전기를 구비하여 미세먼지가 집진되어 배출되는 깨끗한 공기를 통해 발전할 수 있도록 함으로써, 보다 효과적으로 에너지를 활용할 수 있는 장점이 있다.

Description

풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템{Fine dust reduction system with wind power generator}
본 발명은 미세먼지 저감 시스템에 관한 것으로, 특히 풍력발전기를 구비하여 풍력발전도 함께 수행할 수 있는 미세먼지 저감 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 미세먼지는 여러 가지 복합된 성분을 가진 대기 중 부유 물질로서, 지름이 10마이크로미터보다 작고, 2.5마이크로미터보다 큰 입자를 미세먼지라고 하고, 2.5마이크로미터 이하의 입자는 초미세먼지라고 불리며, 미세먼지들은 크기가 작아 사람의 폐와 혈중으로 유입될 수 있고, 주로 탄소, 유기탄화수소, 질산염, 황산염, 유해금속 성분 등으로 구성되는 특성 상 미세먼지의 노출은 호흡기 및 심혈관계 질환을 유발할 수 있고, 건강을 악화시켜 사망률을 크게 증가시킨다고 보고되고 있다.
이러한 미세먼지들의 경우, 주로 차량의 연소나 산업단지 또는 농수산업 또는 폐기물 시설에서 무언가를 소각할 때 발생된다. 특히, 이중에서도 소각화로가 구비되는 민간발전시설, 제조업 연소시설, 농축수산업 시설, 폐기물소각시설 등의 경우는 PM2.5 배출량이 각각 차례대로 연간 약 635(ton/yr), 약 493(ton/yr), 약 418(ton/yr), 약221(ton/yr)에 이르는 등, PM2.5 배출량 상위 20위 권에 다수 포진하고 있어 미세먼지 발생비율이 상당한 것으로 나타나고 있는 실정이다.
초미세먼지(PM2.5)의 건강영향 평가 및 관리정책 연구에 대한 연구보고서 2012-03, 공성용 외
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 소각화로가 설치되는 공정시스템에 미세먼지를 저감할 수 있는 장치들을 구성하여 깨끗한 공기를 방출하도록 하며, 나아가 방출되는 깨끗한 공기를 이용하여 풍력발전을 할 수 있는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하고자 본 발명은 소각화로와 연결되며, 상기 소각화로의 작용에 따라 발생된 미세먼지를 집진하도록 물을 분사하는 하나 이상의 물분사부; 상기 물분사부와 연결되어 상기 물분사부로부터 먼지가 집진된 물을 전달받아 먼지를 여과한 물을 외부로 배출하는 하나 이상의 집수정부; 상기 물분사부와 연결되어 상측으로 길이방향을 형성하며, 상기 물분사부를 통과한 공기를 외부로 배출하는 공기배출부; 상기 공기배출부 상단에 구비되어 배출되는 공기 및 외부의 바람을 이용하여 작동하는 풍력발전기 및 상기 물분사부에 물을 공급하는 물공급부를 포함하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템을 제공할 수 있다.
여기서 상기 물분사부는, 내부에 공간을 형성하는 물분사부 하우징; 상기 물분사부 하우징의 내부면에 결합되며, 상기 물공급부와 연결되어 물을 수용하는 하나이상의 공급파이프; 상기 공급파이프에 의해 지지되도록 연결되어 상기 물분사부 하우징 내부로 물을 분사하는 제1 물분사장치 및 상기 물분사부 하우징 하단에 구비되고 상기 집수정부와 연결되어 미세먼지 집진수를 전달하는 배출관을 포함하며, 상기 제1 물분사장치는, 나선형으로 길이를 형성하여 물이 유동하는 유동파이프 및 상기 유동파이프에 형성되는 다수의 분사노즐을 포함할 수 있다.
또한 상기 공기배출부는, 상기 물분사부를 통과한 미세먼지를 집진하도록 하단에 제2 물분사장치가 구비되며, 상기 공기배출부의 하단은 상기 제2 물분사장치의 물을 배출할 수 있도록 상기 집수정부와 연결될 수 있다.
또한 상기 풍력발전기는, 상기 공기배출부 상부 외측으로 결합되는 받침부; 상기 받침부 상측으로 형성되어 상기 공기배출부의 배출되는 공기로 회전력을 발생시키는 날개부; 상기 날개부 상측으로 형성되며, 외부의 공기를 수용하도록 외부에 노출되어 회전력을 증가시키는 지지부 및 최상단에 구비되어 상기 날개부 및 지지부에서 전달된 회전력에 의해 발전하는 구동부를 포함하며, 상기 구동부와 상기 날개부는 하나의 회전축에 의해 연결될 수 있다.
