KR102319116B1 - 미세먼지 방지망 - Google Patents
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Abstract
미세먼지 방지망은 원사를 메쉬 형태로 연결하여 구성한다. 원사는 와이어에 미세먼지를 흡착하는 미세먼지 흡착층을 코팅하여 구성한다.
Description
본 발명은 미세먼지 방지망에 관한 것으로, 상세하게는 미세먼지를 흡착하는 미세먼지 방지망에 관한 것이다.
미세먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질(粒子狀物質)로서, 일정한 배출구 없이 대기 중으로 직접 배출되는 물질로 정의되며, 이는 통상 비산분진 또는 날림먼지라고도 한다.
비산먼지는 일반 도로에서는 물론, 각종 산업현장 등의 인간 생활권 거의 전역에 걸쳐 발생된다. 비산먼지는, 예를 들어 시멘트, 석탄, 토사, 골재 등의 공장(야적장), 운동장, 광산, 공사 현장 등에서 다량 발생된다.
대기 중에 부유하는 비산 먼지는 마이크로미터 크기의 미세먼지(micro dust)를 포함하고 있으며, 일반적으로 입자 크기(직경)에 따라 50㎛ 이하인 총먼지, 10㎛ 이하인 미세먼지, 2.5㎛ 이하인 초미세먼지 등으로 구분된다. 10㎛ 이하의 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 작기 때문에 호흡기를 통해 체내로 쉽게 유입될 수 있으며, 체내로 유입된 미세먼지는 기관지나 폐포 부위에 침착되어 폐의 기능을 떨어뜨리고 면역 기능을 저하시킨다.
이러한 비산먼지를 억제하는 방법으로는 물을 분사(살수)하는 방법이 전형적으로 사용되어 왔으나, 살수는 물 사용량에 비해 비산먼지 억제 효과가 떨어지고, 겨울철에는 분사 후 결빙하여 작업자들에게 낙상 등의 위험성이 증가될 수 있고, 여름철에는 물의 빠른 증발로 인해 지속적으로 다량을 분사해야 하는 불편도 있다.
그 밖에, 염화마그네슘(MgCl2)이나 염화칼슘(CaCl2) 등의 무기계 화합물을 주성분으로 하는 비산먼지 억제제를 분사하는 방법이 제안되고 있으며, 관련 선행기술로는 특허등록 제10-0494538호(발명의 명칭 : 비포장 지면의 비산먼지를 억제하는 먼지억제 시공방법 및 그 먼지 억제제), 등록특허 제10-1057107호발명의 명칭 : 먼지 억제제 조성물 및 이를 이용한 먼지 억제 방법), 등록특허 제10-1561583호발명의 명칭 : 구연산 및 염화마그네슘을 이용한 먼지 억제제 조성물 및 이를 이용한 먼지 억제 방법) 등 다수가 있다. 그러나, 염화마그네슘이나 염화칼슘을 이용한 비산먼지 제거 방법은 토양 산성화를 야기시킬 수 있는 등, 환경 오염 문제가 있다.
한국특허등록 제2108407호(미세먼지 유입방지 방충망)는 방충망 프레임에 미세먼지 유입 방지부를 설치하여 미세먼지가 실내로 유입되는 것을 차단하는 것을 제시하고 있는데, 내용을 보면, 한 쌍의 필터 사이에 참숯 활성탄과 같은 탈취제를 투입하고 있다.
그런데, 한국특허등록 제2108407호(미세먼지 유입방지 방충망)는 탈취제 교체에 따른 번거로움과 비용 증가, 그리고 구조적으로 복잡하여 제조 원가가 상승하는 문제가 있다.
[선행기술문헌]
한국특허등록 제2108407호(미세먼지 유입방지 방충망)
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 제조가 용이하여 제조 원가가 낮으며,
둘째, 미세먼지 외에 항미생물, 유해물질(VOC 등)까지 제거할 수 있으며,
셋째, 세척 등의 사용이 편리한, 미세먼지 방지망을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세먼지 방지망은 원사를 메쉬 형태의 망으로 연결하여 구성할 수 있다. 원사는 와이어에 미세먼지 흡착층을 코팅하여 구성할 수 있다. 미세먼지 흡착층은 미세먼지를 흡착할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 방지망에서, 미세먼지 흡착층은 접착층, 산화방지층, 광촉매층 등을 포함할 수 있다.
