KR102271900B1 - 공기청정기용 흡착필터 및 그 제조방법 - Google Patents

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남승하
김신한
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Abstract

본 발명에 의한 공기청정기용 흡착필터의 제조방법은 (a) 탄소 분말과 점토광물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계, (b) 상기 혼합 분말에 바인더 및 분산 용매를 첨가한 후 습식 혼합하여 도우(dough)를 제조하는 단계, (c) 상기 도우를 압출 성형하여 성형체를 제조하는 단계, (d) 상기 성형체를 건조하는 단계 및 (e) 상기 성형체를 소성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 원료 물질을 이용하여 바로 적용 가능한 필터 형태로 제조하여 적층 조립함으로써 구조가 간단하고, 펠렛 및 코르게이션 타입대비 성능이 우수하며, 압력손실이 적어 배기 풍량이 높고, 재생이 가능하여 비용을 절감할 수 있다.

Description

공기청정기용 흡착필터 및 그 제조방법 {ADSORPTION FILTER FOR AIR CLEANER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 원료 물질을 이용하여 바로 적용 가능한 필터 형태로 제조함으로써 흡착성능 개선 및 재생이 가능한 공기청정기용 흡착필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
산업발전에 따른 석탄, 석유 등 화석연료의 과도한 사용, 자동차 또는 금속산업, 제철제강업 등의 산업설비에서 발생되는 다량의 유독가스와 중국에서 불어오는 미세먼지의 영향으로 인해 대기 오염이 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 이러한 공기에 존재하는 미세먼지 및 유해가스를 제거하기 위한 목적으로 산업현장뿐만 아니라 일반 가정에서도 실내에 공기청정기를 설치하여 사용하고 있다. 보통 공기청정기는 공기 중에 부유하는 각종 미세먼지 또는 분진 등과 같은 인체에 해로운 이물질을 걸러내고, 악취가 나는 가스, 공기, 및 연기 등을 흡착하여 깨끗하게 정화하는 필터가 공기청정기의 공기 유입구 또는 배출구 영역에 장착된다. 구체적으로 공기청정기에는 큰 먼지를 걸러주는 부직포필터, 공기 중의 악취와 냄새를 제거하기 위한 활성탄필터, 각종 유해 세균을 제거하는 항균필터 또는 미세먼지를 제거하는 헤파필터 등이 구비된다.
이러한 공기청정기의 필터에 관한 기술이 하기 특허문헌 1 및 2에 개시되어 있다.
특허문헌 1은 원통형이 바가 구비된 워터필터와 이를 적용한 공기청정기 및 굴뚝분진저감장치에 관한 것으로, 워터필터에서 원통형의 바 다수를 지그재그 형태의 중복된 상태로 배치하여 외부로부터 유입되는 공기가 원통형의 바를 거치지 않고 통과되지 않도록 함으로써 공기청정 및 가습 효과를 주는 기술을 개시하고 있고, 특허문헌 2는 복합금속 산화물 촉매를 구비한 공기청정기에 관한 것으로, 필터 지지체에 펠렛 형상의 복합금속 산화물 촉매를 고정 또는 삽입함으로써 악취가스 및 휘발성 유기화합물을 분해하는 효율이 개선된 기술을 개시하고 있다.
그러나 특허문헌 1 및 2는 원통형 바 또는 펠렛 형상의 복합금속 산화물 촉매를 지지체에 삽입 고정하는 구조로 설치되기 때문에 시간이 지날수록 하중이 작용하는 쪽으로 편중되어 탈취 효율 및 풍량이 떨어지고 필터를 자주 교체해야 하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2018-0083234호 한국공개특허 제10-2012-0085079호
상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 활성탄 또는 촉매금속을 펠렛 타입으로 제조하여 지지체에 삽입 및 고정하는 기존 방법과 달리 원료 물질을 이용하여 바로 적용 가능한 필터 형태로 제조하여 적용함으로써 탈취 효율 및 필터를 재생하여 재사용함으로써 수명 특성이 개선된 공기청정기용 흡착필터 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명에 따른 공기청정기용 흡착필터 및 그 제조방법은 원료 물질을 이용하여 바로 적용 가능한 필터 형태로 제조하여 적용함으로써 구조가 간단하고, 필터의 교체 주기를 연장시킬 수 있으므로 수명특성이 개선됨과 동시에 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다. 또한, 점토광물 분말로 팔리고르스카이트(palygorskite) 및 카올린(kaolin)을 사용함으로써 공기 중에 함유되어 있는 인체에 해로운 각종 세균이나 바이러스, 곰팡이, 미세먼지, 악취 등의 냄새 성분과 오염물질을 살균, 탈취 및 정화시키는 탈취효율이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 공기청정기용 흡착필터는 공기청정기의 공기 유입구와 공기 배출구, 상세하게는 공기 유입구와 공기 배출구의 공기 유로 상에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 이러한 필터는 탄소 분말 20~60 중량%, 바람직하게는 30~50 중량%, 가장 바람직하게는 35~45 중량%, 및 팔리고르스카이트 및 카올린으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 점토광물 분말 40~80 중량%, 바람직하게는 50~70 중량%, 가장 바람직하게는 55~65 중량%가 혼합된 혼합 분말을 포함하되 압출 성형에 의해 일체로 형성된 것일 수 있으며, 이때 필터는 복수의 통기공을 갖는 필름 또는 폼의 형태일 수 있으며, 허니컴 등의 형상 및 구조일 수 있다.