또한 상기 날개부는, 날개부 상단과 하단에 부착되며, 상기 공기배출부의 바람을 통과시키는 동시에 상기 회전축을 지지하도록 형성되는 2개의 회전축 지지대; 상기 2개의 회전축 지지대 사이의 회전축 외주를 따라 형성되는 나선형의 내기구동날개 및 상기 내기구동날개의 외측을 감싸도록 상기 2개의 회전축 지지대 사이에 형성되는 날개부 하우징을 포함할 수 있다.
또한 상기 회전축은, 상기 날개부 하단측 끝단에 원뿔형의 공업용 다이아몬드를 구비하여 상기 날개부 하단측 회전축 지지대와 선접촉하여 마찰을 최소화 하며 회전할 수 있다.
또한 상기 지지부는, 상기 구동부를 지지하는 적어도 3개의 구동부 지지바 및 상기 구동부와 날개부 사이의 회전축 길이를 따라 형성되며, 스크류 형태로 형성되는 외기구동날개를 포함하며, 상기 회전축은 외기구동날개에 의해 외부의 바람으로 회전력이 증가될 수 있다.
또한 상기 구동부는, 내부에 공간을 형성하는 구동부 하우징; 상기 구동부 하우징 일측 내주면을 따라 형성되는 내접기어; 상기 회전축과 결합되어 상기 내접기어와 연결되는 회전판; 상기 내접기어와 치합되는 변속기어; 상기 변속기어와 치합하는 발전기어; 상기 발전기어와 연결되어 전기를 생성하는 발전기; 상기 발전기와 연결되어 발전기의 전기를 축전하는 축전지 및 상기 발전기 및 축전지를 내재시키는 발전기 하우징을 포함할 수 있다.
또한 상기 물공급부는, 물탱크와 물 펌프를 포함하여 상기 물분사부와 연결될 수 있다.
한편, 상기 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 상기 소각화로와 물분사부 사이를 연결하는 연결부에 소각재 거름망을 구비할 수 있다.
또한, 상기 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 농도센서 및 제어부를 포함하는 물공급조절부를 더 포함하며, 상기 농도센서는, 상기 집수정부 하부에 설치되어 제어부와 연동하며, 미세먼지의 농도를 측정하여 제어부로 전송하고, 상기 제어부는 상기 농도센서로부터 측정된 미세먼지의 농도에 따라 상기 물공급부의 물 공급량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 상기 공기배출부 상부에 설치되는 공기유도부를 더 포함하며, 상기 공기유도부는 회전팬과 모터를 포함하여, 공기를 빠르게 배출하도록 유도할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 적어도 2개의 물 분사시스템을 형성하여 소각화로가 설치되는 공정시스템의 미세먼지를 효과적으로 집진할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 하나 이상의 집수정부를 구비하여 미세먼지 집진수의 미세먼지를 효과적으로 여과하여 깨끗한 물만 밖으로 내보낼 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 공정시스템의 공기배출부 끝단에 풍력발전기를 구비하여 미세먼지가 집진되어 배출되는 깨끗한 공기를 통해 발전할 수 있도록 함으로써, 보다 효과적으로 에너지를 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 물분사부 내부구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 풍력발전기의 내부를 투영하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 풍력발전기의 내부를 투영하여 도시한 정면도이다.
도 5는 도 3 내지 도 4의 풍력발전기의 일 구성인 회전축 지지대의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 물공급조절부 및 공기유도부가 추가된 개략도이다.
도 7은 도 6의 물공급조절부의 작동 블록도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 물분사부 내부구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 풍력발전기의 내부를 투영하여 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 풍력발전기의 내부를 투영하여 도시한 정면도이고, 도 5는 도 3 내지 도 4의 풍력발전기의 일 구성인 회전축 지지대의 사시도이다.
또한, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템의 물공급조절부 및 공기유도부가 추가된 개략도이며, 도 7은 도 6의 물공급조절부의 작동 블록도이다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은 소각화로(10), 물분사부(100), 집수정부(200), 공기배출부(300), 풍력발전기(400), 물공급부(500)를 포함할 수 있다.
