KR102177152B1 - 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매가 적용된 건축용 블록의 크기나 형태에 관계없이 광촉매의 오염가스 정화효과를 측정할 수 있는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치에 관한 것이다.
본 발명은 「시료블록의 광촉매 성능을 평가하는 장치에 있어서, 하면에서 상방향으로 인입된 반응공간이 형성되고, 상기 반응공간에 연통되어 가스를 주입하는 주입관로와 가스를 배출하는 배출관로가 형성된 커버; 및 승강수단에 의해 상하로 승강하도록 구성된 시료 거치대; 를 포함하며, 상기 커버 하단에 상기 시료블록의 상단면을 밀착시켜 상기 시료블록에 의하여 상기 반응공간이 밀폐되도록 상기 시료 거치대를 승강시키는 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치」를 제공한다.
본 발명은 「시료블록의 광촉매 성능을 평가하는 장치에 있어서, 하면에서 상방향으로 인입된 반응공간이 형성되고, 상기 반응공간에 연통되어 가스를 주입하는 주입관로와 가스를 배출하는 배출관로가 형성된 커버; 및 승강수단에 의해 상하로 승강하도록 구성된 시료 거치대; 를 포함하며, 상기 커버 하단에 상기 시료블록의 상단면을 밀착시켜 상기 시료블록에 의하여 상기 반응공간이 밀폐되도록 상기 시료 거치대를 승강시키는 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치」를 제공한다.
Description
본 발명은 광촉매가 적용된 건축용 블록의 크기나 형태에 관계없이 광촉매의 오염가스 정화효과를 측정할 수 있는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치에 관한 것이다.
촉매(Catalyst)란 자신은 반응에 직접 참여하여 소모되지 않은 채 반응속도에만 영향을 주는(일반적으로 반응속도를 빠르게 하거나 느리게 하는) 물질이며, 이 중에서도 광촉매(Photocatalyst)란 빛을 쪼여주었을 때 기존 광반응에 다른 메커니즘 경로를 제공하여 반응속도를 가속화하는 촉매를 말한다.
광촉매상에서의 오염물질 분해 반응은 대부분 표면에서 생성된 하이드록실 라디칼의 강력한 산화력에 기인하지만, 전체적인 메커니즘은 하이드록실 라디칼뿐만 아니라 공유대 정공, 전도대 전자, 슈퍼 옥사이드 음이온(활성산소) 등이 관련되는 일련의 산화환원 표면반응이 복합적으로 작용하며, 이 과정에서 공기 혹은 물에 존재하는 유기물질, 악취물질, 바이러스, 박테리아, 세균 등 다양한 오염물질이 물과 이산화탄소로 분해된다.
일반적으로 광촉매의 공기정화 성능을 평가하는 방법은 ISO 22197 시리즈에서 규정된 바와 같이, 얇게 가공된 시험편(5cm×10cm×5mm)을 대상으로 실험실에 마련된 광촉매 반응장치를 이용하여 산화질소(NO) 등 인공적으로 주입된 오염가스의 분해정도를 비교하는 방식으로 이루어진다.
다만, 이러한 실험실에 설치된 기존의 광촉매 성능평가 장치는 보도블록, 벽돌 등의 부피가 큰 건축자재의 공기정화 성능을 직접 평가하는 것은 불가능하기 때문에, 블록 등 건축자재를 절단하여 시험편을 제작하는 과정이 필수적으로 요구된다. 하지만, 이 경우에도 시험편 가공숙련도 및 시험편 제작 현장 상황에 따라 평가 결과가 정확하지 않을 수 있다. 또한, 건축자재를 실험할 때마다 시험편을 제작해야 하므로 실험 횟수가 증가할수록 상당한 노동력과 시간이 소요되게 되어 비효율적이다.
따라서. 기성 블록제품은 물론 다양한 크기와 형태로 제작된 시험용 시료를 시험편을 제작하지 않고도 건설자재의 광촉매 성능평가가 이루어질 수 있도록 하며, 제거성능, 부산물 생성 정도 등에 대한 핵심 정보들이 정확하게 파악되도록 항상 균일한 시험환경에서 측정할 수 있도록 하는 장치가 요구된다.
또한, 오염가스의 저감 정도를 정확하게 측정하기 위해서 비교군으로 빛이 차단된 암조건의 농도(배경농도)를 측정하는 것이 필수적이며, 동일한 실험환경을 제공하기 위하여 동일한 실험장치로 광조건과 암조건의 농도를 측정할 수 있는 기능도 필요하다.
