KR101198923B1

KR101198923B1 - 나노복합필터, 이를 제조하는 방법 및 이를 구비한 공기정화장치

Info

Publication number: KR101198923B1
Application number: KR1020120112170A
Authority: KR
Inventors: 최근화; 이우철
Original assignee: 주식회사 랩죤
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2012-10-10
Publication date: 2012-11-07

Abstract

본 발명은 공기 중의 입자상 오염물질과 기체상 오염물질을 여과하는 나노복합필터 및 공기정화장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치는 공기흡입구와 공기 배출구가 형성된 본체케이스, 상기 공기흡입구로 흡입된 공기에 포함된 임의의 크기의 오염물질을 걸러내는 전처리필터, 상기 전처리 필터를 통과한 공기에 포함된 오염물질을 전기에 의해 걸러내는 고압집진필터, 이산화티탄 광촉매에 나노결정 금속산화물 5wt%이상 50wt%이하를 혼합하여 나노복합소재를 제조하며, 상기 나노복합소재 5wt% 이상 40wt%이하를 2mm이상 10mm이하의 직경을 가지는 세라믹 비드에 바인더로 코팅하여 구성된 나노복합소재 비드와, 상기 나노복합소재 비드가 충전되는 필터케이스를 포함하여 상기 고압집진필터를 통과한 공기에 포함된 오염물질을 걸러내는 나노복합필터, 상기 나노복합필터에 자외선을 조사하는 UV램프, 상기 공기흡입구로 공기를 흡입하여 상기 공기 배출구로 배출하는 송풍팬, 및 상기 UV램프, 상기 고압집진필터 및 상기 송풍팬을 제어하는 임베디드제어부를 포함한다. 따라서, 공기를 여과하는 여과효율을 향상시킬 수 있다.

Description

나노복합필터, 이를 제조하는 방법 및 이를 구비한 공기정화장치{Nano composite filter, And manufacturing method of thereof, And air purification system using thereof}

본 발명은 공기 중의 입자상 오염물질과 기체상 오염물질을 여과하는 나노복합필터, 이를 제조하는 방법 및 이를 구비한 공기정화장치에 관한 것이다.

실내공간은 밀폐되어 환기가 쉽지 않기 때문에 생활 중에 발생되는 먼지로 인해 실내공기가 쉽게 오염된다.

실내공기가 오염되면 여러 가지 건강상의 문제가 발생할 수 있고, 생활의 불쾌감을 느낄 수 있기 때문에 근래에는 건강을 보호하는 동시에 쾌적한 생활을 느낄 수 있도록 공기정화장치의 설치가 늘어나고 있는 추세이다.

공기정화장치는 통상 부직포 형태의 필터를 끼워 송풍팬에 의해 실내공기를 순환시키는 형태로 시각적으로 보여지는 이물질을 부직포 형태의 필터에서 여과하도록 구성되었다.

그러나, 기술이 발전하면서 실내공기에는 시각적으로 확인가능한 미리미터(mm)의 오염물질부터 시각적으로 확인 불가능한 수십 미크론에 이르는 오염물질, 그리고 다양한 세균 등이 포함되어 있음이 확인되어 공기정화장치 역시 이들을 모두 여과할 수 있도록 기술개발이 진행되고 있다.

이러한 기술 개발의 일례로는 대한민국공개특허 제10-2011-0090539호(2011.8.10 공개)의 "공기 살균정화 장치"가 있다.

종래의 공기 살균정화 장치는 공기 중에 포함된 먼지를 제거하기 위한 프리필터; 상기 프리필터에 연결설치되어 프리필터를 통과한 공기 중에 포함된 미세먼지, 연기 입자, 가스 입자, 박테리아, 바이러스, 세균 또는 이들의 혼합물을 제거하는 전기 집진기; 상기 전기 집진기에 연결설치되어 전기 집진기를 통과한 공기 중에 포함된 유해가스를 제거하기 위한 활성탄 필터; 상기 활성탄 필터에 연결설치되어 공기 중에 포함된 박테리아, 바이러스, 세균 또는 이들 모두를 제거하기 위한 광촉매 필터; 상기 광촉매 필터와 이웃하게 구비되어 광촉매 필터에 광을 제공하는 램프; 및 상기 광촉매 필터와 이웃하게 구비되어 광촉매 필터를 통과하는 공기에 음이온을 제공하는 음이온 발생수단을 포함하여 구성되었다.

이러한 구성을 가지는 종래의 공기 살균정화 장치는 프리필터에서 1차로 오염물질을 제거하고, 프리필터에서 여과되지 않은 오염물질을 전기 집진기 및 광촉매 필터에서 제거하는 형태로 다양한 크기를 가지는 오염물질 및 세균등을 여과할 수 있었다.

하지만, 종래의 공기 살균정화 장치는 활성탄필터에 오염물질이 흡착되어 쌓이면 더 이상 여과를 수행할 수 없는 문제점이 있었고, 활성탄필터에 오염물질이 점점 흡착되면서 공기의 유동을 막아 시간이 지날수록 여과효율이 하락되며, 나아가서는 압력손실로 인한 송풍팬의 파손을 야기하는 문제점이 있었다.

또한, 활성탄필터를 교체하더라도 활성탄필터에 오염물질이 부착된 채로 폐기해야하기 때문에 2차적인 환경오염이 발생되는 문제점이 있었다.

그리고, 전기 집진기에 집진된 여과물질을 제거하기 위해서는 수시로 전기 집진기를 탈착하여야 하며, 전기 집진기가 금속으로 제작되어 전기 집진기의 집진판 사이 사이까지 청소를 수행하기 난해한 문제점이 있었다.

또한, 전기 집진기가 일체형으로 형성되어 어느 하나의 부품을 교체하기 난해하여 고장 시 전기 집진기 전체를 교체해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 광촉매 필터는 광촉매가 코팅되는 형태로 구성되어 코팅된 표면에서만 광분해가 발생되어 고농도의 오염물질을 제거하기 난해한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공기의 유동성을 확보하여 여과효율이 하락되는 것을 방지하고, 압력손실로 인한 송풍팬의 파손 및 대용량의 공기도 용이하게 여과할 수 있으며, 지속적으로 여과를 수행하고 필터수명을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 광촉매 반응을 증대시켜 여과효율을 향상시킬 수 있으며, 다양한 화학물질을 여과할 수 있는 나노복합필터, 이를 제조하는 방법, 및 이를 구비한 공기정화장치를 제공하는 것이다.

