KR102394150B1 - High performance photocatalytic sterilizatio module - Google Patents

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Abstract

Provided is a high-functional photocatalytic sterilization module, wherein efficiency of photoreaction is increased by an efficient cross-sectional structure of a sterilization duct and a coating treatment of a high-functional photocatalytic coating composition, and emission efficiency of radicals obtained by photoreaction is increased and thus a sterilization effect of air containing various bacteria and viruses such as COVID-19 is maximized. A high-functional photocatalytic sterilization module according to a preferred embodiment of the present invention is used for air purification and decomposition and sterilization of organic substances, and comprises: a sterilization duct including side-by-side front and rear plates at regular intervals and a photocatalytic sterilization chamber which is connected to the front and rear plates, has a trapezoidal cross section by an inclined plate inclined at a predetermined angle, and is closed to the inside by the front and rear plates and the inclined plate, wherein all inner surfaces of the photocatalytic sterilization chamber are coated with photocatalytic materials and a ventilation inlet is formed at a lower part of the photocatalytic sterilization chamber; one or more photocatalytic channel holders disposed on an inner wall of the sterilization duct; a photocatalytic channel detachably coupled and fitted into the photocatalytic channel holder, having a tunnel-shaped photocatalytic reaction chamber and radially formed catalytic extension wings on an inner surface of the photocatalytic reaction chamber, and coated with a photocatalytic coating composition on inner and outer surfaces; and an ultraviolet rays lamp disposed inside the photocatalytic channel and irradiating the photocatalytic coating composition with ultraviolet rays to cause a photocatalytic reaction.

Description

고기능 광촉매 살균모듈{High performance photocatalytic sterilizatio module}High performance photocatalytic sterilization module

본 발명은 공기 정화 및 살균에 사용되는 고기능 광촉매 살균모듈에 관한 것으로, 특히 살균 덕트의 효율적인 단면 구조와 고기능성 광촉매 코팅 조성물의 코팅처리로 광반응의 효율성이 높아지고, 광반응으로 얻어진 라디칼의 배출효율이 상승하여 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있도록 한 고기능 광촉매 살균모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a high-functional photocatalyst sterilization module used for air purification and sterilization. In particular, the efficient cross-sectional structure of the sterilization duct and the coating treatment of the high-functional photocatalyst coating composition increase the efficiency of the photoreaction, and the emission efficiency of radicals obtained from the photoreaction It relates to a high-function photocatalyst sterilization module that can maximize the sterilization effect of air containing various bacteria and viruses such as COVID-19 by rising.

최근에는 항균, 탈취, 공기 및 수질 정화 등을 위해 광촉매 반응을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 여기서 광촉매란, 반도체 세라믹의 일종으로 빛을 에너지원으로 하여, 촉매반응 즉, 산화·환원 반응을 촉진시키켜 각종 세균 및 오염물질을 분해는 물질로서, 대표적인 예로 이산화티타늄(TiO2)이 있다. Recently, research using a photocatalytic reaction for antibacterial, deodorizing, air and water purification has been actively conducted. Here, the photocatalyst is a type of semiconductor ceramic and uses light as an energy source to promote a catalytic reaction, that is, an oxidation/reduction reaction to decompose various bacteria and contaminants. A typical example is titanium dioxide (TiO 2 ).

이산화티타늄의 광촉매 특성은 자외선(UV) 및 근-자외선(Near-UV)에 의해 전자가 가전자대(valence band)에서 전자대(conduction band)로 여기(excitation)되는 것으로부터 발현된다. 즉, 이산화티타늄에 조사된 자외선(UV) 및 근-자외선(Near-UV)에 의해 표면에서 전자가 발생되고 전자가 발생된 자리에 정공이 생기는데, 이 전자와 정공은 각각 강한 산화력과 환원력을 가지며 공기 중의 수분을 산화시켜 OH 라디칼을 생성하며, 이러한 OH 라디칼은 소독에 사용되는 과산화수소, 염소, 오존보다 강한 산화력을 가져 유기물의 분자결합을 쉽게 분해할 수 있다. The photocatalytic properties of titanium dioxide are expressed from the excitation of electrons from the valence band to the conduction band by ultraviolet (UV) and near-ultraviolet (Near-UV) rays. That is, electrons are generated on the surface by ultraviolet (UV) and near-ultraviolet (Near-UV) rays irradiated to titanium dioxide, and holes are created at the place where the electrons are generated, and these electrons and holes have strong oxidizing and reducing power, respectively. OH radicals are generated by oxidizing moisture in the air, and these OH radicals have a stronger oxidizing power than hydrogen peroxide, chlorine, and ozone used for disinfection, so that molecular bonds of organic substances can be easily decomposed.

이렇듯 이산화티타늄은 큰에너지 소비없이도 빛에너지만으로 새집증후군, 헌집증후군 등의 원인이 될 수 있는 휘발성 유기화합물, 이밖의 유해 유기물, 대기 오염물질, 산성 또는 알칼리성 악취물질 뿐만 아니라, 세균까지 쉽게 제거할 수 있다. 또한, 이산화티타늄은 산, 염기, 유기용매에 침식되지 않는 화학적 안정성과 빛을 받아도 자신은 변화하지 않아 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.As such, titanium dioxide can easily remove volatile organic compounds, other harmful organic substances, air pollutants, acidic or alkaline odor substances, as well as bacteria that can cause sick house syndrome and old house syndrome with only light energy without consumption of large amounts of energy. there is. In addition, titanium dioxide has chemical stability that is not eroded by acids, bases, and organic solvents, and does not change itself even when exposed to light, so it can be used semi-permanently.

따라서 이산화티타늄은 에너지, 환경 분야를 비롯한 가전제품, 도로, 차량, 대기처리, 의료관련, 수질처리 등의 다양한 분야에 적용되어, 공기정화 및 살균의 목적으로 활발하게 활용되고 있다. Therefore, titanium dioxide is applied to various fields such as home appliances, roads, vehicles, air treatment, medical treatment, water treatment, etc., including energy and environmental fields, and is actively used for the purpose of air purification and sterilization.

그러나 빛에 의해 서서히 반응을 일으키는 반응특성 때문에 탈취, 살균의 반응속도가 일반약품에 의한 경우보다 매우 느려, 광촉매 반응의 효율이 낮은 문제점이 있었다. 또한, 신속하게 탈취, 살균 등을 수행하기 위해 토출 및 흡착 등과 같은 기계적인 제조방법을 동원한 탈취, 살균 방법도 시설비나 유지비 등의 경제적인 부담으로 인해 적용하기 어려운 문제점이 있었다.However, due to the reaction characteristic of causing a slow reaction by light, the reaction rate of deodorization and sterilization is much slower than that of general drugs, so there is a problem that the efficiency of the photocatalytic reaction is low. In addition, deodorization and sterilization methods using mechanical manufacturing methods such as discharge and adsorption to quickly perform deodorization and sterilization were difficult to apply due to economic burdens such as facility costs and maintenance costs.

이에, 대한민국 등록특허 제10-0874130호, 제10-1173445호, 제10-1935360호 및 제10-2000252호 등에서는 광촉매 반응의 효율을 극대화시키기 위하여, 이산화티타늄을 포함하는 광촉매 조성물에 관하여 개시하였다. 그러나 여전히 만족할 만한 광촉매 반응의 효율성을 기대하기는 어려운 실정이다.Accordingly, Korean Patent Registration Nos. 10-0874130, 10-1173445, 10-1935360, and 10-2000522 disclose a photocatalytic composition containing titanium dioxide in order to maximize the efficiency of the photocatalytic reaction. . However, it is still difficult to expect a satisfactory photocatalytic reaction efficiency.

