KR101726247B1 - 금속 나노입자 제조장치 - Google Patents

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박중학
김주명
조장행
권태원
유승구
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(주) 나노기술
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Abstract

본 발명은 금속 나노입자 제조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치는 몸체의 소정 부위에 금속 나노입자의 생성을 위한 전압을 공급하는 전압 공급부가 구비되어 있는 본체와; 금속 나노입자의 생성을 위한 가스를 공급하는 가스 실린더와; 전압 공급부로부터 전압을 공급받고, 가스 실린더로부터 가스를 공급받아 전기선 폭발에 의해 금속 나노입자를 생성하는 카트리지; 및 내부에는 액체가 소정량 채워지고, 상기 카트리지를 내부에 수납하며, 상기 카트리지에서의 전기선 폭발에 의해 생성된 금속 나노입자를 수집 및 보관하는 반응용기를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전기 에너지를 이용한 물리적 방식의 하나인 전기선 폭발법(PWE) 기술을 적용하여 원재료인 금속선을 마이크로초 단위의 짧은 시간 동안 가열, 승화, 응축하여 수~수십 나노미터 급의 금속 입자를 생성함으로써, 나노입자의 응집현상을 해소하고 불순물 발생 소지를 원천적으로 제거하며, 장치를 소형화할 수 있고 다량의 금속 나노입자를 생산할 수 있다.

Description

금속 나노입자 제조장치{Apparatus for manufacturing metal nanoparticle }
본 발명은 금속 나노입자 제조장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기선 폭발법(PWE : Pulsed Wire Evaporation) 기술을 적용하여 수∼수십 나노미터 급의 금속 입자를 생성함으로써, 나노입자의 응집현상을 해소하고 불순물 발생 소지를 원천적으로 제거하며 장치를 소형화할 수 있는 금속 나노입자 제조장치에 관한 것이다.
최근 사회적으로 건강에 대한 국민적인 요구와 관심이 높아짐에 따라 가정 내에서 즐길 수 있는 다양한 웰빙(well-being) 식품 또는 헬스 케어(health care) 제품들이 출시되고 있다. 이와 같은 국민적인 요구와 관련하여 볼 때, 탄산음료에서 각종 첨가물과 과당, 색소 등의 건강에 유해한 물질을 제거하고 오로지 탄산과 물로만 구성된 순수 탄산수가 웰빙 음료로서 잘 부합된다고 할 수 있다. 이러한 탄산수는 음용과 미용 분야에서도 탁월한 효과를 입증하여 2013년 이후 소비량이 폭발적으로 증가하고 있다.
이상과 같은 웰빙 기조와 함께 최근에는 금(gold)을 식품이나 미용 제품 등에 접목시키려는 다양한 연구가 시도되고 있다. 이와 같은 금은 한방에서도 다양하게 활용하고 있으며 동의보감에도 "금은 신경안정 작용을 도우며, 유독성 물질을 체내 밖으로 배출시키는 해독 작용이 있고, 또 피부 정화 작용능력도 뛰어나 피부병에도 유효하다."라고 기록되어 있다. 최근 현대 의학에서도 금 나노 입자가 생체 안전성이 높고 세포 독성이 낮다는 장점을 활용하여 금 나노 입자를 의학적으로 응용하여 약물전달체 또는 암세포 치료용으로도 활용하고 있다.
종래 나노입자를 합성하는 방식은 크게 화학적 방식과 물리적 방식으로 분류된다. 화학적 방식은 불순물을 제거해야 하는 문제점이 있고, 금속 나노 입자를 양산하는데 기술적 애로사항이 크다. 또한, 물리적 방식으로서의 플라즈마 방식이나 가열 증발법과 같은 연속 에너지 주입 형태의 방식은 에너지 소비 효율이 낮아 소형화하는데 한계가 있고, 비교적 금속 나노입자 생산량이 적은 문제점이 있다.
