KR102088635B1 - 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치 - Google Patents

미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치는 하우징과, 상기 하우징 상부에 결합되고 회전축을 구비하는 동력부와, 상기 회전축에 결합되는 헤드부와, 상기 헤드부에 탈착 가능하게 결합되며, 나노섬유와 나노기공으로 구성되는 날개를 포함한다.

Description

미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치{ Micro dust collector and detectable nano- and micro-structure air purifier }
본 발명은 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노섬유와 나노기공으로 구성되는 나노구조 날개를 구비하여 공기중의 미세먼지를 제거하는 장치에 관한 것이다.
미세먼지를 이루는 성분은 그 미세먼지가 발생한 지역이나 계절, 기상조건 등 에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로는 대기오염물질이 공기 중에서 반응하여 형성된 덩어리(황산염, 질산염 등)와 석탄 · 석유 등 화석연료를 태우는 과정에서 발생하는 탄소류와 검댕, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다.
먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분하는데, 미세먼지는 다시 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛보다 작은 초 미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. PM10이 사람의 머리카락 지름(50~70㎛)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기라면, PM2.5는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도로 매우 작다.
먼지 대부분은 코털이나 기관지 점막에서 걸러져 배출되는데, 반면 미세먼지(PM10)는 입자의 지름이 사람 머리카락 굵기의 1/5~1/7 정도인 10㎛이하로 매우 작아 코, 구강, 기관지에서 걸러지지 않고 우리 몸속까지 스며든다.
만약 미세먼지의 농도와 성분이 동일하다면 입자크기가 더 작을수록 건강에 해롭고 같은 농도인 경우 PM2.5는 PM10보다 더 넓은 표면적을 갖기 때문에 다른 유해물질들이 더 많이 흡착될 수 있다. 또한 입자크기가 더 작으므로 기관지에서 다른 인체기관으로 이동할 가능성도 높다.
일단 미세먼지가 우리 몸속으로 들어오면 면역을 담당하는 세포가 먼지를 제거하여 우리 몸을 지키도록 작용하게 되는데, 이 때 부작용인 염증반응이 나타난다. 기도, 폐, 심혈관, 뇌 등 우리 몸의 각 기관에서 이러한 염증반응이 발생하면 천식, 호흡기, 심혈관계 질환 등이 유발될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 다수개의 선재들을 종,횡으로 엮어 메쉬망으로 형성하여 정전기를 갖는 부직포 또는 여과포를 장치의 보호망에 씌워 공기중에 먼지를 제거하는 종래 기술이 있으나, 부직포망을 이용하여 포집량을 확보하는 필터는 교환 및 세척 주기가 짧아 생산성이 저하되고 빈번한 세척 시 내구성이 약해 수명이 짧아지는 문제가 발생 되었다.
등록실용신안공보 제20-0291790호(공개일자: 2002.10.11)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 나노섬유와 나노기공을 이용한 나노구조 날개를 제공하여 미세먼지 및 초 미세먼지를 집진하고 미세먼지를 감지할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 하우징과, 상기 하우징 상부에 결합되고 회전축을 구비하는 동력부와, 상기 회전축에 결합되는 헤드부와, 상기 헤드부에 탈착 가능하게 결합되며, 나노섬유와 나노기공으로 구성되는 나노구조 날개를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 헤드부는 일 측에 내부로 함몰 형성되어 회전축이 삽입되는 삽입홈과 타 측에는 상기 나노구조 날개와 결합되는 돌출돌기가 형성되는 고정판, 상기 돌출돌기가 형성된 측면에 결합되는 연결봉과, 상기 연결봉에 이동 가능하게 관통 삽입되는 이동판과, 상기 연결봉에 권취되어 일단이 상기 고정판에 결합되고 타단이 상기 이동판에 결합되는 탄성체를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 나노구조 날개는 상기 돌출돌기와 결합되는 결합홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 나노구조 날개는 내부에 물이 이동하는 유로를 구성하고 상기 유로는 복수개의 미세구멍을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 헤드부의 일측에 결합되어 상기 유로에 물을 공급하는 물 공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 물 공급수단은 물저장부와, 상기 유로에 물을 공급하는 모터펌프와, 물의 양을 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 나노구조 날개는 외주면에 집진전극이 형성되고 상기 헤드부는 집진전극과 마주보게 형성되는 방전전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 헤드부의 일측에 결합되어 상기 방전전극과 상기 집진전극에 전압을 인가하는 전압발생장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 헤드부는 공기의 유출입이 가능하도록 격자형이나 다수의 구멍이 형성되어 각각의 나노구조 날개 외부와 방전전극을 감싸는 보호케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 나노섬유와 나노기공을 포함하는 나노구조의 날개를 사용하여 미세먼지 및 초미세먼지를 집진 할 수 있으며, 탈착이 가능하여 세척 후 다시 사용하거나 교체하기 용이하다.