또한, 오염물질이 집진되는 집진부의 청소 및 교체가 용이한 고압집진필터를 포함하는 공기정화장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치는 공기흡입구와 공기 배출구가 형성된 본체케이스, 상기 공기흡입구로 흡입된 공기에 포함된 임의의 크기의 오염물질을 걸러내는 전처리필터, 상기 전처리 필터를 통과한 공기에 포함된 오염물질을 전기에 의해 걸러내는 고압집진필터, 이산화티탄 광촉매에 나노결정 금속산화물 5wt%이상 50wt%이하를 혼합하여 나노복합소재를 제조하며, 상기 나노복합소재 5wt% 이상 40wt%이하를 2mm이상 10mm이하의 직경을 가지는 세라믹 비드에 바인더로 코팅하여 구성된 나노복합소재 비드와, 상기 나노복합소재 비드가 충전되는 필터케이스를 포함하여 상기 고압집진필터를 통과한 공기에 포함된 오염물질을 걸러내는 나노복합필터, 상기 나노복합필터에 자외선을 조사하는 UV램프, 상기 공기흡입구로 공기를 흡입하여 상기 공기 배출구로 배출하는 송풍팬, 및 상기 UV램프, 상기 고압집진필터 및 상기 송풍팬을 제어하는 임베디드제어부를 포함한다.

상기 임베디드제어부는 상기 본체케이스의 외부의 소음을 측정하는 소음측정센서를 포함하고, 상기 임베디드제어부는 상기 소음측정센서에서 측정된 소음에 따라 상기 송풍팬을 제어할 수 있다.

상기 임베디드제어부는 상기 본체케이스의 외부의 먼지를 측정하는 먼지측정센서를 포함하고, 상기 임베디드제어부는 상기 먼지측정센서에서 측정된 먼지의 량에 따라 상기 송풍팬을 제어할 수 있다.

상기 고압집진필터는 중앙이 관통된 형태의 필터프레임, 상기 프레임의 관통된 부분을 가로지는 형태로 상기 프레임에 복수 개가 설치되는 방전극, 및 상기 프레임의 관통된 부분을 지그재그로 접힌 상태로 밀폐하고, 상기 방전극과 전기적인 상호작용에 의해 공기 중에 포함된 오염물질을 흡착되도록 전기전도성을 가지며, 공기가 유통되는 공기유통공이 형성되는 전도성필름을 포함할 수 있다.

상기 나노복합필터는 복수 개가 구비되고, 상기 UV램프는 각각의 상기 나노복합필터의 공기가 지나는 전방 및 후방에 배치될 수 있다.

상기 바인더는 상기 나노복합소재 비드에 대비하여 5wt%이상 30wt%이하를 포함할 수 있다.

상기 바인더는 실리카졸, 규산소다, 규산칼륨, 알루미늄옥사이드, 점토질 분말, PVA(Polyvinyl alcohol), PEO(Polyethylene oxide) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 나노결정 금속산화물은 이산화티탄, 산화마그네슘, 산화아연 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 세라믹 비드는 제올라이트, 활성탄소, 황토, 일라이트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

상기 나노복합필터에서 오염물질이 걸러진 공기에 음이온을 부가하는 음이온발생유닛을 포함할 수 있다.

상기한 나노복합필터의 제조방법은 이산화티탄 광촉매에 나노결정 금속산화물 5wt%이상 50wt%이하를 혼합하여 나노복합소재를 제조하는 단계, 상기 나노복합소재, 2mm이상 10mm이하의 직경을 가지는 세라믹 비드, 및 바인더를 회전하는 교반기에 투입하여 나노복합소재 비드를 제조하는 단계, 상기 나노복합소재 비드를 가열로에 투입하여 미리 설정된 온도에서 미리 설정된 시간 동안 건조 및 소성하는 단계, 상기 건조 및 소성하는 단계에서 소성된 상기 나노복합소재 비드를 필터케이스에 충전하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 가열로에 미리 설정된 온도는 70℃이상 600℃이하고 상기 가열로에 미리 설정된 시간은 1시간이상 8시간이하일 수 있다.

본 발명에 따르면, 나노복합소재를 구성하는 나노결정 금속산화물로 인해 흡착성능과 광촉매의 분해성능을 통해 여과효율을 향상시킬 수 있으며, 지속적인 여과가 가능하고, 여과 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 구형의 세라믹 비드를 사용하여 공기의 흐름을 원활하게 하여 압력손실을 최소화함으로써, 대용량의 공기를 단시간에 여과할 수 있으며, 자외선을 다양한 방향으로 반사시켜 광촉매의 분해성능을 향상시킴으로써, 여과효율을 향상시키는 동시에 대용량의 공기를 단시간에 여과할 수 있다.

또한, 다양한 형태의 화학물질을 여과할 수 있다.

공기정화장치가 나노복합필터를 포함하여 구성됨으로써, 대용량의 공기를 적은 에너지와 적은 소음으로 여과할 수 있으며, 고농도로 오염된 실내공기 및 자외선에 의한 병원성 세균 등의 살균효과가 있다.

또한, 임베디드제어부에서 소음측정센서에서 소음을 측정하여 송풍팬을 제어함으로써, 정숙한 상황에서 송풍팬의 소음으로 인한 피해를 예방할 수 있다.

또한, 고압집진필터가 전기전도성을 가지는 전도성필름을 구비하여 청소가 용이할 뿐만 아니라, 파손 시 용이하게 교체할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터의 종단면의 일부를 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구성하는 나노복합소재 비드를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 제조하는 방법을 개략적으로 구성한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터의 여과효율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터의 여과의 지속성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치를 분해한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치를 구성하는 고압집진필터를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치를 구성하는 임베디드제어부의 개략적인 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치의 개략적인 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터(110)는 나노복합소재 비드(10)를 포함할 수 있다.

이 나노복합소재 비드(10)는 여러 소재들이 복합화되어 흡착과 분해성능을 가질 수 있다.

한편, 나노복합소재 비드(10)는 나노복합소재를 포함할 수 있으며, 나노복합소재는 이산화티탄 광촉매(13)와 나노결정 금속산화물(11)가 혼합된 형태로 구성될 수 있다.