한편, 공개특허공보 제10-2007-0042340호(특허문헌 1)에는 산화합물과 에틸렌옥사이드계 계면활성제를 혼합한 용액에 금속 전구체를 첨가하고, 그것을 교반하여 나노입자를 형성하는 금속 나노 입자의 제조방법이 개시되어 있고, 공개특허공보 제10-2015-0025596호(특허문헌 2)에는 전해질이 초순수(DI-water)에 용해된 전해 용액 및 그 전해 용액과 계면을 이루고, 분산제가 용해되어 있고, 분산제가 계면활성 기능을 갖거나 계면활성제가 포함된 유기계 용매가 채워져 있는 반응용기와, 전해 용액 내에 거리를 두고 배치되어 있는 제1 및 제2 전극과, 전기분해 반응을 위해 교류 전원을 제1 및 제2 전극 사이에 인가하기 위한 전원장치 및 전해 용액에 환원제를 공급하는 환원제 공급장치를 포함하는 금속 나노입자의 제조장치가 개시되어 있다.
그러나 상기 특허문헌 1의 경우는 고수율의 금속 나노 입자를 제조할 수 있고, 고농도로 금속 이온을 해리시킬 수 있는 장점이 있기는 하나, 전술한 바와 같이 화학적 방식에 따른 불순물 제거 문제가 있고, 교반기 및 건조기 등 설비적 요소의 제약으로 장치의 소형화가 어려운 문제점이 있다. 그리고 특허문헌 2의 경우는 원심분리 및 비드 밀링 공정을 수행하지 않아 공정상 금속 나노입자의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있기는 하나, 마찬가지로 화학적 방식을 채용하고 있어 불순물 제거 문제가 있고, 환원제, 계면활성제, 유기계 용매, 잉크 용매 등과 같은 화학 물질을 사용함에 따른 인체에의 유해성 및 환경 오염의 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2007-0042340호(2007.04.23.) 공개특허공보 제10-2015-0025596호(2015.03.11.)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 전기 에너지를 이용한 물리적 방식의 하나인 전기선 폭발법(PWE : Pulsed Wire Evaporation) 기술을 적용하여 원재료인 금속선을 마이크로초 단위의 짧은 시간 동안 가열, 승화, 응축하여 수∼수십 나노미터 급의 금속 입자를 생성함으로써, 나노입자의 응집현상을 해소하고 불순물 발생 소지를 원천적으로 제거하고 장치를 소형화할 수 있으며 다량의 금속 나노입자를 생산할 수 있는 금속 나노입자 제조장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치는,
장치의 주요 몸체를 이루며, 몸체의 소정 부위에는 금속 나노입자의 생성을 위한 전압을 공급하는 전압 공급부가 구비되어 있는 본체와;
상기 본체의 일측에 설치되며, 금속 나노입자의 생성을 위한 가스를 공급하는 가스 실린더와;
상기 전압 공급부로부터 전압을 공급받고, 상기 가스 실린더로부터 가스를 공급받아 전기선 폭발에 의해 금속 나노입자를 생성하는 카트리지; 및
상기 본체의 타측에 설치되며, 내부에는 액체가 소정량 채워지고, 상기 카트리지를 내부에 수납하며, 상기 카트리지에서의 전기선 폭발에 의해 생성된 금속 나노입자를 수집 및 보관하는 반응용기를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 카트리지는, 상기 전압 공급부로부터 전압을 공급받는 한 쌍의 전극과; 상기 가스 실린더로부터의 가스를 수급하는 가스 수급 수단과; 상기 전극의 양 단부를 서로 연결하도록 설치되는 금속선과; 상기 한 쌍의 전극과 상기 가스 수급 수단을 내장하는 하우징을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 하우징의 상단부에는 상기 반응용기의 뚜껑을 겸할 수 있는 구조를 갖는 헤드부가 형성된다.
이때, 상기 헤드부에는 상기 가스 실린더로부터 공급되는 가스를 상기 하우징의 내부로 전달하기 위한 가스 주입구와, 상기 반응용기 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출구가 형성된다.
또한, 상기 카트리지의 다른 실시예로서, 상기 하우징이 상기 가스 수급 수단을 겸할 수 있는 구조로 구성되고, 상기 한 쌍의 전극은 하우징 내부에 수납되며, 하우징의 하단부는 가스 분출구의 역할을 하도록 개방된 구조로 구성된다.
또한, 상기 본체에는 상기 카트리지의 하우징의 헤드부와 결합하여 상기 전압 공급부로부터 공급되는 전압 및 상기 가스 실린더로부터 공급되는 가스가 상기 카트리지로 전달되도록 중계하는 어댑터(adapter)가 설치될 수 있다.