그리고, 상기 필터는 혼합 분말 100 중량부에 대하여, 바인더 1~20 중량부, 바람직하게는 5 내지 15 중량부, 및 분산 용매 50~70 중량부, 바람직하게는 55~65 중량부를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 각 성분에 대해 상세하게 설명한다.
탄소 분말은 표면에 존재하는 수많은 기공으로 악취성분을 물리적으로 흡착하여 제거하는 역할을 하는 것으로, 활성탄, 활성탄소섬유, 숯, 탄소나노튜브, 흑연 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 활성탄일 수 있다. 여기서, 탄소 분말의 평균 입경은 1~40 ㎛, 바람직하게는 20~30 ㎛일 수 있다. 이는 탄소 분말의 평균 입경이 1 ㎛ 미만이면, 필터에 적용하였을 시 흡인과정 중 부하량이 크기 때문에 전력소모량이 크며, 공기청정기와 같은 장비의 수명을 단축시킬 수 있고, 40 ㎛를 초과하면, 흡인과정 중 공기의 투과성은 증가되나 필터링 및 흡착효과가 떨어질 수 있으므로 바람직하지 못하다. 탄소 분말의 평균 입경이 상기 범위내인 경우, 요오드 흡착력이 600~1200 ㎎/g일 수 있다.
상기 탄소 분말은 20~60 중량%, 바람직하게는 30~50 중량%, 가장 바람직하게는 35~45 중량%로 포함될 수 있다. 이는 탄소 분말이 20 중량% 미만이면, 필터의 공극률이 떨어지며 흡착 특성이 저하될 수 있고, 60 중량%를 초과하면, 내구성 및 기계적 특성이 떨어질 수 있으므로 바람직하지 못하다.
상기 점토광물 분말은 비표면적이 높아 활성탄의 흡착 성능을 향상시키며, 점토광물 특유의 성능으로 성형 시 성형성 증진효과를 높일 수 있다. 이러한 점토광물 분말로는 팔리고르스카이트 및 카올린이 0.5 내지 1.5: 1의 중량비, 바람직하게는 0.8 내지 1.2: 1의 중량비로 혼합된 것일 수 있다. 팔리고르스카이트 및 카올린의 배합비가 0.5: 1 중량비 미만이거나 1.5: 1 초과이면 흡착 성능이 저하될 수 있다.
상기 팔리고르스카이트 (Palygorskite)는 침상으로 산출되는 2: 1 점토광물로서 규산4면체의 사슬구조에 의한 터널(tunnel)구조를 가지며 터널 내에 물분자를 함유하고, 화학식은 [Si8Mg2Al2O20(OH)2(OH)2·4H2O]이다. 또한, 아타풀자이트(attapulgite)와 같은 상업적으로 판매되는 제품을 구입하여 사용할 수 있다.
상기 카올린은 가장 대표적인 점토광물이며 단위구조는 규산 4면체층과 알루미나 8면체층이 1: 1로 되는 구조를 가지며, 카올리나이트, 디카이트(dickite), 내크라이트(nacrite)의 구조가 다른 3종류의 광물과 층간수가 첨가된 할로이사이트(halloysite)를 포함할 수 있다. 할로이사이트 이외의 3광물의 화학조성식은 [Al2Si2O5(OH)4] 또는 [Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O]이며 산화물의 중량 %는 SiO2, 46.5%; Al2O3, 39.5%; H2O, 14.0%로, 점토광물 중에서는 가장 일정한 조성을 가지고 있다.