뿐만 아니라, 상기 종래 기술들은 공기중의 미세먼지, 세균들을 필터, 광촉매, UV램프 등을 이용하여 필터링 및 살균하는 것에 불과할 뿐이고, 최근에 문제가 되고 있는 바이러스, 특히, 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 바이러스가 감염자의 비말(침방울)이 공기중에 부유하여 호흡기나 눈·코·입의 점막을 통해 전염되는 것을 예방하기 위한 아무런 기능 또는 수단을 구비하지 못하였다.In addition, the prior technologies are only filtering and sterilizing fine dust and bacteria in the air using filters, photocatalysts, UV lamps, etc. -19) did not have any function or means to prevent the droplets (saliva) of an infected person from floating in the air and transmitted through the respiratory tract or the mucous membranes of the eyes, nose, and mouth.

대한민국 등록특허 제10-0874130호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0874130 대한민국 등록특허 제10-1173445호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1173445 대한민국 등록특허 제10-1935360호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1935360 대한민국 등록특허 제10-2000252호Republic of Korea Patent Registration No. 10-2000522

본 발명은 살균 덕트의 효율적인 단면 구조와 고기능성 광촉매 코팅 조성물의 코팅처리로 광반응의 효율성이 높아지고, 광반응으로 얻어진 라디칼의 배출효율이 상승하여 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있도록 한 고기능 광촉매 살균모듈을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention improves the efficiency of the photoreaction by the efficient cross-sectional structure of the sterilization duct and the coating treatment of the high-functional photocatalyst coating composition, and the emission efficiency of radicals obtained by the photoreaction increases, so that air containing various bacteria and viruses such as COVID-19 The purpose is to provide a high-function photocatalyst sterilization module that maximizes the sterilization effect of

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 고기능 광촉매 살균모듈은, A high-function photocatalyst sterilization module according to a suitable embodiment of the present invention,

공기 정화 및 유기물질의 분해·살균에 사용되는 고기능 광촉매 살균모듈에 있어서,In the high-function photocatalytic sterilization module used for air purification and decomposition and sterilization of organic substances,

일정한 간격을 두고 서로 나란한 전면판과 후면판 및 전면판과 후면판에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판에 의해 사다리꼴 단면을 갖고, 이들 전면판과 후면판 및 경사판에 의해 내부로 폐합된 광촉매 살균실을 포함하되 광촉매 살균실의 모든 내면에 광촉매물질이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실의 하부로 송풍유입구가 형성되어 있는 살균덕트와;A photocatalytic sterilization chamber that has a trapezoidal cross section by a front plate and a rear plate that are parallel to each other at regular intervals and is connected to the front plate and the rear plate and is inclined at a predetermined angle, and is closed inside by these front and rear plates and the inclined plate a sterilization duct having a photocatalyst material coated on all inner surfaces of the photocatalyst sterilization chamber, including a sterilization duct having a blower inlet formed at a lower portion of the photocatalytic sterilization chamber;

상기 살균덕트의 내벽에 배치되어 있는 하나 이상의 광촉매 채널 홀더와;at least one photocatalyst channel holder disposed on the inner wall of the sterilization duct;

상기 광촉매 채널 홀더에 착탈가능하게 끼움 결합되며, 터널형의 광촉매 반응실 및 광촉매 반응실의 내면에 방사상으로 형성된 촉매확장날개를 갖고 내외부의 표면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있는 광촉매 채널과;a photocatalyst channel detachably fitted to the photocatalyst channel holder and having catalyst expansion wings radially formed on the inner surface of the tunnel-type photocatalytic reaction chamber and the photocatalytic reaction chamber and coated with a photocatalytic coating composition on the inner and outer surfaces;

상기 광촉매 채널의 내부에 배치되고, 광촉매 코팅 조성물로 자외선을 조사시켜 광촉매 반응을 일으키는 자외선 램프;를 포함한 것을 특징으로 한다.and an ultraviolet lamp disposed inside the photocatalytic channel and irradiating ultraviolet light with the photocatalyst coating composition to cause a photocatalytic reaction.

또한, 광촉매 코팅 조성물은 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하되, 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여 제조된 것을 특징으로 한다.In addition, the photocatalyst coating composition includes 10 to 30 parts by weight of an ultraviolet curable acrylic resin, 1 to 10 parts by weight of a silane coupling agent, and 0.1 to 5 parts by weight of a photoinitiator, based on 100 parts by weight of the photocatalyst sol, a titanium precursor, an acid catalyst , 100 parts by weight of a titanium dioxide photocatalyst prepared by mixing an alcoholic solvent and distilled water, 10 to 30 parts by weight of molybdenum disulfide nanowire, and 1 to 10 parts by weight of cerium aluminide, lupeol and an alkalizing agent in an alcohol-based dispersion solvent It is characterized in that it is prepared by mixing.

또한, 상기 광촉매 졸은 티타늄 전구체 100 중량부, 산(acid) 촉매 18 내지 25 중량부, 알콜계 용제 25 내지 35 중량부 및 증류수 250 내지 350 중량부를 교반 및 가열하여 이산화티타늄 광촉매를 제조하는 단계; 및In addition, the photocatalytic sol is prepared by stirring and heating 100 parts by weight of a titanium precursor, 18 to 25 parts by weight of an acid catalyst, 25 to 35 parts by weight of an alcoholic solvent, and 250 to 350 parts by weight of distilled water to prepare a titanium dioxide photocatalyst; and

이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 고형분이 5 내지 30 중량%이고, pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 조절하는 단계;를 포함하여 제조된 것을 특징으로 한다.100 parts by weight of a titanium dioxide photocatalyst, 10 to 30 parts by weight of molybdenum disulfide nanowires, and 1 to 10 parts by weight of cerium aluminide, mixed with an alcoholic dispersion solvent containing lupeol and an alkalizing agent, the solid content is 5 to 30% by weight , adjusting the pH to be 4.0 to 7.0; characterized in that it is prepared including.

또한, 상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것이고; In addition, the molybdenum disulfide nanowire is supersaturated by sonication and stirring of a precursor solution of molybdenum disulfide at 70 to 90° C. for 30 minutes to 2 hours, followed by cooling to precipitate a powdery molybdenum disulfide intermediate material. to do; and heat-treating the intermediate material;

상기 세륨알루미나이드는 수소화나트륨(NaH) 및 수소화리튬(LiH) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 5 내지 20 : 1: 1 내지 5 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계; 상기 혼합 분말을 볼과 함께 반응용기에 투입하고 아르곤, 헬륨 또는 질소 가스를 충진한 후 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시킨 후, 여과하여 세륨알루미나이드 분말을 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 특징으로 한다.The cerium aluminide is at least one powder selected from sodium hydride (NaH) and lithium hydride (LiH), cerium chloride (CeCl 3 ) powder and aluminum chloride (AlCl 3 ) powder and 5 to 20: 1: 1 to 5 molar ratio mixing to form a mixed powder; generating a composite powder containing cerium aluminide by putting the mixed powder together with a ball into a reaction vessel, filling argon, helium or nitrogen gas, and then performing ball milling; and dispersing the resulting composite powder in distilled water, and then filtering to recover the cerium aluminide powder.