자세하게는, 소각화로(10)는 물분사부(100)와 연결될 수 있다. 여기서, 소각화로(10)의 위치는 한정되지 않으나, 일반적으로 지하에 매설되도록 형성되므로 이하에서는 지하에 매설된 형태를 바탕으로 설명하기로 한다.
소각화로(10)와 물분사부(100)는 연결부(50)에 의해 연결되며, 연결부(50)는 제1 내지 제3 연결부(50-1, 50-2, 50-3)가 순차적으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 연결부(50-1)는 소각화로(10)와 연결되는 통기관일 수 있다. 또한, 제1 연결부(50-1)는 상측으로 경사지도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 연결부(50-1)는 통기가 원활하도록 30°내지 60°사이의 경사를 형성하는 것이 바람직하다.
제2 연결부(50-2)는 제1 연결부(50-1)와 제3 연결부(50-3)를 연결하는 통기관일 수 있다. 또한, 제2 연결부(50-2)는 지하에서 외부로 수직 돌출되도록 형성될 수 있다.
제3 연결부(50-3)는 물분사부(100)와 연결되는 통기관일 수 있다. 또한, 제3 연결부(50-3)는 수평으로 형성될 수 있다.
여기서 연결부(50)는, 소각화로(10)에서 발생된 입자가 큰 먼지들을 1차적으로 거르기 위한 소각재 거름망(60)이 구비될 수 있으며, 바람직하게는 경사지도록 형성된 제1 연결부(50-1)에 구비될 수 있다. 이때, 소각재 거름망(60)은 하나 이상으로 구비될 수 있으며, 연결부(50)의 길이방향을 따라 다수개 즉, 다단으로 구비되는 것이 효율적이다.
연결부(50)의 끝단에 형성된 물분사부(100)는 물분사부 하우징(110), 공급파이프(120), 제1 물분사장치(130), 배출관(140)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 물분사부 하우징(110)은 내부에 공간을 형성할 수 있다. 이때, 물분사부 하우징(110)은 육면체 형태 또는 원통형의 관형 형태로 형성될 수 있으나 이는 한정되지 않으며, 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
공급파이프(120)는 물분사부 하우징(110)의 내부면에 결합될 수 있다. 또한 공급파이프(120)는 물공급부(500)와 연결되어 물을 임시적으로 수용할 수 있다. 또한, 공급파이프(120)는 하나 이상으로 형성될 수 있다. 이때, 공급파이프(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙에 홀이 형성된 원형의 형태로 구비될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서 한정되는 것은 아니며 물분사부 하우징(110)의 형태의 내부면에 상응하는 형태로 형성될 수 있다.
물분사부(100)와 연결되는 물공급부(500)에 대한 설명은 후술하기로 한다.
제1 물분사장치(130)는 공급파이프(120)에 의해 지지되도록 연결될 수 있다. 또한, 제1 물분사장치(130)는 물분사부 하우징(110) 내부로 물을 분사할 수 있다. 이때, 제1 물분사장치(130)는 유동파이프(132) 및 분사노즐(134)을 포함할 수 있으며, 유동파이프(132)는 나선형으로 길이를 형성하여 물이 유동할 수 있고, 분사노즐(134)은 유동파이프(132)의 나선길이를 따라 다수개가 형성될 수 있다.
즉, 유동파이프(132)는 물분사부 하우징(110)의 길이를 따라 나선형으로 형성되며, 공급파이프(120)에 의해 지지되는 구조이다. 이때, 유동파이프(132)는 공급파이프(120)와 연결되어 물공급부(500)로부터 공급파이프(120)를 거쳐 공급되는 물을 분사노즐(134)로 전달할 수 있다.
한편, 분사노즐(134)은 물분사부 하우징(110) 내부에 거치는 미세먼지를 최대한 집진할 수 있도록 다방면을 향하도록 구비되는 것이 바람직하며, 끝단 입경이 좁도록 형성되는 스프링클러식으로 구비되어 물을 다방면으로 흩뿌리도록 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 물분사부(100)는 소각화로(10) 작용시 발생되는 공기중의 미세먼지를 집진하여 물과 함께 흘려보낼 수 있다.
물분사부(100)에서 배출되는 미세먼지 집진수는 배출관(140)을 통해 집수정부(200)로 배출될 수 있다. 이를 위해, 배출관(140)은 물분사부 하우징(110) 하단에 구비되어 집수정부(200)와 연결될 수 있다.