1. ISO 22197-1 "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)-Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials-Part 1:Removal of nitric oxide"
2. ISO 22197-2 "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)-Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials-Part 2:Removal of acetaldehyde"
3. ISO 22197-3 "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)-Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials-Part 3:Removal of toluene"
4. ISO 22197-4 "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)-Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials-Part 4:Removal of formaldehyde"
5. ISO 22197-5 "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)-Test method for air-purification performance of semiconducting photocatalytic materials-Part 5:Removal of methyl mercaptan"
본 발명은 건축용 블록의 크기와 형태에 관계없이 시험편을 제작하지 않고도 광조건 또는 암조건 상태에서 광촉매의 성능평가를 수행할 수 있도록 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 과제 해결을 위해, 본 발명은 「시료블록의 광촉매 성능을 평가하는 장치에 있어서, 하면에서 상방향으로 인입된 반응공간이 형성되고, 상기 반응공간에 연통되어 가스를 주입하는 주입관로와 가스를 배출하는 배출관로가 형성된 커버; 및 승강수단에 의해 상하로 승강하도록 구성된 시료 거치대; 를 포함하며, 상기 커버 하단에 상기 시료블록의 상단면을 밀착시켜 상기 시료블록에 의하여 상기 반응공간이 밀폐되도록 상기 시료 거치대를 승강시키는 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치」를 제공한다.
또한, 상기 반응공간의 하단 주변부에 연질 패킹이 결합 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 승강수단은, 중단판에 의하여 상하공간으로 분리되며 상하단이 개방된 베이스프레임; 및 볼트봉 하단에 노브(knob)가 결합되고, 상기 볼트봉은 상기 중단판을 관통하여 상단이 상기 시료 거치대의 하단에 접하도록 설치된 높이조절로드; 를 포함하여 구성되고, 상기 상부공간에는 시료 거치대가 배치되고, 상기 노브(knob)를 회전시킴에 따라 상기 높이조절로드가 상하로 승강하여 상기 시료 거치대를 승강시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응공간은 상기 주입관로부터 확공되는 형태의 제1연통부 및 상기 배출관로 쪽으로 수렴되는 형태의 제2연통부가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버는 상기 반응공간 상면을 커버하는 투광창을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버는 상·하부가 분리되도록 구성되고, 상기 주입관로와 배출관로는 상기 커버의 상부에 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 커버의 상부에 투광창이 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음의 효과가 있다.
1. 다양한 크기, 형태 및 재질을 가진 건축용 블록의 시험편을 제작하지 않고 성능평가가 이루어져 시험편으로 가공하는 시간과 노동력을 줄일 수 있다.
2. 여타의 환경 요건 등의 영향을 배제하고 항상 일정한 실험환경 상태를 제공하여 광촉매 성능에 관한 정확한 평가결과를 얻을 수 있다.
3. 빛이 투과되는 투광판이 구비된 광반응조와 빛을 차단한 암반응조의 오염물질 농도(배경농도)를 동일한 장치에서 관찰 분석함으로써 광촉매의 성능을 경시적으로 비교 평가할 수 있다.
4. 건축용 블록과 평가장치의 접지부에 대한 부착력을 보강하여 반응공간의 기밀성이 향상될 수 있다.
[도 1]은 본 발명에 따른 일 실시예의 결합구조를 도시한 분해사시도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 일 실시예가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 일 실시예에서 시료를 거치하고 커버를 결합하는 과정을 도시한 것이다.
[도 4]는 본 발명에 따른 일 실시예의 구조를 도시한 단면도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 일 실시예가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 일 실시예에서 시료를 거치하고 커버를 결합하는 과정을 도시한 것이다.
[도 4]는 본 발명에 따른 일 실시예의 구조를 도시한 단면도이다.
본 발명은 「시료블록(1)의 광촉매 성능을 평가하는 장치에 있어서, 하면에서 상방향으로 인입된 반응공간(22)이 형성되고, 상기 반응공간(22)에 연통되어 가스를 주입하는 주입관로(34)와 가스를 배출하는 배출관로(35)가 형성된 커버; 및 승강수단에 의해 상하로 승강하도록 구성된 시료 거치대(14); 를 포함하며, 상기 커버 하단에 상기 시료블록(1)의 상단면을 밀착시켜 상기 시료블록(1)에 의하여 상기 반응공간(22)이 밀폐되도록 상기 시료 거치대(14)를 승강시키는 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치」를 제공한다.