또한 나노섬유 재질의 날개에 전기집진장치 및 습식집진장치를 결합하여 미세먼지 집진효율을 높일 수 있다.
또한 나노구조를 이용하여 미세먼지 및 초미세먼지를 감지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 대한 측면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치 헤드부의 분해도이다.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 물 공급수단과 유로를 추가한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 습식집진 장치를 추가한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 전기집진 장치를 추가한 도면이다.
도6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 전기집진 장치에 관한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유가 전기방사되는 사항에 대한 실시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬렉터프레임에 프레임부를 통과시키는 사항에 대한 실시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유메쉬를 필름에 전사하는 사항에 대한 실시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유메쉬에 대한 SEM이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 대한 측면도이며, 도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치 헤드부의 분해도이고, 도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 물 공급수단과 유로를 추가한 도면이며, 도4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 습식집진 장치를 추가한 도면이고, 도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 전기집진 장치를 추가한 도면이며, 도6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 관한 도면이다.
도 1 내지 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치는 하우징(1000)과, 하우징(1000) 상부에 결합되고 회전축(2100)을 구비하는 동력부(2000)와, 회전축(2100)에 결합되는 헤드부(3000) 및 헤드부(3000)에 탈착 가능하게 결합되며 나노섬유와 나노기공으로 구성되는 나노구조는 날개(4000)로 구성된다.
하우징(1000)은 동력부(2000)를 지지하고 동력부(2000)에서 동력을 발생시켜 회전축(210)이 축 회전을 하게 된다. 이는 종래 팬에서 널리 사용되는 기술이기 때문에 자세한 설명은 생략하도록 한다.
헤드부(3000)는 일 측에 내부로 함몰 형성되어 회전축(2100)이 삽입되는 삽입홈(3110)과 타 측에 나노구조 날개(4000)와 결합되는 돌출돌기(3120)가 형성되는 고정판(3100)과, 돌출돌기(3120)가 형성된 측면에 결합되는 연결봉(3200)과, 연결봉(3200)에 이동 가능하게 관통 삽입되는 이동판(3300) 및 연결봉(3200)에 권취되어 일단이 고정판(3100)에 결합되고 타단이 이동판(3300)에 결합되는 탄성체(3400)로 구성된다.
고정판(3100)의 삽입홈(3110)에 회전축(2100)이 삽입되어 고정된다. 이때 삽입홈(3110)에 암나사산이 형성되고 회전축(2100)에 수나사산이 형성되어 나사결합 되거나 삽입홈(3110)에 회전축(2100)을 억지끼움 방식으로 삽입하여 고정할 수 있다.
돌출돌기(3120)는 삽입홈(3110)이 형성된 고정판(3100)의 타 측에 형성되며 나노구조 날개(4000)의 개수에 따라 돌출돌기(3120)의 개수가 정해 진다.
연결봉(3200)은 돌출돌기(3120)가 형성된 고정판(3100)의 측면에 결합되고 이동판(3300)의 중심을 관통하여 삽입된다. 이동판(3300)은 연결봉(3200)을 기준으로 축 이동이 가능하다.
탄성체(3400)는 연결봉(3200)에 권취되어 일단이 고정판(3100)에 결합되고 타단이 이동판(3300)에 결합된다. 이때 탄성체(3400)의 본래 모양으로 되돌아가려고 하는 성질에 의해 이동판(3300)이 이동되며 돌출돌기(3120)에 접하게 되어 나노구조 날개(4000)가 돌출돌기(3120)에서 이탈되는 것을 방지 할 수 있다.