이때, 상기 어댑터에는 상기 전극과 접속되는 커넥터가 설치되고, 상기 가스 실린더와 상기 헤드부의 가스 주입구를 연결하는 연결 통로가 형성된다.
또한, 상기 본체에 구비되는 상기 전압 공급부는,
상용 교류전원을 입력받아 소정 크기의 직류 전압으로 변환하는 정류기와;
상기 정류기로부터의 직류 전압을 입력받아 다른 크기의 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터와;
상기 DC/DC 컨버터를 거친 직류 전압에 혼입되어 있는 교류성분을 제거하는 평활 콘덴서와;
상기 평활 콘덴서를 거친 직류 전압을 입력받아 교류 전압을 출력하는 DC/AC 인버터와;
상기 DC/AC 인버터로부터의 출력 전압을 인가받아 금속 나노입자의 생성을 위해 상기 전극에 고전압을 공급하는 고전압 출력부; 및
상기 제 구성요소들의 동작 및 상태를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 금속 나노입자의 생성을 위한 가스를 공급하기 위해 상기 가스 실린더에 충전되는 가스로는 이산화탄소(CO2), 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2) 중의 어느 하나이거나 이들 중 적어도 두 개가 혼합된 가스 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 반응용기 내부에 채워지는 액체로는 음용수, 알코올류, 화장수, 증류수 등이 사용될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전기 에너지를 이용한 물리적 방식의 하나인 전기선 폭발법(PWE : Pulsed Wire Evaporation) 기술을 적용하여 원재료인 금속선을 마이크로초 단위의 짧은 시간 동안 가열, 승화, 응축하여 수~수십 나노미터 급의 금속 입자를 생성함으로써, 나노입자의 응집현상을 해소하고 불순물 발생 소지를 원천적으로 제거하며 장치를 소형화할 수 있고 다량의 금속 나노입자를 생산할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 반응용기와 카트리지의 결합 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 카트리지의 헤드부의 구조를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 "A" 부분의 부분 발췌 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 본체에 구비되는 전압 공급부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 카트리지의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치와 종래의 방식에 의해 금속 나노입자를 각각 제조하는 경우의 금속 나노입자의 비산 특성을 보여주는 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속 나노입자 제조장치를 나타낸 것으로서, 도 1은 전체적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 반응용기와 카트리지의 결합 관계를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치(100)는 본체(110)와, 가스 실린더(120)와, 카트리지(130) 및 반응용기(140)를 포함하여 구성된다.
본체(110)는 장치(본 발명의 금속 나노입자 제조장치)의 주요 몸체를 이루는 부분이다. 이러한 본체(110)의 소정 부위, 예를 들면, 본체의 상부(110a)와 하부(110c)를 연결하는 중간의 연결부(110b)의 몸체 내부에는 금속 나노입자의 생성을 위한 전압을 공급하는 전압 공급부(500)(도 5 참조, 후술함)가 구비된다.
또한, 이상과 같은 본체(110)에는(본체(110)의 상부(110a)에는) 후술하는 카트리지(130)의 하우징(134)의 헤드부(134h)와 결합하여 상기 전압 공급부(500)로부터 공급되는 전압 및 상기 가스 실린더(120)로부터 공급되는 가스가 상기 카트리지(130)로 전달되도록 중계하는 어댑터(adapter)(115)가 설치될 수 있다. 이때, 이와 같은 어댑터(115)에는 한 쌍의 전극(131)과 접속되는 커넥터(미도시)가 설치되고, 상기 가스 실린더 (120)와 상기 헤드부(134h)의 가스 주입구(132i)(도 3 참조)를 연결하는 연결 통로(미도시)가 형성된다. 도 1에서 참조번호 110s는 시작 버튼을 나타낸다.
가스 실린더(120)는 상기 본체(110)의 일측에 설치되며, 금속 나노입자의 생성을 위한 가스를 공급한다. 이와 같이 금속 나노입자의 생성을 위한 가스를 공급하기 위해 가스 실린더(120)에 충전되는 가스로는 이산화탄소(CO2), 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2) 중의 어느 하나이거나 이들 중 적어도 두 개가 혼합된가스 등이 사용될 수 있다. 여기서, 특히 금속 나노입자의 생성을 위한 가스로 이산화탄소(CO2)가 사용될 경우 상용화되어 시판되고 탄산 실린더를 그대로 사용할 수도 있다.