한편, 물분사부(100)는 하나 이상으로 구비될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 물분사부(110)를 순차적으로 형성할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 하나 또는 세개 이상으로 구비될 수 있다. 여기서, 물분사부(100)를 2개 이상 구비시, 공기중의 미세먼지를 더 효과적으로 집진할 수 있는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 물분사부(100)에서 배출되는 미세먼지 집진수는 배출관(140)을 통해 집수정부(200)로 배출될 수 있다.
이때, 집수정부(200)는 미세먼지 집진수를 전달받아 미세먼지를 여과한 물을 외부로 배출할 수 있다. 이를 위해, 집수정부(200)는 외부로 배출할 수 있는 배출구(210)가 상부에 연결될 수 있다.
즉, 집수정부(200)는 배출관(140)하고 연결되어 물분사부(100)로부터 분사되는 물을 전달받아 수용하는 동시에 상부에 형성된 배출구(210)를 통해 물을 배출할 수 있다. 이때, 배출구(210)가 상부에 위치하므로, 미세먼지는 하부로 가라앉도록 여과되고, 깨끗한 물만 밖으로 배출될 수 있다.
또한, 집수정은 일반적으로 지하에 매설되는 것이 바람직하므로, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감시스템의 집수정부(200) 또한 지하에 매설될 수 있다. 즉, 집수정부(200)는 지하에 매설되어 지상에 형성된 물분사부(100)로부터 배출된 미세먼지 집진수를 전달받아 지하에 형성된 배출구(210)로 배출할 수 있다. 이때, 미세먼지는 제1 집수정(200)에서 여과되므로 외부에는 미세먼지가 노출되지 않을 수 있다.
한편, 집수정부(200)는 하나 또는 둘로 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 셋으로도 형성될 수 있다. 즉, 집수정부(200)는 소각화로로부터 발생되는 미세먼지량 등의 여건에 따라 개수를 맞추어 하나 이상으로 구비될 수 있다. 이는, 물분사부(100)와 유사한 원리로서, 집수정부(200)를 더 구비할수록 여과를 보다 효과적으로 할 수 있는 장점이 있으며, 이를 통해 토양오염 방지에도 기인할 수 있다.
여기서, 집수정부(200)가 하나 외에 둘 이상으로 구비될 시 집수정 연결관(220)를 통해 연결될 수 있으며, 집수정 연결관(220)는 배출구(210)와 마찬가지로 상부에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 집수정 연결관(220)과 배출구(210)가 동일한 직선상에 형성될 수 있다.
공기배출부(300)는 물분사부(100)와 연결될 수 있다. 또한, 공기배출부(300)는 상측으로 길이방향을 형성하여 물분사부(100)를 통과한 공기를 외부로 배출할 수 있다.
이때, 공기배출부(300) 하단에는 제2 물분사장치(310)가 구비되어 물분사부(100)를 통과한 미세먼지를 집진할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 저감 시스템은 다수의 집진 구조를 형성하여 미세먼지를 집진할 수 있고, 이는 상술한 바와 같이 물분사부(100)를 하나 이상으로 형성하고, 최종적으로 공기배출부(300) 하단에 구비되는 제2 물분사장치(310)를 통해 이루어질 수 있다.
여기서, 제2 물분사장치(310)는 제1 물분사장치(130)와 유사하게 스프링클러식으로 구비될 수 있으나, 한정되지 아니하며 공기배출부(300)의 길이를 고려하여 고압분사하도록 형성될 수 있다.
또한, 공기배출부(300)는 물분사부(100)와 마찬가지로 미세먼지 집진수를 배출하기 위해 집수정부(200)와 연결될 수 있으며, 구체적으로 공기배출부(300) 하단에 상기 물분사부(100)와 집수정부(200)를 연결하는 배출관(140)을 연장시켜 집수정부(200)와 연결될 수 있다.
이러한 다수의 집진 구조를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 저감 시스템은 보다 깨끗한 공기를 외부로 배출할 수 있다.
한편, 풍력발전기(400)는 공기배출부(300) 상단에 구비되어 공기배출부(300)로부터 배출되는 공기를 이용하여 발전할 수 있다. 또한, 풍력발전기(400)는 동시에 외부의 바람을 이용하여 발전할 수 있다.
