KR101282954B1 - 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법 - Google Patents

항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서로 다른 극성을 갖는 항균나노입자를 생성하고, 이를 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성함과 함께 생성된 항균 복합나노구조체 항균입자를 필터여재에 균일하게 부착시킴으로써 미생물 포집성능을 향상시키고 필터여재 상에서 미생물이 증식되는 것을 억제함과 함께 미생물에 대한 항균력을 오랫동안 지속할 수 있는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치는 제 1 극성으로 대전된 제 1 항균나노입자를 생성하는 제 1 항균나노입자 생성장치와, 제 2 극성으로 대전된 제 2 항균나노입자를 생성하는 제 2 항균나노입자 생성장치 및 전기적 인력을 통해 상기 제 1 항균나노입자와 제 2 항균나노입자를 결합시켜 항균 복합나노구조체를 제조하는 항균 복합나노구조체 결합챔버를 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 항균나노입자 생성장치는, 제 1 항균나노입자 생성챔버와, 제 1 항균용액을 제 1 극성으로 대전된 제 1 항균나노입자로 변환하여 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버의 내부 공간에 분부하는 제 1 정전분무노즐과, 상기 제 1 정전분무노즐 내에 제 1 항균용액을 공급하는 제 1 항균용액 공급부와, 상기 제 1 정전분무노즐에 제 1 극성의 고전압을 인가하는 제 1 고전압발생기를 포함하여 구성되며, 상기 제 2 항균나노입자 생성장치는, 제 2 항균나노입자 생성챔버와, 제 2 항균용액을 제 2 극성으로 대전된 제 2 항균나노입자로 변환하여 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버의 내부 공간에 분부하는 제 2 정전분무노즐과, 상기 제 2 정전분무노즐 내에 제 2 항균용액을 공급하는 제 2 항균용액 공급부와, 상기 제 2 정전분무노즐에 제 2 극성의 고전압을 인가하는 제 2 고전압발생기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법{Apparatus and method for antimicrobial filter media using hybrid nanostructured materials}
본 발명은 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 극성을 갖는 항균나노입자를 생성하고, 이를 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성함과 함께 생성된 항균 복합나노구조체 항균입자를 필터여재에 균일하게 부착시킴으로써 미생물 포집성능을 향상시키고 필터여재 상에서 미생물이 증식되는 것을 억제함과 함께 미생물에 대한 항균력을 오랫동안 지속할 수 있는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 유동인구의 증가 등으로 인해 실내나 지하공간의 활용도가 커져 실내 공기 청정에 대한 중요성이 증가되고 있다. 특히, 실내 환경에서는 다양한 미생물이 존재하고 있으며, 이러한 부유 미생물은 공기감염 및 환경성 질병을 유발하여 사람의 건강에 나쁜 영향을 미친다는 연구들이 보고되고 있다.
이러한 문제에 대응하기 위해 최근에는 은, 구리, 금과 같은 무기계 항균제 또는 은행잎 추출물, 허브 추출물, 솔잎 추출물, 단풍잎 추출물, 일월비비추 추출물과 같은 유기계 항균제를 필터 표면에 코팅 또는 도포하여 미생물의 증식을 방지하는 기술이 제시되고 있다.
