KR101249799B1 - 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소나노튜브와 금속 나노입자가 결합된 항균 복합나노구조체를 기상에서 제조하고, 이를 연속적으로 필터여재 상에 균일하게 도포할 수 있는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치는 탄소나노튜브가 분산된 탄소나노튜브 용액을 가압분무하여 탄소나노튜브 액적을 발생시키는 탄소나노튜브 액적 발생장치와, 상기 탄소나노튜브 액적의 용매 성분을 흡습하여 제거하는 흡습장치와, 항균성 금속분말을 고온 가열하여 금속 나노입자를 발생시킴과 함께 발생된 금속 나노입자를 탄소나노튜브와 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성시키는 항균 복합나노구조체 생성장치와, 상기 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 코팅하여 항균 필터여재를 제조하는 항균 복합나노구조체 코팅장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치는 탄소나노튜브가 분산된 탄소나노튜브 용액을 가압분무하여 탄소나노튜브 액적을 발생시키는 탄소나노튜브 액적 발생장치와, 상기 탄소나노튜브 액적의 용매 성분을 흡습하여 제거하는 흡습장치와, 항균성 금속분말을 고온 가열하여 금속 나노입자를 발생시킴과 함께 발생된 금속 나노입자를 탄소나노튜브와 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성시키는 항균 복합나노구조체 생성장치와, 상기 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 코팅하여 항균 필터여재를 제조하는 항균 복합나노구조체 코팅장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소나노튜브와 금속 나노입자가 결합된 항균 복합나노구조체를 기상에서 제조하고, 이를 연속적으로 필터여재 상에 균일하게 도포할 수 있는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
실내 공기에는 박테리아, 곰팡이, 바이러스와 같은 다양한 미생물이 부유하고 있으며, 이러한 부유 미생물은 공기 감염 및 환경성 질병을 유발하여 건강에 나쁜 영향을 미친다. 이와 같은 실내 부유 미생물은 1차적으로 먼지를 제거하는 필터에 의해 여과될 수 있지만, 미생물이 지닌 생명성으로 인해 여재 표면에서 증식하여 다시 실내로 유입되는 문제가 상존한다.
이러한 문제에 대응하기 위해 최근에는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), TiO2와 같은 무기계 항균제 또는 카데킨, 키토산, 피톤치드, 은행잎 추출물, 허브 추출물, 솔잎 추출물, 단풍잎 추출물과 같은 유기계 항균제를 필터 여재 표면에 도포하여 미생물의 증식을 방지하는 기술이 제시되고 있다.
그러나, 이와 같은 기술들 대부분은 무기계 또는 유기계 항균제를 액상으로 만든 후 필터 여재를 그 속에 담갔다가 꺼내는 과정을 통해 필터 여재 표면에 항균 물질을 도포하는 방식을 택함에 따라, 많은 양의 항균제가 필요하며 항균 물질이 필터 여재 표면에 불균일하게 부착되는 문제점 및 건조 공정이 추가적으로 요구되는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 에어로졸 공정 기술을 적용하여 기상의 항균 복합나노구조체를 제조하고, 이를 필터여재 상에 균일하게 도포할 수 있는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치는 탄소나노튜브가 분산된 탄소나노튜브 용액을 가압분무하여 탄소나노튜브 액적을 발생시키는 탄소나노튜브 액적 발생장치와, 상기 탄소나노튜브 액적의 용매 성분을 흡습하여 제거하는 흡습장치와, 항균성 금속분말을 고온 가열하여 금속 나노입자를 발생시킴과 함께 발생된 금속 나노입자를 탄소나노튜브와 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성시키는 항균 복합나노구조체 생성장치와, 상기 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 코팅하여 항균 필터여재를 제조하는 항균 복합나노구조체 코팅장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 항균 복합나노구조체 생성장치는, 전기로와, 상기 전기로 내에 구비되는 도가니와, 상기 도가니 내에 구비되는 항균성 금속분말을 포함하여 구성되며, 상기 항균성 금속분말은 용융점 이상의 온도에서 기상의 금속 나노입자로 변환되며, 상기 금속 나노입자는 상기 전기로 내에 유입되는 탄소나노튜브와 결합하여 항균 복합나노구조체로 생성된다.