이를 위해, 풍력발전기(400)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 회전축(410), 받침부(420), 날개부(430), 지지부(440), 구동부(450)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 회전축(410)은 날개부(430) 및 구동부(450)를 연결할 수 있다. 날개부(430)는 공기배출부(300)로부터 배출되는 공기를 이용하여 회전축(410)을 회전시킴으로 구동부(450)를 동작시킬 수 있으며, 구동부(450)는 동작되어 전기를 생산할 수 있다. 날개부(430)와 구동부(450)의 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
또한, 회전축(410)의 날개부(430)측 끝단에는 공업용 다이아몬드(415)가 구비될 수 있다. 이는, 회전축(410)을 지지하는 날개부(430)의 회전축 지지대(431)와의 마찰을 최소화 하며, 베어링 등의 부품 없이도 용이하게 회전하기 위한 구성으로 자세한 설명은 날개부(430)의 설명에서 후술하기로 한다.
받침부(420)는 공기배출부(300) 상부 외측으로 결합될 수 있다. 이때, 받침부(420)는 공기배출부(300)와 결합되도록 내부가 중공된 원통형으로 형성될 수 있다. 받침부(420) 상측에는 날개부(430)가 구비될 수 있다.
날개부(430)는 배출되는 공기에 의해 회전하도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 날개부(430)는 회전축 지지대(431), 내기구동날개(432), 날개부 하우징(433)을 포함할 수 있다.
자세하게는, 회전축 지지대(431)는 내기구동날개(432)를 회전시키는 회전축(410)을 지지하도록 날개부(430)의 상단과 하단에 부착될 수 있다. 또한, 회전축 지지대(431)는 회전축(410)을 지지하는 동시에, 공기배출부(300)로부터 배출되는 공기를 통과시키도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 회전축 지지대(431)는 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 회전축 지지바(431-1)가 이격되도록 형성되어 통기공(431-2)을 형성할 수 있다.
여기서, 날개부(430) 하단에 부착된 회전축 지지대(431)는 회전축(410)과 선접촉하여 회전되도록 형성될 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이 회전축(410)의 날개부(430)측 끝단에 공업용 다이아몬드(415)가 구비됨으로써 이루어질 수 있는데, 이때, 공업용 다이아몬드(415)는 원뿔형태로 형성되어 회전축 지지대(431)와 선접촉될 수 있다.
회전축(410)이 회전축 지지대(431)와 선접촉되어 회전할 시, 마모량이 면접촉에 비해 현저히 줄어드며, 또한 베어링 등의 부속품 없이도 회전이 용이할 수 있다.
이때, 선접촉은 고경도, 높은 열전도율과 낮은 열팽창계수, 높은 내산성의 특성을 지닌 공업용 다이아몬드에 의해 이루어지므로 높은 열이 올라오는 공기배출부(300) 상단에서 장기간 사용하여도 열변형 또는 파손의 여지가 적어 무리 없이 회전할 수 있다.
한편, 날개부(430) 하단의 회전축 지지대(431)는 공업용 다이아몬드와 접촉시 마모되지 않도록 회전축(410)과의 접촉부분이 같은 경도를 지닌 공업용 다이아몬드로 형성되는 것이 바람직하다.
이를 통해, 회전축(410)은 베어링 등의 부속품 없이도 회전이 용이하며, 장기간 회전할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
내기구동날개(432)는 회전축 지지대(431) 사이의 회전축 외주를 따라 형성될 수 있다. 또한, 내기구동날개(432)는 나선형으로 형성될 수 있다. 이는, 공기배출부(300)로부터 배출되는 공기를 통해 회전력을 얻는 동시에 공기를 상측으로 가이드하기 위한 구조이다.
이때, 회전력은 공기배출부(300)와 외부의 온도차에 의해 크게 형성될 수 있다. 즉, 공기배출부(300)로부터 배출되는 고온의 공기와 외부에 형성되는 저온의 공기의 온도차에 의해 고온의 공기가 외부로 빠르게 빠져나가므로, 회전력은 보다 강하게 형성될 수 있다.
내기구동날개(432)의 외측에는 내기구동날개(432)를 감싸도록 날개부 하우징(433)이 구비될 수 있다. 여기서, 날개부 하우징(433)은 2개의 회전축 지지대 사이에 형성되어 공기배출부(300)의 공기의 내기구동날개(432) 측면으로의 유출을 방지할 수 있다. 즉, 날개부 하우징(433)이 구비되므로써 내기구동날개(432)는 외부로부터 보호될 수 있으며 공기배출부(300)의 공기를 상측으로 가이드하는 동시에 회전력을 얻을 수 있다.
