KR101674051B1 - 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 a) 왕겨를 증해 처리한 후 증해 잔류물과 증해액을 수득하는 단계; b) 상기 증해액에서 왕겨 실리카를 분리하는 단계; c) 지지체 표면에 상기 왕겨 실리카를 부착하는 단계; d) 왕겨를 탄화하여 탄화 왕겨를 제조하는 단계; e) 상기 지지체의 일면 또는 양면에 상기 탄화 왕겨를 포함하는 탄화 왕겨 슬러리를 도포하여 탄화 왕겨층을 형성하는 단계; f) 상기 증해 잔류물을 이용하여 왕겨 부직포를 제조하는 단계; 및 g) 상기 탄화 왕겨층의 일면에 상기 왕겨 부직포를 적층하고 상기 탄화 왕겨층을 경화시키는 단계;를 포함하는 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터{Manufacturing method of multi-layer filter using rice husk by-products and multi-layer filter having rice husk by-products}

본 발명은 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터에 관한 것으로, 상세하게는 각기 상이한 기공 크기를 가지는 왕겨 부산물을 포함하는 필터부재를 다층으로 적층함으로써 일면을 통해 유입되는 유체를 기공의 크기가 상이한 다층의 필터부재에 의해 자연적 또는 강제적으로 정화하여 다양한 크기의 미세부유물을 효과적으로 여과할 수 있는 다층필터의 제조방법에 관한 것이다.

최근 몇 년간 공기 오염은 사람들에게 심각한 문제가 되고 있다. 특히 중국의 공업지대로부터 편서풍을 통해 들어오는 미세먼지는 납, 카드뮴, 비소, 아연 등의 함량이 높아 건강에 심각한 위험이 되고 있다.

미세먼지는 크기가 작아 공기 중에 떠다니는 부유물질로 여러 가지 복합적인 성분으로 구성되어 있다. 주로 화력발전소의 연소, 자동차 배기 등이 미세먼지 발생의 주원인으로 지적되고 있으며, 인체의 건강에 미치는 영향은 미세먼지 입자의 크기와 화학적 조성이 어떠냐에 따라 달라진다. 이러한 미세먼지는 호흡기 및 심혈관계 질환의 발생과 관련이 있는 것으로 알려져 있으며，특히 입자의 크기가 10 ㎛ 이하의 작은 먼지 입자들은 폐와 혈관에 유입될 수 있고，심한 경우 사망에 이르도록 하는 중요한 원인이 될 수도 있는 것으로 알려져 있어，보통 이를 미세먼지(Particulate Matter; PM)라고 부르며 규제의 대상으로 삼는다.

미세먼지는 다시 입자의 크기가 10 ㎛ 이하인 PM 10과 2.5 ㎛ 이하인 PM 2.5로 구분하며, 이를 미세먼지와 초미세먼지로 부른다. 사실 크기가 10 ㎛ 이하인 미세먼지는 육안으로 확인이 불가능하기 때문에 미세먼지가 사회적 이슈가 된 것도 비교적 최근의 일이며, 그보다 더 작은 크기인 초미세먼지는 매우 최근에 들어서야 관심의 대상이 되기 시작했다.

그러나 입자의 크기가 10 ㎛ 이상이면 보통 호흡기관을 통하여 걸러지나, 그보다 작은 경우, 기도 깊숙이 폐포를 통과하여 혈액을 통해 전신으로 순환할 수도 있기 때문에 인체의 건강에 좋지 않은 영향은 먼지 입자의 크기가 작은 것이 더 큰 것으로 알려져 있어 이에 대한 대비가 시급하다.

또한 공기 오염과 함께 오늘날 현대 사회가 당면한 가장 심각한 환경문제 중 하나는 수질 오염이다. 급격한 산업화와 인구 증가에 따라 수질 오염이 점차 심해지고 있으나 환경과 위생에 대한 사람들의 관심이 증가하면서 양질의 식수 공급 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 하지만 우리나라의 경우 수질 오염의 증가 속도에 비해 기존의 정수처리 시설의 노후화로 인해 처리 용량이 점차 한계에 다다르고 있으며, 새로운 여과 기술의 적용이 미진하여 정수 처리 능력의 개선이 절실히 요구되고 있다. 여기에 기존의 수처리 시스템은 여러 단계에 걸쳐 유해물질 제거와 살균 소독을 진행하여야 하므로 공정이 복잡하고 이에 따른 비용 소모가 과도한 실정이다.

한편 국내에서 발생되는 농수산ㆍ식품산업 부산물 중 가장 대표적인 것이 왕겨(Rice husk)라고 할 수 있다. 특히 동아시아에서 가장 중요한 주식으로 애용되는 벼는 전 세계적으로 연간 약 5억 6천만톤 정도 생산되고 있고, 국내의 경우 2014년 기준으로 약 424만톤 생산되고 있으며, 이 중 왕겨는 벼의 무게비로 약 20%를 차지함으로써 매년 약 100만톤 내외로 발생하고 있다.

왕겨는 외피가 실리카로 치밀하게 피복되어 있어 부식되기 어려울 뿐만 아니라 마모성이 높고, 부피가 크며, 자체 영양소가 적은 특성 등으로 사료 및 공업용 원료로의 사용에 적절치 않은 특성을 가지고 있어 사용에 많은 제약을 받아왔다.

그러나 왕겨에는 10 내지 20 중량% 정도에 해당하는 실리카를 포함하고 있으며, 이 실리카 자체에 수 나노미터의 미세 기공을 가지고 있다. 또한 왕겨 자체로도 수십 나노미터에서 수 마이크로미터 크기의 미세 기공이 있어 필터의 재료로서 많은 가치가 있는 것으로 파악되고 있다.