접착층은 와이어에 형성될 수 있다.
산화방지층은 접착층에 형성될 수 있다.
광촉매층은 산화방지층에 형성될 수 있다.
본 발명의 미세먼지 방지망에서, 접착층은 SBR 40~60 중량%와 CMC 60~40 중량%를 포함하는 접착제를 0.2~0.5mm 두께로 형성할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 방지망에서, 산화방지층은 실리카 계열의 산화물(산화방지 물질)을 0.1~0.3mm 두께로 형성할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 방지망에서, 광촉매층은 TiO2 60~80 중량%, SBR 10~20 중량%, CMC 10~20 중량%을 포함하는 광촉매를 0.5~1mm 두께로 형성할 수 있다.
본 발명의 미세먼지 방지망에서, 원사는 0 초과 0.06mm 이하의 이격 간격을 가질 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 미세먼지 방지망은 미세먼지 흡착층을 코팅한 와이어, 즉 원사를 엮어서 제조하므로 제조가 용이하고, 그 결과 제조 원가를 대폭 낮출 수 있다.
본 발명의 미세먼지 방지망은 광촉매층의 다양한 기능을 활용하여 미세먼지 외에 항미생물, 유해물질(VOC 등)까지도 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 미세먼지 방지망은 세척하여 다시 사용할 수 있으므로 사용이 편리하다.
도 1은 본 발명에 따른 미세먼지 방지망을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 미세먼지 방지망에서 원사를 제조하는 과정을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 미세먼지 방지망에서 원사의 다양한 형태를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 미세먼지 방지망에서 원사를 제조하는 과정을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 미세먼지 방지망에서 원사의 다양한 형태를 도시하고 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 미세먼지 방지망을 도시하고 있고, 도 2는 본 발명에 따른 미세먼지 방지망에서 원사를 제조하는 과정을 도시하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 미세먼지 방지망은 원사(100)를 메쉬 형태로 엮어서 구성하는데, 원사(100)는 와이어(110)와 그 표면에 코팅되는 미세먼지 흡착층(120)으로 구성할 수 있다.
와이어(110)는 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리프로필렌(PP) 등을 실 형태로 뽑아서 사용할 수도 있고, 보통 철 등의 금속을 사용할 수 있다.
와이어(110)는 다양한 크기를 가질 수 있는데, 예를 들어 가정용으로 사용하는 경우에는 보통 0.2~1.3mm의 굵기(직경)를 가질 수 있다.
미세먼지 흡착층(120)은 미세먼지를 흡착하는 것으로, 와이어(110)에 코팅될 수 있다.
도 1,2에 도시한 바와 같이, 미세먼지 흡착층(120)은 접착층(121), 산화방지층(122), 광촉매층(123) 등을 차례로 코팅하여 형성할 수 있다.
접착층(121)은 미세먼지 흡착층(120)을 와이어(110)에 견고하게 결합하기 위한 것으로, 와이어(110)의 표면에 1차로 형성할 수 있다.
접착층(121)은 예를 들어 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 40~60 중량%와 CMC(Sodium CarboxyMethylCellulose) 60~40 중량%를 포함하는 접착제를 사용할 수 있다. 여기서, SBR과 CMC는 수계 바인더로서 증류수를 용매로 사용할 수 있다. 접착제는 증류수에 SBR과 CMC를 혼합한 후 열교반기에서 물리적으로 교반하여 만들 수 있다. 열교반기는 80~120℃로 가열할 수 있다.
접착층(121)은 0.2~0.5mm 두께로 형성할 수 있는데, 두께가 0.2mm에 미치지 않으면 접착력이 떨어지고, 0.5mm를 초과하면 접착력 증가는 없이 미세먼지 흡착층(120)의 두께만 증가시키므로 바람직하지 않다.