본 발명에서, 상기 커버의 하면에서 상방향으로 인입되어 형성된 반응공간(22)에는 가스 주입을 위한 주입관로(34)와 가스 배출을 위한 배출관로(35)가 형성된다. 상기 주입관로(34) 및 배출관로(35)는 기계적 또는 전자적으로 개폐시킬 수 있다.
상기 반응공간(22)은 상기 커버의 하면에서 상방향으로 인입되어 형성되었으므로 하단부가 개방된 형태로 형성되어 있다. 이 상태에서 상기 커버 하단에 시료블록(1)의 상단면을 밀착시키면, 상기 시료블록(1)의 상단면이 상기 반응공간(22)의 바닥면 일부에 노출된다. 이 상태에서 상기 주입관로(34)를 통해 산화질소(NO) 등의 오염물질 가스를 상기 반응공간(22)에 주입한 후 가스분석기를 이용하여 광촉매에 의한 공기 정화 성능(오염물질 제거 성능)을 관찰할 수 있다.
그러나, 상기 시료블록(1)의 외면은 기공이 형성되어 있는 등 매끄럽지 않아 상기 반응공간(22)에 주입된 가스가 누출될 우려가 있으며, 상기 가스가 누출되면 광촉매의 성능을 정확하게 평가할 수 없게 된다. 이에 본 발명은 상기 반응공간(22)의 하단 주변부에 연질의 패킹(23)을 결합하여 시료블록(1)의 부착력이 보강됨에 따라 반응공간(22)의 기밀성을 향상시킬 수 있다. 이때, 시료블록(1)의 크기에 관계없이 시료블록(1)의 상단면 중 일부를 상기 반응공간(22)에 일정한 면적으로 노출되도록 구성되어 시험편을 제작하여 관찰할 때와 동일한 평가결과를 얻을 수 있다.
예를 들어, ISO 22197 시리즈에서 규정된 시험편의 규격에 맞춰서 5cm×10cm의 크기로 시료블록(1)의 일부 상단면이 노출되도록 상기 반응공간(22)의 바닥면을 형성한다면 5cm×10cm의 크기로 시험편을 제작하여 실험하는 경우와 동일한 결과를 얻게되며, 시료블록(1)을 가공하여 시험편을 제작하는데 소요되는 인력과 시간의 낭비를 막을 수 있다.
시료 거치대(14)는 승강수단에 의해 상하로 승강하도록 구성되어, 시료블록(1)의 높이에 관계없이 상기 커버의 하단에 상기 시료블록(1)의 상단면을 밀착·고정 시킬 수 있다.
즉, 상기 승강장치에 의하여 시료블록(1)의 높이에 관계없이 상기 시료블록(1)을 상기 커버의 하단에 밀착시킬 수 있고, 시료블록(1) 상단면의 넓이 및 형상에 관계없이 노출면적을 항상 일정하게 노출되도록 할 수 있어서 크기와 형상에 관계없이 항시 일정한 평가결과를 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 일 실시예를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.
[도 4]에는 본 발명에 따른 일 실시예의 단면도가 도시되어 있는데, 상기 승강수단은, 중단판(13)에 의하여 상하공간으로 분리되며 상하단이 개방된 베이스프레임(10); 및 볼트봉 하단에 노브(knob)(16)가 결합되고, 상기 볼트봉은 상기 중단판(13)을 관통하여 상단이 상기 시료 거치대(14)의 하단에 접하도록 설치된 높이조절로드(15); 를 포함하여 구성되고, 상기 상부공간(11)에는 시료 거치대(14)가 배치되고, 상기 노브(knob)(16)를 회전시킴에 따라 상기 높이조절로드(15)가 상하로 승강하여 상기 시료 거치대(14)를 승강시키도록 구성된 본 발명의 일 실시예가 도시되어 있다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 평가장치의 결합과정은 다음과 같다.