실제로 대한민국 공개특허 10-2003-0079823에는 탄화 왕겨를 필터 부재로 사용한 공기정화필터를 제공하고 있으나, 탄화 왕겨의 기공 크기는 1㎛ 내외로 이보다 훨씬 더 작은 초미세먼지는 여과하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 기존의 연구개발들은 왕겨 내 주요성분, 즉 무기물 실리카와 유기물 왕겨섬유의 분리하고 이를 모두 이용하여 활용가치의 극대화를 꾀하기 보다는 하나의 구성성분 만을 주목적으로 개질하여 활용하는 방안으로 이루어져 있어, 왕겨가 가지는 다양한 이점을 전혀 활용하지 못하고 있다.

이처럼 미세먼지는 세계 보건 기구가 1급 발암물질로 지정할 만큼 사람의 건강에 위험한 요소로 인식되고 있으나 이에 대한 대책은 아직 미비한 실정이며, 특히 우리나라의 미세먼지 오염 수준은 세계 보건 기구의 권장기준에 두 배에 가까운 수준이므로 문제 해결을 위해 법제 정비와 함께 오염된 공기를 효과적으로 정화할 수 있는 필터의 개발이 시급히 요구되는 실정이다.

또한 공기의 여과와는 별도로 기존의 수처리 시설에 비해 성능이 향상된 정수 필터 및 여과 시스템에 대한 개발 요구가 꾸준히 증가하고 있으나, 오염물질과 세균을 동시에 제거할 수 있는 고효율의 통합 정수 필터의 개발은 아직 요원한 실정이다.

대한민국 공개특허 10-2003-0079823 (2003년 10월 10일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 각기 상이한 기공 크기를 가지는 왕겨 부산물을 포함하는 필터부재를 다층으로 적층함으로써, 일면을 통해 유입되는 유체를 기공의 크기가 상이한 다층의 필터부재에 의해 자연적 또는 강제적으로 정화하여 100 ㎚ 이하부터 1 ㎛ 이상까지 다양한 크기의 미세부유물 및 세균을 효과적으로 여과할 수 있는 다층필터의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법 및 상기 제조방법으로 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는,

a) 왕겨를 증해 처리한 후 증해 잔류물과 증해액을 수득하는 단계;

b) 상기 증해액에서 왕겨 실리카를 분리하는 단계;

c) 지지체 표면에 상기 왕겨 실리카를 부착하는 단계;

d) 왕겨를 탄화하여 탄화 왕겨를 제조하는 단계;

e) 상기 지지체의 일면 또는 양면에 상기 탄화 왕겨를 포함하는 탄화 왕겨 슬러리를 도포하여 탄화 왕겨층을 형성하는 단계;

f) 상기 증해 잔류물을 이용하여 왕겨 부직포를 제조하는 단계; 및

g) 상기 탄화 왕겨층의 일면에 상기 왕겨 부직포를 적층하고 상기 탄화 왕겨층을 경화시키는 단계;

를 포함하는 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 a) 단계는 왕겨를 pH 9 내지 14의 알칼리 용액에 혼합한 후, 100 내지 200℃에서 10 내지 120분간 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 c) 단계는,

c1) 용매에 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스 및 히드록시프로필셀룰로스에서 선택되는 어느 하나 이상의 수용성 고분자를 투입하여 결합 용액을 제조하는 단계;

c2) 상기 결합 용액에 왕겨 실리카를 투입하고 교반하여 코팅액을 제조하는 단계;

c3) 상기 지지체를 상기 코팅액에 침지시키는 단계; 및

c4) 상기 지지체를 건조시켜 코팅액을 안정화하는 단계;

를 포함하여 진행할 수 있으며, 이때 상기 왕겨 실리카는 전체 코팅액 100 중량% 중 1 내지 10 중량% 포함할 수 있다.

또한 d) 단계는 왕겨를 400 내지 1500℃에서 탄화하여 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 e) 단계는,

e1) 상기 탄화 왕겨와 증류수, 알코올 및 도파민을 혼합하여 탄화 왕겨 슬러리를 제조하는 단계; 및

e2) 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 8 내지 12로 조절한 후, 상기 지지체의 일면 또는 양면에 도포하는 단계;

포함하여 진행할 수 있으며, 상기 탄화 왕겨 슬러리는 탄화 왕겨 100 중량부에 대하여 증류수 30 내지 50 중량부, 알코올 10 내지 50 중량부 및 도파민 0.01 내지 1 중량부를 포함할 수 있다.

또한 상기 f) 단계는,

f1) 상기 증해 잔류물을 중화하는 단계;

f2) 상기 증해 잔류물을 세척한 후, 물과 함께 고해기에 넣어 고해 처리하는 단계; 및

f3) 고해 처리된 왕겨 분산액을 초지기에 투입하여 습식 부직포를 제조하는 단계;

의 단계로부터 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 양태는 상기 제조방법으로부터 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 상기 다층 필터를 포함하는 유체 처리용 유-무기 하이브리드 여과소재에 관한 것이다.

본 발명에 따른 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터는 각기 상이한 기공 크기를 가지는 왕겨 부산물을 포함하는 필터부재를 다층으로 적층함으로써, 일면을 통해 유입되는 유체를 기공의 크기가 상이한 다층의 필터부재에 의해 자연적 또는 강제적으로 정화하여 100 ㎚ 이하부터 1 ㎛ 이상까지 다양한 크기의 미세부유물 및 박테리아 등의 세균을 효과적으로 여과할 수 있다.

또한 왕겨 부직포 제조 시 고해 과정을 거친 왕겨를 습식 부직포 제조방법으로 제조함으로써 건조 과정 중에 수소결합의 재배치를 통해 다른 접착제나 경화제의 사용 없이 왕겨가 가지는 기공을 최대한 보호하면서도 원하는 기계적 물성을 얻을 수 있다.