접착층(121)은 분사, 침지 등의 다양한 방식으로 형성할 수 있는데, 원가, 작업 편의 등에 비추어 분사 방식이 바람직할 수 있다.
산화방지층(122)은 와이어(110)의 산화를 방지하는 것으로, 접착층(121)의 표면에 형성할 수 있다.
산화방지층(122)은 실리카 계열의 산화물(산화방지 물질), 예를 들어 SiO2 등을 사용할 수 있다.
산화방지층(122)은 0.1~0.3mm 두께로 형성할 수 있는데, 두께가 0.1mm에 미치지 않으면 산화방지력이 떨어지고, 0.3mm를 초과하면 산화방지력의 증가는 없이 미세먼지 흡착층(120)의 두께만 증가시키므로 바람직하지 않다.
산화방지층(122)은 침지, 분사 등의 다양한 방식을 사용할 수 있는데, 전체 면에 걸쳐 빈틈없이 균일하게 도포할 필요가 있으므로 분사 방식보다는 침지 방식이 바람직할 수 있다.
광촉매층(123)은 미세먼지 등을 흡착하는 것으로, 산화방지층(122)의 표면에 형성할 수 있다.
광촉매층(123)은 다양한 재질로 구성할 수 있는데, 예를 들어 TiO2 60~80 중량%, SBR 10~20 중량%, CMC 10~20 중량%을 포함하는 광촉매를 사용할 수 있다. 이 경우, 광촉매는, 위에서 설명한 접착제 제조와 유사하게, 먼저 SBR과 CMC를 증류수를 용매로 하여 혼합한 후, TiO2를 추가 혼합하는 방식으로 제조할 수 있다.
다른 광촉매로는, 티타늄(IV)이소프로폭사이드 1mol에 대하여 이소프로판올을 050~500mol의 비율, 킬레이트제인 디아세틸메탄을 010~100mol의 비율, 증류수를 25~550mol의 비율, Cu와 Zn의 질산염을 각각 0~0065mol의 비율, Fe과 Ag의 질산염을 각각 0~003mol의 비율, Mn의 질산염을 0~0018mol의 비율, Li의 질산염을 0~015mol의 비율, 산촉매인 질산을 010~050mol의 비율로 혼합한 것을 사용할 수 있다. 이 경우, 광촉매는, 이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(a), 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(b), 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(a)에서 얻어진 용액에 단계(a)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(c)를 거쳐, sol-gel 등의 형태로 제조할 수 있다.
또다른 광촉매로는 아크릴 에멀전 수지 10 내지 30 중량%, 이산화티타늄 10 내지 30 중량%, 물 5 내지 20 중량%, 방해석 1 내지 20 중량%, 첨가제로 실리콘 수지 1 내지 20 중량%, 분산제 0.1 내지 10 중량%, 소포제 0.1 내지 10 중량%, 증점제 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 사용할 수도 있다. 이 경우, 광촉매는, 아크릴 에멀전 수지 20kg 이산화티타늄 25kg 물 15kg 실리콘수지 15kg 방해석 10kg을 교반용기에 투입한 다음 75 내지 85℃에서 40분동안 1차 교반을 하고, 그 교반 용기에 분산제 5kg, 소포제 5kg, 증점제 5kg을 투입하여 2차 교반을 하며, 2차 교반 후 75 내지 85℃에서 120분 동안 숙성을 한 다음, 혼합물의 온도가 30℃가 될 때까지 냉각한 후 미세망을 통해 이물질을 제거하는 방법으로 제조할 수 있다.
여기서, 아크릴 에멀전 수지는 도막의 경도, 내후성, 부착성, 내구성 등의 물성을 발휘할 수 있고, 이산화티타늄은 안료로 사용되며, 물은 수지를 용해시켜 안료와 수지를 균일한 상태로 만들어 주고, 방해석은 도료의 충진제 기능을 수행하고, 실리콘 수지는 첨가제로 사용되어 도막의 내후성, 발수효과, 접착 기능을 수행하고, 분산제는 도료 제조 시에 안료와 수지의 분산이 잘 되도록 해주고 재 응고가 되는 것을 방지하며, 소포제는 도료의 기포 발생을 억제하고, 증점제는 첨가제로 사용되어 도료의 점도를 높여 저장 안정성을 높일 수 있다.