나노구조 날개(4000)의 일단에는 돌출돌기(3120)와 결합되는 결합홀(4100)이 형성되어 탈착이 가능하다. 나노구조 날개(4000)는 헤드부(3000)의 이동판(3300)에 외력을 가해 이동판(3300)을 축 이동시키고 탄성체(3400)가 늘어나면서 이동판(3300)과 돌출돌기(3120) 사이에 공간이 생길 때 손쉽게 돌출돌기(3120)에 결합홀(4100)을 삽입할 수 있다. 삽입한 후 이동판(3300)에 가한 외력을 없애면 다시 이동판(3300)이 돌출돌기(3120)와 접하게 되면서 나노구조 날개(4000)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
나노구조 날개(4000)는 나노섬유와 나노기공으로 이루어진 나노구조 및 3D 마이크로 구조를 포함하여 미세먼지를 감지할 수 있다.
나노구조 날개(4000)의 나노기공 크기는 초 미세먼지를 집진하는PM0.1, 미세먼지를 집진하는PM2.5, 입자가 큰 먼지를 집진하는 PM10으로 구성 될 수 있다. 단, 나노기공의 크기는 정해진 것은 아니며 집진하고자 하는 초 미세먼지 및 미세먼지 크기에 맞추어 나노기공 크기를 형성하고 초 미세먼지 및 미세먼지를 집진 할 수 있다. 예를 들어 PM1의 초미세 먼지를 집진하기 위해서는 PM1보다 작은 나노기공을 형성하면 된다.
나노구조 날개(4000)에는 나노기공에 집진되는 미세먼지의 양을 측정할 수 있는 측정장치(미도시)가 결합되고 측정장치(미도시)에서 측정된 결과값을 나타내는 디스플레이(미도시)를 구비할 수 있다. 회전하기 전에 나노기공의 미세먼지 포집 양을 측정하고 일정 시간 동안 나노구조의 날개가 회전하면서 포집한 미세먼지 양의 차이를 계산하여 공기중의 미세먼지 양을 알 수 있다.
상기 설명한 구성으로 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.
동력부(2000)에서 공급되는 동력에 의해 회전축(2100)이 축 회전 하고 헤드부(3000)가 회전하게 된다. 이때, 헤드부(3000)에 결합되는 나노구조 날개(4000)가 회전하면서 후방의 공기가 나노구조 날개(4000)를 통과해 전방으로 이동하게 된다. 나노구조 날개(4000)가 나노섬유와 나노기공으로 형성되어 공기중의 미세먼지가 나노구조 날개(4000)에 집진 되며 깨끗한 공기가 배출되게 된다.
나노구조 날개(4000)에 집진 되는 미세먼지를 제거하기 위하여 이동판(3300)에 외력을 가해서 탄성체(3400)가 늘어나면 돌출돌기(3120)와 이동판(3300) 사이에 공간이 생겨서 나노구조 날개(4000)를 분리 할 수 있다. 나노구조 날개(4000)를 세척하거나 교체하여 다시 돌출돌기(3120)에 손쉽게 끼울 수 있다.
도3내지도4에 도시된 바와 같이, 나노구조 날개는(4000) 내부에 복수개의 미세구멍(4210)이 형성된 유로(4200)가 형성되고, 물 공급수단(5000)에서 공급되는 물이 미세구멍(4210)을 통해 분사되어 나노구조 날개(4000)를 촉촉하게 적시게 된다.
이?, 나노구조 날개(4000)에 물이 적셔지는 정도는 손으로 만져보았을 때 약간의 물기가 느껴지는 정도가 적당하다.
상기 설명한 구성으로 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 습식집진장치의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.
모터펌프(5200)에 의해 물이 유로(4200)에 공급되고 미세구멍(4210)을 통해 물이 분사되어 나노구조 날개(4000)가 촉촉히 젖게 된다. 조절밸브(5300)로 물이 공급되는 양을 조절한 후 동력부(2000)에서 공급되는 동력에 의해 회전축(2100)이 축 회전 하고 헤드부(3000)가 회전하게 된다.
헤드부(3000)의 회전에 따라 나노구조 날개(4000)가 회전하면서 후방에 있는 공기가 전방으로 이동하게 된다. 이때, 나노섬유와 나노기공으로 이루어진 나노구조 날개(4000)에 미세먼지가 집진되게 되고 나노구조 날개(4000)가 촉촉히 젖어 있어 미세먼지의 집진 효율이 높아지게 된다.