카트리지(130)는 상기 전압 공급부(500)로부터 전압을 공급받고, 상기 가스 실린더(120)로부터 가스를 공급받아 전기선 폭발에 의해 금속 나노입자를 생성한다. 여기서, 이와 같은 카트리지(130)는 상기 전압 공급부(500)로부터 전압을 공급받는 한 쌍의 전극(131)과; 상기 가스 실린더(120)로부터의 가스를 수급하는 가스 수급 수단(132)(도 4 참조)과; 상기 전극(131)의 양 단부를 서로 연결하도록 설치되는 금속선(133)과; 상기 한 쌍의 전극(131)과 상기 가스 수급 수단(132)을 내장하는 하우징(134)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 금속선(133)으로는 금선(gold wire), 은선(silver wire), 백금선(platinum wire), 구리선(Copper wire), 니켈선(Nickel wire) 등이 사용될 수 있다. 도 4에서 참조번호 132j는 가스 분출구를 나타낸다.
또한, 바람직하게는 상기 하우징(134)의 상단부에는 상기 반응용기(140)의 뚜껑을 겸할 수 있는 구조를 갖는 헤드부(134h)가 형성된다.
이때, 상기 헤드부(134h)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가스 실린더(120)로부터 공급되는 가스를 상기 하우징(134)의 내부로 전달하기 위한 가스 주입구(132i)와, 상기 반응용기(140) 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출구(134e)가 형성된다.
반응용기(140)는 상기 본체(110)의 타측에 설치되며, 내부에는 액체(145)가 소정량(예를 들면, 반용용기의 70%) 채워지고, 상기 카트리지(130)를 내부에 수납하며, 상기 카트리지(130)에서의 전기선 폭발에 의해 생성된 금속 나노입자를 수집 및 보관한다. 여기서, 이와 같은 반응용기(140)의 내부에 채워지는 액체 (145)로는 음용수, 알코올류, 화장수, 증류수 등이 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 본체에 구비되는 전압 공급부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 전압 공급부(500)는 정류기(510), DC/DC 컨버터(520), 평활 콘덴서(530), DC/AC 인버터(540), 고전압 출력부(550) 및 제어부(560)를 포함하여 구성된다.
정류기(510)는 상용 교류전원(220V AC)을 입력받아 소정 크기의 직류 전압(예를 들면, 310V DC)으로 변환한다. 이와 같은 정류기(510)로는 브리지 다이오드가 사용될 수 있다.
DC/DC 컨버터(520)는 상기 정류기(510)로부터의 직류 전압을 입력받아 다른 크기의 직류 전압으로 변환한다. 이와 같은 DC/DC 컨버터(520)는 후술하는 제어부(560)에 의해 전압 제어를 받아 고주파(예컨대, 10kHz) 스위칭 동작을 하며, 따라서 반도체 스위칭 소자(예를 들면, MOSFET)를 이용한 회로로 구성될 수 있다.
평활 콘덴서(530)는 상기 DC/DC 컨버터(520)를 거친 직류 전압에 혼입되어 있는 교류성분을 제거하여 직류 전압을 평활화한다. 이와 같은 평활 콘덴서(530)로는 일반적인 콘덴서나 전해콘덴서 등이 사용될 수 있다.
DC/AC 인버터(540)는 상기 평활 콘덴서(530)를 거친 직류 전압을 입력받아 교류 전압을 출력한다. 이와 같은 DC/AC 인버터(540)는 제어부(560)에 의해 펄스 온/오프(ON/OFF) 제어를 받으며, 상기 DC/DC 컨버터(520)와 마찬가지로 반도체 스위칭 소자(예를 들면, MOSFET)를 이용한 회로로 구성될 수 있다.
고전압 출력부(550)는 상기 DC/AC 인버터(540)로부터의 출력 전압을 인가받아 금속 나노입자의 생성을 위해 상기 전극(131)에 고전압을 공급한다. 이와 같은 고전압 출력부(550)는 고주파 트랜스포머(radio-frequency transformer)(551)와 고압정류기(552) 및 콘덴서 뱅크(capacitor bank)(553)로 구성될 수 있다. 이때, 고주파 트랜스포머(551)와 고압정류기(552)는 바람직하게는 일체로 형성된다.