그러나, 이와 같은 기술 대부분은 실내 환경에 적용했을 때 부유미생물 제거에 효과적이기는 하나, 필터 여재에 쌓이는 먼지 또는 부유 박테리아의 양이 증가하여 필터의 항균력이 감소하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 서로 다른 극성을 갖는 항균나노입자를 생성하고, 이를 결합시켜 항균 복합나노구조체를 생성함과 함께 생성된 항균 복합나노구조체 항균입자를 필터여재에 균일하게 부착시킴으로써 미생물 포집성능을 향상시키고 필터여재 상에서 미생물이 증식되는 것을 억제함과 함께 미생물에 대한 항균력을 오랫동안 지속할 수 있는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치는 제 1 극성으로 대전된 제 1 항균나노입자를 생성하는 제 1 항균나노입자 생성장치와, 제 2 극성으로 대전된 제 2 항균나노입자를 생성하는 제 2 항균나노입자 생성장치 및 전기적 인력을 통해 상기 제 1 항균나노입자와 제 2 항균나노입자를 결합시켜 항균 복합나노구조체를 제조하는 항균 복합나노구조체 결합챔버를 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 항균나노입자 생성장치는, 제 1 항균나노입자 생성챔버와, 제 1 항균용액을 제 1 극성으로 대전된 제 1 항균나노입자로 변환하여 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버의 내부 공간에 분부하는 제 1 정전분무노즐과, 상기 제 1 정전분무노즐 내에 제 1 항균용액을 공급하는 제 1 항균용액 공급부와, 상기 제 1 정전분무노즐에 제 1 극성의 고전압을 인가하는 제 1 고전압발생기를 포함하여 구성되며, 상기 제 2 항균나노입자 생성장치는, 제 2 항균나노입자 생성챔버와, 제 2 항균용액을 제 2 극성으로 대전된 제 2 항균나노입자로 변환하여 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버의 내부 공간에 분부하는 제 2 정전분무노즐과, 상기 제 2 정전분무노즐 내에 제 2 항균용액을 공급하는 제 2 항균용액 공급부와, 상기 제 2 정전분무노즐에 제 2 극성의 고전압을 인가하는 제 2 고전압발생기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 항균용액은 용매와 제 1 항균물질로 이루어지고, 상기 제 2 항균용액은 제 2 항균물질로 이루어지며, 상기 제 1 항균물질과 제 2 항균물질은 유기계 또는 무기계 항균물질이며, 상기 제 1 항균물질과 제 2 항균물질은 서로 다른 종류의 항균물질이다.
상기 제 1, 제 2 항균나노입자 생성챔버 내에 운반기체를 공급하는 운반기체 공급수단이 더 구비된다. 또한, 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버와 제 2 항균나노입자 생성챔버의 하부에 각각 제 1 가이드챔버, 제 2 가이드챔버가 구비되며, 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버와 제 1 가이드챔버, 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버와 제 2 가이드챔버는 오리피스를 매개로 연결될 수 있다. 이와 함께, 상기 오리피스에 접지판이 구비될 수 있다.
상기 항균 복합나노구조체 결합챔버의 하부에 필터여재가 구비되며, 생성된 항균 복합나노구조체가 상기 필터여재 상에 부착되어 항균 필터여재가 제조된다. 또한, 상기 필터여재 하부에 필터여재를 이송하는 필터여재 이송수단이 더 구비될 수 있다.
상기 유기계 항균물질은 키토산, 피톤치드, 단풍잎 추출물, 일월비비추 추출물, 고삼 추출물 중 어느 하나이며, 상기 무기계 항균물질은 은, 구리, TiO2, 탄소나노튜브 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조방법은 제 1 정전분무노즐 내에 제 1 항균용액을 공급함과 동시에 제 1 정전분무노즐에 제 1 극성의 고전압을 인가하여 제 1 극성을 갖는 제 1 항균나노입자를 생성하고, 이와 함께 제 2 정전분무노즐 내에 제 2 항균용액을 공급함과 동시에 제 2 정전분무노즐에 제 2 극성의 고전압을 인가하여 제 2 극성을 갖는 제 2 항균나노입자를 생성하는 단계와, 제 1 항균나노입자와 제 2 항균나노입자를 전기적 인력을 통해 결합시켜 항균 복합나노구조체를 형성하는 단계 및 상기 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 부착시켜 항균 필터여재를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
서로 다른 종류의 항균물질을 각각 제 1 극성, 제 2 극성의 항균나노입자 형태로 제조하고, 이를 결합하여 항균 복합나노구조체를 형성함에 따라 항균 능력을 배가시킬 수 있다.