나노구조 날개(4000)가 회전하면서 물이 증발하게 되면 가습효과에 의해 실내 공기를 더욱 좋게 만들 수 있다.
도5에 도시된 바와 같이, 나노구조 날개(4000)는 외주면에 집진전극(4300)이 형성되고 헤드부(3000)는 나노구조 날개(4000)의 집진전극(4300)과 마주보게 방전전극(3500)이 설치 된다. 또한 헤드부(3000)는 일측에 집진전극(4300)과 방전전극(3500)에 전압을 인가시키는 전압발생장치(6000)가 결합된다. 전압발생장치(6000)에서 방전전극(3500)과 집진전극(4300)에 전압을 인가시키면 코로나 방전이 발생하게 된다.
헤드부(3000)는 공기가 유출입 가능 하도록 격자형이나 다수의 구멍이 형성된 보호케이스(3600)를 구비한다. 보호케이스(3600)는 나노구조 날개(4000)와 방전전극(3500)을 감싸게 결합되어 이물질의 유입을 방지할 수 있다. 또한 보호케이스(3600)는 절연재질로 구성되어 사용자의 사고를 예방할 수 있다.
상기 설명한 구성으로 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치에 결합된 전기집진장치의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.
전압발생장치(6000)에서 방전전극(3500)과 집진전극(4300)에 전압을 인가하면 방전전극(3500)과 집진전극(4300) 사이에 코로나 방전이 생기게 된다. 코로나 방전에 의하여 공기중의 먼지 입자가 음이온화되고 음이온화된 먼지입자가 집진전극(4300)을 구비한 나노구조 날개(4000)에 포집되게 된다.
동력부(2000)에서 공급되는 동력에 의해 회전축(2100)이 축 회전 하고 헤드부(3000)가 회전하게 된다. 이때, 헤드부(3000)에 결합되는 나노구조 날개(4000)가 회전하면서 후방의 공기가 나노구조 날개(4000)를 통과해 전방으로 이동하게 된다. 나노구조 날개(4000)가 나노섬유와 나노기공으로 형성되어 공기중의 미세먼지가 나노구조 날개(4000)에 집진되며 깨끗한 공기가 배출되게 된다. 따라서, 전기집진과 나노섬유 및 나노기공으로 구성된 나노구조 날개(4000)를 사용하여 집진 효율이 높아질 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 나노섬유와 나노기공으로 이루어진 나노구조 날개는 팬에 사용될 수 있다. 외부와 차단되는 제1구역(7000)과, 제1 구역(7000)의 일측에 결합되어 외부공간의 공기를 내부공간으로 유입하는 제1 팬(8000)와, 내부공간의 공기를 외부로 배출하는 제2 팬(9000)가 구비된다. 제1 팬(8000)의 제1모터(8200)가 구동되면 외부공간의 공기가 내부로 유입되면서 미세먼지들이 나노섬유와 나노기공으로 구성되는 나노구조 제1 날개(8100)에 집진 되고 내부공간에는 미세먼지가 제거된 공기가 공급된다. 제2 팬(9000)의 제2모터(9200)가 구동되면 내부공간의 공기가 외부공간으로 배출되면서 미세먼지들이 나노구조 제2 날개(9100)에 집진 되어 배출된다. 따라서 제1 구역(7000)의 내부공간에는 미세먼지가 제거된 깨끗한 공기만 남게 된다.
이하, 본 발명의 나노섬유 장치의 나노구조 날개(4000)를 형성하는 나노섬유 필름을 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 나노섬유 필름을 나노섬유 장치의 나노구조 날개(4000)에 결합함으로써, 상기된 나노구조 날개(4000)가 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유가 전기방사되는 사항에 대한 실시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컬렉터프레임(10)에 프레임부(100)를 통과시키는 사항에 대한 실시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄화부(50)에 프레임부(100)를 통과시키는 사항에 대한 실시도이다.
여기서, 도 8의 (a)는 프레임부(100)가 컬렉터프레임(10)을 통과하기 전을 나타내고, 도 8의 (b)는 프레임부(100)가 컬렉터프레임(10)을 통과한 후 나노섬유메쉬(210)와 접촉한 것을 나타낼 수 있다.
그리고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유메쉬(210)를 필름(40)에 전사하는 사항에 대한 실시도이다.