그리고, 나노복합소재를 구성하는 이산화티탄 광촉매(13)는 빛 더 구체적으로는 자외선에 반응하여 공기를 정화시킬 수 있다.

한편, 이산화티탄 광촉매(13)는 빛을 받아도 자신은 변화하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있으며, 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며, 모든 유기물을 탄산가스와 수분으로 분해할 수 있다. 따라서, 이산화티탄 광촉매(13)는 대기정화, 방오기능, 친수기능, 수질정화, 탈취, 항균기능에 탁월한 성능을 가진다.

또한, 이산화티탄 광촉매(13)는 내구성, 내마모성이 우수하며, 그 자체로 안전 및 무독성의 물질이기 때문에 폐기시에도 2차 공해의 발생을 방지할 수 있다.

나노복합소재를 구성하는 나노결정 금속산화물(11)은 화학적인 반응에 의해 금속산화물을 나노(nm)크기의 결정으로 생산한 것으로서, 벌크 상의 입자가 갖지 못하는 표면결손과 같은 입자특성을 가져 흡착성능 및 분해성능이 탁월하다.

한편, 나노결정 금속산화물(11)은 상대적으로 높은 비표면적을 갖는 이산화티탄, 산화마그네슘, 산화아연 중 어느 하나이거나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.

여기서, 나노복합소재에는 나노결정 금속산화물(11)이 이산화티탄 광촉매(13) 대비하여 5wt%이상 50wt%이하로 혼합될 수 있으며, 최적으로는 10wt%이상 30wt%이하로 혼합되는 것이 바람직하다.

이때, 나노결정 금속산화물(11)이 이산화티탄 광촉매(13)에 대비하여 10wt%미만일 경우에는 나노결정 금속산화물(11)의 흡착성능의 부족으로 초기 반응효율의 저하가 발생하며, 50wt%초과일 경우에는 광분해성능 부족으로 지속적인 반응효율의 확보가 불가능하다.

여기서, 반응효율은 나노복합소재가 공기에 포함된 오염물질과 반응하여 오염물질을 분해시키는 효율을 의미한다.

나노복합소재 비드(10)는 세라믹 비드(15, ceramic bead)를 포함할 수 있다. 이 비드(15)는 흡착성능을 가지는 물질로 혼합된 이산화티탄 광촉매(13)와 나노결정 금속산화물(11)의 담체가 되는 동시에 반응효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 세라믹 비드(15)는 흡착성능을 갖는 제올라이트, 활성탄소, 황토, 일라이트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으며, 세라믹 비드(15)는 직경이 2mm이상 10mm이하를 가지는 구형상으로 형성될 수 있다. 이때, 최적화된 세라믹 비드(15)의 직경은 4mm이상 6mm이하로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 세라믹 비드(15)의 직경이 2mm미만일 경우, 나노복합필터(110)의 공기의 유동성 저하로 압력손실이 증대되고, 세라믹 비드(15)의 직경이 10mm를 초과할 경우, 공기의 빠른 이동으로 충분한 반응효율의 확보가 어렵다.

이와 같이 세라믹 비드(15)를 구형으로 형성함으로써, 공기의 유동성을 확보하여 공기 압력 손실을 최소화할 수 있으며, 자외선을 다양한 방향으로 반사시켜 이산화티탄 광촉매(13)의 광분해성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 세라믹 비드(15)와 혼합되는 나노복합소재는 세라믹 비드(15)에 대비하여 5wt%이상 40wt%미만으로 혼합될 수 있으며, 최적으로는 10wt%이상 30wt%이하로 혼합되는 것이 바람직하다.

여기서, 나노복합소재가 세라믹 비드(15)에 대비하여 5wt%미만일 경우, 나노복합소재의 량이 상대적으로 적어 나노복합소재의 효과를 얻기 어려우며, 40wt%초과할 경우, 나노복합소재의 많은 량으로 인해 담체인 세라믹 비드(15)의 강도가 저하되며 세라믹 비드(15)의 반응효율이 하락된다.

나노복합소재 비드(10)는 바인더(17, binder)를 포함할 수 있다. 이 바인더(17)는 나노복합소재를 비드(15)에 코팅하는 형태로 나노복합소재를 비드(15)에 결합할 수 있다.

한편, 바인더(17)는 유기 바인더, 또는 무기 바인더일 수 있으며, 실리카졸, 규산소다, 알루미늄옥사이드, 점토질 분말, PVA(Polyvinyl alcohol), PEO(Polyethylene oxide) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있고, 바인더(17)는 겔 또는 분말상태로 세라믹 비드(15) 및 이산화티탄 광촉매(13)와 나노결정 금속산화물(11)의 혼합물과 혼합될 수 있다.

그리고, 나노복합소재 비드(10)에서 바인더(17)는 나노복합소재에 대비하여 5wt%이상 30wt%이하로 혼합될 수 있다.

여기서, 바인더(17)가 나노복합소재에 대비하여 5wt%미만일 경우에는 나노복합소재가 비드(15)에 코팅되지 못하고 대부분 탈락되는 현상이 발생하며, 30wt%초과할 경우에는 바인더(17)가 나노복합소재를 코팅하는 두께가 두꺼워져 나노복합소재의 기능을 상실한다.

따라서, 나노복합소재 비드(10)에서 나노복합소재에 바인더(17)가 혼합되는 비율은 흡착 및 분해성능에 중요한 역할을 한다.

본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터(110)는 필터케이스(111)를 포함할 수 있다. 이 필터케이스(111)는 나노복합소재 비드(10)가 충전되어 나노복합소재 비드(10)를 담을 수 있다.

한편, 필터케이스(111)는 테두리를 제외한 중앙부분에는 공기가 지날 수 있도록 관통될 수 있으며, 관통된 부분의 양측 면에는 공기가 통하는 망(113)으로 밀폐되며, 양측 면에 구비된 망(113)의 사이에 나노복합소재 비드(10)가 충전될 수 있다.

이때, 망(113)의 구멍은 나노복합소재 비드(10)가 망(113)의 구멍을 통해 외부로 유출되지 못하도록 나노복합소재 비드(10)의 크기보다 작게 형성될 수 있다.