운반기체 공급장치와 혼합챔버가 더 구비되며, 상기 운반기체 공급장치는 운반기체를 공급하여 상기 탄소나노튜브 액적 발생장치에 의해 발생된 탄소나노튜브 액적 및 상기 항균 복합나노구조체 생성장치에 의해 생성된 항균 복합나노구조체를 운반하며, 상기 혼합챔버는 운반기체와 탄소나노튜브 액적을 균일하게 혼합한다.
상기 흡습장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 구비되는 흡습제로 구성될 수 있다.
특정 극성의 이온을 발생시키는 이온 발생수단이 더 구비되며, 상기 이온 발생수단에 의해 발생된 이온은 상기 항균 복합나노구조체 생성장치로부터 배출되는 항균 복합나노구조체에 결합되어 상기 항균 복합나노구조체가 특정 극성으로 하전된다.
상기 항균 복합나노구조체 코팅장치는 항균 복합나노구조체 분사수단, 필터여재 및 운반기체 흡인수단으로 구성되며, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단은 상기 항균 복합나노구조체 생성장치에 의해 발생된 항균 복합나노구조체를 상기 필터여재에 분사시키며, 상기 운반기체 흡인수단은 상기 항균 복합나노구조체 코팅장치 내에 유입된 운반기체를 흡인한다.
상기 항균 복합나노구조체 분사수단은, 상기 항균 복합나노구조체 생성장치부터 공급되는 항균 복합나노구조체 및 운반기체가 유동되는 공간을 제공하는 상부 덕트와, 상기 상부 덕트 내에 구비되어 상기 상부 덕트 내의 기류를 고르게 분배하는 역할을 하는 상부 가이드베인과, 상기 상부 덕트 내에 구비되어 상기 항균 복합나노구조체들을 상기 필터여재 상으로 배출하는 상부 다공판으로 구성된다.
상기 운반기체 흡인수단은, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단으로부터 공급되는 운반기체를 기공을 통해 흡인하는 역할을 하는 하부 다공판과, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단으로부터 공급되는 운반기체를 위한 공간을 제공하는 하부 덕트와, 상기 하부 덕트 내의 기류를 고르게 분배하는 역할을 하는 하부 가이드베인과, 상기 하부 덕트 내의 운반기체를 흡인하는 송풍기로 구성된다.
상기 필터여재를 이송하는 필터여재 이송수단이 더 구비되며, 상기 필터여재는 특정 극성으로 하전된다. 상기 필터여재와 상기 항균 복합나노구조체는 서로 다른 극성을 갖는다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조방법은 탄소나노튜브가 포함된 탄소나노튜브 용액을 가압분무하여 탄소나노튜브 액적을 발생시키는 단계와, 흡습제를 이용하여 상기 탄소나노튜브 액적의 용매 성분을 1차적으로 제거하여 탄소나노튜브를 제조하는 단계와, 항균성 금속분말을 고온 가열하여 금속 나노입자를 발생시킴과 함께 발생된 금속 나노입자를 탄소나노튜브와 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성하는 단계와, 상기 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 코팅하여 항균 필터여재를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
금속 나노입자와 탄소나노튜브의 항균 복합나노구조체 항균물질을 에어로졸 공정을 통하여 제조하고, 이를 필터 여재 표면에 부착, 결합시키는 방식을 택함에 따라, 필터 여재 표면에 항균 복합 나노구조체를 균일하게 분포·부착시킬 수 있다.