여기에 탄화 왕겨층 제조 시 접착제로 도파민을 사용함으로써 다른 접착제나 경화제 없이 탄화 왕겨 각각의 접착뿐만 아니라 탄화 왕겨층과 지지체층, 탄화 왕겨층과 왕겨 부직포층을 효과적으로 접착할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 다층 필터는 상기와 같은 특성을 가져 수처리용 정수 필터, 유체 여과막, 안면 마스크, 배기가스 여과 필터 등과 같은 여과 및 정화가 필요한 유체 처리용 여과소재로 널리 사용될 수 있다.

이하 구체예들을 참조하여 본 발명에 따른 왕겨 추출물로부터 다층 필터를 제조하는 방법 및 상기 제조방법으로부터 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.

따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 다층 필터는

a) 왕겨를 증해 처리한 후 증해 잔류물과 증해액을 수득하는 단계;

b) 상기 증해액에서 왕겨 실리카를 분리하는 단계;

c) 지지체 표면에 상기 왕겨 실리카를 부착하는 단계;

d) 왕겨를 탄화하여 탄화 왕겨를 제조하는 단계;

e) 상기 지지체의 일면 또는 양면에 상기 탄화 왕겨를 포함하는 탄화 왕겨 슬러리를 도포하여 탄화 왕겨층을 형성하는 단계;

f) 상기 증해 잔류물을 이용하여 왕겨 부직포를 제조하는 단계; 및

g) 상기 탄화 왕겨층의 일면에 상기 왕겨 부직포를 적층하고 상기 탄화 왕겨층을 경화시키는 단계;

를 포함하여 진행할 수 있다.

본 발명에서 용어 ‘유체(流體)’는 변형이 쉽고 흐르는 성질을 갖고 있으며, 형상이 정해지지 않은 것을 총칭하는 것으로, 액체 및 기체를 포함할 수 있다.

본 발명에서 용어 ‘여과소재’는 본 발명에 따라 제조된 필터를 포함하며, 상기 유체를 여과, 정화할 수 있는 모든 형태의 재료, 장치, 가공품 등을 뜻한다.

본 발명에서 상기 a) 단계 및 b) 단계는 왕겨에서 실리카를 분리하기 위한 단계로, 상기 왕겨 실리카는 왕겨의 외피에 집중적으로 분포하고 있으며, 최대 70 ㎚의 직경을 가질 수 있으나, 대부분 10 내지 30㎚의 직경을 가진다. 또한 실리카 표면에는 5 ㎚ 이하의 세공이 분포하여 상기 세공을 통해 10㎚ 이하의 초미세먼지 및 박테리아, 바이러스 등도 흡착할 수 있다.

본 발명에서 상기 왕겨 실리카는 왕겨를 증해하여 수득하는 것으로 상기와 같이 왕겨를 증해 처리함으로써 세 가지 이점을 얻을 수 있다.

첫 번째로 왕겨를 증해 처리하여 리그닌 및 실리카를 왕겨에서 제거할 수 있는데, 상기와 같이 리그닌 및 실리카를 왕겨에서 제거함으로써 왕겨의 비표면적을 효과적으로 높일 수 있다. 특히 왕겨를 증해하면 실리카와 실리카를 감싸고 있는 리그닌이 같이 제거되므로, 탄화 왕겨에서 실리카를 제거하는 경우보다 더 큰 직경의 기공이 만들어지게 된다. 따라서 왕겨를 증해한 부산물과 탄화 왕겨를 각각의 층으로 필터 부재로 제조할 경우 자연스럽게 다양한 비표면적을 가지는 다층 필터가 제조되어 나노미터 크기의 초미세입자부터 마이크로미터 크기의 미세입자까지 다양한 크기의 미세 입자를 효과적으로 포집할 수 있다.

두 번째로 상기 왕겨의 증해 처리 과정에서 왕겨 실리카를 수득할 수 있다. 상기 실리카는 상기 지지체 표면에 부착되어 초미세입자를 포집하는 역할을 수행하므로 이를 얻기 위해 따로 왕겨 실리카를 구입할 필요 없이 증해액을 세척 및 여과하여 쉽게 수득 가능하여 다른 다층 필터에 비해 경제적으로 유리하다.

세 번째로 상기 왕겨를 고해 처리하여 왕겨의 주성분인 셀룰로스의 피브릴화와 팽윤을 유도하는데, 상기와 같이 고해 처리된 왕겨를 다시 건조할 경우, 건조 과정에서 셀룰로스의 수소결합이 재배치되어 웹의 강도를 증진시킬 수 있다. 즉, 왕겨를 부직포로 제조하기 위해 물리적 결합 방법이나 접착제 등의 추가적인 첨가제를 필요로 하지 않아 훨씬 경제적이며, 부직포에 접착제를 포함하지 않아 높은 표면적을 유지할 수 있다.

본 발명에서 상기 a) 단계는 왕겨를 증해 처리한 후 증해 잔류물과 증해액을 수득하는 단계로, 상기 왕겨를 알칼리 용액에 혼합한 후 이를 가열하여 진행할 수 있다.

본 발명에서 상기 알칼리 용액은 증류수에 염기성 물질을 첨가하여 제조할 수 있다. 일예로 알칼리금속 또는 알칼리토금석의 수산화물, 암모니아수 또는 암모니아의 유기 유도체를 들 수 있다. 이들 물질의 첨가량은 본 발명에서 한정하지 않으며, 상기 증해 처리 시 첨가되는 왕겨의 양과 목표 pH에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.

상기 알칼리 용액의 pH는 9 내지 14인 것이 좋으며, 더 바람직하게는 pH가 9 내지 11인 것이 좋다. 또한 상기 알칼리 용액 제조 시 필요에 따라 퀴논류 촉매를 더 첨가하여 리그닌의 분해 속도를 높일 수도 있다.

상기 알칼리 용액에 왕겨를 침지시킨 후, 알칼리 용액을 100 내지 200℃로 가열하여 증해 처리할 수 있다. 이때 증해 시간은 10 내지 120분간 진행하는 것이 좋다.