또한, 상기 광촉매 채널의 외부에 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖고 표면에 이산화티타늄(TiO2)이 코팅되어 있는 LED 스트립 설치봉, LED 스트립 설치봉의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립으로 이루어져 상기 광촉매 살균실에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the LED strip installation rod having a circular cross section over a certain length on the outside of the photocatalyst channel and coated with titanium dioxide (TiO 2 ) on the outer peripheral surface of the LED strip installation rod It consists of an LED strip that generates LED ultraviolet rays It is characterized in that one or more LED ultraviolet emitters disposed in the photocatalytic sterilization room are further installed.

또한, 상기 살균덕트의 양쪽 경사판, 전면판에는 강판을 절곡시켜 각기 60도 각도를 갖는 산형이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루어 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 자외선의 산란과 확산을 유도하는 광촉매 경사산란판 및 광촉매 전면산란판이 각기 설치되되, 광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판의 산형은 광촉매 전면산란판의 산형과 서로 직교 방향으로 배치되고, 광촉매 전면산란판의 산형 길이 방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍 방향과 일치되도록 배치한 것을 특징으로 한다.In addition, by bending the steel plates on both swash plates and the front plate of the sterilization duct, the peaks having an angle of 60 degrees each have a certain width and are continuously connected to form a wrinkle form, so that the photocatalyst coating composition is coated to induce scattering and diffusion of ultraviolet rays. An inclined scattering plate and a photocatalyst front scattering plate are installed respectively, and for photocatalyst scattering and diffusion, the ridge of the photocatalyst inclined scattering plate is disposed in a direction perpendicular to that of the photocatalyst front scattering plate, and the longitudinal direction of the ridge of the photocatalyst front scattering plate is air It is characterized in that it is arranged to coincide with the blowing direction in order to minimize the resistance of the flow.

또한, 살균덕트의 내부 청소 및 관리를 위해 살균덕트의 전면판에 덕트관리용 개구부가 형성되고, 덕트관리용 개구부에는 상기 광촉매 전면산란판이 장착되어 있는 광촉매 전면산란판 기대가 탈부착 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, for internal cleaning and management of the sterilization duct, an opening for duct management is formed on the front plate of the sterilization duct, and the photocatalyst front scattering plate base on which the photocatalyst front scattering plate is mounted is detachably installed in the duct management opening. characterized in that

본 발명의 고기능 광촉매 살균모듈에 따르면, 살균 덕트의 사다리꼴 단면 구조로 광반사의 효율성이 높아지고, 살균 덕트의 내면 및 광촉매 채널의 내측 및 외측 표면 전체에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.According to the high-function photocatalytic sterilization module of the present invention, the efficiency of light reflection is increased due to the trapezoidal cross-sectional structure of the sterilization duct, and the photocatalyst coating composition is coated on the inner surface of the sterilization duct and the entire inner and outer surfaces of the photocatalyst channel to prevent various bacteria and COVID-19 There is an effect that can maximize the sterilization effect of air containing viruses such as

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고기능 광촉매 살균모듈의 사시도로서 광촉매 전면산란판 기대가 분리된 상태도.
도 2는 도 1에 적용된 광촉매 채널 홀더와 광촉매 채널간의 분해사시도.
도 3은 도 1에 도시된 고기능 광촉매 살균모듈의 정면도.
도 4a는 도 1에 도시된 고기능 광촉매 살균모듈을 상부에서 보았을 때 나타나는 광촉매 반응을 일으키기 위한 자외선 조사 상태도.
도 4b는 본 발명에 적용되는 광촉매 채널 홀더의 일부 변형된 설치 상태도.
도 5는 도 1의 실시 예에 광촉매 전면산란판 및 광촉매 경사산란판이 추가적으로 설치된 사시도.
도 6은 도 5의 실시 예에 나타난 고기능 광촉매 살균모듈의 평면도.
The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in the accompanying drawings It should not be construed as being limited.
1 is a perspective view of a high-function photocatalyst sterilization module according to an embodiment of the present invention, in which a photocatalyst front scattering plate base is separated;
2 is an exploded perspective view between the photocatalyst channel holder and the photocatalyst channel applied to FIG. 1;
3 is a front view of the high-function photocatalyst sterilization module shown in FIG. 1;
FIG. 4A is a state diagram of ultraviolet irradiation for generating a photocatalytic reaction that appears when the high-function photocatalytic sterilization module shown in FIG. 1 is viewed from above; FIG.
Figure 4b is a partially modified installation state diagram of the photocatalyst channel holder applied to the present invention.
5 is a perspective view in which a photocatalyst front scattering plate and a photocatalyst inclined scattering plate are additionally installed in the embodiment of FIG. 1;
6 is a plan view of the high-function photocatalytic sterilization module shown in the embodiment of FIG. 5;

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the presented embodiments are illustrative for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

본 실시 예에 따른 고기능 광촉매 살균모듈(20)은 도 1 내지 도 5에서와 같이 살균덕트(210)를 가지고 그 내부에서 자외선을 발생시켜 광촉매 코팅 조성물간의 반응으로 생성된 하이드록실 라디칼(hydroxyl radical, OH-)(이하 '라디칼' 이라 함)의 산화력으로 오염물질(또는 흡입공기)에 포함된 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스 등의 유기물질을 분해 및 사멸시키는 기능을 수행한다. 예로, 살균덕트(210)내로는 도시안된 송풍기에 의해 외기를 흡입하여 주입시킬 수 있다.The high-functional photocatalytic sterilization module 20 according to this embodiment has a sterilization duct 210 as shown in FIGS. 1 to 5 and generates ultraviolet rays therein to generate hydroxyl radicals generated by a reaction between the photocatalytic coating compositions. OH-) (hereinafter referred to as 'radical') performs a function of decomposing and killing organic substances such as various bacteria and viruses such as COVID-19 contained in pollutants (or inhaled air) with the oxidizing power. For example, outside air may be sucked into the sterilization duct 210 by a blower (not shown) and injected.

고기능 광촉매 살균모듈(20)은 송풍 통로 및 광촉매 반응실을 제공하는 살균덕트(210)가 구비된다. 살균덕트(210)는 일정한 간격을 두고 서로 나란한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)에 의해 사다리꼴 단면을 갖고, 이들 전면판(211)과 후면판(212) 및 경사판(213)에 의해 내부로 폐합된 광촉매 살균실(214)을 포함하되 광촉매 살균실(214)의 모든 내면에는 유해가스 분해성능과 표면내구성이 우수한 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실(214)의 하부로 송풍유입구(214a)가 형성되어 있다. 광촉매 코팅 조성물은 후술한다.The high-function photocatalytic sterilization module 20 is provided with a sterilization duct 210 that provides a blowing passage and a photocatalytic reaction chamber. The sterilization duct 210 is connected to the front plate 211 and the rear plate 212 and the front plate 211 and the rear plate 212 parallel to each other at regular intervals and is trapezoidal by the inclined plate 213 inclined at a predetermined angle. It has a cross-section and includes a photocatalytic sterilization chamber 214 closed inside by these front and rear plates 212 and 213, but all inner surfaces of the photocatalytic sterilization chamber 214 have decomposition performance of harmful gases. And a photocatalyst coating composition having excellent surface durability is coated, and a blower inlet 214a is formed in the lower portion of the photocatalyst sterilization chamber 214 . The photocatalyst coating composition will be described later.