에어로졸 공정기반 기술인 가압분무 방식을 통해 탄소나노튜브를 서브마이크론 크기의 액적 형태로 발생시키고, 흡착제로 채워진 흡습장치를 이용하여 용매를 제거한 상태에서 금속 나노입자와 결합시켜 항균 복합나노구조체를 형성하고, 이를 필터여재 표면에 코팅시키는 방식을 택함에 따라, 필터여재 표면 상에 항균 복합나노구조체를 균일하게 분포시킬 수 있게 되고, 소요되는 항균물질의 양을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 높은 수준의 프랙탈 형상을 갖는 탄소나노튜브를 이용함에 따라, 부유미생물과 부착되는 면적을 넓일 수 있어 보다 높은 항균효율을 갖는다. 이와 함께, 액상이 아닌 기상에서 항균 복합나노구조체의 제조가 진행됨에 따라 공정이 간편하며 연속적인 공정 수행이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체 코팅장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항균 복합나노구조체 코팅장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속 나노입자, 탄소나노튜브, 금속 나노입자와 탄소나노튜브가 결합된 항균 복합나노구조체 각각의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 실험을 통해 제조된 은 나노입자, 탄소나노튜브 및 항균 복합나노구조체의 전자현미경 사진.
도 7은 은 나노입자, 탄소나노튜브, 항균 복합나노구조체가 각각 도포된 필터여재의 S. epidermidis 박테리아 바이오에어로졸에 대한 항균성능을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체 코팅장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항균 복합나노구조체 코팅장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속 나노입자, 탄소나노튜브, 금속 나노입자와 탄소나노튜브가 결합된 항균 복합나노구조체 각각의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 실험을 통해 제조된 은 나노입자, 탄소나노튜브 및 항균 복합나노구조체의 전자현미경 사진.
도 7은 은 나노입자, 탄소나노튜브, 항균 복합나노구조체가 각각 도포된 필터여재의 S. epidermidis 박테리아 바이오에어로졸에 대한 항균성능을 나타낸 그래프.
본 발명은 탄소나노튜브와 금속 나노입자가 결합된 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 균일하게 도포하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 상기 탄소나노튜브는 가압분무를 통해 액적의 형태로 분무되고, 흡습 과정을 거쳐 용매 성분이 제거된 상태에서 고온 하에서 금속 나노입자와 결합되어 항균 복합나노구조체가 형성되며, 용매 성분이 완벽히 제거됨에 따라 기상의 항균 복합나노구조체는 서로 뭉치지 않고 필터여재 상에 균일하게 도포될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치는 운반기체 공급장치(110), 탄소나노튜브 액적 발생장치(120), 혼합챔버(130), 흡습장치(140), 항균 복합나노구조체 생성장치(150) 및 항균 복합나노구조체 코팅장치(200)의 조합으로 이루어진다.
상기 탄소나노튜브 액적 발생장치(120), 혼합챔버(130), 흡습장치(140), 항균 복합나노구조체 생성장치(150) 및 항균 복합나노구조체 코팅장치(200)는 인라인(in-line) 형태로 배치되며, 이에 따라 본 발명에 따른 항균 필터여재 제조는 일련의 연속 공정에 의해 진행된다.
상기 운반기체 공급장치(110)는 운반기체를 공급하는 것으로서, 상기 운반기체는 상기 탄소나노튜브 액적 발생장치(120)에 의해 발생된 탄소나노튜브 액적 및 상기 항균 복합나노구조체 생성장치(150)에 의해 생성된 항균 복합나노구조체를 운반한다. 즉, 상기 운반기체는 상기 탄소나노튜브 액적 발생장치(120), 혼합챔버(130), 흡습장치(140), 항균 복합나노구조체 생성장치(150) 및 항균 복합나노구조체 코팅장치(200)를 관통하여 이동되며, 상기 운반기체로는 질소, 아르곤 등의 불활성가스가 이용될 수 있다.