또한, 전기적 인력을 통해 제 1 극성과 제 2 극성의 항균나노입자를 결합시키고, 이를 운반기체를 통해 필터여재 상에 부착시키는 방식을 택함에 따라 항균 복합나노구조체의 거동을 제어할 수 있어 필터여재 상에 결합되는 항균 복합나노구조체의 양을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
이와 함께, 기상에서 항균 복합나노구조체의 제조가 진행됨에 따라 연속적인 공정 수행이 가능하며, 적은 양의 항균 나노물질을 사용함으로써 필터 여재의 압력 손실 증가의 문제를 최소화 할 수 있다.
마지막으로, 제 1 항균나노입자와 제 2 항균나노입자가 3차원 형태의 항균 복합나노구조체로 결합됨으로 인해 미생물과의 접촉 면적이 증대되어 지속적인 멸균 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조방법을 설명하기 위한 참고도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 고삼 추출물과 탄소나노튜브를 이용하여 제조된 항균 복합나노구조체의 TEM 사진.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 고삼 추출물과 탄소나노튜브를 이용하여 제조된 항균 복합나노구조체의 입경 분포를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 항균 필터여재의 표면을 나타낸 SEM 사진.
도 8은 본 발명과 종래 기술에 따른 항균 필터여재의 모식도.
본 발명은 에어로졸 기반의 나노정전분무 기술을 이용하여 서로 다른 극성을 갖는 두 종류의 항균나노입자를 생성하고, 생성된 두 종류의 항균나노입자가 전기적 인력에 의해 결합되도록 함으로써 항균 복합나노구조체를 형성하는 것을 하나의 특징으로 하며, 형성된 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 균일하게 부착시키는 것을 다른 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치는 제 1 항균나노입자 생성장치(110), 제 2 항균나노입자 생성장치(120) 및 항균 복합나노구조체 결합챔버(130)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 항균나노입자 생성장치(110)와 제 2 항균나노입자 생성장치(120)는 각각 서로 다른 극성을 갖는 향균나노입자 즉, 제 1 극성의 항균나노입자와 제 2 극성의 항균나노입자를 생성하며, 생성된 서로 다른 극성의 항균나노입자는 상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130)에서 전기적 인력에 의해 결합하여 항균 복합나노구조체를 형성한다. 이하, 설명의 편의상 제 1 극성은 (+), 제 2 극성은 (-)인 것을 기준으로 한다.
상기 제 1 항균나노입자 생성장치(110)는 세부적으로 제 1 항균용액 공급부(111), 제 1 정전분무노즐(112), 제 1 항균나노입자 생성챔버(113), 제 1 고전압발생기(114)((+)극)를 포함하여 구성된다. 또한, 제 1 가이드챔버(116)가 더 구비되며, 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버(113)와 제 1 가이드챔버(116)는 오리피스(115)를 매개로 공간적으로 서로 연결된다.
상기 제 1 항균용액 공급부(111)는 제 1 항균용액을 상기 제 1 정전분무노즐(112)에 공급하는 역할을 한다. 상기 제 1 항균용액은 물, 에탄올과 같은 용매에 고상의 항균물질이 용해 또는 분산된 용액을 일컬으며, 상기 고상의 항균물질로는 은, 구리, TiO2, 탄소나노튜브 등의 무기계 항균물질 또는 키토산, 피톤치드, 단풍잎 추출물, 일월비비추 추출물, 고삼 추출물 등의 유기계 천연항균물질 등이 이용될 수 있다. 또한, 상기 제 1 항균용액 공급부(111)는 유량제어기, 주사기 펌프 등으로 구성되어 제 1 항균용액의 공급을 정량화할 수 있다.