상기 왕겨의 증해 처리가 끝나면 상기 알칼리 용액을 여과하여 증해 잔류물과 증해액으로 분리할 수 있다. 이때 여과 방법은 본 발명에서 한정하지 않으며, 바람직하게는 체나 필터를 이용하여 진행하는 것이 좋다.

다음으로, b) 단계를 통해 상기 증해액에서 왕겨 실리카를 분리한다. 상기 b) 단계는 먼저 산을 이용하여 증해액을 중화한 후, 증해액을 원심 분리하여 왕겨 실리카를 수득할 수 있다.

상기 b) 단계에서 사용되는 산은 본 발명에서 한정하지 않으며, 바람직하게는 황산을 이용하는 것이 좋다. 또한 중화 시 증해액의 목표 pH는 7로 하는 것이 좋다.

중화가 끝난 증해액은 원심 분리하여 용액 성분과 고형분을 분리한 후, 고형분을 초순수(D.I. water)로 세척하고 이를 다시 원심 분리한다. 이 과정을 5 내지 10회 반복하여 고형분을 세척한다. 세척이 끝난 고형분은 100℃ 내외의 온도에서 건조시켜 왕겨 실리카를 수득할 수 있다.

상기와 같이 왕겨 실리카를 수득하면, 상기 c) 단계와 같이 지지체의 표면에 상기 왕겨 실리카를 부착할 수 있다. 이때 상기 c) 단계로 더 상세하게는

c1) 용매에 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스 및 히드록시프로필셀룰로스에서 선택되는 어느 하나 이상의 수용성 고분자를 투입하여 결합 용액을 제조하는 단계;

c2) 상기 결합 용액에 왕겨 실리카를 투입하고 교반하여 코팅액을 제조하는 단계;

c3) 상기 지지체를 상기 코팅액에 침지시키는 단계; 및

c4) 상기 지지체를 건조시켜 코팅액을 안정화하는 단계;

를 포함하여 진행할 수 있다.

본 발명에서 상기 c1) 단계는 상기 담지체에 상기 왕겨 실리카를 접착시키기 위한 결합 용액을 제조하기 위한 것으로, 유기 바인더에 용매를 혼합하여 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 유기 바인더는 수용성 고분자로 당업계에서 미세 입자 접착용으로 통상적으로 사용하는 것이라면 종류에 관계없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스 및 히드록시프로필셀룰로스에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 좋다. 또한 필요에 따라 상기 유기 바인더 이외에도 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미나 및 실록산 결합을 기반으로 하는 무기 또는 유무기 복합체 바인더를 더 포함하여도 좋다.

본 발명에서 상기 용매는 유기 바인더에 따라 그 종류를 달리할 수 있으며, 일예로 증류수, 메탄올, 에탄올, 아세톤, 디메틸포름아미드 및 디메틸설폭사이드 등에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 이 외에도 상기 수용성 고분자를 용해할 수 있는 물질이라면 종류에 관계없이 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 c1) 단계는 용매 60 내지 90 중량% 및 수용성 고분자 10 내지 40 중량% 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 용매 75 내지 85 중량% 및 수용성 고분자 15 내지 25 중량% 포함하는 것이 상기 왕겨 실리카를 지지체 표면에 더욱 효과적으로 부착시킬 수 있어 좋다. 특히 수용성 고분자의 함량이 40 중량%를 초과하는 경우 결합 용액의 점도가 급격히 상승하고, 수용성 고분자가 왕겨 실리카의 미세 기공을 막게 되어 좋지 않으므로, 수용성 고분자의 함량이 40 중량%를 초과하지 않도록 조절하는 것이 좋다.

본 발명에서 상기 c2) 단계는 상기 결합 용액에 왕겨 실리카를 투입하고 교반하여 코팅액을 제조하는 단계이다.

상기 왕겨 실리카는 전체 코팅액 100 중량% 중 1 내지 10 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 왕겨 실리카가 1 중량% 미만 첨가되는 경우 왕겨 실리카의 여과 효율이 제대로 발현되기 어려우며, 10 중량% 초과 첨가되는 경우 코팅액 내에서 왕겨 실리카가 뭉쳐져 코팅에 문제가 생기기 쉬우며 첨가량에 비해 왕겨 실리카의 여과 효과가 제대로 발현되지 못한다.

다음으로 상기 c3)단계와 같이 지지체를 상기 코팅액에 침지시킨다. 본 발명에서 상기 지지체는 당업계에 필터 또는 여과재 용도로 사용되는 것이라면 종류 및 제조방법에 한정치 않고 사용할 수 있으며, 크기 또한 사용 목적에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.

본 발명에서 상기 지지체는 다공성 구조를 가지는 것이 좋으며, 일예로 부직포, 직포 또는 스펀지 등을 적용할 수 있다. 또한 상기 지지체가 직포 또는 부직포인 경우, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴, 폴리우레탄, 비스코스 레이온 등의 합성섬유 및 반합성섬유 이외에도 천연섬유, 무기섬유 등 재질을 한정하지 않는다.

본 발명에서 상기 c3) 단계는 제조된 코팅액에 지지체를 침지시킬 수 있다. 이때 지지체에 왕겨 실리카가 충분히 접착될 수 있도록 지지체를 코팅액에 침지시킨 후 꺼내어 짜는 과정을 수 회 반복하여 실시할 수 있다. 또는 필요에 따라 코팅액에 침지한 지지체에 코팅액을 분무하여 상기 왕겨 실리카의 접착 정도를 높일 수 있다.

침지 단계가 끝난 지지체는 건조시켜 표면에 왕겨 실리카를 안착시킬 수 있다. 이때 건조는 온도 및 시간 등을 한정하지 않으며, 자연건조, 열풍건조, 적외선건조 등 건조 방법 또한 한정하지 않는다. 특히 건조시간의 단축 및 지지체의 변형 방지와 크랙 발생 방지를 위해 적외선 건조를 실시하는 것이 좋다.