위에서 설명한 여러 광촉매 중에서 제조가 용이하고 원가가 낮은 첫번째 광촉매, 즉 TiO2 80 중량%, SBR 10 중량%, CMC 10 중량%을 포함하는 광촉매를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
위에서 설명한 여러 광촉매는 미세먼지, 초미세먼지 등의 흡착 기능 외에, 악취유발 물질인 황화수소(hydrogen sulfide), 메틸메르캅탄(methyl mercaptan), 암모니아(ammonia), 트리메틸아민(trimethylamine), 휘발성 유기화합물(VOCs) 등을 흡착하여 분해할 수 있고, 세균, 바이러스, 곰팡이의 번식도 방지할 수 있다.
광촉매층(123)은 0.5~1.0mm 두께로 형성할 수 있는데, 두께가 0.5mm에 미치지 않으면 광촉매 기능이 떨어지고, 1.0mm를 초과하면 광촉매 기능의 증가는 없이 미세먼지 흡착층(120)의 두께만 증가시키므로 바람직하지 않다.
광촉매층(123)은 분사, 침지 등의 다양한 방식으로 형성할 수 있는데, 원가, 작업 편의 등에 비추어 분사 방식이 바람직할 수 있다.
아래의 표 1은 미세먼지 흡착층(120)을 코팅한 와이어(110), 즉 원사(100)를 엮어 메쉬 형태의 미세먼지 방지망을 형성할 때, 원사(100)의 이격 간격에 따른 미세먼지(10㎛)의 흡착율을 측정하였다.
| #1 | #2 | #3 | #4 | #5 | #6 | #7 | |
| 이격 간격 (mm) |
0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.05 | 0.06 | 0.07 |
| 흡착율 (%) |
100 | 100 | 99 | 98 | 97 | 95 | 91 |
위의 표 1에서, 원사(100)의 이격 간격을 0.07mm 이하로 유지하면, 미세먼지(10㎛)를 91% 이상으로 흡착할 수 있음을 확인할 수 있다. 이러한 결과는, 미세먼지 크기가 10㎛ 이고, 이견 간격이 70㎛ 임을 고려하면, 공기를 통과시키면서도 미세먼지를 흡착하는 능력이 상당함을 확인할 수 있다.
아래의 표 2는 미세먼지 흡착층(120)을 코팅한 와이어(110), 즉 원사(100)를 엮어 메쉬 형태의 미세먼지 방지망을 형성할 때, 원사(100)의 이격 간격에 따른 초미세먼지(2.5㎛)의 흡착율을 추가로 측정하였다.
| #1 | #2 | #3 | #4 | #5 | #6 | #7 | |
| 이격 간격 (mm) |
0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.05 | 0.06 | 0.07 |
| 흡착율 (%) |
97 | 96 | 95 | 94 | 92 | 90 | 85 |
위의 표 2에서, 원사(100)의 이격 간격을 0.07mm 이하로 유지하면, 초미세먼지(2.5㎛)를 85% 이상 흡착하여 제거할 수 있음을 확인할 수 있다. 이러한 결과는, 위의 표 1의 결과와 마찬가지로, 초미세먼지 크기가 2.5㎛ 이고, 이견 간격이 70㎛ 임을 고려하면, 공기를 통과시키면서도 초미세먼지의 흡착 능력이 상당함을 확인할 수 있다.
