KR102534782B1 - 공기 청정화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기의 정화를 위한 일체형 공기 청정화 장치로서, 공기 흡입구를 형성하는 원통형 내벽과, 내벽과 함께 집진 공간을 형성하는 외벽을 포함하는 하우징; 공기 흡입구에 배치되는 기류 조절부; 기류 조절부를 통과한 공기를 광분해하는 광분해부; 광분해된 공기가 통과되는 분해부; 및 외벽에 형성되고, 분해부에서 정화 완료된 공기가 외부로 배출되는 공기 배출구를 포함하고, 분해부는, 공기에 포함된 오염 물질을 필터링 및 분해하는 복수의 활성탄 필터를 포함하고, 복수의 활성탄 필터는 화학증발응축법(CVC) 공정으로 아나타제 결정상으로만 형성된 CVC-TiO2 지지체에 Mn 및 Ce 나노 촉매가 담지된 필터이고, 기류 조절부는, 공기 흡입구로부터 공기를 흡입하여 광분해부에 공급되는 공기에 와류를 발생시키는 가이드 베인인 공기 청정화 장치에 관한 것이다.

Description

공기 청정화 장치{AIR PURIFYING DEVICE}
본 발명은 실내 가스상 휘발성 유기오염물질(이하, VOC)과 타르 물질을 동시에 분해할 수 있는 공기 청정화 장치로서, 구체적으로, 망간(Mn)과 세륨(Ce)을 포함하는 촉매를 적용하여, 타르 물질의 분해 효과를 극대화할 수 있는 공기 청정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 청정기는 실내공기를 깨끗하게 정화시키는 장치로서, 송풍팬을 구동하여 흡입되는 실내공기가 필터를 거치도록 하여 미세먼지 등을 걸러내 정화된 공기를 다시 실내로 공급하는 공기 순환과정을 통하여 실내공기를 정화시킨다.
그러나, 종래의 필터 방식의 공기 청정기에는 VOC를 효과적으로 제거할 수 없다는 문제점이 있고, 특히, 담배연기 타르 물질 또는 음식점 주방에서 발생하는 유분 등이 공기 청정기 내의 제거 필터에 쉽게 달라붙어 공기 통과를 저해하는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 필터 방식의 공기 청정기는, 오염물질의 처리가 충분하지 않아 정화된 공기를 다시 실내로 순환시키기에 부적합하며, 필터의 수명이 짧고 자주 교체해야 한다는 문제점이 있다.
또한, 일반적인 공기청정 시스템은 가스상 대기오염물질을 처리하기 위해 주로 흡착 소재(활성탄, 제올라이트 등)를 이용하여 대상오염물질의 포집하는 방식을 사용하는 경우가 많은데, 이러한 방법은 단순히 오염물질의 매질을 옮기는 방식으로 처리하는 방법으로, 주기적인 필터 교체가 이루어지지 않으면 공기정화 능력이 급격히 감소된다.