상기와 같이 건조가 끝난 지지체는 바로 탄화 왕겨층을 적층하거나, 지지체를 소결하여 왕겨 실리카와 지지체의 접착 강도를 더욱 높일 수 있다.

상기와 같이 지지체를 완성하면 상기 지지체의 일면 또는 양면에 탄화 왕겨 슬러리를 도포하여 탄화 왕겨층을 형성할 수 있다. 이를 위해 상기 d) 단계와 같이 먼저 왕겨를 탄화하여 탄화 왕겨를 제조하여야 한다.

본 발명에서 상기 d) 단계는 왕겨를 열처리하여 탄소질 물질로 변환하기 위한 것으로, 고온에서 가열한 후, 산 또는 알칼리로 처리하여 탄화 왕겨를 수득할 수 있다.

상기 d) 단계는 탄소화를 위해 산소를 차단하는 것이 좋으며, 바람직하게는 불활성기체나 질소 분위기에서 진행할 수 있다. 또한 상기 온도 범위까지 도달하기 위한 승온속도를 한정하는 것은 아니나, 1℃/분 이상, 바람직하게는 3℃/분 이상, 보다 바람직하게는 5℃/분 이상 진행할 수 있다. 상기 탄화 온도 범위에 도달하면 온도 변화가 생기지 않도록 주의하면서 5 내지 20시간, 더 바람직하게는 7 내지 10시간 동안 탄화를 진행하는 것이 좋다.

상기와 같이 탄화가 끝난 왕겨는 산 또는 알칼리로 처리하여 왕겨 내 잔존하는 실리카 성분을 제거한다. 상기 왕겨 내의 실리카를 제거함으로써 실리카가 위치한 공간이 자연스럽게 미세 기공으로 작용하게 되어 10 내지 50㎚의 직경을 가지는 마이크로 세공과 50㎚를 초과하는 매크로 세공이 혼재된 높은 비표면적을 가지는 다공질 왕겨를 얻을 수 있다. 이때 산 또는 알칼리의 종류는 본 발명에서 한정하지 않으며, 일예로 염산, 질산, 황산 등의 무기산에 침지하여 실리카를 제거할 수 있다.

상기와 같이 탄화 왕겨를 수득하면, e) 단계와 같이 상기 지지체의 일면 또는 양면에 상기 탄화 왕겨를 포함하는 탄화 왕겨 슬러리를 도포하여 탄화 왕겨층을 형성할 수 있다. 이때 상기 e) 단계로 더욱 상세하게는

e1) 상기 탄화 왕겨와 증류수, 알코올 및 도파민을 혼합하여 탄화 왕겨 슬러리를 제조하는 단계; 및

e2) 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 8 내지 12로 조절한 후, 상기 지지체의 일면 또는 양면에 도포하는 단계;

를 포함하여 진행할 수 있다.

본 발명에서 상기 e1) 단계는 상기 탄화 왕겨와 증류수, 알코올 및 도파민을 혼합하여 탄화 왕겨 슬러리를 제조하는 단계이다. 이때 상기 증류수 및 알코올은 상기 도파민을 용해하는 용매 및 완충용액으로 작용하는 것으로, 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 원하는 농도로 조절하여 상기 도파민의 중합 속도를 결정할 수 있다.

본 발명에서 상기 알코올은 메탄올, 에탄올 등 완충용액으로 사용되는 것이라면 탄소 수에 제한을 두지 않는다.

본 발명에서 상기 도파민은 카테콜아민 계열의 유기 화합물로 벤젠 고리에 두 개의 수산기(-OH)가 오르쏘(ortho) 위치로 붙어 있으며, 이중 하나의 수산기와 파라(para) 위치에 아미노에틸기가 붙어 있는 구조를 가진다.

상기 도파민은 수산화 알킬기를 포함하여 일정한 pH 범위에서 자가중합(self-polymerization)하며, 탁월한 화학적 안정성을 보유하고, 접착 대상의 표면 성질에 관계없이 거의 모든 표면에 뛰어난 접착력을 가진다. 또한 친환경적이고 저렴한 증류수 기반의 용매를 사용할 수 있어 경제적이다.

본 발명에서 상기 탄화 왕겨 슬러리는 탄화 왕겨 100 중량부에 대하여 증류수 30 내지 50 중량부, 알코올 10 내지 50 중량부 및 도파민 0.01 내지 1 중량부를 포함하여 제조할 수 있다. 상기 범위에서 상기 도파민의 중합에 따라 발생할 수 있는 탄화 왕겨의 기공 봉쇄를 방지하고 원하는 접착력을 얻을 수 있어 바람직하다.

상기와 같이 탄화 왕겨 슬러리가 제조되면 e2) 단계와 같이 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 8 내지 12로 조절한 후, 상기 지지체의 일면 또는 양면에 도포할 수 있다.

상기 도파민은 홍합의 접착 단백질에서 유래한 성분으로, 일정 pH에서 자가중합이 진행되는데 홍합의 서식처인 바다 속 환경과 동일한 조건에서 중합이 발생하게 된다. 그런데 완충용액인 증류수와 알코올은 pH가 7이므로 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 높여 상기 도파민의 자가중합을 유도하여야 한다.

본 발명에서 상기 e2) 단계는 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 높이기 위해 다양한 염기성 물질을 첨가할 수 있다. 이때 상기 염기성 물질은 상기 왕겨 증해 단계에 첨가된 염기성 물질과 동일 또는 상이하여도 무방하며, 첨가량 또한 상기 탄화 왕겨 슬러리의 양이나 슬러리의 목표 pH에 따라 자유롭게 조절할 수 있다.

본 발명에서 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 다른 성분보다 나중에 투입하는 이유는 도파민의 중합시기를 조절하기 위함이다. 즉, 상기 도파민을 이용하여 탄화 왕겨 각각의 접착뿐만 아니라 탄화 왕겨층과 지지체층, 탄화 왕겨층과 왕겨 부직포층의 접착을 유도하기 위함이다.