위의 표 1,2의 측정 결과에서, 미세먼지 또는 초미세먼지의 유효한 제거율을 90% 이상으로 설정하고 있는 관련 업계의 제품 출하 기준에 비추어 볼 때, 미세먼지(10㎛)는 물론 초미세먼지(2.5㎛)에서도 90% 이상의 흡착율을 보여주는 이격 간격, 즉 0.06mm에 대해 기술적 의의를 부여할 수 있다. 따라서, 미세먼지 방지망을 형성할 때, 공기를 통과시키면서 초미세먼지(2.5㎛)를 95% 이상 차단할 수 있도록, 원사(100)의 이견 간격을 0 초과 0.06mm 이하로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 만약, 보다 엄격한 기준을 적용하여, 초미세먼지의 유효한 제거율을 95% 이상으로 설정하면, 원사(100)의 이견 간격은 초미세먼지(2.5㎛)에서도 95% 이상의 흡착율을 보여주는 이격 간격, 즉 0 초과 0.03mm으로 추가 한정할 수 있다.
여기서, 원사(100)의 이격 간격은 와이어(110)의 직경과 미세먼지 흡착층(120)의 코팅 두께를 함께 고려한 것이다.
본 발명의 미세먼지 방지망에서, 원사(110)에 흡착된 미세먼지 등은 광촉매의 자정 기능(Self Cleaning)으로 또는 비가 올 때 비에 의해 자연적으로 씻겨 나가게 함으로써, 미세먼지 방지망에 흡착된 미세먼지를 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 미세먼지 방지망에서 원사의 다양한 형태를 도시하고 있다.
도 3의 (a)~(c)에 도시한 바와 같이, 원사(100)의 미세먼지 흡착율을 높이기 위해서 원사(100)의 표면적을 넓히는 것이 바람직할 수 있는데, 표면적의 증가는 도 3의 (a),(c)와 같이 선형, 원형 등의 돌기를 추가로 형성하거나, 도 3의 (b)와 같이 굴곡지게 하는 등의 방식을 사용할 수 있다.
이상, 본 발명을 여러 실시예로서 설명하였는데, 이들은 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면 이러한 실시예들을 다른 형태로 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
100 : 원사 110 : 와이어
120 : 미세먼지 흡착층 121 : 접착층
122 : 산화방지층 123 : 광촉매층
120 : 미세먼지 흡착층 121 : 접착층
122 : 산화방지층 123 : 광촉매층
Claims (4)
- 와이어에 미세먼지 흡착층을 코팅한 원사를 메쉬 형태로 연결하여 구성하되,
상기 원사는 0 초과 0.06mm 이하의 이격 간격을 갖고, 표면에 돌기를 구비하며,
상기 미세먼지 흡착층은
SBR 40~60 중량%와 CMC 60~40 중량%를 포함하는 접착제를 0.2~0.5mm 두께로 상기 와이어에 형성하는 접착층;
실리카 계열의 산화물을 0.1~0.3mm 두께로 상기 접착층에 형성하는 산화방지층; 및
TiO2 60~80 중량%, SBR 10~20 중량%, CMC 10~20 중량%를 포함하는 광촉매를 0.5~1mm 두께로 상기 산화방지층에 형성하는 광촉매층을 포함하는, 미세먼지 방지망.
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| KR1020210010403A KR102319116B1 (ko) | 2021-01-25 | 2021-01-25 | 미세먼지 방지망 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115506654A (zh) * | 2022-11-22 | 2022-12-23 | 海南省农垦金城实业有限公司 | 一种用于海洋工程的绿色施工防尘网 |
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| JP2015157250A (ja) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | 日本バイリーン株式会社 | 濾材 |
| KR101884365B1 (ko) * | 2018-03-15 | 2018-08-01 | 주식회사 웰테크글로벌 | 정전기적 포집과 물리적 포집을 동시 적용하여 미세먼지를 차단하는, 가시광선 투과성 및 고내구성의 다층구조 필터 및 이의 제조방법 |
| KR20200095772A (ko) * | 2019-02-01 | 2020-08-11 | 아모스 훈 김 | 혼합 세라믹 분말을 로타리 브러쉬 법에 의한 세라믹 필터 제조방법 |
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2021
- 2021-01-25 KR KR1020210010403A patent/KR102319116B1/ko active IP Right Grant
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