바람직하게 살균덕트(210)의 모든 내면에는 광촉매 반응 면적을 증대시키기 위해 후술할 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있다. 살균덕트(210)는 본 실시 예에서 부식에 강한 스테인레스 강판으로 제작되어 있으나 이러한 금속 재질에 한정되는 것은 아니다. 또한 살균덕트(210)에는 광촉매 살균실(214)의 하부 중앙으로 도 2 및 도 4와 같이 송풍유입구(214a)가 형성되어 있다. 따라서 송풍유입구(214a)를 통해 유입된 흡입공기는 광촉매 살균실(214)을 거쳐 상방으로 배출된다.Preferably, all inner surfaces of the sterilization duct 210 are coated with a photocatalytic coating composition to be described later in order to increase the photocatalytic reaction area. The sterilization duct 210 is made of a corrosion-resistant stainless steel plate in this embodiment, but is not limited to such a metal material. In addition, in the sterilization duct 210 , as shown in FIGS. 2 and 4 , a blower inlet 214a is formed in the lower center of the photocatalytic sterilization chamber 214 . Accordingly, the intake air introduced through the blower inlet 214a is discharged upward through the photocatalytic sterilization chamber 214 .

살균덕트(210)의 내부 청소 및 관리를 위해 도 1와 같이 살균덕트(210)의 전면판(211)에 덕트관리용 개구부(211a)가 형성되고, 덕트관리용 개구부(211a)에는 광촉매 전면산란판 기대(232)가 탈부착 가능하게 설치되어 있다. 광촉매 전면산란판 기대(232)에는 내면에 도 5와 같이 광촉매 전면산란판(230)이 장착될 수 있다.For internal cleaning and management of the sterilization duct 210, an opening 211a for duct management is formed on the front plate 211 of the sterilization duct 210 as shown in FIG. The plate base 232 is installed detachably. The photocatalyst front scattering plate 230 may be mounted on the inner surface of the photocatalyst front scattering plate base 232 as shown in FIG. 5 .

살균덕트(210)의 내벽에는 하나 이상의 광촉매 채널 홀더(280)가 설치되어 있다. 도 2와 같이 광촉매 채널 홀더(280)는 서로 마주하는 채널 결착홈(280a)이 구비되어 있다. 광촉매 채널 홀더(280)는 도 4b와 같이 홀더 지지다리(282)를 갖고 설치될 수 있다.One or more photocatalyst channel holders 280 are installed on the inner wall of the sterilization duct 210 . As shown in FIG. 2 , the photocatalyst channel holder 280 is provided with channel coupling grooves 280a facing each other. The photocatalyst channel holder 280 may be installed with a holder support leg 282 as shown in FIG. 4B .

광촉매 채널 홀더(280)에 착탈가능하게 끼움 결합되는 광촉매 채널(300)이 구비된다. 광촉매 채널(300)은 터널형의 광촉매 반응실(302) 및 광촉매 반응실(302)의 내면에 방사상으로 형성된 촉매확장날개(304)를 갖고 내외부의 표면에는 유해가스 분해성능과 표면내구성이 우수한 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있다.A photocatalyst channel 300 that is detachably fitted to the photocatalyst channel holder 280 is provided. The photocatalyst channel 300 has a tunnel-type photocatalytic reaction chamber 302 and catalyst expansion wings 304 radially formed on the inner surface of the photocatalytic reaction chamber 302, and a photocatalyst with excellent decomposition performance and surface durability of harmful gases on the inner and outer surfaces A coating composition is coated.

광촉매 채널(300)의 내부에 자외선 램프(310)가 배치된다. 자외선 램프(310)는 광촉매 코팅 조성물에 자외선을 조사시켜 광촉매 반응을 일으키고 동시에 광촉매 채널(300)의 내부를 통과하는 공기흐름에 살균력을 발생시킨다.An ultraviolet lamp 310 is disposed inside the photocatalytic channel 300 . The ultraviolet lamp 310 causes a photocatalytic reaction by irradiating ultraviolet rays to the photocatalytic coating composition, and at the same time generates a sterilizing power in the airflow passing through the photocatalyst channel 300 .

한편, 도 4a와 같이 광촉매 채널(300)의 외부에 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖고 표면에 이산화티타늄(TiO2)이 코팅되어 있는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240)가 더 설치될 수 있다.On the other hand, as shown in Fig. 4a, the LED strip installation rod 241, which has a circular cross section over a certain length on the outside of the photocatalyst channel 300 and is coated with titanium dioxide (TiO 2 ), on the outer peripheral surface of the LED strip installation rod 241 One or more LED ultraviolet emitters 240 arranged in a circular arrangement and made of LED strips 242 for generating LED ultraviolet rays and arranged in the photocatalytic sterilization chamber 214 may be further installed.

또한, 도 5 및 도 6과 같이 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213), 전면판(211)에는 강판을 절곡시켜 각기 60도 각도를 갖는 산형(220a,230a)이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루어 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 자외선의 산란과 확산을 유도하는 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)이 각기 설치되되, 광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판(220)의 산형(220a)은 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a)과 서로 직교 방향으로 배치되고, 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a) 길이 방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍 방향(X)과 일치되도록 배치할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 5 and 6 , the ridges 220a and 230a having an angle of 60 degrees each by bending the steel plates on both the inclined plates 213 and the front plate 211 of the sterilization duct 210 have a certain width and continuously A photocatalyst inclined scattering plate 220 and a photocatalyst front scattering plate 230 are installed respectively to form a wrinkle shape and are coated with a photocatalyst coating composition to induce scattering and diffusion of ultraviolet rays. The mountain shape 220a of 220 is disposed in a direction perpendicular to the mountain shape 230a of the photocatalytic front scattering plate 230 and the longitudinal direction of the mountain shape 230a of the photocatalytic front scattering plate 230 minimizes the resistance of air flow. It can be arranged to coincide with the blowing direction (X) in order to do so.

여기서, 광촉매 코팅 조성물은 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하되, 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함한다.Here, the photocatalyst coating composition includes 10 to 30 parts by weight of an ultraviolet curable acrylic resin, 1 to 10 parts by weight of a silane coupling agent, and 0.1 to 5 parts by weight of a photoinitiator, based on 100 parts by weight of the photocatalyst sol, a titanium precursor, an acid catalyst , 100 parts by weight of a titanium dioxide photocatalyst prepared by mixing an alcoholic solvent and distilled water, 10 to 30 parts by weight of molybdenum disulfide nanowires, and 1 to 10 parts by weight of cerium aluminide, lupeol and an alkalizing agent.

광촉매 졸은 티타늄 전구체 100 중량부, 산(acid) 촉매 18 내지 25 중량부, 알콜계 용제 25 내지 35 중량부 및 증류수 250 내지 350 중량부를 교반 및 가열하여 이산화티타늄 광촉매를 제조하는 단계; 및 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 고형분이 5 내지 30 중량%이고, pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 조절하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.The photocatalyst sol is prepared by stirring and heating 100 parts by weight of a titanium precursor, 18 to 25 parts by weight of an acid catalyst, 25 to 35 parts by weight of an alcoholic solvent, and 250 to 350 parts by weight of distilled water to prepare a titanium dioxide photocatalyst; And 100 parts by weight of titanium dioxide photocatalyst, 10 to 30 parts by weight of molybdenum disulfide nanowire, and 1 to 10 parts by weight of cerium aluminide, mixed with an alcoholic dispersion solvent containing lupeol and an alkalizing agent, the solid content is 5 to 30% by weight and adjusting the pH to be 4.0 to 7.0; may be prepared including.