상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 높인 후 상기 지지체 표면에 도포하고 경화를 진행하여 탄화 왕겨층을 형성하면, 상기 탄화 왕겨층과 상기 지지층 간의 접착은 이루어질 수는 있으나, 상기 탄화 왕겨층과 상기 왕겨 부직포를 접착하기 위해 다른 접착제를 도포하거나 기타 물리적인 접착 방법을 동원하여야 한다. 이는 추가적인 접착제 도포 및 경화에 따른 비용과 시간이 소모되며, 상기 접착제가 상기 탄화 왕겨 또는 고해된 왕겨의 기공을 막아 여과 효율을 크게 떨어뜨릴 수 있는 단점을 막을 수 있다.

다만, 상기 폴리도파민의 중합은 빠르게 진행되지는 않으므로, 필요에 따라 상기 염기성 물질을 첨가한 후에 숙성 시간을 두어 어느 정도 자가 중합을 유도한 후, 상기 지지체에 도포하여 남은 자가 중합을 완료할 수도 있다. 이때 숙성 시간은 본 발명에서 한정하지 않으나 바람직하게는 3 내지 6시간 동안 진행하는 것이 좋다.

상기 탄화 왕겨 슬러리는 다층 필터의 사용 목적 및 크기 등에 따라 상기 지지체의 일면 또는 양면에 도포할 수 있다. 지지체의 일면에 도포하는 경우, 최종 제조되는 다층 필터는 3층의 필터 부재를 가지며, 지지체의 양면에 도포하는 경우, 최종 제조되는 다층 필터는 5층의 필터 부재를 가지게 된다.

상기와 같이 지지체에 탄화 왕겨 슬러리를 도포하여 탄화 왕겨층을 형성한 후, 상기 탄화 왕겨층의 일면에 왕겨 부직포를 적층하고, 상기 탄화 왕겨층을 경화시켜 다층 필터를 제조할 수 있다. 이때 상기 왕겨 부직포는

f1) 상기 증해 잔류물을 중화하는 단계;

f2) 상기 증해 잔류물을 세척한 후, 물과 함께 고해기에 넣어 고해 처리하는 단계; 및

f3) 고해 처리된 왕겨 분산액을 초지기에 투입하여 습식 부직포를 제조하는 단계;

을 포함하여 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 f1) 단계는 상기 a) 및 b) 단계를 통해 증해 처리하여 수득한 상기 왕겨 잔류물을 중화하는 단계로, 왕겨가 가지는 수소의 음하전을 중화시켜줌으로써 왕겨 섬유 간의 척력을 낮춰 왕겨 섬유의 안정성을 감소시키고 왕겨 섬유들이 서로 결합하여 3차원의 망을 형성하는 것을 용이하게 할 수 있다.

본 발명에서 상기 f1) 단계는 상기 증해액의 중화 시 사용하였던 산류와 동일 또는 상이한 중화제를 사용하여도 무방하며, 더 바람직하게는 차아염소산나트륨이나 소듐티오설페이트 또는 이들의 수용액을 사용하는 것이 좋다. 이때 상기 중화제가 수용액 형태인 경우, 이들의 농도는 증해 잔류물의 pH에 따라 자유롭게 조절할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정하는 것은 아니다.

상기와 같이 증해 잔류물을 중화하면, 이를 세척하여 잔류 알칼리 성분이나 중화제 성분을 제거하고 물과 함께 고해기에 넣어 고해 처리할 수 있다.

상기 고해는 셀룰로스계 물질을 구성하는 섬유소를 수화, 섬유화하기 위하여 물의 존재 하에 셀룰로스 물질을 기계적으로 처리하는 것으로, 섬유벽을 물로 팽윤시켜 유연성과 굽힘성을 향상시킬 수 있다. 이를 통해 섬유 간 결합도 증가하게 되며, 좀 더 치밀한 부직포를 구성할 수 있고, 섬유 간 접착 강도도 높일 수 있다. 즉, 상기 고해는 상기 왕겨를 펄프화하여 부직포로 제조하기 위한 전단계이다.

상기 고해는 고해기(beater)에 물과 함께 투입하고 물리적인 충격을 가하여 진행할 수 있다. 이때 왕겨의 고해 정도는 본 발명에서 한정하지 않으나, KS M ISO 5267-1(펄프의 여수도 측정법)로 측정한 쇼퍼-리글러 수가 적어도 35 ^OSR 이상인 것이 바람직하다.

상기와 같이 고해 처리를 마친 왕겨 분산액은 초지기에 투입하여 습식 부직포를 제조할 수 있다. 본 발명에서 습식 부직포를 제조하는 방법으로서는, 통상의 장망 초지기, 단망 초지기, 환망 초지기 혹은 이들을 복수 대 조합하여 다층 초지 등으로서 초지한 후, 열처리하는 제조 방법이 바람직하다. 이때, 열처리 공정으로서는, 초지 공정 후 양키(Yankee) 건조기, 에어스루(air through) 건조기 중 어느 것이어도 가능하다. 또한, 열처리 후, 금속/금속 롤러, 금속/페이퍼 롤러, 금속/탄성 롤러 등의 캘린더/엠보스를 실시하여도 무방하다.

상기와 같이 왕겨 부직포를 제조한 후, 상기 탄화 왕겨층의 일면에 왕겨 부직포를 적층하고, 상기 탄화 왕겨층을 경화하여 다층 필터를 제조할 수 있다. 이때 상기 탄화 왕겨층은 슬러리 내부의 도파민이 자가중합을 진행하고 있으므로, 왕겨 부직포를 적층한 후 일정 정도의 압력을 가해주는 것만으로도 탄화 왕겨층에 존재하는 도파민의 자가중합에 의해 상기 탄화 왕겨층과 왕겨 부직포가 자연스럽게 접착될 수 있다.