도 7 내지 도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 나노섬유 장치의 나노구조 날개(4000)를 형성하는 나노섬유의 제조방법은, 고분자 용액을 전기방사(electrospinning)하는 실린지(syringe)부(30), 실린지부(30)의 하부에 이격되어 설치되며 실린지부(30)에서 방사된 나노섬유가 배열되어 나노섬유메쉬(210)를 형성하도록 컬렉터(collector) 기능을 수행하는 컬렉터프레임(10), 및 컬렉터프레임(10)을 지지하며 접지(ground) 역할을 하는 지그(jig)부(20)를 마련하는 첫째 단계, 실린지부(30)로부터 컬렉터프레임(10)으로 고분자 용액을 전기방사하여 나노섬유메쉬(210)를 형성하는 둘째 단계, 컬렉터프레임(10)의 내부 공간에 프레임부(100)를 통과시켜, 나노섬유메쉬(210)를 프레임부(100)에 접착시키는 셋째 단계, 나노섬유메쉬(210)를 필름(40)에 전사하여 나노섬유 필름을 형성하는 넷째 단계, 및 복수 개의 나노섬유 필름을 나노구조 날개(4000)에 접착하여 나노구조 날개(4000)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
컬렉터(collector) 기능은, 컬렉터(collector)와 고분자 용액을 전기방사하는 실린지부(30)의 팁(tip) 사이에 전기장이 형성되고, 실린지부(30)의 팁에서 고분자 용액이 섬유와 같은 형태로 방사되는 경우, 전기장의 인력에 의해 섬유가 컬렉터에 접착되는 기능을 의미할 수 있다.
컬렉터프레임(10)이 컬렉터 기능을 수행하는 경우, 컬렉터프레임(10)에 전기가 공급되어 컬렉터프레임(10)과 실린지부(30) 사이에 전기장이 형성될 수 있다.
상기의 셋째 단계에서, 프레임부(100)는, 컬렉터프레임(10)의 하부 방향에서 상부 방향으로 이동하여, 컬렉터프레임(10)의 내부 공간을 통과할 수 있다.
프레임부(100)는, 프레임부(100)를 상하이동 및 회전 운동 시키는 구동부와 결합할 수 있다.
구동부(미도시)는 프레임부(100)를 상하이동 운동시키는 액추에이터와 프레임부(100)를 회전 운동시키는 회전모터를 구비할 수 있다. 구동부의 구동에 의해 프레임부(100)는 상하이동 운동을 수행하여 컬렉터프레임(10)의 내부 공간을 통과함으로써 나노섬유메쉬(210)와 접착할 수 있다. 그리고, 구동부의 구동에 의해 프레임부(100)는 회전 운동을 수행하여 나노섬유메쉬(210)에 대한 접착 각도를 변경할 수 있다.
필름(40)은, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄, 폴리에터 술폰(PES) 및 폴리스타이렌(PS)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는, 필름(40)이 상기에 나열된 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 판재 형태로 형성 시 전사 대상이 될 수 있는 물질이 사용될 수 있다.
프레임부(100)는, 구리(Cu), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 등으로 이루어지는 고융점 금속 군에서 선택되는 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 프레임부(100)가 상기와 같은 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
프레임부(100)는, 나노섬유메쉬(210)와 접촉하는 표면에 복수 개의 홈이 형성될 수 있다. 그리고, 프레임부(100)는, 나노섬유메쉬(210)와 접촉하는 표면이 헤어라인(hairline) 가공되거나 스크래치(scratch) 가공될 수 있다.
상기와 같이 나노섬유메쉬(210)와 접촉하는 프레임부(100)의 표면에 복수 개의 홈이 형성되면, 프레임부(100)와 나노섬유메쉬(210) 간 접착력을 향상시킬 수 있다.
나노섬유메쉬(210)는 컬렉터프레임(10)에 패턴화되어 형성되거나 또는 부정형으로 형성될 수 있다.
상기된 바와 같은 과정에 의해 형성된 복수 개의 나노섬유 필름은, 나노구조 날개(4000)의 전체 또는 일 부위에 결합할 수 있다. 여기서, 복수 개의 나노섬유 필름은 접착제에 의해 나노구조 날개(4000)에 접착될 수 있다. 다만, 결합 방식이 접착으로 한정되는 것은 아니다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유메쉬(210)에 대한 SEM이미지이다.