상기 탄소나노튜브 액적 발생장치(120)는 탄소나노튜브 액적을 발생시키는 장치이다. 상기 탄소나노튜브 액적은 탄소나노튜브와 용매가 액적(droplet)의 형태로 결합된 것으로서, 상기 탄소나노튜브 액적은 가압분무 방식으로 발생될 수 있다. 이를 위해, 용매에 탄소나노튜브가 용해 또는 분산된 항균용액이 미리 준비되어야 하며, 상기 탄소나노튜브 용액을 가압분무하여 탄소나노튜브 액적을 생성할 수 있다. 상기 용매로는 물, 에탄올을 이용할 수 있으며, 상기 탄소나노튜브 액적은 서브마이크론 크기로 생성되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 가압분무 방식 이외에 회전식 로터리 디스크 방법을 이용하여 탄소나노튜브 액적을 생성시킬 수도 있다. 한편, 기체 내에서 상기 탄소나노튜브 액적의 농도는 운반기체의 유량을 조절하거나 상기 탄소나노튜브 용액의 농도를 조절하는 것을 통해 제어할 수 있다. 참고로, 탄소나노튜브는 직경이 수∼수십 nm이고, 길이가 수 ㎛인 프랙탈 형상을 갖는 바, 필터여재 표면에 도포되는 경우 금속 나노입자를 단독으로 도포했을 경우와 비교하여 부유미생물이 부착될 가능성을 높일 수 있고, 부유미생물과 부착되는 면적을 넓일 수 있어 보다 항균효율을 높일 수 있다.
상기 혼합챔버(130)는 운반기체와 탄소나노튜브 액적을 균일하게 혼합함과 함께 탄소나노튜브 액적이 포함된 기체의 유량을 제어하기 위해 구비된다.
상기 흡습장치(140)는 상기 탄소나노튜브 액적의 용매 성분을 1차적으로 제거하기 위한 것으로서, 세부적으로 일정 체적을 갖는 챔버와 상기 챔버 내에 채워진 흡습제로 구성될 수 있다. 상기 챔버 내에 채워지는 흡습제로는 활성탄, 제올라이트 등이 이용될 수 있다. 이에 따라, 상기 혼합챔버(130)를 통과한 탄소나노튜브 액적은 운반기체에 의해 상기 흡습장치(140)로 이송되며, 이송된 탄소나노튜브 액적은 상기 흡습장치(140)를 통과하면서 용매 성분이 1차적으로 제거되어 탄소나노튜브 형태로 배출될 수 있다.
상기 항균 복합나노구조체 생성장치(150)는 탄소나노튜브와 금속 나노입자가 결합된 항균 복합나노구조체를 생성시키는 역할을 하며, 세부적으로 금속 나노입자를 생성시킴과 함께 생성된 금속 나노입자를 상기 탄소나노튜브와 결합시킨다. 이를 위해 상기 항균 복합나노구조체 생성장치(150)는 전기로, 반응기 및 도가니로 구성될 수 있다. 상기 전기로는 반응기를 고온 가열하며, 상기 반응기는 상기 전기로 내부에 장착되며, 상기 도가니는 반응기 내에 구비되며 상기 도가니 내에는 은, 구리, 금 또는 TiO2 등의 항균성 금속분말이 채워진다. 상기 전기로는 항균성 금속분말의 용융점 이상으로 제어되어야 한다.
이와 같은 상태에서, 상기 항균 복합나노구조체의 생성 과정을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 상기 도가니 내에 은, 구리, 금 또는 TiO2 등의 항균성 금속분말이 구비된 상태에서, 상기 전기로를 가동하여 상기 반응기 내부의 온도를 900℃ 이상의 온도 정확하게는, 상기 항균성 금속분말의 용융점 이상의 온도가 되도록 한다. 상기 반응기 내부의 온도가 항균성 금속분말의 용융점 온도 이상의 상태가 되면, 상기 항균성 금속분말이 용융되면서 증기가 발생되고 발생된 증기는 외부 온도구배에 의해 응축되면서 기상에서 금속 나노입자가 생성된다. 이 때, 상기 전기로 내에 기상의 탄소나노튜브가 공급되면 기상의 금속 나노입자가 상기 탄소나노튜브의 표면 상에 흡착되어 이른 바, 항균 복합나노구조체가 형성된다. 한편, 상기 전기로 내부의 온도가 고온을 유지함에 따라 상기 탄소나노튜브에 잔존하는 용매 성분은 완벽히 제거된다.