또한, 이황화 몰리브덴 나노와이어는 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것이고; 상기 세륨알루미나이드는 수소화나트륨(NaH) 및 수소화리튬(LiH) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 5 내지 20 : 1: 1 내지 5 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계; 상기 혼합 분말을 볼과 함께 반응용기에 투입하고 아르곤, 헬륨 또는 질소 가스를 충진한 후 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시킨 후, 여과하여 세륨알루미나이드 분말을 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 준비될 수 있다.In addition, molybdenum disulfide nanowires are supersaturated by sonication and stirring of a precursor solution of molybdenum disulfide at 70 to 90 ° C. for 30 minutes to 2 hours, followed by cooling to precipitate a powdery molybdenum disulfide intermediate material. step; and heat-treating the intermediate material; The cerium aluminide is at least one powder selected from sodium hydride (NaH) and lithium hydride (LiH), cerium chloride (CeCl 3 ) powder and aluminum chloride (AlCl 3 ) powder and 5 to 20: 1: 1 to 5 molar ratio mixing to form a mixed powder; generating a composite powder containing cerium aluminide by putting the mixed powder together with a ball into a reaction vessel, filling argon, helium or nitrogen gas, and then performing ball milling; And after dispersing the resulting composite powder in distilled water, it may be prepared by a method comprising the step of recovering the cerium aluminide powder by filtration.

<제조예 1><Production Example 1>

광촉매 졸의 제조Preparation of photocatalytic sol

TiCl4 및 Ti(OCH2CH3)4를 2: 1 중량비율로 혼합한 티타늄 전구체 100 중량부, 질산 촉매 22 중량부, 에탄올 30 중량부 및 증류수 280 중량부를 100 ℃의 온도에서 14 시간 동안 교반 및 가열하여, 결정상이 아나타제형이고 고형분이 17 중량%인 이산화티타늄 광촉매를 제조하였다.TiCl 4 and Ti(OCH 2 CH 3 ) 4 100 parts by weight of a titanium precursor mixed in a 2: 1 weight ratio, 22 parts by weight of a nitric acid catalyst, 30 parts by weight of ethanol and 280 parts by weight of distilled water were stirred at a temperature of 100° C. for 14 hours. and heating to prepare a titanium dioxide photocatalyst having a crystalline phase of an anatase type and a solid content of 17% by weight.

상기 제조된 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 13 중량부 및 세륨알루미나이드 5 중량부를, 루페올 및 알칼리화제(디이소프로필에틸아민 및 수산화나트륨을 1: 0.2 중량비율로 혼합)를 포함하는 에탄올에 혼합하여, 고형분이 19 중량%이고, pH가 6.5가 되도록 조절하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하였다.100 parts by weight of the titanium dioxide photocatalyst prepared above, 13 parts by weight of molybdenum disulfide nanowire and 5 parts by weight of cerium aluminide, lupeol and an alkalizing agent (diisopropylethylamine and sodium hydroxide are mixed in a 1: 0.2 weight ratio) was mixed with ethanol to have a solid content of 19 wt%, and the pH was adjusted to 6.5 to prepare a photocatalyst sol (Sol).

이때, 상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는 (NH4)2MoS4 전구체 0.2 g에 3차 극성 또는 무극성 용매 50 ml를 혼합한 이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 80 ℃에서 1시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출한 후; 상기 중간 물질을 Ar, H2, H2S를 각각 100, 7, 5 sccm로 주입하면서, 500 ℃에서 1차 열처리를 수행한 후; Ar, H2S를 각각 100, 8 sccm로 주입하면서, 1200 ℃에서 2차 열처리를 수행하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되어, 평균길이가 42 nm인 것을 사용하였다.At this time, the molybdenum disulfide nanowire (NH 4 ) 2 MoS 4 precursor solution of molybdenum disulfide in which 0.2 g of the precursor is mixed with 50 ml of a tertiary polar or non-polar solvent is ultrasonicated at 80 ° C. for 1 hour and stirred (sonication) and stirring ( stirring) to supersaturate, cool to precipitate an intermediate molybdenum disulfide in powder form; After performing the first heat treatment at 500 °C while injecting the intermediate material with Ar, H 2 , and H 2 S at 100, 7, and 5 sccm, respectively; Ar and H 2 S was injected at 100 and 8 sccm, respectively, and was formed by a manufacturing method including performing secondary heat treatment at 1200 ° C., and an average length of 42 nm was used.

또한, 상기 세륨알루미나이드는 수소화리튬(LiH) 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 18 : 1: 3 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성한 후; 상기 혼합 분말을 공구강으로 만들어진 125 ml 용적의 용기에 크롬강(chrome steel)으로 만들어진 직경 9.5 mm 볼 17개와 약 1:28의 중량비로 함께 장입한 다음, 아르곤(Ar)을 용기에 충진한 후, 유성밀을 이용하여 고에너지볼밀링을 4시간 동안 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하였다. 이후; 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시켜 염화나트륨 등의 염 부산물을 제거한 후, 여과하여 평균입경 약 345 nm인 세륨알루미나이드(CeAl4) 분말을 회수함으로써 준비되는 것을 사용하였다.In addition, the cerium aluminide is obtained by mixing lithium hydride (LiH) powder with cerium chloride (CeCl 3 ) powder and aluminum chloride (AlCl 3 ) powder in a molar ratio of 18: 1: 3 to form a mixed powder; The mixed powder was charged together with 17 9.5 mm diameter balls made of chrome steel in a 125 ml container made of tool steel in a weight ratio of about 1:28, and then filled with argon (Ar) in the container, Composite powder containing cerium aluminide was produced by performing high energy ball milling for 4 hours using a mill. after; The resulting composite powder was dispersed in distilled water to remove salt by-products such as sodium chloride, and then filtered to recover cerium aluminide (CeAl 4 ) powder having an average particle diameter of about 345 nm.

또한, 상기 루페올은 루핀 종자 및 루핀 종자의 꼬투리를 건조한 후 분쇄하여 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말을 얻는 단계; 및 루핀 종자 분말 및 루핀 종자의 꼬투리 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 7의 중량비로 가하여 65℃로 가열하여 루페올을 추출하는 단계를 포함하는 추출방법으로 추출된 것을 사용하였다. 이때, 상기 루페올은 에탄올 100 중량부에 7 중량부 함량으로 함유되도록 혼합하였다.In addition, the lupeol is dried and then pulverized lupine seeds and pods of lupine seeds to obtain lupine seed powder and pod powders of lupine seeds; And 95% or more of ethanol as an extraction solvent to the lupine seed powder and the pod powder of the lupine seed was added in a weight ratio of 1: 7 and heated to 65° C. to extract the lupeol was used. At this time, the lupeol was mixed to be contained in an amount of 7 parts by weight in 100 parts by weight of ethanol.

<비교제조예 1><Comparative Preparation Example 1>

비교용 광촉매 졸의 제조Preparation of comparative photocatalytic sol

Ti(OCH2CH3)4 티타늄 전구체 100 중량부, 질산 촉매 15 중량부, 에탄올 30 중량부 및 증류수 280 중량부를 90 ℃의 온도에서 11 시간 동안 교반 및 가열하여, 결정상이 아나타제형이고 고형분이 12 중량%인 이산화티타늄 광촉매를 제조하였다.Ti(OCH 2 CH 3 ) 4 100 parts by weight of a titanium precursor, 15 parts by weight of a nitric acid catalyst, 30 parts by weight of ethanol, and 280 parts by weight of distilled water were stirred and heated at a temperature of 90° C. for 11 hours, so that the crystal phase is anatase type and the solid content is 12 A weight % titanium dioxide photocatalyst was prepared.