특히, 필터 방식의 공기정화 장치는 입자상 물질에 효과가 있을 뿐, 그외의 가스상 물질 제거, 미생물 살균에는 효과가 크지 않으며, 타르와 같은 고분자량 화학물질이 다량 존재하는 조건에서는, 사용시간 경과에 따라 필터의 오염에 의해 처리성능은 더욱 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 공기 청정기의 문제점들을 해결하고, 유증기, 용제 등 실내에서 고농도, 다량으로 발생하는 공기 오염 물질을 처리하여, 실내의 공기질을 최적화하기 위한 효과적인 공기 청정화 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 공기 청정화 장치에 필요한 구성들을 일체의 공기 청정화 모듈 형태로 마련함으로써, 간단한 설계 및 조립만으로 효율적인 공기 청정화 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 공기 청정화 장치로 흡입되는 오염 공기의 기류를 효과적으로 조절하는 기류 조절부를 통해, 공기 청정화 장치의 오염 물질 제거 효율을 높일 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 공기의 정화를 위한 일체형 공기 청정화 장치로서, 공기 흡입구를 형성하는 원통형 내벽과, 내벽과 함께 집진 공간을 형성하는 외벽을 포함하는 하우징; 공기 흡입구에 배치되는 기류 조절부; 기류 조절부를 통과한 공기를 광분해하는 광분해부; 광분해된 공기가 통과되는 분해부; 및 외벽에 형성되고, 분해부에서 정화 완료된 공기가 외부로 배출되는 공기 배출구를 포함하고, 분해부는, 공기에 포함된 오염 물질을 필터링 및 분해하는 복수의 활성탄 필터를 포함하고, 복수의 활성탄 필터는 화학증발응축법(CVC) 공정으로 아나타제 결정상으로만 형성된 CVC-TiO2 지지체에 Mn 및 Ce 나노 촉매가 담지된 필터이고, 기류 조절부는, 공기 흡입구로부터 공기를 흡입하여 광분해부에 공급되는 공기에 와류를 발생시키는 가이드 베인인 공기 청정화 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 가이드 베인은, 내부 중앙에 배기공을 갖는 내부 프레임과, 내부 프레임으로부터 소정의 간격을 두고 위치되는 외부 프레임과, 내부 프레임과 외부 프레임 사이에서 일정 간격을 두고 설치되며, 가이드 베인의 하부로 갈수록 내측으로 경사지는 가이드 편을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 Mn 및 Ce 나노 촉매는 함침법으로 지지체에 담지될 수 있다.
본 발명은 실내발생 공기 오염물질, 특히, VOC와 타르 물질을 동시에 분해처리할 수 있는 장치로서, 촉매상의 VOC 분해 효과를 극대화하기 위한 나노촉매물질을 코팅한 필터와 가이드베인을 일체화한 공기 청정화 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기류 조절부를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기류 조절부를 통해 조절되는 공기의 흐름을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 집진부에 적용되는 복수의 필터의 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치를 사용하여, 담배 연기 노출 1회에 따른 지지체 표면에 첨착된 타르 물질의 양을 정리한 그래프이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치를 사용하여, 담배 연기 노출 10회에 따른 지지체 표면에 첨착된 타르 물질의 양을 정리한 그래프이다.
도 7은 담배 연기에 포함되는 타르의 첨착양을 성분별로 정리한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 촉매의 결정상을 확인하기 위한 XRD 분석 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 합성된 촉매들의 화학 결합 상태를 확인하기 위한 XPS 결과 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치의 성능을 평가하기 위한 시스템의 사진이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터의 성능을 평가하기 위한 테스트 필터들의 사진이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터들을 적용하여 담배 유해 물질을 분해한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 바람직한 실시 형태를 통하여, 본 발명에 따른 공기 청정화 장치(1)에 대하여 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 여러 실시 형태에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시 형태에서 설명하고, 그 외의 실시 형태에서는 다른 구성 요소에 대해서만 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치(1)의 구성을 개략적으로 나타낸 단면 사시도이다.
도 1에 기재된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치(1)는 원통형의 내벽(11)과 외벽(12)을 포함하는 하우징으로 이루어져 있고, 원통형의 내벽(11)은 하부로부터 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구(111)를 형성할 수 있다.
또한, 내벽(11)과 외벽(12) 사이에는 소정의 공간이 형성되며, 이 공간 내부에 분해부(40)를 배치하여, 집진 공간으로서 활용할 수 있다.
공기 흡입구(111)에는 기류 조절부(20)를 형성하여, 공기 흡입구(111)로부터 흡입된 공기가 기류 조절부(20)를 통과함에 따라 와류가 발생되고, 따라서 1차적으로 공기와 접하여 이를 광분해하는 광분해부(30)인 UV장치 전체 면적에 공기가 균질하게 공급될 수 있다. 기류 조절부(20)에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
정리하면, 공기 흡입구(111)에서 흡입된 오염된 외부 공기는 기류 조절부(20)를 통과하여, 광분해부(30)에서 1차적으로 오염 물질이 분해되고, 통로(112)를 지나 분해부(40)에서 2차적으로 오염 물질이 분해된다. 최종적으로, 2회의 오염 물질이 분해된 청정화된 공기는 공기 배출구(121)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 분해부에는 공기에 포함된 오염 물질을 필터링 및 분해하는 복수의 필터가 배치될 수 있으며, 이러한 복수의 필터는 활성탄 필터(42)와 TiO2 지지체에 Mn 및 Ce 나노 촉매가 담지된 필터(41)를 포함할 수 있다.