한편, 망(113)의 구멍이 나노복합소재 비드(10)보다 크게 구성될 경우에는 나노복합소재 비드(10)는 부직포와 같은 다공성 직물로 이루어진 파우치에 나노복합소재 비드(10)를 충전한 후 망(113)의 사이에 파우치를 삽입하는 형태로도 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 나노복합필터(110)는 다음과 같은 공정으로 제작된다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 이산화티탄 광촉매(13)를 대비하여 나노결정 금속산화물(11)을 5wt%이상 50wt%이하를 이산화티탄 광촉매(13)와 혼합하여 나노복합소재를 제조한다.

그리고, 나노복합소재를 세라믹 비드(15)에 대비하여 5wt%이상 40wt%이하로 혼합한다. 이때, 세라믹 비드(15)의 직경은 2mm이하 10mm이상의 직경을 가질 수 있다.

이와 같이, 세라믹 비드(15)와 혼합된 나노복합소재를 바인더(17)와 함께 회전하는 원통형 코팅기의 내부로 서서히 투입하고, 바인더(17)에 의해 나노복합소재를 세라믹 비드(15)의 외면에 코팅되도록 원통형 코팅기를 회전시키는 형태로 나노복합소재 비드(10)를 제조한다.

이때, 원통형 코팅기의 회전속도는 50rpm ~ 200rpm의 속도로 회전되는 것이 바람직하다.

그리고, 바인더(17)가 견고하게 경화되도록 원통형 교반기에서 교반되어 제조된 나노복합소재 비드(10)를 가열로로 옮겨 미리 설정된 온도와 미리 설정된 시간 동안 나노복합소재 비드(10)을 건조 및 소성(燒成)한다.

여기서, 가열로에 미리 설정된 온도는 70℃이상 600℃이하 인 것이 바람직하며, 가열로의 최적의 온도는 500℃인 것이 바람직하다.

한편, 가열로에 미리 설정된 온도가 70℃미만이면, 가열 온도가 낮아 바인더(17)가 경화되는 시간이 길어지며, 이에 따라 많은 열이 나노복합소재 비드(10)로 전달되어 나노복합소재 비드(10)가 파손될 우려가 있고, 600℃를 초과하면, 가열 온도가 높아 나노복합소재 비드(10)가 열에 의해 변형될 우려가 있다.

그리고, 가열로에 미리 설정된 시간은 1시간이상 8시간이하인 것이 바람직하며, 가열로에 미리 설정된 시간이 1시간미만이면, 나노복합소재 비드(10)에 열을 가하는 시간이 적어 일부 바인더(17)가 불균일하게 경화되며, 8시간을 초과하면 나노복합소재 비드(10)에 장시간 열이 가해져 나노복합소재 비드(10)가 열에 의해 변형될 우려가 있다.

이와 같이, 나노복합소재 비드(10)를 가열로에서 건조 및 소성시킴으로써, 바인더(17)가 더 견고히 경화되어 세라믹 비드(15)에 코팅된 나노복합소재가 세라믹 비드(15)에서 용이하게 탈락되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 미리 설정된 시간 동안 가열로에서 나노복합소재 비드(10)가 경화되면, 나노복합소재 비드(10)를 임의의 시간 동안 자연 또는 강제 냉각한 후, 냉각된 나노복합소재 비드(10)를 필터케이스(111)에 충전하는 형태로 나노복합필터(110)를 제조한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터(110)는 나노복합소재 비드(10)에 포함된 나노결정 금속산화물(11)이 갖고 있는 나노입자의 입자특성에 의해 공기 중에 포함된 오염물질의 흡착 및 분해성능이 뛰어나며, 나노결정 금속산화물(11)에 흡착된 오염물질을 나노복합소재를 구성하는 이산화티탄 광촉매(13)에 의해 광분해함으로써, 오염물질의 흡착 및 분해성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 이물질의 여과가 포화상태 없이 지속적으로 오염물질을 여과하여 나노복합필터(110)의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 세라믹 비드(15)가 구형상으로 형성되어 공기의 압력 손실을 방지함으로써, 대용량의 공기를 용이하게 여과할 수 있다.

또한, 구형의 세라믹 비드(15)가 자외선을 반사하여 필터케이스(111)에 충전된 나노복합소재 비드(10)의 전체에 골고루 자외선을 제공함으로써, 광촉매 반응효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 나노복합소재에 의해 휘발성유기화합물(VOCs),질소산화물(NOx), 산류 등의 광범위한 화학물질을 여과할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터(110)의 효과를 입증하기 위해 본 출원인은 하기와 같이 실험들을 수행하였다.

먼저, 오염물질 제거효율을 알아보기 위해 시험을 다음과 같은 시험을 수행하였다.

시험에 앞서, 시험을 수행할 반응기를 제작하였으며, 반응기는 10ℓ의 유체를 수용할 수 있는 반응통에 개방된 상부를 유리덮개로 덥고 반응통의 내부에 자외선램프(UV-A 형광램프)를 설치하여 시료에 5.5mW/㎠의 자외선이 조사되도록 구성하였다.

그리고, 반응통의 내부에는 순환팬을 설치하여 반응통의 내부 공기가 충분히 순환될 수 있도록 구성하였으며, 반응통의 외부에는 자외선램프의 열기를 배출할 수 있는 열배출팬을 설치하여 반응통의 내부온도가 30℃~35℃를 유지하도록 구성하였다.

그리고 시험방법은 다음과 같이 수행하였다.

반응통에 오염물질인 아세트알데하이드 50㎕을 주입하였을 경우, 1~2분 내에 모두 기화되어 반응기 내부의 아세트알데하이드의 농도는 약 750ppm이 되며, 이 농도를 오염물질의 초기농도(100%)로 설정하였다.

이를 기초로 반응통에 시료 50g을 시료홀더에 넣는 동시에 아세트알데하이드 50㎕를 주입하고, 반응통의 상부를 유리덮개로 밀폐하였다.

그리고, 순환팬을 가동하여 반응통의 내부 공기를 순환시키는 동시에 자외선램프를 켜 시료에서 광분해 반응이 일어날 수 있는 조건을 형성하였으며, 오염물질의 제거효율은 매시간 반응기의 내부 아세트알데하이드 농도를 검지관을 통하여 측정하였다.

상기한 시험방법으로 실시예는 나노복합필터(110)를 구성하는 나노복합소재 비드(10)를 시료로 사용하였으며, 비교예는 시중에 판매되는 활성탄 흡작제를 시료로 사용하여 이 둘을 각각 별도로 시험을 수행한 결과, 도 5과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

도 5의 그래프는 실시예와 비교예를 도시한 그래프로서, 세로축은 아세트알데하이드의 농도(%)이고, 가로축은 시간(h)을 나타낸다.