상기 제조된 이산화티타늄 광촉매 100 중량부를, 알칼리화제(수산화나트륨)를 포함하는 에탄올에 혼합하여, 고형분이 9 중량%이고, pH가 6.5가 되도록 조절하여, 광촉매 졸(Sol)을 제조하였다.100 parts by weight of the titanium dioxide photocatalyst prepared above was mixed with ethanol containing an alkalizing agent (sodium hydroxide), the solid content was 9% by weight, and the pH was adjusted to 6.5, thereby preparing a photocatalyst sol (Sol).

<실시예 1><Example 1>

LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물의 제조Preparation of photocatalyst coating composition for sterilization device using LED lamp ultraviolet rays

상기 제조예 1에서 제조된 광촉매 졸 100 중량부에 대하여; 자외선 경화형 아크릴 수지 20 중량부; 비닐트리클로로실란 및 3-(2-아미노에틸아미노프로필)디메톡시메틸실란을 1: 1 중량비율로 혼합한 실란 커플링제 3 중량부; 및 광개시제(2-하이드록시 2-메틸-1-페닐프로판-1-온) 0.8 중량부를 혼합하여, LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 제조하였다.With respect to 100 parts by weight of the photocatalytic sol prepared in Preparation Example 1; 20 parts by weight of UV-curable acrylic resin; 3 parts by weight of a silane coupling agent obtained by mixing vinyltrichlorosilane and 3-(2-aminoethylaminopropyl)dimethoxymethylsilane in a 1: 1 weight ratio; And 0.8 parts by weight of a photoinitiator (2-hydroxy 2-methyl-1-phenylpropan-1-one) was mixed to prepare a photocatalyst coating composition for a sterilizer using LED lamp ultraviolet rays.

이때, 상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 이소보닐 (메타)아크릴레이트 19 중량%, 테트라하이드로퓨퓨릴 아크릴레이트 26 중량%, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 31 중량%, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 9 중량% 및 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 15 중량%를 포함하는 것을 사용하였다.In this case, the ultraviolet curable acrylic resin is isobornyl (meth)acrylate 19% by weight, tetrahydrofurfuryl acrylate 26% by weight, tripropylene glycol diacrylate 31% by weight, 1,6-hexanediol diacrylate 9% by weight % and 15 wt% of pentaerythritol triacrylate was used.

<비교예 1><Comparative Example 1>

비교용 코팅 조성물의 제조Preparation of Comparative Coating Compositions

상기 비교제조예 1에서 제조된 광촉매 졸 100 중량부에 대하여; 자외선 경화형 아크릴 수지 20 중량부; 3-(2-아미노에틸아미노프로필)디메톡시메틸실란 3 중량부; 및 광개시제(2-하이드록시 2-메틸-1-페닐프로판-1-온) 0.8 중량부를 혼합하여, LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물을 제조하였다.With respect to 100 parts by weight of the photocatalytic sol prepared in Comparative Preparation Example 1; 20 parts by weight of UV-curable acrylic resin; 3 parts by weight of 3-(2-aminoethylaminopropyl)dimethoxymethylsilane; And 0.8 parts by weight of a photoinitiator (2-hydroxy 2-methyl-1-phenylpropan-1-one) was mixed to prepare a photocatalyst coating composition for a sterilizer using LED lamp ultraviolet rays.

이때, 상기 자외선 경화형 아크릴 수지는 이소보닐 (메타)아크릴레이트 65 중량%, 및 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 35 중량%를 포함하는 것을 사용하였다.In this case, the UV-curable acrylic resin was used containing 65 wt% of isobornyl (meth)acrylate and 35 wt% of tripropylene glycol diacrylate.

<시험예><Test Example>

도 5에 도시된 바와 같은 표면이 절곡된 스테인레스스틸 재질의 산란판에 상기 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물을 각각 분무코팅하고, UV(300 내지 2,000mJ)를 조사하고 경화시킴으로써, 표면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 산란판을 제조하였다.5, the photocatalytic coating composition for a sterilizer using the LED lamp ultraviolet light prepared in Example 1 and the comparative coating composition prepared in Comparative Example 1 are sprayed on a scattering plate made of stainless steel with a curved surface as shown in FIG. 5, respectively. By coating, irradiating with UV (300 to 2,000 mJ) and curing, a scattering plate having a photocatalyst coating composition coated on the surface was prepared.

유해가스분해 성능Harmful gas decomposition performance

상기 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물이 각각 코팅된 산란판에 대하여, 유해가스분해 성능을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.The harmful gas decomposition performance was evaluated for the scattering plates each coated with the photocatalyst coating composition for a sterilizer using the LED lamp ultraviolet light prepared in Example 1 and the comparative coating composition prepared in Comparative Example 1. The results are shown in Table 1 below.

상기 평가는 스몰 챔버 테스트(Small chamber test)방법(ISO 18560-1:2014)에 의해 측정하며, 주입 가스 농도는 0.1ppm, 광원은 200 내지 400 nm 파장의 자외선을 방사하는 LED 램프를 사용하였다.The evaluation was measured by a small chamber test method (ISO 18560-1:2014), the injection gas concentration was 0.1 ppm, and the light source used was an LED lamp emitting ultraviolet rays of 200 to 400 nm wavelength.

코팅표면 내구성 평가Coating surface durability evaluation

상기 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물 및 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물이 각각 코팅된 산란판에 대하여, 표면에 가로 5cm 및 세로 15cm인 셀로판테이프를 접착한 뒤 떼어내어 박리되는 조성물의 질량을 측정하였다. 이때, 상기 박리된 조성물의 질량이 초기 코팅된 조성물의 질량 대비 3 중량% 이하인 경우 양호로, 3 중량% 초과인 경우 미흡으로 하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For the scattering plates each coated with the photocatalyst coating composition for a sterilization device using the LED lamp ultraviolet light prepared in Example 1 and the comparative coating composition prepared in Comparative Example 1, a cellophane tape having a width of 5 cm and a length of 15 cm was adhered to the surface. Then, the mass of the composition to be peeled off was measured. At this time, when the mass of the peeled composition is 3% by weight or less relative to the mass of the initially coated composition, it is good, and when it exceeds 3% by weight, it is insufficient, and the results are shown in Table 1 below.

유해가스 분해 정도Degree of decomposition of harmful gases 표면 내구성surface durability 실시예 1Example 1 99%99% 양호Good 비교예 1Comparative Example 1 77%77% 미흡Inadequate

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 LED 램프 자외선을 이용한 살균장치용 광촉매 코팅 조성물이 코팅된 경우, 비교예 1에서 제조된 비교용 코팅 조성물이 코팅된 경우와 비교하여, 월등히 우수한 유해가스 분해 성능 및 표면 내구성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in Table 1, when the photocatalyst coating composition for a sterilizer using the LED lamp ultraviolet light prepared in Example 1 was coated, compared with the case in which the comparative coating composition prepared in Comparative Example 1 was coated, It was confirmed that it has an exceptionally excellent decomposition performance of harmful gases and surface durability.

미설명 부호 '217'은 '송풍기 장착부'이다.Unexplained code '217' is a 'blower mounting part'.