상기 항균 복합나노구조체 코팅장치(200)는 상기 항균 복합나노구조체 생성장치(150)에 의해 생성된 서브마이크론 크기의 항균 복합나노구조체를 필터여재(230) 표면에 균일하게 코팅시키는 장치로서, 세부적으로 도 2에 도시한 바와 같이 항균 복합나노구조체 분사수단(210), 필터여재(230) 및 운반기체 흡인수단(220)으로 구성된다. 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)은 항균 복합나노구조체를 필터여재(230) 표면에 균일하게 분사하고, 상기 운반기체 흡인수단(220)은 항균 복합나노구조체 코팅장치(200) 내에 유동되는 운반기체를 흡인하는 역할을 하며, 상기 필터여재(230)는 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)과 운반기체 흡인수단(220) 사이에 구비된다.
상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)은 세부적으로 상부 덕트(211), 상부 가이드베인(212) 및 상부 다공판(213)으로 구성된다. 상기 상부 덕트(211)는 상기 항균 복합나노구조체 생성장치(150)로부터 공급되는 항균 복합나노구조체 및 운반기체가 유동되는 공간을 제공하며, 상기 상부 가이드베인(212)은 상기 상부 덕트(211) 내에 구비되어 상기 상부 덕트(211) 내의 기류를 고르게 분배하는 역할을 하며, 상기 상부 다공판(213)은 상기 상부 덕트(211) 내의 항균 복합나노구조체의 출구로서, 상기 상부 다공판(213)의 기공을 통해 항균 복합나노구조체들이 확산되어 궁극적으로 필터여재(230) 표면에 부착된다.
상기 운반기체 흡인수단(220)은 세부적으로 하부 다공판(223), 하부 가이드베인(222), 하부 덕트(221) 및 송풍기(224)로 구성된다. 상기 하부 다공판(223)은 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)으로부터 공급되는 운반기체를 다수의 기공을 통해 고르게 흡인하는 역할을 하며, 상기 하부 덕트(221)는 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)으로부터 공급되는 운반기체를 위한 공간을 제공하며, 상기 하부 가이드베인(222)은 상기 하부 덕트(221) 내의 기류를 고르게 분배하는 역할을 하며, 상기 송풍기(224)는 상기 하부 덕트(221) 내의 운반기체를 최종적으로 흡인하는 역할을 한다. 여기서, 상기 송풍기(224)는 운반기체의 면속도가 10cm/s 이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 상기 분사수단(210)과 운반기체 흡인수단(220) 사이에 필터여재(230)가 구비되고, 이에 더해 필터여재 이송수단(240)이 구비될 수 있다. 상기 필터여재(230)는 섬유상의 직물류로 구성될 수 있으며, 상기 필터여재 이송수단(240)은 상기 필터여재(230)를 이송하는 역할을 한다. 상기 필터여재 이송수단(240) 상에 상기 필터여재(230)가 구비되어, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)으로부터 항균 복합나노구조체가 필터여재(230) 표면에 분사되는 등의 일련의 항균 복합나노구조체 결합과정이 완료되면 상기 필터여재 이송수단(240)에 의해 항균 복합나노구조체가 부착 완료된 필터여재(230)가 이송될 수 있다. 이 때, 상기 섬유상의 직물류는 특정 극성의 이온들에 의해 하전된 상태를 가질 수도 있다.