상기 점토광물 분말은 40~80 중량%, 바람직하게는 50~70 중량%, 가장 바람직하게는 55~65 중량%로 포함될 수 있다. 점토광물 분말이 40 중량% 미만이면 점토성분이 감소하여 성형 시 성형성이 저하될 수 있고, 80 중량%를 초과하면 탄소 분말의 함량이 상대적으로 줄어 들어 유해물질 및 오염물질에 대한 흡착 효능이 저조해질 수 있다.
상기 바인더는 탄소 분말 및 점토광물 분말의 도우(dough)가 균일 안정하게 하고 결착을 잘 유지하도록 하는 역할을 하는 물질로, 카복시메틸셀룰로스(Carboxymethyl cellulose, CMC), 메틸셀룰로스(Methyl cellulose, MC) 및 하이드록시프로필메틸셀룰로스(Hydroxypropyl methylcellulose, HPMC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 메틸셀룰로스(Methyl cellulose, MC)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 언급한 바인더 외에 폴리바이닐부티랄(Polyvinyl butyral)과 같은 유기바인더 또는 탄산바륨(BaCO3)과 같은 무기바인더를 필요에 따라 추가로 첨가 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 바인더는 혼합 분말 100 중량부에 대하여, 1 내지 20 중량부, 바람직하게는 5 내지 15 중량부로 첨가될 수 있다. 이는 바인더가 1 중량부 미만이면 혼합 분말 간의 결합이 불충분하여 내구성이 떨어질 수 있고, 20 중량부를 초과하면 탄소 분말 및 점토광물 분말이 고르게 분산되기 어려울 수 있다. 바인더의 함량이 상기 범위 내인 경우, 탄소 분말과 점토광물 분말을 보다 효과적으로 결합시킬 수 있다.
상기 분산 용매는 정제수, 메탄올(Methyl alcohol), 에탄올(Ethyl alcohol), 글리세린(Glycerin), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 부틸렌글리콜(Butylene glycol) 및 프로필렌글리콜(Propylene glycol)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 정제수를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 바인더의 종류에 따라 그 종류를 달리하여 적용할 수 있다. 분산 용매는 혼합 분말 100 중량부에 대하여, 50~70 중량부, 바람직하게는 55~65 중량부로 첨가될 수 있다. 이는 분산 용매가 50 중량부 미만이면 탄소 분말 및 점토광물 분말이 고르게 분산되기 어렵고, 70 중량부를 초과하면 필터 제조 시 보형성 유지가 어려울 수 있다.
이하에서는 본 발명의 공기청정기용 흡착필터의 제조방법을 도면에 따라 상세하게 설명한다. 공기청정기용 흡착필터의 각 성분의 함량 및 한정사유에 대해서는 상기에서 자세히 설명하였으므로 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기청정기용 흡착필터의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 1을 참조하면, 우선, 탄소 분말과 점토광물 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비한다(S10).
탄소 분말 20~60 중량%, 바람직하게는 30~50 중량%, 가장 바람직하게는 35~45 중량% 및 점토광물 분말 40~80 중량% 바람직하게는 50~70 중량%, 가장 바람직하게는 55~65 중량%로 혼합하여 혼합 분말을 준비할 수 있다. 이때, 탄소 분말은 볼 밀(Ball mill), 어트리션 밀(Attrition mill), 제트 밀(Jet mill), 회전밀(Rotary mill) 및 진동 밀(Vibration mill) 중 선택되는 어느 하나의 장비를 이용하여 탄소 분말의 평균 입경이 1~40 ㎛, 바람직하게는 20~30 ㎛가 되도록 분쇄할 수 있다. 이와 같이 분쇄하는 작업을 실시함에 의해 표면적이 넓어져 공기 중으로부터 유해 물질 흡착 및 제거 효율이 더욱 향상될 수 있으며, 요오드 흡착력은 600~1200 ㎎/g의 범위 내일 수 있다. 탄소 분말은 활성탄, 활성탄소섬유, 숯, 탄소나노튜브, 흑연 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 활성탄일 수 있다.