이와 같이 구성된 고기능 광촉매 살균모듈의 작용을 설명한다.The operation of the high-function photocatalytic sterilization module configured as described above will be described.

먼저, 고기능 광촉매 살균모듈(20)은 자외선 램프(310)의 자외선 조사로 광촉매 채널(300)의 내부에서 광촉매 코팅 조성물에 광촉매 반응이 일어난다. 이때 송풍유입구(214a)를 통해 송풍력이 발생되면 살균덕트(210)의 내부에서는 송풍 흐름이 발생된다. 이때 송풍유입구(214a)를 통해 외기(오염물질, 박테리아, 바이러스 등)가 흡입된다.First, in the high-function photocatalytic sterilization module 20 , a photocatalytic reaction occurs in the photocatalytic coating composition inside the photocatalyst channel 300 by UV irradiation of the UV lamp 310 . At this time, when the blowing force is generated through the blowing inlet 214a, the blowing flow is generated inside the sterilization duct 210. At this time, external air (contaminants, bacteria, viruses, etc.) is sucked through the blower inlet 214a.

또한, LED 자외선 방사체(240)의 LED 스트립(242)에서 발생된 자외선은 방사되어 살균덕트(210)의 내면에 충돌하게 되어 코팅된 이산화티타늄으로부터 전자가 형성되어 강한 산화력이 발생하고, 하이드록시 라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드(-O2)가 생성된다. 이 과정에서 살균덕트(210)의 내면과 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)에 코팅된 이산화티타늄에 의한 광화학 반응의 면적 증대로 인해 더 많은 라디칼(OH-)이 생성된다. 따라서 살균덕트(210)내로 유입된 외기에 포함된 오염물질, 세균 및 바이러스 등의 유기화합물은 증대된 살균력에 의해 산화, 분해 및 사멸이 촉진된다.In addition, ultraviolet rays generated from the LED strip 242 of the LED ultraviolet emitter 240 are radiated and collide with the inner surface of the sterilization duct 210, so that electrons are formed from the coated titanium dioxide to generate strong oxidizing power, and hydroxyl radicals (-OH) and superoxide (-O2) are formed. In this process, more radicals (OH-) are generated due to the increase in the area of the photochemical reaction by the titanium dioxide coated on the inner surface of the sterilization duct 210, the photocatalyst inclined scattering plate 220 and the photocatalyst front scattering plate 230. . Therefore, oxidation, decomposition, and death of organic compounds such as pollutants, bacteria and viruses included in the outdoor air introduced into the sterilization duct 210 are promoted by the increased sterilization power.

또한, LED 자외선 방사체(240)는 작은 직경에 긴 형태를 갖고 있어 살균덕트(210)내의 단면 크기에 상대적으로 작은 단면과 부피를 차지하게 된다. 이로 인해 살균덕트(210)내의 송풍 흐름의 저항이 작아져 살균 효율이 향상되는 이점을 갖는다.In addition, since the LED ultraviolet emitter 240 has a small diameter and a long shape, it occupies a relatively small cross-section and volume in the sterilization duct 210 . As a result, the resistance of the blowing flow in the sterilization duct 210 is reduced, and thus the sterilization efficiency is improved.

또한, 세균 살균력이 강한 파장대역인 200 내지 400 nm 파장의 LED 램프 자외선을 사용하여, 각종 세균 및 COVID-19와 같은 바이러스를 포함하는 공기의 살균효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of maximizing the sterilization effect of air containing various bacteria and viruses such as COVID-19 by using the ultraviolet light of the LED lamp having a wavelength of 200 to 400 nm, which is a wavelength band with strong bacterial sterilization power.

또한, 본 발명에서 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있는 효과가 있다. 이로써, 코팅처리될 부재가 절곡된 표면을 갖는 경우에도 본 발명의 광촉매 코팅 조성물은 우수한 부착력으로, 간편하게 코팅될 수 있어, 광촉매 반응의 효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, the photocatalyst coating composition has an effect of being easily coated with excellent adhesion. Accordingly, even when the member to be coated has a curved surface, the photocatalytic coating composition of the present invention can be conveniently coated with excellent adhesion, thereby further maximizing the efficiency of the photocatalytic reaction.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. So far, the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiment, but those skilled in the art can make various modifications and variations of the invention without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiment. will be. The present invention is not limited by such variations and modifications, but only by the claims appended hereto.

20: 고기능 광촉매 살균모듈
210: 살균덕트
220: 광촉매 경사산란판
230: 광촉매 전면산란판
240: LED 자외선 방사체
241: LED 스트립 설치봉
242: LED 스트립
280: 광촉매 채널 홀더
300: 광촉매 채널
20: high-function photocatalyst sterilization module
210: sterilization duct
220: photocatalyst inclined scattering plate
230: photocatalyst front scattering plate
240: LED ultraviolet emitter
241: LED strip installation rod
242: LED strip
280: photocatalyst channel holder
300: photocatalyst channel

Claims (7)