도 5에서 보는 바와 같이, 실시예의 나노복합소재 비드(10)는 비교예의 활성탄 흡작제보다 초기 여과효율이 우수하게 나타나며, 시간이 지날수록 초기 흡착과 광분해 성능으로 인해 오염물질을 3시간 이내에 100%를 여과하는 여과효율을 보였다.

하지만, 비교예의 활성탄 흡착제는 1시간 이후부터는 대략 30%정도의 오염물질의 농도를 유지하며 여과성능의 최대치로 더 이상의 여과를 하지 못하였다.

따라서, 실시예의 나노복합소재 비드(10)가 비교예의 활성탄 흡착제보다 초기 여과효율이 높으며, 실시예의 나노복합소재 비드(10)가 비교예의 활성탄 흡착제보다 여과를 더 완벽히 수행할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 출원인은 실시예의 나노복합필터(110)의 여과효율의 지속성을 알아보기 위해 다음과 같은 시험을 수행하였다.

상기한 오염물질 제거효율 평가에 사용된 동일한 반응기를 사용하였다.

이 시험방법으로는 오염물질의 기초농도인 100%를 만들기 위해 오염물질인 아세트알데하이드 50㎕을 주입하고, 임의의 시간을 주기로 측정하여 반응통의 내부 농도가 0%가 되면, 시료의 교체 없이, 다시 아세트알데하이드 50㎕을 추가로 주입하는 형태로 반복하여 시험을 수행하였다.

아세트알데하이드를 10회 반복하여 주입한 결과를 표 1 및 도 6에 나타내었다.

[표 1]

도 6은 표 1의 결과를 그래프로 나타낸 것이며, 도 6의 세로축은 아세트알데하이드의 농도(%)이고, 가로축은 시간(t)을 나타내며, 도 6에서는 반복하는 회수 별로 다른 색상의 그래프로 표시하였다.

표 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 오염물질인 아세트알데하이드를 매회 완벽히 분해하였으며, 회수가 늘어남에 따라 오염물질을 여과하는 시간이 증가되지만, 오염물질을 더 이상 여과하지 못하는 포화상태가 나타나지 않고 계속적으로 여과를 수행할 수 있었다.

따라서, 실시예의 나노복합필터(110)를 구성하는 나노복합소재 비드(10)는 더 이상 여과하지 못하는 포화상태 없이 지속적으로 여과를 수행할 수 있음을 알 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)를 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 교실, 실험실, 의료기관 등의 실내에 설치되어 실내 공기 중에 포함된 기체상, 가스상의 오염물질을 여과하는 대용량 공기정화장치일 수 있다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 본체를 포함할 수 있다.

이 본체케이스(160)는 밀폐된 박스형상으로 구성될 수 있으며, 상부에는 공기가 내부로 유입되는 공기흡입구(163)와 하부에는 내부로 유입된 공기가 외부로 배출되는 공기배출구(165)가 형성될 수 있다.

한편, 본체케이스(160)는 전면이 개방된 형태의 박스형상으로 형성될 수 있으며, 개방된 본체케이스(160)의 전면에는 전면패널(161)이 결합되어 본체케이스(160)가 밀폐된 박스형상을 가지도록 구성될 수 있다.

이때, 전면패널(161)의 상부에는 공기흡입구(163)가 형성될 수 있으며, 전면패널(161)의 하단 및 본체의 하단부분에 공기배출구(165)가 형성될 수 있다.

여기서, 공기흡입구(163)와 공기배출구(165)의 위치는 서로 바뀌어 구성될 수도 있으며, 공기흡입구(163)와 공기배출구(165) 둘 모두 또는 어느 하나에는 배출되는 공기 또는 유입되는 공기의 각도를 조절하는 공기각도 조절기구가 구비될 수 있다.

그리고, 전면패널(161)에는 사용자가 조작하는 버튼이 구비되는 하기에 설명될 임베디드제어부(170)가 위치될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 전처리필터(120)를 포함할 수 있다.

이 전처리필터(120)는 공기에 포함된 오염물질 중 비교적 입자가 큰 오염물질을 걸러낼 수 있다.

한편, 전처리필터(120)는 공기가 지날 수 있는 다공성 소재로 구성될 수 있으며, 본체케이스(160)의 공기흡입구(163)로 유입된 공기가 전처리필터(120)를 거쳐 공기배출구(165)로 배출되도록 본체케이스(160)의 공기가 지나는 유로를 가로막는 형태로 본체케이스(160)에 설치될 수 있다.

그리고, 전처리필터(120)는 전처리필터(120)를 교체하거나 청소가 용이하도록 본체케이스(160)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 고압집진필터(130)를 포함할 수 있다.

이 고압집진필터(130)는 코로나 방전에 의해 입자가 음전하를 띠게 되면 정전기적인 인력에 의해 집진극 쪽으로 이동현상을 이용하여 공기에 포함된 오염물질을 집진 및 소멸시킬 수 있다.

이와 같이 고압집진필터(130)는 코로나 방전에 의해 플라즈마가 발생하면서, 오염물질 예컨대, 병원성 세균을 살균시킬 수 있는 동시에 정전기에 의해 집진극에 오염물질을 집진할 수 있다. 여기서 병원성 세균은 박테리아, 바이러스 등을 모두 포함할 수 있다.

한편, 고압집진필터(130)는 필터프레임(131)을 포함할 수 있다. 이 필터프레임(131)은 중앙이 관통된 형태의 사각형의 틀 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 고압집진필터(130)는 방전극(133)을 포함할 수 있다. 이 방전극(133)은 대략 8KV~12KV의 직류고전압이 인가될 수 있으며, 방전극(133)은 고압집진필터(130)를 지나는 공기의 저항을 최소화하도록 와이어 형태로 구비될 수 있다.

이때, 방전극(133)에 공급되는 직류고전압은 흡착되는 먼지의 비저항 성분에 따라 인가되는 세기가 조절될 수 있다.

또한, 방전극(133)은 간헐하전방식(intermittent energization)으로 전기가 공급되어 역전리 현상을 억제할 수 있으며, 역전리가 개시되기 직전에 전기의 공급을 차단하여 방전극(133)을 완전히 방전시킨 후, 다시 전기를 인가하도록 구성될 수 있다.