한편, 날개부(430) 상측에는 지지부(440)가 형성될 수 있으며, 구체적으로, 지지부(440)는 구동부 지지바(442), 외기구동날개(444)를 포함할 수 있다.
구동부 지지바(442)는 풍력발전기 최상단에 구비되는 구동부(450)를 지지하기 위한 수단으로서, 적어도 3개가 형성될 수 있다.
이때, 구동부 지지바(442)들 사이에는 날개부(430)와 구동부(450)를 연결하는 회전축(410)이 노출될 수 있는데, 지지부(440)의 회전축 부분, 즉 날개부(430)와 구동부(450) 사이의 회전축 외주에는 스크류 형태의 외기구동날개(432)가 부착될 수 있다. 이는, 외부로부터 불어오는 바람을 통해 회전력을 증가시키기 위함으로서, 외기구동날개(444)는 날개부(430)로부터 가이드되는 공기의 회전력 외에도 외부로부터 불어오는 바람을 수용하여 회전축(410)의 회전력을 증가시킬 수 있다.
구동부(450)는 상술한 바와 같이 지지부(440)에 의해 지지되며, 풍력발전기의 최상단에 구비될 수 있다. 또한, 구동부(450)는 회전축(410)을 통해 날개부(430)와 연결되어 날개부(430)의 회전력에 의해 발전할 수 있다.
이를 위해, 구동부(450)는 구동부 하우징(451), 내접기어(452), 회전판(454), 변속기어(455), 발전기어(457), 발전기(460), 축전지(470), 발전기 하우징(480)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 구동부 하우징(451)은 지지부(440)에 의해 지지되는 구동부(450)의 몸체로서, 내부에 공간을 형성할 수 있다.
내접기어(452)는 구동부 하우징(451)의 일측 내주면을 따라 형성될 수 있다.
회전판(454)은 회전축(410)과 결합되어 내접기어(452)와 연결될 수 있다. 이때, 회전판(454)은 내접기어(452) 하단에 형성되어 회전축(410)과 결합되고, 내접기어(452)와 연결되도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 회전축(410)의 회전에 의해 내접기어(452)가 회전할 수 있다.
변속기어(455)는 내접기어(452)와 치합될 수 있다. 여기서, 변속기어(455)는 도 3에 도시된 바와 같이 2개가 구비될 수 있으나 이는 예시적인 것으로서 한정되는 것은 아니며, 한 개 또는 3개 이상으로도 형성될 수 있다.
즉, 변속기어(455)는 내접기어(452)의 회전비를 변형시키도록 구성되는 것으로서, 풍력발전기의 크기 또는 토크 등에 따라 개수가 정해지는 것이 바람직하다. 이를 통해, 변속기어(455)는 내접기어(452)의 회전비를 변형시켜 보다 빠른 회전력을 발생시킬 수 있다.
변속기어(455)에는 발전기어(457)가 치합될 수 있다. 또한, 발전기어(457)는 발전기(460)와 연결될 수 있다.
즉, 회전축(410)의 회전력은 회전판(454), 내접기어(452)를 통해 순차적으로 전달되며, 내접기어(452)로 전달된 회전력은 하나 이상으로 구비되는 변속기어(455)를 통해 발전기어(457)로 증속되어 전달될 수 있다. 이때, 발전기어(457)에는 발전기(460)가 연결되어 발전기(460)는 상기 증속된 회전력에 따라 전기를 생산할 수 있다.
한편, 발전기(460)는 축전지(470)와 연결되어 생산한 전기를 축전할 수 있다.
발전기 하우징(480)은 상기 발전기(460), 축전지(470)를 내재시키도록 형성될 수 있다. 즉, 발전기(460), 축전지(470)는 발전기 하우징(480)에 의해 보호되어 외부로 노출되지 않을 수 있다.
상기한 풍력발전기를 구비함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 미세먼지 저감 시스템은 깨끗한 공기를 만들어 배출함과 동시에 보다 공기를 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 물공급부(500)는 물분사부(100)에 물을 공급하도록 물분사부(100)와 연결될 수 있다. 이를 위해, 물공급부(500)는 물탱크(510)와 물펌프(520)를 포함하고, 물분사부(100)는 물펌프(520)에 의해 물탱크(510)의 물을 제1 물분사장치(130)로 공급받을 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 물공급조절부(600) 및 공기유도부(700)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 물공급조절부(600)는 미세먼지의 농도를 측정하여 물공급부의 물공급량을 조절할 수 있다. 이를 위해, 농도센서(610) 및 제어부(620)를 포함할 수 있다.