구체적으로, TiO2 지지체는 화학증발응축법(CVC) 공정으로 합성한 CVC-TiO2 지지체를 사용할 수 있으며, 이러한 CVC-TiO2 지지체는 아나타제 결정상으로만 형성되는 것이 바람직하다. 또한, Mn 및 Ce 나노 촉매는 합침법으로 CVC-TiO2 지지체에 담지될 수 있다. 필터의 구체적인 구성과 성능은 후술할 실시예들을 통해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기류 조절부(20)를 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기류 조절부(20)를 통해 조절되는 공기의 흐름을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에서는 기류 조절부(20)로서 가이드 베인을 사용할 수 있으며, 도 2에서는 원형의 가이드 베인을 예시로서 설명하고 있으나, 가이드 베인의 형상은 형성된 공기 흡입구(111)의 형상에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
구체적으로, 가이드 베인(20)은, 내부 중앙에 배기공(21)을 갖는 내부 프레임(22)과, 내부 프레임(22)으로부터 소정의 간격을 두고 위치되는 외부 프레임(23)을 갖는다.
또한, 내부 프레임(22)과 외부 프레임(23) 사이에는 가이드편(24)이 일정 간격을 두고 설치되며, 이러한 가이드편(24)은 가이드 베인(20)의 하부로 갈수록 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드 베인(20)으로 흡입되는 공기(A)에 불균일이 발생하게 되더라도, 경사지는 가이드편(24)을 통해 흡입 공기가 회전함으로써, 배출 공기(B)는 와류를 발생하면서 배출된다.
이를 통하여, 오염 물질이 포함된 공기가 광분해부(30)의 소정의 지점에 편중되어 공급되지 않고, 광분해부(30)의 전체 면적에 대하여 균질하게 공급될 수 있고, 오염 물질과 광분해부(30)의 접촉을 원활하게 유지함으로써, 오염 물질의 분해를 효율적으로 실현할 수 있다.
[실시예 1]
본 발명의 일 실시 형태에서는 화학증발응축법(CVC) 공정으로 합성한 촉매입자 표면에 Mn 과 Ce 을 함침법으로 담지하여, Ce-Mn2O3/TiO2 나노 촉매를 합성하였다.
화학증발응축법(vapor evaporation)을 이용하여 지지체로 이용되는 TiO2 나노입자를 합성함으로써, 함침시 입자 표면에 Mn 과 Ce 산화물을 고르게 분포시킬 수 있으며 균일한 나노 촉매를 합성할 수 있다.
또한, 비귀금속 물질인 Ce 산화물은 불안정적인 산화 상태(Ce4+와 Ce3+)를 통해 높은 산소 이동능력을 갖추고 있으며, 이러한 특성으로 인해 Ce 산화물과 결합된 촉매는 산소의 이동성이 원활해져 산화반응에 매우 효과적으로 작용될 수 있다.
예를 들어, Ce가 첨가된 광촉매 반응 연구에서 대상물질인 Toluene, O-xylene에서 기존 TiO2물질과 비교하여 Toluene 33%, O-xylene 48% 높은 광촉매 산화효율을 나타내었다.
또한, Mn이 담지된 나노 촉매에 추가로 Ce를 첨가하여 타르내성 및 산화력을 증대시킬 수 있었다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 집진부에 적용되는 복수의 필터의 사진이다.
본 발명은 균일한 촉매성능을 유지하도록 Ce가 첨가된 나노소재를 카본 페이퍼인 지지체에 코팅하는 필터 코팅기술을 적용하였다.
필터에 코팅되는 나노소재 코팅 양은 가로세로 30cm, 두께 1cm인 필터에 약 1~10g의 나노소재가 코팅된 것을 확인하였다. 또한, 지지체의 품질은 공기청정화 장치의 설계 및 제거 효율의 영향을 주는 인자가 될 수 있다.