한편, 상기 항균 복합나노구조체 코팅장치(200)의 전단에 이온 발생수단(160)이 더 구비될 수 있다. 상기 이온 발생수단(160)은 상기 항균 복합나노구조체 생성장치(150)와 항균 복합나노구조체 코팅장치(200) 사이에 구비되어 특정 극성의 이온을 다량 발생시키는 역할을 한다. 상기 이온 발생수단(160)에 의해 발생된 특정 극성의 이온들은 상기 항균 복합나노구조체 생성장치(150)로부터 배출되는 항균 복합나노구조체의 표면에 부착되어 항균 복합나노구조체가 하전된 상태를 이루게 되며, 하전된 항균 복합나노구조체들은 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)에 공급된다.
이와 같이 상기 이온 발생수단(160)을 이용하여 특정 극성의 이온을 발생시키고 궁극적으로 항균 복합나노구조체를 하전된 상태로 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)에 공급하는 경우, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)과 운반기체 흡인수단(220) 사이에 구비되는 필터여재(230)는 정전 필터여재(230) 또는 특정 극성으로 하전된 필터여재(230)를 이용하는 것이 바람직하며, 상기 하전된 필터여재(230)와 하전된 항균 복합나노구조체는 서로 다른 극성을 가져야 한다. 상기 하전된 필터여재(230)와 하전된 항균 복합나노구조체 사이에는 정전기력이 작용하여 상기 항균 복합나노구조체가 상기 필터여재(230)의 표면에 용이하게 부착, 결합될 수 있다.
한편, 상기 항균 복합나노구조체 코팅장치(200)는 다른 형태로 구현할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단(210)과 운반기체 흡인수단(220) 사이에 상부 챔버(310), 필터유닛(330) 및 하부챔버(320)의 구성이 구비될 수 있다. 상기 상부 챔버(310), 필터 유닛, 하부 챔버(320)는 순차적으로 배치되며, 상기 상부 챔버(310)는 상기 항균입자 분사수단(210)의 상부 덕트(211)와 연결되고 상기 하부 챔버(320)는 상기 운반기체 흡인수단(220)의 하부 덕트(221)와 연결된다.
상기 필터유닛(330)은 도 4에 도시한 바와 같이 필터여재(332)와 상기 필터여재(332)를 지지함과 함께 외부 환경으로부터 격리시키는 역할을 하는 필터여재 케이스(331)로 구성될 수 있으며, 상기 필터여재(332)는 활성탄과 같은 탈취용 흡착제가 포함되어 구성될 수 있다. 또한, 상기 필터여재(332)는 특정 극성의 이온들에 의해 하전된 상태를 가질 수도 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법을 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노튜브, 금속 나노입자, 항균 복합나노구조체 및 항균 필터여재의 특성을 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 금속 나노입자, 탄소나노튜브, 금속 나노입자와 탄소나노튜브가 결합된 항균 복합나노구조체 각각의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프이다. 도 5의 실험조건은 다음과 같다. 가압분무장치 내에 1% 탄소나노튜브 용액을 1:40으로 희석하여 총 40ml의 용액을 가압분무장치 내에 넣었으며, 운반기체(질소)의 유량은 5L/min이었다. 탄소나노튜브 액적이 질소 기체 중에 부유된 상태로 고온 튜브 전기로에 주입하였으며, 980℃ 온도 조건에서 발생된 은 나노입자와 탄소나노튜브를 결합시켜 항균 복합나노구조체를 형성하였다. 최종적으로 10L/min의 공기를 주입함으로써 발생된 항균 복합나노구조체의 농도를 희석함과 함께 냉각시켰다.