자세하게는, 농도센서(610)는 집수정부(200) 하부에 설치될 수 있다. 또한, 농도센서(610)는 물공급부(500)의 물펌프(520)와 연동되는 제어부(620)와 신호를 주고받을 수 있다. 즉, 농도센서(610)는 집수정부(200)에 수용되는 미세먼지 집진수의 미세먼지 농도를 측정하여 제어부(620)로 측정신호를 전달하며, 제어부(620)는 농도센서(610)로부터 측정신호를 전달받아 물펌프(520)의 펌프량을 제어할 수 있다.
이를 통해, 물공급조절부(600)는 미세먼지의 농도에 따라 물분사부(100)의 물 분사량을 조절하여 다량의 미세먼지 발생시에도 용이하게 대처할 수 있다.
한편, 집수정부(200)가 2개 이상으로 구비될 시, 농도센서(610)는 가장 처음에 형성된 집수정부(200)에 설치되는 것이 바람직하다.
공기유도부(700)는 공기배출부(300) 상부에 구비되어 공기를 빠르게 배출하도록 유도할 수 있다. 이를 위해, 공기유도부(700)는 회전팬(710)과 모터(720)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 공기배출부(300)는 발전시설의 공정 시스템에 설치되는 특성상 보편적으로 100m 내외의 굴뚝으로 형성될 수 있는데, 이때, 큰 높이로 인해 풍력발전기에 전달되는 풍력이 낮을 여지가 있다. 이에 따라, 회전팬(710)과 모터(720)를 공기배출부(300) 상부에 구비하여 회전시킴으로써, 공기배출부(300) 하부에서 올라오는 공기를 보다 빠르게 배출할 수 있고, 이를 통해 풍력발전기(400)에 보다 강한 풍량의 공기가 공급될 수 있어, 풍력발전기의 효율을 증대시킬 수 있다.
상기한 본 발명의 실시 예에 따른 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은, 적어도 2개의 물 분사시스템을 형성하여 소각화로가 설치되는 공정시스템의 미세먼지를 효과적으로 집진할 수 있는 장점이 있고, 하나 이상의 집수정부를 구비하여 미세먼지 집진수의 미세먼지를 효과적으로 여과하여 깨끗한 물만 밖으로 내보낼 수 있는 장점이 있으며, 공정시스템의 공기배출부 끝단에 풍력발전기를 구비하여 미세먼지가 집진되어 배출되는 깨끗한 공기를 통해 발전할 수 있도록 함으로써, 보다 효과적으로 에너지를 활용할 수 있는 장점이 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
10 : 소각화로
50 : 연결부
60 : 소각재 거름망
100 : 물분사부
110 : 물분사부 하우징
120 : 공급파이프
130 : 제1 물분사장치
132 : 유동파이프
134 : 분사노즐
140 : 배출관
200 : 집수정부
210 : 배출구
220 : 집수정 연결관
300 : 공기배출부
310 : 제2 물분사장치
400 : 풍력발전기
410 : 회전축
415 : 공업용 다이아몬드
420 : 받침부
430 : 날개부
431 : 회전축 지지대
431-1 : 회전축 지지바
431-2 : 통기공
432 : 내기구동날개
433 : 날개부 하우징
440 : 지지부
442 : 구동부 지지바
444 : 외기구동날개
450 : 구동부
451 : 구동부 하우징
452 : 내접기어
454 : 회전판
455 : 변속기어
457 : 발전기어
460 : 발전기
470 : 축전지
480 : 발전기 하우징
500 : 물공급부
510 : 물탱크
520 : 물펌프
600 : 물공급조절부
610 : 농도센서
620 : 제어부
700 : 공기유도부
710 : 회전팬
720 : 모터

Claims (12)

  1. 소각화로와 연결되며, 상기 소각화로의 작용에 따라 발생된 미세먼지를 집진하도록 물을 분사하는 하나 이상의 물분사부;
    상기 물분사부와 연결되어 상기 물분사부로부터 먼지가 집진된 물을 전달받아 먼지를 여과한 물을 외부로 배출하는 하나 이상의 집수정부;
    상기 물분사부와 연결되어 상측으로 길이방향을 형성하며, 상기 물분사부를 통과한 공기를 외부로 배출하는 공기배출부;
    상기 공기배출부 상단에 구비되어 배출되는 공기 및 외부의 바람을 이용하여 작동하는 풍력발전기 및
    상기 물분사부에 물을 공급하는 물공급부를 포함하는 풍력발전기를 구비하며,
    상기 풍력발전기는,
    상기 공기배출부 상부 외측으로 결합되는 받침부;
    상기 받침부 상측으로 형성되어 상기 공기배출부의 배출되는 공기로 회전력을 발생시키는 날개부;