점토광물 분말은 팔리고르스카이트 및 카올린로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 팔리고르스카이트 및 카올린이 0.5 내지 1.5: 1의 중량비, 바람직하게는 0.8 내지 1.2: 1의 중량비로 혼합된 것일 수 있으며, 평균 입경이 1~50 ㎛를 갖도록 분쇄하는 작업을 실시할 수 있다.
다음에 혼합 분말에 바인더 및 분산 용매를 첨가한 후 습식 혼합하여 도우(Dough)를 제조한다(S20).
상기 S10 단계에서 제조된 혼합 분말 100 중량부에 대하여, 바인더 1~20 중량부, 바람직하게는 바인더 5~15 중량부, 및 분산 용매 50~70 중량부, 바람직하게는 55~65 중량부로 첨가한 다음 믹서기를 이용하여 습식 혼합하여 도우(Dough)를 제조할 수 있다.
그 후 도우(Dough)를 성형하여 성형체를 제조한다(S30).
상기 S20 단계에서 제조된 도우(Dough)는 형틀을 이용한 압출 성형, 레이저 가공, 프레스 금형, 사출 가공 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 성형을 실시할 수 있으며, 바람직하게는 정해진 필터 형상으로 제조된 성형틀을 이용한 압출 성형법으로 성형체를 제조할 수 있다. 이때 성형체는 복수의 통기공이 형성된 필름(film) 또는 폼(form) 형태일 수 있으며, 허니컴(honeycomb), 파이버(fiber), 격자(lattice) 또는 주름(corrugate), 바람직하게는 허니컴(honeycomb) 형상 및 구조를 갖도록 제조될 수 있다. 또한 성형체의 크기는 가로 및 세로가 각각 30~50 mm, 바람직하게는 35~45 mm, 두께는 5~15 mm, 바람직하게는 8~12 mm로 제조될 수 있다.
상술한 바와 같은 형태 및 형상으로 제조된 성형체를 공기청정기에 적용할 경우 탄소 분말의 비표면적이 넓어 세균이나 바이러스, 곰팡이, 미세먼지, 악취 등의 냄새 성분과 오염물질의 흡착 능력이 우수할 수 있으며, 이렇게 흡착된 유해물질은 미세기공 내에 흡착되어 물리적으로 안정한 상태를 유지하며 탈취 효율이 증대될 수 있다.
그리고 성형체를 건조한다(S40).
상기 S30 단계에서 제조된 성형체를 열풍건조, 가열건조, 자연건조(상온건조) 또는 항온항습건조기 등의 장비를 이용하여 30~120 ℃, 바람직하게는 40~70 ℃의 온도 및 습도 20~70 %, 바람직하게는 30~50 %로 건조를 실시할 수 있다. 상기 건조 온도가 30 ℃ 미만이면, 건조하는데 소요되는 시간이 길어 업무 효율이 저조할 수 있고, 120 ℃를 초과하면, 필요이상의 온도 조건으로 인하여 제조비용이 상승될 수 있으므로 상기한 범위로 실시하는 것이 바람직하며, 성형체의 제형에 따라 시간은 조절할 수 있다.
마지막으로 성형체를 소성한다(S50).
상기 S40 단계에서 건조가 완료된 성형체를 400~700 ℃, 바람직하게는 500~600 ℃의 온도로 소성을 실시하되, 승온 속도를 1.0∼5.0 ℃/min로 조절하면서 소성 온도까지 상승시키는 것이 바람직하다. 상기 소성 온도가 400 ℃ 미만이면 불완전한 소결로 인해 성형체의 기계적 특성이 좋지 않을 수 있고, 700 ℃를 초과하면 과도한 입자의 성장으로 인해 활성탄의 기공 통기성이 저하되어 흡착 성능이 저하될 수 있으므로 상기 언급한 범위로 소성을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 승온 속도가 1.0 ℃/min 미만이면 소성 온도까지 도달하는데 걸리는 시간이 오래 걸려 생산성이 저조할 수 있고, 승온 속도가 5.0 ℃/min 를 초과하면 급격한 온도 상승으로 인해 기공의 분포가 균일하지 못하고, 균열의 발생으로 필터의 품질이 저하될 수 있다.
또한, 소성은 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He)과 같은 비활성 가스 분위기에서 수행하거나, 공기(air) 또는 산소(O2) 분위기 하에서 실시될 수 있다.