광분해부(30)를 통과한 공기를 1차적으로 광분해하고 동시에 분해부(40)에 오존을 균일하게 공급하기 위하여, 광분해부(30)와 분해부(40)의 필터 사이는 1~5cm 정도의 간격을 주는 것이 바람직하다.
도 1에 있어서, UV램프를 185nm 파장의 3개 설치하였으며, 유입되는 오염 물질의 농도에 따라 그 출력을 조절할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치를 사용하여, 담배 연기 노출 1회 및 10회에 따른 지지체 표면에 첨착된 타르 물질의 양을 정리한 그래프이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 촉매 입자를 코팅하여 제조한 촉매 필터 표면에 고농도의 담배연기에 노출시켜 저휘발성 타르의 첨착양을 측정하였다.
담배연기에 노출시킨 활성탄 필터, 촉매필터 표면에 흡착된 타르물질을 이소프로필알콜을 이용하여 용출시킨 후 감압증류장치를 사용하여 증발 농축시켜 GC-MS로 흡착된 타르물질의 총량을 분석하였으며, 이러한 타르의 첨착량을 성분별로 도 7에 정리하였다.
노출 횟수에 따른 표면의 첨착(누적)된 타르물질의 총량을 분석한 시험 결과, 흡착방식의 활성탄 필터의 경우는 노출 3회 이내에 흡착 한계치를 초과하며, 파과 현상이 나타나는 것이 관찰되었다. 즉, 흡착방식의 필터는 타르 분해성능이 없어서 타르가 그대로 표면에 흡착되어 흡착된 타르의 양이 급격하게 증가하는 것이 확인할 수 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 산화촉매 필터의 경우, 활성탄에 비하여 현저하게 적은 타르 물질이 표면에 남는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 2]
CVC-TiO2와 종래의 P25-TiO2를 각각 지지체로 사용하여, 망간과 세륨을 담지하여 촉매 표면 특성의 변화를 살펴보았다.
아래의 [표 1]는 합성된 나노촉매의 비표면적 및 결정의 크기를 각각 나타내었으며, SSA와 입자크기는 BET 방법으로 측정하였다.
[표 1]
Figure 112023038756390-pat00001
[표 1]에 나타난 바와 같이, 기본 입자인 CVC-TiO2는 종래의 P25에 비하여 2배 이상 큰 SSA를 가지고 있으며, 기본 입자도 14.6nm로서 31.6nm보다 크기가 작다.
또한, 지지체 TiO2에 함침법으로 Mn과 Ce을 담지한 촉매의 경우, CVC-TiO2에 담지된 촉매의 비표면적이 종래의 P25-TiO2 담지 촉매에 비하여 약 4배 큰 것을 확인할 수 있다.
큰 비표면적과 기본입자 크기가 작으면 촉매의 표면 반응시 더욱 많은 활성을 나타낼 수 있으므로, 종래의 P25-TiO2 기반 촉매보다 본 발명의 일 실시 형태에 따른 CVC-TiO2 기반 촉매가 촉매 표면에 더 많은 활성점을 제공함을 확인할 수 있었다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 촉매의 결정상을 확인하기 위한 XRD 분석 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, CVC-TiO2와 CVC-TiO2를 지지체로 제조된 촉매는 모두 아나타제 결정상만을 나타내었으며, 종래의 P25-TiO2 지지체를 이용한 촉매에 비교하여 낮은 강도의 XRD 피크를 나타내었다.
이와 대조적으로, 종래의 P25-TiO2 지지체로 합성한 촉매의 경우 XRD 피크의 강도가 높고, 아나타제와 루타일 결정상이 모두 존재하는 것을 확인할 수 있었고, 일반적으로, 루타일이 혼합된 TiO2 보다 순수 아나타제 결정상의 TIO2가 우수한 촉매 활성을 보인다.
또한, CVC-TiO2 지지체를 이용하여 합성한 촉매의 결정성은 세륨을 첨가할 때 더욱 감소하며, 이 현상은 망간 및 세륨 산화물을 촉매가 대부분 CVC-TiO2에 비해 매우 작은 비정형 입자로 구성됨을 나타낸다.