참고로, 후술하는 제 2 항균용액 공급부(121)는 제 2 항균용액을 공급하는데, 상기 제 1 항균용액과 제 2 항균용액은 서로 다른 종류의 항균물질을 포함해야 한다. 예를 들어, 제 1 항균용액이 유기계 천연항균물질을 포함하여 구성된다면 제 2 항균용액은 무기계 항균물질을 포함해야 한다. 제 1 항균용액과 제 2 항균용액이 서로 다른 종류의 항균물질로 이루어지는 이유에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 제 1 정전분무노즐(112)은 상기 제 1 항균용액을 대전된 상태의 제 1 항균나노입자(+)로 변환시키는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 제 1 정전분무노즐(112)은 일단이 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버(113)의 내부 공간과 연결된 상태로 구비되고, 일측이 상기 제 1 고전압발생기(114)와 전기적으로 연결된다. 도 1에 있어서, 하나의 제 1 정전분무노즐(112)이 구비되는 것을 도시하였으나, 복수개 구비될 수도 있다. 이와 같은 상태에서, 상기 제 1 항균용액 공급부(111)로부터 상기 제 1 정전분무노즐(112)에 제 1 항균용액이 공급됨과 함께 상기 제 1 고전압 발생기로부터 4∼6kV의 고전압((+)극)이 인가되면, 정전분무(electrospray) 원리에 의해 제 1 정전분무노즐(112) 내의 제 1 항균용액은 제 1 항균나노입자(+)로 변환되어 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버(113)의 내부 공간으로 분무된다. 이 때, 제 1 항균용액의 용매 성분은 고전압 인가에 의해 증발되며, 항균 나노입자는 (+) 또는 (-)의 단극으로 대전된다. 또한, 상기 오리피스(115)의 일측에는 접지판(117)이 구비되며, 상기 제 1 고전압발생기(114)에 의해 고전압이 인가될 때 상기 오리피스(115)의 접지판(117)은 접지상태(ground)를 유지한다.
상기 제 1 정전분무노즐(112) 및 제 1 고전압발생기(114)에 의해 생성된 제 1 항균나노입자(+)는 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버(113) 내에 분부되며, 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버(113) 내의 제 1 항균나노입자는 오리피스(115)를 통해 제 1 가이드챔버(116)로 이동된다. 제 1 항균나노입자(+)의 제 1 가이드챔버(116)로의 이동은 운반기체에 의해 가능하게 된다. 이를 위해, 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버(113)의 일측에 운반기체 공급수단이 더 구비되며, 상기 운반기체 공급수단은 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버(113) 내에 질소, 아르곤 등의 불활성 기체 또는 공기 등의 운반기체를 공급한다.
다음으로, 상기 제 2 항균나노입자 생성장치(120)의 구성을 살펴보면, 상기 제 2 항균나노입자 생성장치(120)는 상기 제 1 항균나노입자 생성장치(110)에 대비하여 기본적으로 동일한 구성요소를 갖는다. 즉, 상기 제 2 항균나노입자 생성장치(120)는 제 2 항균용액 공급부(121), 제 2 정전분무노즐(122), 제 2 항균나노입자 생성챔버(123), 제 2 고전압발생기(124)((-)극) 및 제 2 가이드챔버(126)를 포함하여 구성된다. 이와 같이, 제 2 항균용액의 구성물질이 다르다는 점과 제 2 고전압발생기(124)가 제 1 고전압발생기(114)와는 다른 극성을 인가한다는 점 이외에는 상기 제 1 항균나노입자 생성장치(110)와 제 2 항균나노입자 생성장치(120)는 쌍둥이 형태의 구성을 갖는다고 할 수 있다.
상기 제 2 항균용액 공급부(121)는 제 2 항균용액을 상기 제 2 정전분무노즐(122)에 공급하며, 상기 제 2 항균용액은 용매에 고상의 항균물질이 용해된 용액을 일컬으며, 상기 고상의 항균물질로는 은, 구리, TiO2, 탄소나노튜브 등의 무기계 항균물질 또는 키토산, 피톤치드, 단풍잎 추출물, 일월비비추 추출물, 고삼 추출물 등의 유기계 천연항균물질 등이 이용될 수 있다.