상기 베이스프레임(10)의 상부공간(11)에 배치된 시료 거치대(14)에 시료블록(1)을 적재하고, 상기 커버는 상기 베이스프레임(10)의 상단부에 덮으며 결합된다. 이때, 상기 커버 하단에 시료블록(1)을 밀착시키기 위하여 상기 베이스프레임(10) 하부공간(12)의 노브(knob)(16)를 돌려서 상기 높이조절로드(15)를 상승시키면 상기 높이조절로드(15)가 상기 시료 거치대(14)를 밀어올리게 된다. 시료블록(1)의 상단면이 상기 커버의 하단면에 완전히 밀착될 때까지 높이조절로드(15)를 상승시키면 시료블록(1)은 상기 커버의 하단면에 압력을 가하면서 압착되고, 높이조절로드(15) 볼트봉의 나사산이 중단판(13)에 걸치면서 고정된다. 상기 과정을 통해서 상기 반응공간(22)의 기밀성이 향상될 수 있다.
상기 일 실시예는 본 발명의 일 예로 상승수단은 기계적 또는 전기적 수단으로 다양하게 구성될 수 있고, 높이조절로드(15)는 모터와 제어장치에 의하여 자동으로 승강하도록 구성될 수 있다.
상기 반응공간(22)에는 상기 주입관로(34)부터 확공되는 형태의 제1연통부(미도시) 및 상기 배출관로(35) 쪽으로 수렴되는 형태의 제2연통부(미도시)를 구성하여, 주입되는 가스가 상기 제1연통부를 거쳐 반응공간(22)에 전체적으로 확산되고, 주입되었던 가스가 상기 제2연통부를 거치며 방향성있게 모여 배출되도록 할 수 있다. 상기 제1연통부 및 제2연통부의 위치가 특별히 제한되지는 않으나, 가스의 주입·배출 흐름상 상기 반응공간(22)의 양 측단에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 커버는 상기 반응공간(22) 상면을 커버하는 투광창(33)을 포함하여 구성되고, 대조군으로 빛이 차단된 암조건의 농도(배경농도)를 측정하는 경우 커버의 상면에 투광창(33)을 형성하지 않는다. 상기 투광창(33)은 빛이 조사되는 조건(광조건)에서의 광촉매 성능평가를 위해 필요한 것이며, 석영 유리, 붕규산 유리 등 빛이 투과하는 과정에서 에너지의 흡수가 최소화될 수 있는 재질로 제작하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 광조건 또는 암조건을 동일한 장치로 측정할 수 있도록 상기 커버를 상·하부가 분리되도록 구성되고, 상기 주입관로(34)와 배출관로(35)는 상기 커버의 상부에 형성되도록 구성될 수 있다.
[도 1] 내지 [도 4]는 상기와 같이 커버를 상·하부가 분리되도록 구성된 실시예가 도시되어 있다. 투광창(33)이 포함되어 구성된 상부커버(30)를 결합할 경우 광조건에서의 성능평가를 진행할 수 있으며, 투광창(33)이 포함되어 구성되지 않은 상부커버(30)를 결합할 경우 암조건에서의 성능평가를 진행할 수 있다. 이때, 상기 상부커버(30)들는 투광창(33)의 여부를 제외하고 동일한 재질과 크기로 구성된다.
상기 상부커버(30)는 불투명한 상부커버판(31) 하부에 연질의 바닥재(32)가 결합되어 있으며, 상기 상부커버(30)의 외측단부에 결속구(36)가 배치되고, 상기 하부커버(20)의 외측벽에는 상기 결속구(36)와 대응되도록 결속홈(24)이 배치된다. 상기 상부커버(30)의 하단면에 상기 하부커버(20)의 상단면이 밀착하여 결합하고, 상기 상부커버(30)에 배치된 결속구(36)와 하부커버(20)에 배치된 결속홈(24)을 체결하여 단단하게 고정되도록 구성된다. 따라서, 상기와 같이 구성될 경우, 상·하부가 분리되어 교체가능 하면서도 반응공간(22)의 기밀성을 유지할 수 있게된다.