상술한 바와 같이 소성이 완료되면, 본 발명의 흡착필터가 수득될 수 있다. 상술한 바와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 공기청정기용 흡착필터는 필름 또는 폼의 형태로 적어도 하나 이상을 결합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 70~90장을 결합하여 사용할 수 있으나 앞서 언급한 장수로 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 공기청정기용 흡착필터의 재생방법을 제공한다.
본 발명의 공기청정기용 흡착필터의 재생방법은 유해가스가 흡착된 공기청정기용 흡착필터를 90~150 ℃, 바람직하게는 100~150 ℃, 보다 바람직하게는 100~140℃, 보다 더 바람직하게는 100~130℃, 가장 바람직하게는 110~130℃에서 18시간 이상, 바람직하게는 18~100시간, 보다 바람직하게는 18~80시간, 보다 더 바람직하게는 18~72 시간, 가장 바람직하게는 24~72시간 동안 열풍건조하는 단계를 포함할 수 있다. 상술한 온도 및 시간 조건을 만족하지 못한 경우 흡착필터로부터 암모니아, 포름알데히드, 톨루엔 등의 유해가스가 탈착되지 못할 수 있으며, 재사용 시 90% 이상의 유해가스 제거 효율이 달성되기 어려울 수 있다. 상기 언급한 재생방법을 통해 흡착필터를 반영구적으로 재생하여 사용할 수 있으므로 필터 교체 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 공기청정기용 흡착필터 및 그 제조방법은 원료 물질을 이용하여 바로 적용 가능한 필터 형태로 제조하여 적용함으로써 구조가 간단하고, 필터의 교체 주기를 연장시킬 수 있으므로 수명특성이 개선됨과 동시에 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기청정기용 흡착필터 및 그 제조방법은 점토광물 분말로 비표면적이 높은 팔리고르스카이트 및 카올린을 사용함으로써 활성탄의 흡착 성능을 향상시키며, 점토광물 특유의 성능으로 성형 시 성형성 증진효과를 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기청정기용 흡착필터는 재생 사용이 가능하므로 필터 교체 비용을 감소하며 폐기물의 감소로 인한 환경 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 공기청정기용 흡착필터의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2는 실험예 1에서 실시예 1에 따른 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 실험예 1에서 비교예 1에 따른 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 실험예 3에서 사용된 장치를 나타낸 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 필터 제조
25 ㎛의 평균 입경을 갖는 활성탄 분말 45 g, 팔리고르스카이트 분말 25 g, 카올린 분말 30 g이 혼합된 혼합 분말에 메틸셀룰로스 10g, 정제수 61g를 첨가한 후 습식 혼합하여 도우(dough)를 제조하였다. 상기 도우(dough)를 허니컴(honeycomb) 구조 및 형상을 갖도록 성형틀을 이용하여 압출 성형한 후 항온항습건조기를 이용하여 100 ℃에서 건조한 다음 550 ℃에서 소성하여 필터를 제조하였으며, 필터는 가로 40 mm X 세로 40 mm X 두께 10 mm로 제작하였다.
실시예 2. 필터 제조
25 ㎛의 평균 입경을 갖는 활성탄 분말 40g, 팔리고르스카이트 분말 30g, 카올린 분말 30g이 혼합된 혼합 분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
비교예 1. 펠렛 타입 필터 제조
펠렛 형상으로 성형한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 2. 필터 제조
50㎛의 평균 입경을 갖는 활성탄을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
비교예 3 내지 비교예 9. 필터 제조
하기 표 1에 기재된 성분 비율로 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
구분 활성탄 분말 점토광물 분말
팔고르스카이트 카올린
비교예 3 15 28 57
비교예 4 20 60 20
비교예 5 45 13 42
비교예 6 50 40 10
비교예 7 70 25 5
비교예 8 75 4 21
비교예 9 80 10 10
비교예 10 내지 비교예 14. 필터 제조
하기 표 2에 기재된 온도 조건으로 건조 및 소성을 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필터를 제조하였다.
구분 건조 온도(℃) 소성 온도(℃)
비교예 10 25 660
비교예 11 200 580
비교예 12 50 320
비교예 13 60 850
비교예 14 70 1000
실험예 1. 필터의 구조에 따른 탈취 효율 평가
실시예 1 및 비교예 1에 따른 필터의 유해가스 5개 물질(암모니아, 초산, 아세트알데히드, 톨루엔, 포름알데히드)에 대한 제거 효율을 평가하기 위해 ㈜동광엔비화성 연구소에 측정을 의뢰하였다.