한편 전술한 바와 같이, 제 1 항균용액과 제 2 항균용액은 서로 다른 종류의 물질로 구성되어야 한다. 즉, 제 1 항균용액이 유기계 천연항균물질로 구성된다면 제 2 항균용액은 무기계 항균물질로 구성되어야 한다. 이와 같이 제 1 항균용액과 제 2 항균용액이 서로 다른 종류의 항균물질로 구성하는 이유는, 항균 복합나노구조체의 용이한 결합을 위해서이다. 제 1 항균용액과 제 2 항균용액을 통해 각각 생성된 제 1 항균나노입자(+)와 제 2 항균나노입자(-)는 기본적으로 서로 다른 극성으로 대전됨으로 인해 전기적 인력에 의해 결합되나, 제 1 항균나노입자와 제 2 항균나노입자가 모두 무기계 또는 유기계 항균물질로 구성된다면 결합력이 저하되어 궁극적으로 항균 복합나노구조체의 생성률이 저하된다.
상기 제 2 정전분무노즐(122)은 상기 제 2 항균용액을 대전된 상태의 제 2 항균나노입자(-)로 변환시키는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 제 2 정전분무노즐(122)은 일단이 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버(123)의 내부 공간과 연결된 상태로 구비되고, 일측이 상기 제 2 고전압발생기(124)와 전기적으로 연결된다. 이와 같은 상태에서, 상기 제 2 항균용액 공급부(121)로부터 상기 제 2 정전분무노즐(122)에 제 2 항균용액이 공급됨과 함께 상기 제 2 고전압 발생기로부터 4∼6kV의 고전압((-)극)이 인가되면, 정전분무(electrospray) 원리에 의해 제 2 정전분무노즐(122) 내의 제 2 항균용액은 제 2 항균나노입자(-)로 변환되어 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버(123)의 내부 공간으로 분무된다. 이 때, 제 2 항균용액의 용매 성분은 고전압 인가에 의해 증발되며, 항균 나노입자는 (+) 또는 (-)의 단극으로 대전된다. 또한, 상기 오리피스(125)의 일측에는 접지판(127)이 구비되며, 상기 제 2 고전압발생기(124)에 의해 고전압이 인가될 때 상기 오리피스(125)의 접지판(127)은 접지상태(ground)를 유지한다.
상기 제 2 정전분무노즐(122) 및 제 2 고전압발생기(124)에 의해 생성된 제 2 항균나노입자(-)는 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버(123) 내에 분부되며, 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버(123) 내의 제 2 항균나노입자(-)는 오리피스(125)를 통해 제 2 가이드챔버(126)로 이동된다. 제 2 항균나노입자(-)의 제 2 가이드챔버(126)로의 이동은 운반기체에 의해 가능하게 된다.
이상, 제 1 항균나노입자 생성장치(110) 및 제 2 항균나노입자 생성장치(120)의 구성에 대해 설명하였으며, 다음으로 항균 복합나노구조체 결합챔버(130)의 구성에 대해 설명하기로 한다.
제 1 항균나노입자 생성장치(110) 및 제 2 항균나노입자 생성장치(120)에 의해 각각 생성된 제 1 항균나노입자(+)와 제 2 항균나노입자(-)는 상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130)로 공급되며, 상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130) 내에서 제 1 항균나노입자(+)와 제 2 항균나노입자(-)는 전기적 인력에 의해 서로 결합되어 3차원 형태의 항균 복합나노구조체를 이루게 된다.