제어부(560)는 상기 제 구성요소들의 동작 및 상태를 제어한다. 이와 같은 제어부(560)는 마이크로컨트롤러로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 카트리지의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 이는 상기 카트리지(130)의 다른 실시예로서, 이 다른 실시예의 카트리지(130')는 상기 하우징(134)이 상기 가스 수급 수단(120)을 겸할 수 있는 구조로 구성되고, 상기 한 쌍의 전극(131)은 하우징(134) 내부에 수납되며, 하우징(134)의 하단부는 가스 분출구(132j)의 역할을 하도록 개방된 구조로 구성된다.
하우징(134)의 하단부에는 전기선 폭발에 따른 금속 나노입자와 기포 및 압력이 외부로 분사될 수 있도록 하기 위한 복수의 분출구(135h)가 형성되어 있는 분출 부재(135)가 설치된 구조로 구성된다.
그러면, 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치의 동작에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 간략히 설명해 보기로 한다.
먼저, 본체(110)에 가스 실린더(120)를 장착하고, 반응용기(140)에 액체(145)를 약 70% 정도 채운 후, 카트리지(130)를 반응용기(140)에 삽입하여 체결한다. 이후 카트리지(130)의 헤드부(134h)를 본체(110)의 상부(110a)에 설치되어 있는 어댑터(115)와 연결한다.
이후, 본체 상부(110a)의 상단면에 설치되어 있는 시작 버튼(110s)을 누르면, 상기 전압 공급부(500)의 콘덴서 뱅크(553)에 전기 에너지(전압)가 충전되고, 가스 실린더(120)로부터 가스가 공급되어 카트리지(130)의 가스 수급 수단(132)의 단부의 가스 분출구(132j)로부터 가스가 분출된다. 이에 따라 액체(145) 중에 분출된 가스에 의해 액체가 방사상으로 밀려나가 순간적으로 공간(가스 분위기)이 형성된다. 이와 같이 액체 중에 가스 분출에 의한 공간(가스 분위기)이 형성됨과 동시에 콘덴서 뱅크(553)에 충전된 고전압이 전극(131)에 인가된다. 이에 따라 전극(131)의 단부에 설치되어 있는 금속선(133)은 가열 및 용융되어 기체로 증발하게 된다. 이렇게 증발된 금속 기체 입자는 반응용기(140) 내의 액체(145)에 의해 응결(응축)되고, 그 결과 금속 나노입자가 생성된다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치와 종래의 방식에 의해 금속 나노입자를 각각 제조하는 경우의 금속 나노입자의 비산 특성을 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, (A)는 종래 방식에 의해 가스를 분사하지 않은 상태에서의 금속 나노입자를 생성하는 경우로서, 액체 중에서 금속선이 가열되어 나노입자가 생성될 경우 비산되는 입자가 액체를 밀어내면서 기포가 형성된다. 이때 생성되는 진공상태의 공간(기포)과 액체와의 경계면에 대다수의 나노입자가 고농도로 겹쳐지게 되며, 아직 완전한 냉각이 이루어지지 않은 상태이기 때문에 입자의 크기가 커지거나 강한 응집 상태로 냉각이 완료되게 된다. 따라서, 40마이크론 급의 응집된 나노입자 덩어리가 생성된다.
(B)는 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치에 의해 금속 나노입자를 생성하는 경우로서, 액체에 강한 압력의 기체를 분사하여 금속선 주변에 기체분위기를 형성한다. 이 경우 기체 공간과 액체와의 경계면의 면적이 상대적으로 크게 형성되어 경계면에서 정체되는 나노입자의 농도가 낮아지게 되고, 이로 인해서 응집된 나노입자 덩어리의 생성을 억제하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치에 의해 금속 나노입자를 생성하는 경우, 나노입자 생성 수율의 향상 및 입도 개선 효과를 확보할 수 있게 된다.