도 5를 참고하면, 제조된 은 나노입자는 단일모드 입경분포를 보이며 약 14∼20nm에서 최고 농도를 나타내며, 탄소나노튜브는 약 30∼40nm 크기와 약 150nm 크기에서 피크가 나타나는 이중모드 분포를 보인다. 그러나, 은 나노입자와 탄소나노튜브가 결합된 항균 복합나노구조체의 경우 약 80nm 이상 입경의 수농도가 은 나노입자 분포에서의 수농도와 비교하여 탄소나노튜브 수농도의 영향에 의해 증가한 것을 알 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 실험을 통해 제조된 탄소나노튜브, 탄소나노튜브 및 항균 복합나노구조체의 전자현미경 사진이다. 도 6c를 참조하면, 탄소나노튜브의 표면 상에 은 나노입자가 고르게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 은 나노입자, 탄소나노튜브, 항균 복합나노구조체가 각각 도포된 필터여재의 S. epidermidis 박테리아 바이오에어로졸에 대한 항균성능을 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조하면, 시간이 경과함에 따라 은 나노입자, 탄소나노튜브에 대비하여 항균 복합나노구조체가 상대적으로 높은 항균성능을 갖는 것을 확인할 수 있다.
110 : 운반기체 공급장치 120 : 탄소나노튜브 액적 발생장치
130 : 혼합챔버 140 : 흡습장치
150 : 항균 복합나노구조체 생성장치 160 : 이온 발생수단
210 : 항균 복합나노구조체 분사수단 220 : 운반기체 흡인수단
230 : 필터여재 240 : 필터여재 이송수단
130 : 혼합챔버 140 : 흡습장치
150 : 항균 복합나노구조체 생성장치 160 : 이온 발생수단
210 : 항균 복합나노구조체 분사수단 220 : 운반기체 흡인수단
230 : 필터여재 240 : 필터여재 이송수단
Claims (12)
- 탄소나노튜브가 분산된 탄소나노튜브 용액을 가압분무하여 탄소나노튜브 액적을 발생시키는 탄소나노튜브 액적 발생장치;
상기 탄소나노튜브 액적의 용매 성분을 흡습하여 제거하는 흡습장치;
항균성 금속분말을 고온 가열하여 금속 나노입자를 발생시킴과 함께 발생된 금속 나노입자를 탄소나노튜브와 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성시키는 항균 복합나노구조체 생성장치;
상기 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 코팅하여 항균 필터여재를 제조하는 항균 복합나노구조체 코팅장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 항균 복합나노구조체 생성장치는,
전기로와, 상기 전기로 내에 구비되는 도가니와, 상기 도가니 내에 구비되는 항균성 금속분말을 포함하여 구성되며,
상기 항균성 금속분말은 용융점 이상의 온도에서 기상의 금속 나노입자로 변환되며, 상기 금속 나노입자는 상기 전기로 내에 유입되는 탄소나노튜브와 결합하여 항균 복합나노구조체로 생성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 운반기체 공급장치와 혼합챔버가 더 구비되며,
상기 운반기체 공급장치는 운반기체를 공급하여 상기 탄소나노튜브 액적 발생장치에 의해 발생된 탄소나노튜브 액적 및 상기 항균 복합나노구조체 생성장치에 의해 생성된 항균 복합나노구조체를 운반하며,
상기 혼합챔버는 운반기체와 탄소나노튜브 액적을 균일하게 혼합하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흡습장치는 챔버와, 상기 챔버 내에 구비되는 흡습제로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 특정 극성의 이온을 발생시키는 이온 발생수단이 더 구비되며, 상기 이온 발생수단에 의해 발생된 이온은 상기 항균 복합나노구조체 생성장치로부터 배출되는 항균 복합나노구조체에 결합되어 상기 항균 복합나노구조체가 특정 극성으로 하전되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 항균 복합나노구조체 코팅장치는 항균 복합나노구조체 분사수단, 필터여재 및 운반기체 흡인수단으로 구성되며,
상기 항균 복합나노구조체 분사수단은 상기 항균 복합나노구조체 생성장치에 의해 발생된 항균 복합나노구조체를 상기 필터여재에 분사시키며, 상기 운반기체 흡인수단은 상기 항균 복합나노구조체 코팅장치 내에 유입된 운반기체를 흡인하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단은,