또한, 상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130) 내에는 필터여재 받침대(141)가 구비되고, 상기 필터여재 받침대(141) 상에는 필터여재(140)가 구비된다. 상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130) 내의 항균 복합나노구조체는 운반기체에 실려 상기 필터여재(140) 상에 부착되며, 이를 통해 최종적으로 항균 복합나노구조체가 부착된 항균 필터여재가 완성된다. 한편, 항균 필터여재의 대량 생산을 위해 필터여재 이송수단(142)을 구비시키고 상기 필터여재 이송수단(142) 상에 필터여재(140)를 구비시킬 수도 있다(도 2 참조). 이와 함께, 운반기체 내에 포함되어 있는 이물질을 걸러내기 위해 상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130) 하단에 헤파필터(150)가 구비될 수 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이 제 1 항균용액과 제 2 항균용액을 준비한다(S301). 앞서 언급한 바와 같이 제 1 항균용액과 제 2 항균용액은 서로 다른 종류의 항균물질을 포함하며, 일 예로 상기 제 1 항균용액은 유기계 천연항균물질이 포함하고, 제 2 항균용액은 무기계 항균물질을 포함하여 구성될 수 있다.
이어, 상기 제 1 항균용액은 제 1 정전분무노즐(112)에 공급하고, 제 2 항균용액은 제 2 정전분무노즐(122)에 공급하며, 이와 함께 상기 제 1 정전분무노즐(112)과 제 2 정전분무노즐(122)에 각각 (+) 고전압과 (-) 고전압을 인가한다(S302)(도 4의 (A) 참조). 고전압 인가에 의해 상기 제 1 정전분무노즐(112)과 제 2 정전분무노즐(122) 내에서 제 1 항균용액과 제 2 항균용액 내의 용매 성분은 증발되고, 항균물질은 각각 (+)극과 (-)극으로 대전된 제 1 항균나노입자(+), 제 2 항균나노입자(-)로 변환된다(S303)(도 4의 (B), (C) 참조).
생성된 제 1 항균나노입자(+)와 제 2 항균나노입자(-)는 각각 제 1 정전분무노즐(112)과 제 2 정전분무노즐(122)의 일단을 통해 제 1 항균나노입자 생성챔버(113), 제 2 항균나노입자 생성챔버(123)의 내부 공간으로 분무되며, 오리피스(115)(125)를 통해 제 1 가이드챔버(116)와 제 2 가이드챔버(126)로 이동된다.
제 1 가이드챔버(116)의 제 1 항균나노입자(+)와 제 2 가이드챔버(126)의 제 2 항균나노입자(-)는 운반기체에 실려 항균 복합나노구조체 결합챔버(130)로 이동되며, 전기적 인력에 의해 제 1 항균나노입자(+)와 제 2 항균나노입자(-)는 결합되어 항균 복합나노구조체를 이루게 된다(S304)(도 4의 (D) 참조).
상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130) 내에서 결합된 항균 복합나노구조체는 운반기체에 의해 이동되어 상기 항균 복합나노구조체 결합챔버(130)의 하부에 구비된 필터여재 상에 부착되며, 이를 통해 항균 복합나노구조체가 구비된 항균 필터여재의 제조는 완료된다(S305)(도 4의 (E) 참조).
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치 및 방법을 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 항균 복합나노구조체 및 항균 필터여재의 특성을 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 고삼 추출물과 탄소나노튜브를 이용하여 제조된 항균 복합나노구조체의 TEM 사진이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 고삼 추출물과 탄소나노튜브를 이용하여 제조된 항균 복합나노구조체의 입경 분포를 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 탄소나노튜브의 표면 상에 고삼 추출물이 결합하여 항균 복합나노구조체가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 7은 도 5의 항균 복합나노구조체를 필터여재 상에 부착시킨 것을 나타낸 것이며, 항균 복합나노구조체가 필터여재 표면 상에 균일하게 분포된 것을 알 수 있으며, 또한 필터여재 표면에서 항균 복합나노구조체가 3차원 형태를 이룸을 알 수 있다. 이와 같이, 항균 복합나노구조체가 3차원 형태를 이루게 되면 미생물과의 접촉 면적이 증대되며 항균 복합나노구조체에 의한 항균 및 멸균 효과를 지속시킬 수 있다. 종래의 경우, 단순히 평면 상에 2차원 형태로 항균입자가 도포되는 형태임에 따라, 일정 시간이 경과되면 항균입자에 의한 멸균 효과가 저하되는 단점이 있다(도 8 참조).