일반적으로 CeO2 결정상은 28.3~5°에서 나타나는데, Ce-MnO2/P25-TiO2 촉매에서는 28.3~5°에서 CeO2 피크를 나타내었다.
그러나, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 Ce-MnO2/CVC-TiO2 촉매에서는 CeO2 피크가 나타나지 않으며, 비정질 결정상으로 더 지지체 표면에 잘 분산되어 응집되지 않아 피크가 나타나지 않은 것으로 판단된다.
이는 Ce-MnO2/CVC-TiO2 촉매는 지지체와 담지 촉매 사이에 강한 상호작용을 가지며, 이러한 현상은 전자 또는 산소 및 산소 이온 사이의 상호작용 때문에 촉매 성능의 향상을 가져올 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 합성된 촉매들의 화학 결합 상태를 확인하기 위한 XPS 결과 그래프이고, 아래의 [표 2]에 합성된 촉매들의 XPS 결과를 나타내었다.
일반적으로, XPS 분석은 광전자의 측정으로 에너지 준위를 결정함으로써 촉매의 화학결합 상태 및 원소 분석이 가능하다. XPS 가우시안 모델 기법을 이용한 O1s spectra fitting 결과를 [표 2]와 도 9에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112023038756390-pat00002
XPS를 통해 분석된 O1s peak는 금속산화물의 격자산소 (529.2 eV, O1) 와 OH 라디칼 (531 eV, O2), 표면의 흡착산소 (532 eV, O3)로 분리가 가능하며, 산화 반응에 이용되는 산소종은 OH 라디칼과 나노 촉매 표면에 흡착된 산소이다.
또한, 전이금속 담지시 격자 빈 공간을 통해 산소 이온이 이동하는데, 전이금속 담지에 따른 격자 공간이 증가할수록 산소 이온의 움직임이 활발해져 산화 및 환원 능력이 증가하게 된다.
촉매 반응에서는 산화 환원 반응이 주로 산소 교환을 통해 진행된다. 상온에서의 산화 반응 역시 촉매와 반응물 사이에서 산소 전달을 통해 이루어지기 때문에, 촉매의 표면에서 산소를 전달할 수 있는 능력이 중요한 인자이다.
또한, 활성 금속과 지지체의 화학적 상호작용으로 인한 산소 전달 능력이 우수하기 때문에 향상된 반응 활성을 나타낸다. OH 라디칼(O2)과 나노 촉매 표면에 흡착된 산소(O3)의 피크는 오염물질과의 산화 반응에 직접적으로 관여하는 산소 활성종이다.
따라서, CVC-TiO2의 지지체와 그를 이용한 촉매들의 표면에서의 OH 라디칼 및 산소 라디칼의 함량이 종래의 P25-TiO2 지지체에 비하여 약 2배 정도 높다. 전술한 2개의 피크는 오염물질과의 산화 반응에 직접적으로 관여하는 활성종 산소로 알려져 있으며, 나노 촉매의 산화 반응 효율이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 세륨을 첨가하였을 경우 산소 활성종의 함량이 가장 높게 나타났으며, 이는 촉매 표면에 흡착된 높은 산소의 이동성을 나타내는 활성종 산소가 많이 분포하며, 이는 촉매 표면에서 내구성 강화 및 흡착 물질에 대한 산화 반응에 긍정적 효과로 작용하는 것을 확인할 수 있다.
[실시예 3]
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공기 청정화 장치의 성능을 평가하기 위한 시스템의 사진이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 필터의 성능을 평가하기 위한 테스트 필터들의 사진이다.
도 10 및 도 11에 나타난 바와 같이, 여러 필터들을 공기 청정 시스템에 적용하여 오염물질의 분자량에 따른 처리 성능의 차이를 검증하였다. 성능 검증은 1m3 챔버를 이용하여 진행하였고, 오염물질의 공급은 담배 연기를 챔버 내로 유입하여 일정 조건으로 실험을 진행하였다.
처리 성능은 챔버 내부에서 벽면 흡착 등에 의한 자연 감소와 활성탄 필터, Mn/CVC-TiO2 촉매 필터와 Ce-Mn/CVC-TiO2 나노 필터를 적용하여 비교 평가를 진행하였다.