고압집진필터(130)는 전도성필름(135)을 포함할 수 있다. 이 전도성필름(135)은 방전극(133)과 전기적으로 상호작용하는 집진극이 될 수 있다.

한편, 전도성필름(135)은 전기전도성을 가지며, 유연하게 휘어질 수 있는 고분자소재로 제작될 수 있다.

그리고, 전도성필름(135)은 필터프레임(131)의 관통된 부분을 밀폐하도록 필터프레임(131)에 설치될 수 있으며, 전도성필름(135)은 공기와 접촉면적을 넓혀 오염물질의 집진 용량을 증대시키기 위해 지그재그로 주름진 형태로 형성되어 필터프레임(131)의 관통된 부분을 밀폐할 수 있다.

여기서, 전도성필름(135)은 필터프레임(131)의 관통된 부분을 밀폐하기 때문에 공기가 유동될 수 있는 공기유통공(136)이 복수 개가 형성될 수 있으며, 공기유통공(136)의 직경은 대략 4~10mm 정도의 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 전도성필름(135)은 필터프레임(131)에서 공기가 지나는 방향의 방전극(133)의 후방에 방전극(133)과 이격되어 배치될 수 있다.

아울러, 고압집진필터(130)의 방전극(133)과 전도성필름(135)에는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)로 공급되는 전기가 공급되도록 구성됨은 물론이고, 고압집진필터(130)는 본체케이스(160)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

이러한 구성의 고압집진필터(130)는 전기적인 힘에 의해 0.1㎛ 이하의 미세분진도 여과할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 나노복합필터(110)를 포함할 수 있다.

이 나노복합필터(110)는 고압집진필터(130)에서 미처 걸러지지 않은 오염물질을 흡착 또는 분해할 수 있다. 여기서, 나노복합필터(110)는 상기에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터(110)가 사용되므로 그 구성 및 효과에 대한 설명은 생략한다.

한편, 나노복합필터(110)는 고압집진필터(130)를 거친 공기가 나노복합필터(110)를 거치도록 본체케이스(160)에서 고압집진필터(130)가 위치되는 공기가 지나는 방향의 후방에 위치될 수 있다.

여기서, 나노복합필터(110)은 여러 번의 여과 과정을 거치도록 복 수개의 나노복합필터(110)가 나란하게 본체케이스(160) 설치될 수 있으며, 실시예에서는 두 개의 나노복합필터(110)를 설치하였다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 UV램프(140)를 포함할 수 있다.

이 UV램프(140)는 나노복합필터(110)에 자외선을 조사하여 나노복합소재 비드(10)를 구성하는 이산화티탄 광촉매(13)의 광분해성능을 활성화시킬 수 있다.

한편, UV램프(140)는 나노복합필터(110)의 양면에 각각 설치되어 즉 공기가 유입되는 면과 그 반대방향의 양면에서 자외선을 조사하도록 구성될 수 있으며, 실시예에서와 같이, 복수 개의 나노복합필터(110)가 설치될 경우에는 복수 개의 나노복합필터(110)의 전,후면 및 그 사이 사이에도 UV램프(140)가 설치될 수 있다.

그리고, UV램프(140)는 UV램프(140)를 지나는 공기에 자외선을 조사하여 공기에 포함된 병원성 세균을 살균할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 음이온발생유닛(180)을 포함할 수 있다.

이 음이온발생유닛(180)은 최종적으로 나노복합필터(110)를 거쳐 여과된 공기에 음이온을 부가할 수 있다.

이때, 음이온발생유닛(180)은 본체케이스(160)에서 최종적으로 음이온발생유닛(180)을 거쳐 공기배출구(165)로 배출될 수 있도록 나노복합필터(110)의 후방에 위치될 수 있다.

한편, 음이온발생유닛(180)은 바늘과 같이 끝단이 날카롭게 형성된 복수 개로 핀으로 구성되어 이 복수 개의 핀에서 코로나 방전에 의해 전하를 발생시키는 형태로 공기에 음이온을 부가할 수 있다.

여기서, 음이온발생유닛(180)은 공지된 기술이므로 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 송풍팬(150)을 포함할 수 있다.

이 송풍팬(150)은 본체케이스(160) 내부에 위치되어 본체케이스(160)의 공기흡입구(163)로 외부의 공기를 본체케이스(160)의 내부로 흡입하고, 흡입된 공기가 모든 필터들을 거친 후 다시 본체케이스(160)의 공기배출구(165)로 배출되도록 공기를 유동시킬 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 임베디드제어부(170)를 포함할 수 있다.

이 임베디드제어부(170)는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)를 제어할 수 있다.

한편, 임베디드제어부(170)는 본체케이스(160)의 전면 더 구체적으로는 전방부분에 위치하여 사용자에 의해 제어될 수도 있고, 미리 설정된 조건에 의해 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)를 제어할 수 있다.

그리고, 임베디드제어부(170)는 소음측정센서(171)를 포함할 수 있다. 소음측정센서(171)는 본체케이스(160)의 외부에 위치되어 외부의 소음을 측정할 수 있으며, 측정된 소음의 정보신호를 임베디드제어부(170)로 제공할 수 있다.

한편, 임베디드제어부(170)는 소음측정센서(171)에서 측정된 정보신호를 판단하여 송풍팬(150)의 속도를 제어할 수 있다.

예컨대, 임베디드제어부(170)는 소음측정센서(171)에서 측정된 소음이 임의로 설정된 소음 이하의 발생하면, 송풍팬(150)의 속도를 최소한으로 조절하여 정숙이 요구되는 수업 중 또는 회의 중일 때, 송풍팬(150)의 작동 소음으로 인한 수업 또는 회의의 진행을 방해는 것을 방지할 수 있다.

임베디드제어부(170)는 먼지측정센서(173)를 포함할 수 있다. 이 먼지측정센서(173)는 본체케이스(160)의 외부에 위치되어 외부에서 발생하는 먼지 즉, 공기의 오염도를 측정하고 이 측정된 정보신호를 임베디드제어부(170)로 제공할 수 있다.

한편, 임베디드제어부(170)는 먼지측정센서(173)에서 측정된 정보신호를 판단하여 송풍팬(150)의 속도를 제어할 수 있다.