또한, 상기 하부커버(20)를 하단이 개방된 박스형으로 구성하여 상기 하부커버(20)의 하부가 상기 베이스프레임(10)의 상부를 덮어 결합되도록 할 수 있다. 상기 하부커버(20)의 연결구(25)는 기계적 또는 전자적으로 높이를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 하부커버(20)의 외측벽에 높이조절 및 고정이 되는 연결구(25)를 배치하고, 상기 베이스프레임(10)의 외측벽에 상기 연결구(25)와 대응되는 연결홈(17)을 배치하여 상기 연결구(25)와 연결홈(17)을 체결하되, 상기 하부커버(20)를 상기 베이스프레임(10)에 덮어서 결합하는 높이를 조절 할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 시료 거치대(14)의 높이를 고정시킨 뒤 상기 하부커버(20)의 하단면이 시료블록(1)의 상단면에 밀착할때까지 상기 하부커버(20)를 하강시킨 뒤 연결구(25)와 연결홈(17)을 체결하도록 구성될 수 있다. 따라서, 시료블록(1)의 높이가 상기 베이스프레임(10)의 상부공간(11)의 높이보다 높은 경우에도 상기 하부커버(20)를 덮는 높이를 조절하여 시료블록(1)의 상단면이 하부커버(20)의 하단면에 밀착되도록 할 수 있다.
또한, 상기 커버의 상부에 구비되는 투광창(33)을 빛을 차단하는 차단판(미도시)과 교체가능 하도록 구성될 수 있다.
이상에서 본 발명에 관하여 구체적인 실시예와 함께 상세하게 설명하였다. 그러나 위의 실시 예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위에서 수정 또는 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이와 같은 수정 또는 변형을 포함한다.
1 : 시료블록
10 : 베이스프레임 11 : 상부공간
12 : 하부공간 13 : 중단판
14 : 시료 거치대 15 : 높이조절로드
16 : 노브(knob) 17 : 연결홈
20 : 하부커버 21 : 하부커버판
22 : 반응공간 23 : 패킹
24 : 결속홈 25 : 연결구
30 : 상부커버 31 : 상부커버판
32 : 바닥재 33 : 투광창
34 : 주입관로 35 : 배출관로
36 : 결속구
10 : 베이스프레임 11 : 상부공간
12 : 하부공간 13 : 중단판
14 : 시료 거치대 15 : 높이조절로드
16 : 노브(knob) 17 : 연결홈
20 : 하부커버 21 : 하부커버판
22 : 반응공간 23 : 패킹
24 : 결속홈 25 : 연결구
30 : 상부커버 31 : 상부커버판
32 : 바닥재 33 : 투광창
34 : 주입관로 35 : 배출관로
36 : 결속구
Claims (7)
- 시료블록의 광촉매 성능을 평가하는 장치에 있어서,
하면에서 상방향으로 인입된 반응공간이 형성되고, 상기 반응공간에 연통되어 가스를 주입하는 주입관로와 가스를 배출하는 배출관로가 형성된 커버; 및
승강수단에 의해 상하로 승강하도록 구성된 시료 거치대; 를 포함하며,
상기 커버는 평판형의 상부커버 및 평판의 가장자리를 따라 측판이 하방으로 형성된 하부커버로 분리되도록 구성되고,
상기 상부커버는 불투명한 상부커버판 하부에 상기 하부커버의 상면과 밀착시킬 수 있는 연질의 바닥재가 결합되어 있으며, 상부에 상기 반응공간 상면을 커버하는 투광창을 포함하여 구성되며,
상기 반응공간은 상기 상부커버와 상기 하부커버를 결합하였을 경우 상기 하부커버의 평판 하면에서 상방향으로 내입되어 형성되고,
상기 하부커버의 평판 하면에 상기 시료블록의 상단면을 밀착시켜 상기 시료블록에 의하여 상기 반응공간이 밀폐되도록 상기 시료 거치대를 승강시키는 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치.
- 제1항에서,
상기 반응공간의 하단 주변부에 연질 패킹이 결합 된 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치.
- 제1항에서, 상기 승강수단은,
중단판에 의하여 상·하부공간으로 분리되며 상하단이 개방된 베이스프레임; 및
볼트봉 하단에 노브(knob)가 결합되고, 상기 볼트봉은 상기 중단판을 관통하여 상단이 상기 시료 거치대의 하단에 접하도록 설치된 높이조절로드; 를 포함하여 구성되고,
상기 상부공간에는 시료 거치대가 배치되고,
상기 노브(knob)를 회전시킴에 따라 상기 높이조절로드가 상하로 승강하여 상기 시료 거치대를 승강시키는 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치.
- 제1항에서,
상기 반응공간은 상기 주입관로부터 확공되는 형태의 제1연통부 및 상기 배출관로 쪽으로 수렴되는 형태의 제2연통부가 구비된 것을 특징으로 하는 범용 건축자재 광촉매 성능평가 장치.
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| KR102177152B1 true KR102177152B1 (ko) | 2020-11-10 |
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