챔버 내부에서 담배를 흡연 후 30분 동안 아무런 필터도 끼우지 않은 공기청정기를 작동시켰을 경우, 벽면 흡착 등에 의해 30분후 10% 정도 자연 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
상용 활성탄 필터를 적용 후 공기 청정기를 가동하여 실험을 진행한 결과, 고분자량 물질에 대하여도 30분후 약 60% 정도의 처리 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 Ce-Mn/CVC-TiO2 나노촉매를 적용하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 분자량이 낮은 물질부터 높은 물질까지 30분후 95% 이상의 분해 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 세륨이 첨가된 촉매 코팅필터의 경우, 기존에 비해 20% 이상 분해 성능을 향상시킬 수 있으며, 이는 촉매 표면에서의 활성종 산소 함량의 증가와 활성 산소가 필터 표면에 고르게 분포되어 반응성이 향상되기 때문이다.
또한, 반응 중 활성종 산소 생성을 위해 투입된 오존은 촉매 필터에서 모두 분해되어 산소 라디칼과 산소분자로 변화되며, 처리 후 배출되는 배출가스 중의 오존은 실내환경 권고치인 20ppb 이하로 측정되었다.
전술한 설명들을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야의 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 지금까지 전술한 실시 형태는 모든 면에서 예시적인 것으로서, 본 발명을 상기 실시 형태들에 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야만 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등한 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 담배연기 및 타르에 내성이 강한 환경 촉매는 기존의 활성탄 필터 흡착방식을 대체하여, 공기 중 고농도 VOCs 제거하는데 저 관리비용으로 소규모 시설에 효과적이다.
또한, 본 발명은 산화분해촉매 시스템을 적용할 수 있는 다양한 산업현장, 휘발성유기화합물 중 처리가 어려운 물질을 처리할 수 있는 반도체산업현장, 다량의 VOCs 배출 국소오염시설 및 도장 시설 등에 적용될 수 있다.
1 공기 청정화 장치 10 하우징
11 내벽 12 외벽
20 기류 조절부 21 배기공
22 내부 프레임 23 외부 프레임
24 가이드편 30 광분해부
40 분해부 41 Mn 및 Ce 나노 촉매 필터
42 활성탄 필터 111 공기 흡입구
112 통로 121 공기 배출구
A 흡입 공기 B 배출 공기

Claims (3)

  1. 공기의 정화를 위한 일체형 공기 청정화 장치로서,
    공기 흡입구를 형성하는 원통형 내벽과, 상기 내벽과 함께 집진 공간을 형성하는 외벽을 포함하는 하우징;
    상기 공기 흡입구에 배치되는 기류 조절부;
    상기 기류 조절부를 통과한 공기를 광분해하는 광분해부;
    상기 광분해된 공기가 통과되는 분해부; 및
    상기 외벽에 형성되고, 상기 분해부에서 정화 완료된 공기가 외부로 배출되는 공기 배출구를 포함하고,
    상기 분해부는, 공기에 포함된 오염 물질을 필터링 및 분해하는 복수의 활성탄 필터를 포함하고, 상기 복수의 활성탄 필터는 화학증발응축법(CVC) 공정으로 아나타제 결정상으로만 형성된 CVC-TiO2 지지체에 Mn 및 Ce 나노 촉매가 담지된 필터이고,
    상기 기류 조절부는, 상기 공기 흡입구로부터 공기를 흡입하여 상기 광분해부에 공급되는 공기에 와류를 발생시키는 가이드 베인인 것을 특징으로 하는 공기 청정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 베인은, 내부 중앙에 배기공을 갖는 내부 프레임과, 상기 내부 프레임으로부터 소정의 간격을 두고 위치되는 외부 프레임과,
    상기 내부 프레임과 상기 외부 프레임 사이에서 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 가이드 베인의 하부로 갈수록 내측으로 경사지는 가이드 편을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 청정화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 Mn 및 Ce 나노 촉매는 함침법으로 지지체에 담지되는 것을 특징으로 하는 공기 청정화 장치.
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