우선, 가로 40mm X 세로 40mm X 두께 10mm 로 제작된 실시예 1의 필터 80개를 가로 320mm, 세로 400mm로 붙여서 실제 공기청정기에 장착하고, 초기 가스 농도를 측정하였다. 그 다음 대상가스가 담지된 챔버(8㎡)를 30분간 가동시킨 후에 다시 가스농도를 측정하여 유해가스 제거 효율을 산출하였다. 그 결과는 도 2 및 도 3에 나타내었다.
도 2는 실험예 1에서 실시예 1에 따른 실험 결과를 나타낸 도면이고, 도 3은 실험예 1에서 비교예 1에 따른 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 비교예 1의 탈취 효율이 81.13%에 불과한 반면 실시예 1의 탈취 효율은 91.52% 로 비교에 1에 비해 높았다. 이에 활성탄을 펠렛 타입으로 제조하여 지지체에 삽입 고정하는 방법보다 원료 물질을 이용하여 필터 형태로 제조하는 방법이 암모니아, 초산, 톨루엔 등과 같은 유해가스 제거 효율에 더 효과적임을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 탈취 효율 평가
혼합 분말의 성분 혼합비율과 건조 및 소성 온도의 조건에 따른 유해가스 제거 효율을 평가하기 위해 실험예 1과 동일한 방법으로 실험을 실시하여 5개 물질에 대한 평균 제거율 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 초기(ppm) 30분 후(ppm) 탈취 효율(%)
실시예 2 10 0.98 90.20
비교예 2 1.25 87.50
비교예 3 2.55 74.50
비교예 4 2.35 76.50
비교예 5 1.81 81.90
비교예 6 1.30 87.00
비교예 7 0.68 93.20
비교예 8 0.58 94.20
비교예 9 0.37 96.30
비교예 10 0.99 90.10
비교예 11 0.89 91.10
비교예 12 1.24 87.60
비교예 13 1.96 80.40
비교예 14 2.15 78.50
표 3을 참조하면, 실시예 1이 비교예들에 비해 우수한 탈취 효율을 보이는 것을 확인하였다. 비교예 2는 50 ㎛의 활성탄 분말을 사용하여 탈취 효율이 저조하였고, 특히 비교예 3 및 4는 활성탄 분말을 소량 포함함으로 인해 다른 비교예들에 비해 탈취 효율이 저조하였다. 그에 반해 비교예 7 내지 비교예 9는 활성탄 분말을 다량 함유하였으며, 탈취 효율이 활성탄 분말 함유량에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그러나 활성탄 함량이 높은 비교예 7 내지 비교에 9는 탈취 효율은 높은 반면에 성형 및 건조 시 형상 불량이 발생하여 수율이 저하되는 문제가 있었다. 실시예 1 및 2와 비교한 비교예 11 및 14는 소성 온도에 따른 탈취효율을 확인할 수 있었는데, 건조온도 또는 소성온도가 증가할수록 탈취 효율이 저하되는 것을 확인하였다.
실험예 3. 풍량 측정
실시예 1 및 비교예 1에 따른 필터가 장착된 공기청정기를 도 4에 도시된 바와 같이 장치의 공기유입구에 설치하여 풍량 시험을 실시하였다.
풍량 시험은 공기청정기를 정격 주파수, 정격 전압으로 운전하여 KS C 9304의 부속서 1에 따라 실시하였다. 즉, 공기 누설이 없도록 적당한 접속을 하고, 풍량에 따라 오리피스 또는 노즐을 교환하면서 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 여기서, 대조예는 활성탄 필터(실시예 1) 및 펠렛 타입 필터(비교예 1)가 장착되지 않은 공기청정기이다.
구분 실시예 1 비교예 1 대조예
1단 3.01 CMM 2.81 CMM 3.16 CMM
2단 3.96 CMM 3.65 CMM 4.16 CMM
3단 5.00 CMM 4.71 CMM 5.09 CMM
터보 6.11 CMM 6.00 CMM 6.28 CMM
표 4를 참조하면, 고 풍량을 요구하는 경우에도 요구된 풍량을 지원할 수 있도록 설계됐음을 확인할 수 있었다.
실험예 4. 필터의 재생 특성 평가
실시예 1에 따른 필터의 재생 특성을 확인하기 위하여 하기와 같은 방법으로 실험을 실시하였다.