이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 금속 나노입자 제조장치는 전기 에너지를 이용한 물리적 방식의 하나인 전기선 폭발법(PWE : Pulsed Wire Evaporation) 기술을 적용하여 원재료인 금속선을 마이크로초 단위의 짧은 시간 동안 가열, 승화, 응축하여 수~수십 나노미터 급의 금속 입자를 생성함으로써, 나노입자의 응집현상을 해소하고 불순물 발생 소지를 원천적으로 제거하며, 장치를 소형화할 수 있고, 다량의 금속 나노입자를 생산할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 본체 110a: 상부
110b: 연결부 110c: 하부
110s: 시작 버튼 115: 어댑터
120: 가스 실린더 130: 카트리지
131: 전극 132: 가스 수급 수단
132i: 가스 주입구 132j: 가스 분출구
133: 금속선 134: 하우징
134e: 가스 배출구 134h: 헤드부
134': (다른 실시예)카트리지 140: 반응용기
145: 액체

Claims (10)

  1. 장치의 주요 몸체를 이루며, 몸체의 소정 부위에는 금속 나노입자의 생성을 위한 전압을 공급하는 전압 공급부가 구비되어 있는 본체와;
    상기 본체의 일측에 설치되며, 금속 나노입자의 생성을 위한 가스를 공급하는 가스 실린더와;
    상기 전압 공급부로부터 전압을 공급받고, 상기 가스 실린더로부터 가스를 공급받아 전기선 폭발에 의해 금속 나노입자를 생성하는 카트리지; 및
    상기 본체의 타측에 설치되며, 내부에는 액체가 소정량 채워지고, 상기 카트리지를 내부에 수납하며, 상기 카트리지에서의 전기선 폭발에 의해 생성된 금속 나노입자를 수집 및 보관하는 반응용기를 포함하고,
    상기 카트리지는,
    상기 전압 공급부로부터 전압을 공급받는 한 쌍의 전극과;
    상기 가스 실린더로부터의 가스를 수급하는 가스 수급 수단과;
    상기 전극의 양 단부를 서로 연결하도록 설치되는 금속선; 및
    상기 한 쌍의 전극과 상기 가스 수급 수단을 내장하는 하우징을 포함하며,
    상기 하우징의 상단부에는 상기 반응용기의 뚜껑을 겸할 수 있는 구조를 갖는 헤드부가 형성되고,
    상기 헤드부에는 상기 가스 실린더로부터 공급되는 가스를 상기 하우징의 내부로 전달하기 위한 가스 주입구와, 상기 반응용기 내부의 가스를 외부로 배출시키기 위한 가스 배출구가 형성된 금속 나노입자 제조장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는,
    상기 하우징이 상기 가스 수급 수단을 겸할 수 있는 구조로 구성되고, 상기 한 쌍의 전극은 하우징 내부에 수납되며, 하우징의 하단부는 가스 분출구의 역할을 하도록 개방된 구조로 구성된 금속 나노입자 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 상기 카트리지의 하우징의 헤드부와 결합하여 상기 전압 공급부로부터 공급되는 전압 및 상기 가스 실린더로부터 공급되는 가스가 상기 카트리지로 전달되도록 중계하는 어댑터(adapter)가 설치되어 있는 금속 나노입자 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 어댑터에는 상기 전극과 접속되는 커넥터가 설치되고, 상기 가스 실린더와 상기 헤드부의 가스 주입구를 연결하는 연결 통로가 형성되어 있는 금속 나노입자 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 본체에 구비되는 상기 전압 공급부는,
    상용 교류전원을 입력받아 소정 크기의 직류 전압으로 변환하는 정류기와;
    상기 정류기로부터의 직류 전압을 입력받아 다른 크기의 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터와;
    상기 DC/DC 컨버터를 거친 직류 전압에 혼입되어 있는 교류성분을 제거하는 평활 콘덴서와;
    상기 평활 콘덴서를 거친 직류 전압을 입력받아 교류 전압을 출력하는 DC/AC 인버터와;
    상기 DC/AC 인버터로부터의 출력 전압을 인가받아 금속 나노입자의 생성을 위해 상기 전극에 고전압을 공급하는 고전압 출력부; 및
    상기 제 구성요소들의 동작 및 상태를 제어하는 제어부를 포함하는 금속 나노입자 제조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노입자의 생성을 위한 가스를 공급하기 위해 상기 가스 실린더에 충전되는 가스는 이산화탄소(CO2), 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2) 중의 어느 하나이거나 이들 중 적어도 두 개가 혼합된 가스인 금속 나노입자 제조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반응용기 내부에 채워지는 액체는 음용수, 알코올류, 화장수, 증류수 중의 어느 하나인 금속 나노입자 제조장치.
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