예컨대, 임베디드제어부(170)는 먼지측정센서(173)에서 측정된 먼지 량이 임의로 설정된 먼지 량 이상으로 발생하면, 송풍팬(150)의 속도를 최대한으로 조절하여 단시간 안에 대량의 공기를 여과하도록 송풍팬(150)을 제어할 수 있다.

또한, 임베디드제어부(170)는 먼지측정센서(173)에서 측정된 먼지 량이 임의로 설정된 먼지 량 이하로 발생하면, 송풍팬(150)의 속도를 최소한으로 조절하는 동시에 복수 개의 UV램프(140) 중 일부의 UV램프(140)만 점등하는 형태로 절전기능을 수행할 수 있다.

여기서, 먼지측정센서(173)는 화학센서를 포함하여 악취 및 병원성 세균의 유무를 판단하여 그 정보신호를 임베디드제어부(170)로 제공하도록 구성될 수도 있다.

그리고, 임베디드제어부(170)는 먼지측정센서(173)와 소음측정센서(171)의 신호정보를 복합적으로 판단하여 송풍팬(150)을 제어할 수 있다.

예컨대, 먼지측정센서(173)에서 임의로 설정된 먼지 량 이상의 먼지가 측정되면, 임베디드제어부(170)는 송풍팬(150)의 속도를 최대한으로 조절하지만, 이때, 소음측정센서(171)에서 임의로 설정된 소음 이하일 경우에는 송풍팬(150)의 속도를 최소한으로 조절함으로써, 정숙이 요구되는 수업 또는 회의 중에 송풍팬(150)이 최대한의 속도로 가동되어 발생되는 소음의 발생을 방지할 수 있다.

임베디드제어부(170)는 디스플레이(175)를 포함할 수 있다. 이 디스플레이(175)는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)의 정보 예컨대, 작동모드의 정보, 필터의 교체주기, 사용시간, 송풍팬의 작동 상태 등을 표시할 수 있다.

한편, 디스플레이(175)는 사용자가 직접 조작이 가능한 터치패널이 겹쳐진 형태의 디스플레이(175)일 수 있으며, 디스플레이(175)는 점등하는 LED로 구현되거나 화상을 표시하는 LCD로 구현될 수 있다.(미설명 도면부호 177은 사용자가 조작하는 조작부이다.)

이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 본체케이스(160)의 공기흡입구(163)와 공기배출구(165)의 사이에 전처리필터(120), 고압집진필터(130), 나노복합필터(110), 음이온발생유닛(180)이 차례로 설치되고, UV램프(140)는 나노복합필터(110)의 전방 및 후방에 배치된다.

그리고, 본체케이스(160)의 공기배출구(165)의 부분에는 공기흡입구(163)로 공기를 흡입하여 공기배출구(165)로 공기를 배출하는 송풍팬(150)이 설치되며, 본체케이스(160)의 전면, 더 구체적으로는 전면패널(161)의 전면 부분에는 임베디드제어부(170)가 설치된다.

이때, 소음측정센서(171) 및 먼지측정센서(173)는 본체케이스(160)의 외부에 구비되고, 소음측정센서(171) 및 먼지측정센서(173)는 임베디드제어부(170)와 전기적으로 연결되고, UV램프(140) 및 고압집진필터(130) 또한 임베디드제어부(170)와 전기적으로 연결되어 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)로 공급되는 전원을 공급받는다.

상기와 같이 구성된 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 도 12에 도시된 바와 같이, 전원을 공급하면, 송풍팬(150)이 작동하여 공기흡입구(163)를 통해 오염된 실내공기를 본체케이스(160)의 내부로 흡입한다.

흡입된 공기는 1차적으로 전처리필터(120)를 거쳐 상대적으로 입자가 큰 오염물질이 여과되고, 2차적으로 고압집진필터(130)를 거쳐 방전에 의해 발생되는 플라즈마에 의해 병원성 세균이 살균되는 동시에 악취가 소멸되며, 전처리필터(120)에서 걸러지지 않은 입자상 오염물질이 흡착되는 형태로 오염물질이 여과된다.

그리고, 3차적으로 나노복합필터(110)를 거치면서 나노복합소재 비드(10)에 의해 고압집진필터(130)를 통과한 기체상 오염물질을 흡착 및 분해한다. 이때, UV램프(140)는 자외선을 나노복합필터(110)에 조사하여 나노복합소재 비드(10)의 광촉매 반응을 활성화시킨다.

마지막으로 나노복합필터(110)를 거친 공기는 음이온발생유닛(180)에서 음이온이 부가되어 송풍팬(150)에 의해 공기배출구(165)로 배출되는 형태로 오염된 공기를 여과한다.

여기서, 송풍팬(150)의 속도는 임베디드제어부(170)에서 자동으로 제어할 수 있으며, 임베디드제어부(170)에 포함되는 먼지측정센서(173) 및 소음측정센서(171) 중 어느 하나 또는 둘 모드에서 측정되는 정보를 임베디드제어부(170)에서 판단하여 송풍팬(150)의 속도를 제어할 수 있다. 송풍팬(150)의 속도는 사용자가 임베디드제어부(170)를 직접 조작하는 형태로 송풍팬(150)의 속도를 강제적으로 제어할 수 있음은 물론이다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 나노복합필터를 구비한 공기정화장치(100)는 나노입자 특성을 가지는 나노복합소재 비드(10)로 구성된 나노복합필터(110)가 적용됨으로써, 오염물질의 흡착성능과 분해성능을 향상시키고, 지속적으로 여과할 수 있어 필터의 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 나노복합소재 비드(10)가 구형상의 세라믹 비드(15)로 구성되어 공기의 흐름을 원활히 할 수 있기 때문에 대용량의 공기도 단시간 내에 여과할 수 있으며, 구형의 세라믹 비드(15)에 의해 UV램프(140)에서 조사되는 자외선을 다양한 각도로 분산함으로써, 인해 광촉매의 활성도를 향상시킬 수 있다.

또한, 휘발성유기화합물(VOCs), 질소산화물(NOx), 산류 등의 광범위한 화학물질을 여과할 수 있다.

또한, 고압집진필터(130)를 사용하여 오염물질의 여과효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 고압집진필터(130)의 청소가 용이하다.

또한, UV램프(140)가 설치되어 자외선에 의한 살균효과를 얻을 수 있다.

또한, 임베디드제어부(170)가 소음측정센서(171)에 의해 송풍팬(150)을 제어하여 예컨대, 수업중 또는 회의중에 송풍팬(150)의 소음으로 인한 방해를 최소화할 수 있다.