상기 항균 복합나노구조체 생성장치부터 공급되는 항균 복합나노구조체 및 운반기체가 유동되는 공간을 제공하는 상부 덕트와, 상기 상부 덕트 내에 구비되어 상기 상부 덕트 내의 기류를 고르게 분배하는 역할을 하는 상부 가이드베인과, 상기 상부 덕트 내에 구비되어 상기 항균 복합나노구조체들을 상기 필터여재 상으로 배출하는 상부 다공판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 운반기체 흡인수단은,
상기 항균 복합나노구조체 분사수단으로부터 공급되는 운반기체를 기공을 통해 흡인하는 역할을 하는 하부 다공판과, 상기 항균 복합나노구조체 분사수단으로부터 공급되는 운반기체를 위한 공간을 제공하는 하부 덕트와, 상기 하부 덕트 내의 기류를 고르게 분배하는 역할을 하는 하부 가이드베인과, 상기 하부 덕트 내의 운반기체를 흡인하는 송풍기로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 필터여재를 이송하는 필터여재 이송수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 필터여재는 특정 극성으로 하전된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 필터여재와 상기 항균 복합나노구조체는 서로 다른 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
- 탄소나노튜브가 포함된 탄소나노튜브 용액을 가압분무하여 탄소나노튜브 액적을 발생시키는 단계;
흡습제를 이용하여 상기 탄소나노튜브 액적의 용매 성분을 1차적으로 제거하여 탄소나노튜브를 제조하는 단계;
항균성 금속분말을 고온 가열하여 금속 나노입자를 발생시킴과 함께 발생된 금속 나노입자를 탄소나노튜브와 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성하는 단계;
상기 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 코팅하여 항균 필터여재를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브와 금속 나노입자의 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조방법.
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| KR20200098049A (ko) | 2019-02-11 | 2020-08-20 | 경희대학교 산학협력단 | 금속 나노 미세먼지 필터 및 제조방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060030591A (ko) * | 2004-10-06 | 2006-04-11 | 한국과학기술원 | 탄소나노튜브와 금속으로 이루어진 나노복합분말제조방법과 그에 의하여 제조된 나노복합분말 및 그를이용한 전계방출디스플레이용 에미터 |
| KR100656985B1 (ko) | 2004-11-02 | 2006-12-13 | 한국에너지기술연구원 | 나노필터 여재 제조 방법과 제조 장치 |
| KR100924945B1 (ko) | 2007-11-12 | 2009-11-05 | 한국과학기술연구원 | 항균 여재 제조장치 |
| KR20100126344A (ko) * | 2008-03-11 | 2010-12-01 | 아르끄마 프랑스 | 탄소 나노튜브에 금속 또는 비금속을 증착시키는 방법 및 시스템 |
-
2011
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060030591A (ko) * | 2004-10-06 | 2006-04-11 | 한국과학기술원 | 탄소나노튜브와 금속으로 이루어진 나노복합분말제조방법과 그에 의하여 제조된 나노복합분말 및 그를이용한 전계방출디스플레이용 에미터 |
| KR100656985B1 (ko) | 2004-11-02 | 2006-12-13 | 한국에너지기술연구원 | 나노필터 여재 제조 방법과 제조 장치 |
| KR100924945B1 (ko) | 2007-11-12 | 2009-11-05 | 한국과학기술연구원 | 항균 여재 제조장치 |
| KR20100126344A (ko) * | 2008-03-11 | 2010-12-01 | 아르끄마 프랑스 | 탄소 나노튜브에 금속 또는 비금속을 증착시키는 방법 및 시스템 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200098049A (ko) | 2019-02-11 | 2020-08-20 | 경희대학교 산학협력단 | 금속 나노 미세먼지 필터 및 제조방법 |
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