    상기 날개부 상측으로 형성되며, 외부의 공기를 수용하도록 외부에 노출되어 회전력을 증가시키는 지지부 및
    최상단에 구비되어 상기 날개부 및 지지부에서 전달된 회전력에 의해 발전하는 구동부를 포함하며,
    상기 구동부와 상기 날개부는 하나의 회전축에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물분사부는,
    내부에 공간을 형성하는 물분사부 하우징;
    상기 물분사부 하우징의 내부면에 결합되며, 상기 물공급부와 연결되어 물을 수용하는 하나 이상의 공급파이프;
    상기 공급파이프에 의해 지지되도록 연결되어 상기 물분사부 하우징 내부로 물을 분사하는 제1 물분사장치 및
    상기 물분사부 하우징 하단에 구비되고 상기 집수정부와 연결되어 미세먼지 집진수를 전달하는 배출관을 포함하며,
    상기 제1 물분사장치는,
    나선형으로 길이를 형성하여 물이 유동하는 유동파이프 및
    상기 유동파이프에 형성되는 다수의 분사노즐을 포함하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기배출부는,
    상기 물분사부를 통과한 미세먼지를 집진하도록 하단에 제2 물분사장치가 구비되며, 상기 공기배출부의 하단은 상기 제2 물분사장치의 물을 배출할 수 있도록 상기 집수정부와 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 날개부는,
    날개부 상단과 하단에 부착되며, 상기 공기배출부의 바람을 통과시키는 동시에 상기 회전축을 지지하도록 형성되는 2개의 회전축 지지대;
    상기 2개의 회전축 지지대 사이의 회전축 외주를 따라 형성되는 나선형의 내기구동날개 및
    상기 내기구동날개의 외측을 감싸도록 상기 2개의 회전축 지지대 사이에 형성되는 날개부 하우징을 포함하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축은,
    상기 날개부 하단측 끝단에 원뿔형의 공업용 다이아몬드를 구비하여 상기 날개부 하단측 회전축 지지대와 선접촉하여 마찰을 최소화 하며 회전하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 구동부를 지지하는 적어도 3개의 구동부 지지바 및
    상기 구동부와 날개부 사이의 회전축 길이를 따라 형성되며, 스크류 형태로 형성되는 외기구동날개를 포함하며,
    상기 회전축은 외기구동날개에 의해 외부의 바람으로 회전력이 증가될 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    내부에 공간을 형성하는 구동부 하우징;
    상기 구동부 하우징 일측 내주면을 따라 형성되는 내접기어;
    상기 회전축과 결합되어 상기 내접기어와 연결되는 회전판;
    상기 내접기어와 치합되는 변속기어;
    상기 변속기어와 치합하는 발전기어;
    상기 발전기어와 연결되어 전기를 생성하는 발전기;
    상기 발전기와 연결되어 발전기의 전기를 축전하는 축전지 및
    상기 발전기 및 축전지를 내재시키는 발전기 하우징을 포함하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 물공급부는,
    물탱크와 물 펌프를 포함하여 상기 물분사부와 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 소각화로와 물분사부 사이를 연결하는 연결부에 소각재 거름망을 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은,
    농도센서 및 제어부를 포함하는 물공급조절부를 더 포함하며,
    상기 농도센서는,
    상기 집수정부 하부에 설치되어 제어부와 연동하며, 미세먼지의 농도를 측정하여 제어부로 전송하고,
    상기 제어부는 상기 농도센서로부터 측정된 미세먼지의 농도에 따라 상기 물공급부의 물 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템은,
    상기 공기배출부 상부에 설치되는 공기유도부를 더 포함하며,
    상기 공기유도부는 회전팬과 모터를 포함하여, 공기를 빠르게 배출하도록 유도할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 미세먼지 저감 시스템.
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