또한, 임베디드제어부(170)가 먼지측정센서(173)에 의해 송풍팬(150)을 제어하여 먼지 량이 많으면 자동으로 송풍팬(150)을 최대로 가동하여 단시간 내에 대용량의 공기를 여과할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10: 나노복합소재 비드 11: 나노결정 금속산화물
13: 이산화티탄 광촉매 15: 세라믹 비드
17: 바인더
100: 나노복합필터를 구비한 공기정화장치
110: 나노복합필터 111: 필터케이스
113: 망 120: 전처리필터
130: 고압집진필터 131: 필터프레임
133: 방전극 135: 전도성필름
136: 공기유통공 140: UV램프
150: 송풍팬 160: 본체케이스
161: 전면패널 163: 공기흡입구
165: 공기배출구 170: 임베디드제어부
171: 소음측정센서 173: 먼지측정센서
175: 디스플레이 177: 조작부
180: 음이온발생유닛

Claims

공기흡입구와 공기배출구가 형성된 본체케이스,
상기 공기흡입구로 흡입된 공기에 포함된 임의의 크기의 오염물질을 걸러내는 전처리필터,
상기 전처리 필터를 통과한 공기에 포함된 오염물질을 전기에 의해 걸러내는 고압집진필터,
이산화티탄 광촉매에 나노결정 금속산화물 5wt%이상 50wt%이하를 혼합하여 나노복합소재를 제조하며, 상기 나노복합소재 5wt% 이상 40wt%이하를 2mm이상 10mm이하의 직경을 가지는 세라믹 비드에 바인더로 코팅하여 구성된 나노복합소재 비드와, 상기 나노복합소재 비드가 충전되는 필터케이스를 포함하여 상기 고압집진필터를 통과한 공기에 포함된 오염물질을 걸러내는 나노복합필터,
상기 나노복합필터에 자외선을 조사하는 UV램프,
상기 공기흡입구로 공기를 흡입하여 상기 공기 배출구로 배출하는 송풍팬, 및
상기 UV램프, 상기 고압집진필터 및 상기 송풍팬을 제어하는 임베디드제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 임베디드제어부는
상기 본체케이스의 외부의 소음을 측정하는 소음측정센서를 포함하고,
상기 임베디드제어부는 상기 소음측정센서에서 측정된 소음에 따라 상기 송풍팬을 제어하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 임베디드제어부는
상기 본체케이스의 외부의 먼지를 측정하는 먼지측정센서를 포함하고,
상기 임베디드제어부는 상기 먼지측정센서에서 측정된 먼지의 량에 따라 상기 송풍팬을 제어하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 고압집진필터는
중앙이 관통된 형태의 필터프레임,
상기 프레임의 관통된 부분을 가로지는 형태로 상기 프레임에 복수 개가 설치되는 방전극, 및
상기 프레임의 관통된 부분을 지그재그로 접힌 상태로 밀폐하고, 상기 방전극과 전기적인 상호작용에 의해 공기 중에 포함된 오염물질을 흡착되도록 전기전도성을 가지며, 공기가 유통되는 공기유통공이 형성되는 전도성필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 나노복합필터는
복수 개가 구비되고, 상기 UV램프는 각각의 상기 나노복합필터의 공기가 지나는 전방 및 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 바인더는
상기 나노복합소재 비드에 대비하여 5wt%이상 30wt%이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 바인더는
실리카졸, 규산소다, 규산칼륨, 알루미늄옥사이드, 점토질 분말, PVA(Polyvinyl alcohol), PEO(Polyethylene oxide) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 나노결정 금속산화물은
이산화티탄, 산화마그네슘, 산화아연 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 비드는
제올라이트, 활성탄소, 황토, 일라이트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
제1항에 있어서,
상기 나노복합필터에서 오염물질이 걸러진 공기에 음이온을 부가하는 음이온발생유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 구비한 공기정화장치.
이산화티탄 광촉매에 나노결정 금속산화물 5wt%이상 50wt%이하를 혼합하여 나노복합소재를 제조하고, 상기 나노복합소재 5wt% 이상 40wt%이하를 2mm이상 10mm이하의 직경을 가지는 세라믹 비드에 바인더로 코팅하여 구성된 나노복합소재 비드, 및
상기 나노복합소재 비드가 충전되는 필터케이스를 포함하는 나노복합필터.
제11항에 있어서,
상기 바인더는
상기 나노복합소재 비드에 대비하여 5wt%이상 30wt%이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터.
제11항에 있어서,
상기 바인더는
실리카졸, 규산소다, 규산칼륨, 알루미늄옥사이드, 점토질 분말, PVA(Polyvinyl alcohol), PEO(Polyethylene oxide) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터.
제11항에 있어서,
상기 나노결정 금속산화물은
이산화티탄, 산화마그네슘, 산화아연 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터.
제11항에 있어서,
상기 세라믹 비드는
제올라이트, 활성탄소, 황토, 일라이트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터.
이산화티탄 광촉매에 나노결정 금속산화물 5wt%이상 50wt%이하를 혼합하여 나노복합소재를 제조하는 단계,
상기 나노복합소재, 2mm이상 10mm이하의 직경을 가지는 세라믹 비드, 및 바인더를 회전하는 교반기에 투입하여 나노복합소재 비드를 제조하는 단계,
상기 나노복합소재 비드를 가열로에 투입하여 미리 설정된 온도에서 미리 설정된 시간 동안 건조 및 소성하는 단계,
상기 건조 및 소성하는 단계에서 소성된 상기 나노복합소재 비드를 필터케이스에 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 제조하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 가열로에 미리 설정된 온도는
70℃이상 600℃이하고
상기 가열로에 미리 설정된 시간은
1시간이상 8시간이하인 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 제조하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 바인더는
상기 나노복합소재 비드에 대비하여 5wt%이상 30wt%이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 제조하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 바인더는
실리카졸, 규산소다, 규산칼륨, 알루미늄옥사이드, 점토질 분말, PVA(Polyvinyl alcohol), PEO(Polyethylene oxide) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 제조하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 나노결정 금속산화물은
이산화티탄, 산화마그네슘, 산화아연 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 제조하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 세라믹 비드는
제올라이트, 활성탄소, 황토, 일라이트 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 나노복합필터를 제조하는 방법.