공기 정화 및 유기물질의 분해·살균에 사용되는 고기능 광촉매 살균모듈(20)에 있어서,
일정한 간격을 두고 서로 나란한 전면판(211)과 후면판(212) 및 전면판(211)과 후면판(212)에 연결되어 소정 각도로 경사진 경사판(213)에 의해 사다리꼴 단면을 갖고, 이들 전면판(211)과 후면판(212) 및 경사판(213)에 의해 내부로 폐합된 광촉매 살균실(214)을 포함하되 광촉매 살균실(214)의 모든 내면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있고, 광촉매 살균실(214)의 하부로 송풍유입구(214a)가 형성되어 있는 살균덕트(210)와;
상기 살균덕트(210)의 내벽에 배치되어 있는 하나 이상의 광촉매 채널 홀더(280)와;
상기 광촉매 채널 홀더(280)에 착탈가능하게 끼움 결합되며, 터널형의 광촉매 반응실(302) 및 광촉매 반응실(302)의 내면에 방사상으로 형성된 촉매확장날개(304)를 갖고 내외부의 표면에 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 있는 광촉매 채널(300)과;
상기 광촉매 채널(300)의 내부에 배치되고, 광촉매 코팅 조성물로 자외선을 조사시켜 광촉매 반응을 일으키는 자외선 램프(310);를 포함한 것을 특징으로 하는 고기능 광촉매 살균모듈.
In the high-function photocatalytic sterilization module 20 used for air purification and decomposition and sterilization of organic substances,
It has a trapezoidal cross-section by the front plate 211 and the rear plate 212 and the front plate 211 and the rear plate 212 which are parallel to each other at a regular interval and inclined at a predetermined angle by the inclined plate 213, and these front surfaces A photocatalytic coating composition is coated on all inner surfaces of the photocatalyst sterilization chamber 214, including the photocatalyst sterilization chamber 214 closed inside by the plate 211, the rear plate 212, and the inclined plate 213, and the photocatalytic sterilization a sterilization duct 210 having a blower inlet 214a formed as a lower portion of the seal 214;
at least one photocatalyst channel holder 280 disposed on the inner wall of the sterilization duct 210;
It is detachably fitted to the photocatalyst channel holder 280 and has a photocatalyst reaction chamber 302 of a tunnel type and catalyst expansion wings 304 radially formed on the inner surface of the photocatalytic reaction chamber 302, and photocatalysts on the inner and outer surfaces a photocatalytic channel 300 coated with a coating composition;
A high-function photocatalyst sterilization module comprising a; disposed inside the photocatalyst channel 300 and generating a photocatalytic reaction by irradiating ultraviolet rays with the photocatalyst coating composition.
제 1항에 있어서,
광촉매 코팅 조성물은 광촉매 졸 100 중량부에 대하여, 자외선 경화형 아크릴 수지 10 내지 30 중량부, 실란 커플링제 1 내지 10 중량부 및 광개시제 0.1 내지 5 중량부를 포함하되, 티타늄 전구체, 산(acid) 촉매, 알콜계 용제 및 증류수를 혼합하여 제조되는 이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 고기능 광촉매 살균모듈.
The method of claim 1,
The photocatalyst coating composition includes 10 to 30 parts by weight of an ultraviolet curable acrylic resin, 1 to 10 parts by weight of a silane coupling agent, and 0.1 to 5 parts by weight of a photoinitiator, based on 100 parts by weight of the photocatalyst sol, a titanium precursor, an acid catalyst, alcohol 100 parts by weight of a titanium dioxide photocatalyst prepared by mixing a solvent and distilled water, 10 to 30 parts by weight of molybdenum disulfide nanowire, and 1 to 10 parts by weight of cerium aluminide, lupeol and an alkalizing agent by mixing in an alcohol-based dispersion solvent A high-function photocatalytic sterilization module, characterized in that manufactured.
제 2항에 있어서,
상기 광촉매 졸은
티타늄 전구체 100 중량부, 산(acid) 촉매 18 내지 25 중량부, 알콜계 용제 25 내지 35 중량부 및 증류수 250 내지 350 중량부를 교반 및 가열하여 이산화티타늄 광촉매를 제조하는 단계; 및
이산화티타늄 광촉매 100 중량부, 이황화 몰리브덴 나노와이어 10 내지 30 중량부 및 세륨알루미나이드 1 내지 10 중량부를, 루페올 및 알칼리화제를 포함하는 알콜계 분산용제에 혼합하여, 고형분이 5 내지 30 중량%이고, pH가 4.0 내지 7.0이 되도록 조절하는 단계;를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 고기능 광촉매 살균모듈.
3. The method of claim 2,
The photocatalytic sol is
preparing a titanium dioxide photocatalyst by stirring and heating 100 parts by weight of a titanium precursor, 18 to 25 parts by weight of an acid catalyst, 25 to 35 parts by weight of an alcoholic solvent, and 250 to 350 parts by weight of distilled water; and
100 parts by weight of a titanium dioxide photocatalyst, 10 to 30 parts by weight of molybdenum disulfide nanowire, and 1 to 10 parts by weight of cerium aluminide, mixed with an alcoholic dispersion solvent containing lupeol and an alkalizing agent, the solid content is 5 to 30% by weight , adjusting the pH to be 4.0 to 7.0; A high-function photocatalyst sterilization module, characterized in that it is manufactured including
제 2항에 있어서,
상기 이황화 몰리브덴 나노와이어는
이황화 몰리브덴의 전구체 용액을 70 내지 90 ℃에서 30분 내지 2시간 동안 초음파 처리(sonication) 및 교반(stirring)하여 과포화시킨 후 냉각하여 분체 형태의 이황화 몰리브덴 중간 물질을 석출하는 단계; 및 상기 중간 물질을 열처리하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 형성되는 것이고;
상기 세륨알루미나이드는
수소화나트륨(NaH) 및 수소화리튬(LiH) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말을 염화세륨(CeCl3) 분말 및 염화알루미늄(AlCl3) 분말과 5 내지 20 : 1: 1 내지 5 몰비율로 혼합하여 혼합 분말을 형성하는 단계; 상기 혼합 분말을 볼과 함께 반응용기에 투입하고 아르곤, 헬륨 또는 질소 가스를 충진한 후 볼밀링을 수행함으로써 세륨알루미나이드를 포함하는 복합 분말을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 복합 분말을 증류수에 분산시킨 후, 여과하여 세륨알루미나이드 분말을 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것을 특징으로 하는 고기능 광촉매 살균모듈.
3. The method of claim 2,
The molybdenum disulfide nanowire is
The precursor solution of molybdenum disulfide is supersaturated by sonication and stirring at 70 to 90° C. for 30 minutes to 2 hours, followed by cooling to precipitate an intermediate molybdenum disulfide in powder form; and heat-treating the intermediate material;
The cerium aluminide is
At least one powder selected from sodium hydride (NaH) and lithium hydride (LiH) is mixed with cerium chloride (CeCl 3 ) powder and aluminum chloride (AlCl 3 ) powder in a molar ratio of 5 to 20: 1: 1 to 5 and mixed powder forming a; generating a composite powder containing cerium aluminide by putting the mixed powder together with a ball into a reaction vessel, filling argon, helium or nitrogen gas, and then performing ball milling; and dispersing the resulting composite powder in distilled water and then filtering to recover the cerium aluminide powder.
제 1항에 있어서,
상기 광촉매 채널(300)의 외부에 일정 길이에 걸쳐 원형 단면을 갖고 표면에 이산화티타늄(TiO2)이 코팅되어 있는 LED 스트립 설치봉(241), LED 스트립 설치봉(241)의 외주면에 원형 배치되어 LED 자외선을 발생시키는 LED 스트립(242)으로 이루어져 상기 광촉매 살균실(214)에 배치되어 있는 하나 이상의 LED 자외선 방사체(240)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고기능 광촉매 살균모듈.
The method of claim 1,
LED strip installation rod 241 having a circular cross section over a certain length on the outside of the photocatalyst channel 300 and coated with titanium dioxide (TiO 2 ) on the outer circumferential surface of the LED strip installation rod 241, LED ultraviolet rays A high-function photocatalyst sterilization module, characterized in that one or more LED ultraviolet emitters (240) are further installed in the photocatalytic sterilization chamber (214) made of an LED strip (242) for generating a.
제 1항에 있어서,
상기 살균덕트(210)의 양쪽 경사판(213), 전면판(211)에는 강판을 절곡시켜 각기 60도 각도를 갖는 산형(220a,230a)이 일정 폭을 갖고 연속적으로 이어져 주름 형태를 이루어 광촉매 코팅 조성물이 코팅되어 자외선의 산란과 확산을 유도하는 광촉매 경사산란판(220) 및 광촉매 전면산란판(230)이 각기 설치되되, 광촉매 산란 및 확산을 위해 상기 광촉매 경사산란판(220)의 산형(220a)은 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a)과 서로 직교 방향으로 배치되고, 광촉매 전면산란판(230)의 산형(230a) 길이 방향은 공기흐름의 저항을 최소화시키기 위해 송풍 방향(X)과 일치되도록 배치한 것을 특징으로 하는 고기능 광촉매 살균모듈.
The method of claim 1,
On both sides of the inclined plates 213 and the front plate 211 of the sterilization duct 210, the ridges 220a and 230a each having an angle of 60 degrees by bending the steel plate have a certain width and are continuously connected to form a wrinkled photocatalyst coating composition A photocatalyst inclined scattering plate 220 and a photocatalyst front scattering plate 230 that are coated to induce scattering and diffusion of ultraviolet rays are installed, respectively, for photocatalyst scattering and diffusion. is disposed in a direction perpendicular to the ridge 230a of the photocatalyst front scattering plate 230 and the longitudinal direction of the ridge 230a of the photocatalyst front scattering plate 230 in the blowing direction (X) and A high-function photocatalyst sterilization module, characterized in that it is arranged to match.
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