본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터 및 상기 다층 필터를 포함하는 유체 처리용 유-무기 하이브리드 여과소재에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 다층 필터는 공기, 물 등의 유체 내의 미세먼지, 초미세먼지 뿐만 아니라 상기 유체를 통해 전파될 수 있는 병원균, 바이러스, 박테리아 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

따라서 상기 다층 필터는 공기필터뿐만 아니라, 화학필터, 액체필터 등, 유체를 정화 또는 여과하는 목적으로 사용되는 다양한 기계 장치류, 마스크, 수처리용 필터, 배기가스 여과 필터 등의 유체 처리용 여과소재에 폭넓게 적용될 수 있다. 또한 상기 여과 소재는 필요에 따라 다른 포백을 더 적층하여 포집 효율을 더욱 높일 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 통해 도출될 수 있는 여러 방법들 중 하나로, 본 발명이 하기 실시예 또는 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.

하기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.

(미세먼지 제거효율)

분석특정 장치는 켐익코퍼레이션의 실내 미세분진 측정기를 사용하였으며, 먼저 공기 중 TSP(총 미세먼지)을 10분 동안 측정하였다. 측정 결과 평균 농도는 810.7㎍/㎥으로 나타났고 PM10의 경우는 533.2㎍/㎥, 그리고 PM2.5와 PM1은 각각 201.2㎍/㎥과 76.3㎍/㎥로 나타났다. 그리고 실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편을 측정기에 설치하고 2.3 ㎥/h의 속도로 동일 공기를 통과시켰을 때의 미세먼지를 측정하여 제거 효율을 측정하였다.

(박테리아, 바이러스 포집 효율)

분무 입자 발생장치(atomizer)를 이용하여 2종의 미생물(E. coli(m1) 또는 S. epidermidis(m2))과 1종의 바이러스(m3)를 각각 발생시켰다. 에어로졸화된 미생물 입자를 확산건조장치를 통과하여 습기를 제거한 후, 실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편이 설치된 테스트 덕트 내부로 유입시켰다. 이 때 필터 전면부의 유속은 2.3 ㎥/h이었으며, 필터 전/후단에서 미생물의 농도를 측정하여, 필터의 부유 미생물 포집 효율을 산출하였다.

(층간 접착성)

실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 층간 접착성을 하기와 같이 판정하였다.

◎ : 롤에 감은 시편을 풀어내고, 각각의 층간을 손으로 벗기려 해도 쉽게 벗겨지지 않았다.

○ : 롤에 감은 시편을 풀어내어도 각각의 층간이 박리된 부분이 보이지 않았다.

△ : 롤에 감은 시편을 풀어내면 부분적으로 각각의 층간이 박리되었다.

×: 롤에 감은 시편을 풀어내면 각각의 층이 전부 박리되어 적층되지 않았다.

(인장강도)

실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편 각각을 양 단부에 걸치도록 소정의 다이 위에 위치시킨 상태에서 중앙에 하중을 가하여 결합부위가 파괴되는 하중의 크기를 측정하였다.

(왕겨 실리카, 왕겨 부직포)

왕겨를 증류수로 여러 번 세척하여 도정 잔류물을 제거한 후 건조하였다. 전조된 왕겨는 20 wt%의 수산화나트륨 용액에 1 : 5의 중량비로 혼합하고 여기에 안트라퀴논 촉매를 첨가하였다. 그리고 150℃까지 이를 승온시킨 후, 100분간 증해 처리하였다.

증해 처리가 끝난 알칼리 용액은 증해액과 증해 잔류물로 압착 분리하였다. 증해 잔류물은 증류수로 여러 번 세척한 후, 물과 함께 고해기(Valley beater)로 옮기고 54N의 하중을 가하여 쇼퍼-리글러 수가 38 ^OSR이 될 때까지 고해 처리 하였다. 고해된 증해 잔류물은 물과 함께 장망 초지기에 투입하되, 원료 분사 속도는 100m/min으로 하고 금망의 주행속도를 95m/min으로 하여 최종 평량이 60.5g/㎡인 왕겨 부직포를 제조하였다.

한편, 분리된 증해액은 pH가 7이 될 때가지 황산을 가하였다. 그리고 원심분리기를 사용하여 침전된 실리카를 분리하고, 분리된 실리카를 증류수로 여러 번 세척하였다. 이 과정을 8회 반복한 후, 얻어진 실리카는 100℃에서 건조시켜 왕겨 실리카를 수득하였다.

(실시예 1)

혼합기에 물 80 중량%, 중량평균분자량 3,000의 폴리비닐알콜 15 중량%를 넣고 2시간 동안 혼합하여 결합용액을 제조하였다. 제조된 결합용액에 왕겨 실리카를 5 중량%와 폴리카르복시산(사과산) 가교제를 소량 넣고 2시간 동안 혼합하여 코팅액을 제조하였다. 다음으로 상기 코팅액에 평량 70g/㎡의 면 부직포를 30분동안 동안 담지시킨 후 꺼내고 90℃에서 5분간 건조시켜 지지체를 제조하였다.

이와는 별개로 탄화 왕겨층을 제조하기 위해 먼저 왕겨를 질소 분위기에서 1,000℃, 5시간의 조건으로 가열하여 탄화물을 수득하였다. 수득된 탄화물은 40 중량% 농도의 불산 수용액에 24시간 침지하여 산처리를 진행한 후, 물과 에탄올을 이용하여 pH 7이 될 때까지 세정하였다. 세정된 탄화 왕겨는 100℃에서 건조하고 혼합기에 투입하였다.

그리고 탄화 왕겨 100 중량부에 대하여 증류수 25 중량부, 에탄올 25 중량부 및 도파민 0.5 중량부를 혼합기에 투입한 후, 1시간 동안 교반하여 탄화 왕겨 슬러리를 제조하였다. 그리고 상기 탄화 왕겨 슬러리에 수산화나트륨을 투입하되, 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH가 8.5가 될 때까지 투입하였다. 수산화나트륨의 투입을 마치고, 1시간 동안 슬러리를 교반한 후, 6시간 동안 정치하여 도파민의 자가중합을 일부 유도하였다.