우선, 가로 40mm X 세로 40mm X 두께 10mm 로 제작된 실시예 1의 필터 80개를 가로 320mm, 세로 400mm로 붙여서 실제 공기청정기에 장착하고, 대상가스가 담지된 챔버(8㎡)를 가동시켜 가스농도를 측정한 다음 30 분간 7회 반복하여 챔버(8㎡)를 가동시킨 후(가혹 시험 후)에 다시 가스농도를 측정하였다. 그리고 필터를 120 ℃에서 72 시간 건조하여 재생시킨 후 챔버(8㎡)를 가동시켜 유해가스를 측정하고 30 분간 5회 반복하여 챔버(8㎡)를 가동시킨 후(가혹 시험 후)에 다시 가스농도를 측정하였다. 마지막으로 필터를 120 ℃에서 24 시간 건조하여 재생시킨 후 챔버(8㎡)를 가동시켜 유해가스를 측정하고 산출한 결과를 각각 표 5에 나타내었다.
구분 제거 효율(%)
초기제품 가혹시험 후 72시간 재생 후 가혹 시험 후 24 시간 재생 후
암모니아 90.91 54.5 90.00 66.67 90.00
포름알데히드 86.67 84.91 100.00 10.00 100.00
톨루엔 100.00 100.00 100.00 10.00 100.00
평균 92.53 79.82 96.67 88.89 96.67
(암모니아+포름알데히드+톨루엔)/3
표 5를 참조하면, 필터를 복수 회 재생시킨 후에도 유해가스 제거 효율이 96.67 % 이상으로 회복되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 본 발명의 필터는 반영구적으로 사용 가능함을 알 수 있었다.

Claims (19)

  1. 공기청정기의 공기 유입구와 공기 배출구에 구비되는 필터에 있어서,
    상기 필터는 상기 공기 유입구와 공기 배출구의 공기 유로 상에 적어도 하나 이상 구비되고, 평균 입경은 1~40 ㎛이고 요오드 흡착력은 600~1200 ㎎/g인 탄소 분말 35 내지 45 중량%와 팔리고르스카이트 및 카올린이 0.5 내지 1.5: 1의 중량비로 혼합된 점토광물 분말 55 내지 65 중량%가 혼합된 혼합 분말과, 상기 혼합 분말 100 중량부에 대하여 바인더 1~20 중량부 및 분산 용매 50~70 중량부로 이루어지되 압출 성형에 의해 일체로 형성된 것인 공기청정기용 흡착필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 통기공을 갖는 필름 또는 폼 형태인 것인 공기청정기용 흡착필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 분말은 활성탄, 활성탄소섬유, 숯, 탄소나노튜브, 흑연 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 공기청정기용 흡착필터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 카복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스 및 하이드록시프로필메틸셀룰로스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 공기청정기용 흡착필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분산 용매는 정제수, 메탄올, 에탄올, 글리세린, 에틸아세테이트, 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 공기청정기용 흡착필터.
  9. (a) 평균 입경은 1~40 ㎛이고 요오드 흡착력은 600~1200 ㎎/g인 탄소 분말 35 내지 45 중량%와 점토광물 분말 55 내지 65 중량%를 혼합하여 혼합 분말을 준비하는 단계;
    (b) 상기 혼합 분말 100 중량부에 바인더 1~20 중량부 및 분산 용매 50~70 중량부를 첨가한 후 습식 혼합하여 도우(dough)를 제조하는 단계;
    (c) 상기 도우(dough)를 성형하여 일체로 형성된 성형체를 제조하는 단계;
    (d) 상기 성형체를 건조하는 단계;
    (e) 상기 성형체를 500~600 ℃의 온도 및 승온속도 1.0 ~ 5.0 ℃/min에서 질소(N2), 아르곤(Ar), 및 헬륨(He)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 비활성 가스 분위기, 또는 공기(air) 또는 산소(O2) 분위기 하에서 소성하는 단계를 포함하고,
    상기 (a)단계에서 점토광물 분말은 팔리고르스카이트 및 카올린이 0.5 내지 1.5: 1의 중량비인 것을 특징으로 하는 공기청정기용 흡착필터의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 탄소 분말은 활성탄, 활성탄소섬유, 숯, 탄소나노튜브, 흑연 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 공기청정기용 흡착필터의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 바인더는 혼합 분말 100 중량부에 대하여, 1~20 중량부로 첨가되고, 카복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스 및 하이드록시프로필메틸셀룰로스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 공기청정기용 흡착필터의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 분산 용매는 혼합 분말 100 중량부에 대하여, 50~70 중량부로 첨가되고, 정제수, 메탄올, 에탄올, 글리세린, 에틸아세테이트, 부틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 공기청정기용 흡착필터의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 성형은 형틀을 이용한 압출 성형, 레이저 가공, 프레스 금형, 사출 가공 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 실시되는 공기청정기용 흡착필터의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 성형체는 복수의 통기공을 갖는 필름 또는 폼 형태인 것인 공기청정기용 흡착필터의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 (d)단계에서 건조는 항온항습조건으로 실시하되, 온도 및 습도는 각각 30~120 ℃ 및 20~70 %인 공기청정기용 흡착필터의 제조방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102379437B1 (ko) * 2021-11-17 2022-03-28 한국세라믹기술원 흡착성능이 향상된 공기청정기용 활성탄 필터 구조체 및 그 제조 방법
KR20230000810A (ko) * 2021-06-25 2023-01-03 (주) 세라컴 휘발성유기화합물 흡착용 필터를 구비한 공기정화장치
KR102492039B1 (ko) 2022-10-07 2023-01-27 주식회사 효림 수처리용 활성탄 필터모듈과 그 재생방법 및 활성탄을 이용한 영가철-활성탄 복합체 필터모듈과 그 재생방법
KR20230064166A (ko) * 2021-11-03 2023-05-10 (주) 세라컴 이동식 휘발성유기화합물 재생시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07144127A (ja) * 1993-09-30 1995-06-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 吸着成形体の製造方法
JPH09290164A (ja) * 1996-04-26 1997-11-11 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd 有害物質除去剤およびそれを用いた有害物質除去方法
JPH10192643A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Nimura Kagaku Kogyo Kk 脱臭フィルターおよびその製造方法
KR20050107323A (ko) * 2005-10-07 2005-11-11 포아센산업 주식회사 흡착농축 및 역기류식, 열풍식 탈착 촉매 산화장치
KR20120085079A (ko) 2011-01-21 2012-07-31 삼성전자주식회사 복합금속 산화물 촉매, 상기 촉매를 구비한 필터 모듈 및 이를 구비한 공기청정기
KR20180083234A (ko) 2017-01-12 2018-07-20 주식회사 테디아일랜드 원통형의 바가 구비된 워터필터 와 이를 적용한 공기청정기 및 굴뚝분진저감장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07144127A (ja) * 1993-09-30 1995-06-06 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 吸着成形体の製造方法
JPH09290164A (ja) * 1996-04-26 1997-11-11 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd 有害物質除去剤およびそれを用いた有害物質除去方法
JPH10192643A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Nimura Kagaku Kogyo Kk 脱臭フィルターおよびその製造方法
KR20050107323A (ko) * 2005-10-07 2005-11-11 포아센산업 주식회사 흡착농축 및 역기류식, 열풍식 탈착 촉매 산화장치
KR20120085079A (ko) 2011-01-21 2012-07-31 삼성전자주식회사 복합금속 산화물 촉매, 상기 촉매를 구비한 필터 모듈 및 이를 구비한 공기청정기
KR20180083234A (ko) 2017-01-12 2018-07-20 주식회사 테디아일랜드 원통형의 바가 구비된 워터필터 와 이를 적용한 공기청정기 및 굴뚝분진저감장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230000810A (ko) * 2021-06-25 2023-01-03 (주) 세라컴 휘발성유기화합물 흡착용 필터를 구비한 공기정화장치
KR102502447B1 (ko) 2021-06-25 2023-02-23 (주) 세라컴 휘발성유기화합물 흡착용 필터를 구비한 공기정화장치
KR20230064166A (ko) * 2021-11-03 2023-05-10 (주) 세라컴 이동식 휘발성유기화합물 재생시스템
KR102614331B1 (ko) * 2021-11-03 2023-12-15 (주) 세라컴 이동식 휘발성유기화합물 재생시스템
KR102379437B1 (ko) * 2021-11-17 2022-03-28 한국세라믹기술원 흡착성능이 향상된 공기청정기용 활성탄 필터 구조체 및 그 제조 방법
KR102492039B1 (ko) 2022-10-07 2023-01-27 주식회사 효림 수처리용 활성탄 필터모듈과 그 재생방법 및 활성탄을 이용한 영가철-활성탄 복합체 필터모듈과 그 재생방법

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