110 : 제 1 항균나노입자 생성장치 111 : 제 1 항균용액 공급부
112 : 제 1 정전분무노즐 113 : 제 1 항균나노입자 생성챔버
114 : 제 1 고전압발생기 115 : 오리피스
116 : 제 1 가이드챔버 117 : 접지판
120 : 제 2 항균나노입자 생성장치 121 : 제 2 항균용액 공급부
122 : 제 2 정전분무노즐 123 : 제 2 항균나노입자 생성챔버
124 : 제 2 고전압발생기 125 : 오리피스
126 : 제 2 가이드챔버 127 : 접지판
130 : 항균 복합나노구조체 결합챔버 140 : 필터여재

Claims (10)

  1. 제 1 극성으로 대전된 제 1 항균나노입자를 생성하는 제 1 항균나노입자 생성장치;
    제 2 극성으로 대전된 제 2 항균나노입자를 생성하는 제 2 항균나노입자 생성장치; 및
    전기적 인력을 통해 상기 제 1 항균나노입자와 제 2 항균나노입자를 결합시켜 항균 복합나노구조체를 제조하는 항균 복합나노구조체 결합챔버를 포함하여 이루어지며,
    상기 제 1 항균나노입자 생성장치는,
    제 1 항균나노입자 생성챔버와, 제 1 항균용액을 제 1 극성으로 대전된 제 1 항균나노입자로 변환하여 상기 제 1 항균나노입자 생성챔버의 내부 공간에 분부하는 제 1 정전분무노즐과, 상기 제 1 정전분무노즐 내에 제 1 항균용액을 공급하는 제 1 항균용액 공급부와, 상기 제 1 정전분무노즐에 제 1 극성의 고전압을 인가하는 제 1 고전압발생기를 포함하여 구성되며,
    상기 제 2 항균나노입자 생성장치는,
    제 2 항균나노입자 생성챔버와, 제 2 항균용액을 제 2 극성으로 대전된 제 2 항균나노입자로 변환하여 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버의 내부 공간에 분부하는 제 2 정전분무노즐과, 상기 제 2 정전분무노즐 내에 제 2 항균용액을 공급하는 제 2 항균용액 공급부와, 상기 제 2 정전분무노즐에 제 2 극성의 고전압을 인가하는 제 2 고전압발생기를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 항균용액은 용매와 제 1 항균물질로 이루어지고, 상기 제 2 항균용액은 용매와 제 2 항균물질로 이루어지며,
    상기 제 1 항균물질은 유기계 항균물질이며, 상기 제 2 항균물질은 무기계 항균물질이며,
    상기 제 1 항균나노입자 생성챔버와 제 2 항균나노입자 생성챔버의 하부에 각각 제 1 가이드챔버, 제 2 가이드챔버가 구비되며,
    상기 제 1 항균나노입자 생성챔버와 제 1 가이드챔버, 상기 제 2 항균나노입자 생성챔버와 제 2 가이드챔버는 오리피스를 매개로 연결되며,
    상기 항균 복합나노구조체 결합챔버의 하부에 필터여재가 구비되며, 생성된 항균 복합나노구조체가 상기 필터여재 상에 부착되어 항균 필터여재가 제조되는 것을 특징으로 하는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 항균나노입자 생성챔버 내에 운반기체를 공급하는 운반기체 공급수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 오리피스에 접지판이 구비되는 것을 특징으로 하는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 필터여재 하부에 필터여재를 이송하는 필터여재 이송수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 유기계 항균물질은 키토산, 피톤치드, 단풍잎 추출물, 일월비비추 추출물, 고삼 추출물 중 어느 하나이며, 상기 무기계 항균물질은 은, 구리, TiO2, 탄소나노튜브 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 항균 복합나노구조체를 이용한 항균 필터여재 제조장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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