다음으로 상기 지지체의 일면에 상기 탄화 왕겨 슬러리를 5㎜의 두께가 되도록 도포한 후, 탄화 왕겨 슬러리가 도포된 면에 준비된 왕겨 부직포를 적층하고 100 ㎏/㎡의 압력으로 6시간 가압하여 다층 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1에서 지지체 제조 시 왕겨 실리카를 붙이지 않은 일반 면 부직포(70g/㎡)를 사용한 것을 제외하고 동일한 조건 및 방법으로 다층 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(비교예 2)

상기 실시예 1에서 탄화 왕겨층 제조 시 폴리도파민으로 접착하지 않고 몰드에 넣고 6 bar의 압력으로 120초간 압력을 가하여 탄화 왕겨층을 제조하였다. 제조된 탄화 왕겨층을 지지체의 일면에 적층하되, 상기 지지체와 탄화 왕겨층의 사이에 열가소성 핫멜트 접착제(폴리우레탄)를 도포한 후, 150℃에서 이를 경화시켜 적층하였다. 그리고 탄화 왕겨층의 일면에 상기 열가소성 핫멜트 접착제를 도포한 후, 왕겨 부직포를 적층하고 150℃에서 이를 경화시켜 다층 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(비교예 3)

상기 왕겨 부직포 제조 시 고해 단계를 거치지 않고 증해된 증해 잔류물을 수득한 후 몰드에 넣고 상기 비교예 2와 동일한 조건으로 압력을 가하여 왕겨 부직포를 제조하였다. 그 외에는 실시예 1과 동일한 조건으로 다층 필터를 제조하였다. 제조된 필터의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

[표 1]

상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 다층 필터는 미세 먼지 제거효율, 세균 제거 효율, 층간 접착성 및 인장강도에서 다른 비교예에 비해 우수한 물성을 보여주고 있다.

이에 반해 지지체로 일반 면 부직포를 사용한 비교예 1은 초미세먼지 제거효율과 세균 제거 효율에서 실시예에 비해 크게 떨어지는 결과를 보여주고 있다. 또한 탄화 왕겨층 형성 시 폴리도파민을 이용하지 않은 비교예 2는 미세 먼지 제거효율 및 세균 제거 효율이 비교예 1보다는 높았으나 실시예에 비해 떨어지며, 층간 접착성 및 인장강도 또한 실시예보다 낮은 값을 나타내었다. 거기에 각 층의 적층을 위해 접착제를 사용함으로써, 필터의 순간 공기 투과량이 실시예에 비해 크게 떨어져 필터로 사용하기 어려웠으며, 비교예 2 또한 왕겨 부직포 제조 시 단순 압착으로 제조함으로써 기계적 물성이 가장 떨어짐을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. a) 왕겨를 증해 처리한 후 증해 잔류물과 증해액을 수득하는 단계;
   b) 상기 증해액에서 왕겨 실리카를 분리하는 단계;
   c) 지지체 표면에 상기 왕겨 실리카를 부착하는 단계;
   d) 왕겨를 탄화하여 탄화 왕겨를 제조하는 단계;
   e) 상기 지지체의 일면 또는 양면에 상기 탄화 왕겨를 포함하는 탄화 왕겨 슬러리를 도포하여 탄화 왕겨층을 형성하는 단계;
   f) 상기 증해 잔류물을 이용하여 왕겨 부직포를 제조하는 단계; 및
   g) 상기 탄화 왕겨층의 일면에 상기 왕겨 부직포를 적층하고 상기 탄화 왕겨층을 경화시키는 단계;
   를 포함하는 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 a) 단계는 왕겨를 pH 9 내지 14의 알칼리 용액에 혼합한 후, 100 내지 200℃에서 10 내지 120분간 진행하는 것인 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 c) 단계는,
   c1) 용매에 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌글리콜, 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스 및 히드록시프로필셀룰로스에서 선택되는 어느 하나 이상의 수용성 고분자를 투입하여 결합 용액을 제조하는 단계;
   c2) 상기 결합 용액에 왕겨 실리카를 투입하고 교반하여 코팅액을 제조하는 단계;
   c3) 상기 지지체를 상기 코팅액에 침지시키는 단계; 및
   c4) 상기 지지체를 건조시켜 코팅액을 안정화하는 단계;
   를 포함하는 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 왕겨 실리카는 전체 코팅액 100 중량% 중 1 내지 10 중량% 포함하는 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 d) 단계는 왕겨를 400 내지 1500℃에서 탄화하여 진행하는 것인 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 e) 단계는,
   e1) 상기 탄화 왕겨와 증류수, 알코올 및 도파민을 혼합하여 탄화 왕겨 슬러리를 제조하는 단계; 및
   e2) 상기 탄화 왕겨 슬러리의 pH를 8 내지 12로 조절한 후, 상기 지지체의 일면 또는 양면에 도포하는 단계;
   를 포함하는 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 탄화 왕겨 슬러리는 탄화 왕겨 100 중량부에 대하여 증류수 30 내지 50 중량부, 알코올 10 내지 50 중량부 및 도파민 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 f) 단계는,
   f1) 상기 증해 잔류물을 중화하는 단계;
   f2) 상기 증해 잔류물을 세척한 후, 물과 함께 고해기에 넣어 고해 처리하는 단계; 및
   f3) 고해 처리된 왕겨 분산액을 초지기에 투입하여 습식 부직포를 제조하는 단계;
   의 단계로부터 제조되는 것인 왕겨 부산물로부터 다층 필터를 제조하는 방법.
   
9. 제 1항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 왕겨 부산물을 포함하는 다층 필터.
   
10. 제 9항의 다층 필터를 포함하는 유체 처리용 유-무기 하이브리드 여과소재.