여기서, 도 10은 나노섬유메쉬(210)를 형성하며 600 내지 700 나노미터(nm)의 직경을 구비하는 나노섬유에 대한 SEM이미지이다.
도 10에서 보는 바와 같이, 필름(40)에 형성되는 나노섬유는 복수 개의 미세한 공간을 형성하며 필름 상에 형성되어, 미세먼지와의 접촉 표면적이 증가할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 컬렉터프레임 20 : 지그부
21 : 지그부전극 30 : 실린지부
40 : 필름 50 : 탄화부
100 : 프레임부 210 : 나노섬유메쉬
1000 : 하우징 2000 : 동력부
2100 : 회전축 3000 : 헤드부
3100 : 고정판 3110 : 삽입홈
3120 : 돌출돌기 3200 : 연결봉
3300 : 이동판 3400 : 탄성체
3500 : 방전전극 3600 : 보호케이스
4000 : 나노구조 날개 4100 : 결합홀
4200 : 유로 4210 : 미세구멍
4300 : 집진전극 5000 : 물공급장치
5100 : 물저장부 5200 : 모터펌프
5300 : 조절밸브 6000 : 전압발생장치
7000 : 제1구역 8000 : 제1 팬
8100 : 나노구조 제1 날개 8200 : 제1 모터
9000 : 제2팬 9100 : 나노구조 제2 날개
9200 : 제2모터

Claims (9)

  1. 하우징;
    상기 하우징 상부에 결합되고 회전축을 구비하는 동력부;
    상기 회전축에 결합되는 헤드부; 및
    상기 헤드부에 탈착 가능하게 결합되며, 초 미세먼지 및 미세먼지를 집진하도록 나노섬유와 초 미세먼지 및 미세먼지 보다 작은 나노기공으로 구성되며, 내부에 물이 이동하는 유로 및 상기 유로와 연결되어 물을 분사하는 복수개의 미세구멍을 포함하는 나노구조 날개;를 포함하고,
    고분자 용액을 전기방사하는 실린지부로부터 전기장의 인력에 의해 섬유가 컬렉터에 접착되는 컬렉터프레임으로 고분자 용액을 전기방사하여 나노섬유메쉬를 형성하고, 나노섬유메쉬가 형성된 컬렉터프레임의 내부 공간에 나노섬유메쉬와의 접착력 향상을 위해 표면에 복수 개의 홈이 형성된 프레임부를 통과시켜, 상기 컬렉터프레임에 형성된 나노섬유메쉬를 상기 프레임부에 접착시키며, 상기 프레임부에 접착된 나노섬유메쉬를 필름에 전사하여 나노섬유 필름을 형성하고, 복수 개의 나노섬유 필름을 날개에 접착함으로써, 상기 나노구조 날개가 형성되며,
    상기 복수개의 미세구멍으로부터 물이 분사되어 상기 나노구조 날개가 적셔짐으로써, 상기 나노구조 날개의 미세먼지 집진 효율이 증대되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부는 일 측에 내부로 함몰 형성되어 회전축이 삽입되는 삽입홈과, 타 측에는 상기 날개와 결합되는 돌출돌기가 형성되는 고정판;
    상기 돌출돌기가 형성된 측면에 결합되는 연결봉;
    상기 연결봉에 이동 가능하게 관통 삽입되는 이동판; 및
    상기 연결봉에 권취되어 일단이 상기 고정판에 결합되고 타단이 상기 이동판에 결합되는 탄성체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 나노구조 날개는 상기 돌출돌기와 결합되는 결합홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부의 일측에 결합되어 상기 유로에 물을 공급하는 물 공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 물 공급수단은 물저장부와, 상기 유로에 물을 공급하는 모터펌프와, 물의 양을 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노구조 날개는 외주면에 집진전극이 형성되고 상기 헤드부는 집진전극과 마주보게 형성되는 방전전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 헤드부의 일측에 결합되어 상기 방전전극과 상기 집진전극에 전압을 인가하는 전압발생장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 헤드부는 공기의 유출입이 가능하도록 격자형이나 다수의 구멍이 형성되어 각각의 날개 외부와 방전전극을 감싸는 보호케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 집진 및 감지 가능한 나노 및 마이크로구조 공기정화 장치.

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