KR20000075146A - 광촉매를 이용한 공기정화기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매를 이용한 공기정화기에 관한 것으로, 광촉매(10)를 코팅한 금속판 또는 금속망(20)에 직류 전류(DC current)를 공급하여 자외선램프(30)에서 조사된 자외선에 의해 광촉매(10)의 가전자대(valence band)에서 여기(excitation)되어 전도대(conduction band)로 이동한 전자(electron)들이 가전자대(valence band)의 정공(hole)에 빠른시간내에 재결합되는 것을 억제하여 광촉매(10)의 산화반응활성점(oxidative reaction active site)을 최대로 지속시킴으로써, 휘발성 유기물질이나 담배연기등과 같은 오염물질이 함유된 실내공기의 정화능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 공기정화기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 공기중에 함유된 휘발성 유기물질(VOC : volatile organic compound)이나 담배연기 등과 같은 오염물질을 광촉매를 이용하여 제거하는 공기정화기에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기를 설명하기 위한 개략도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기는, 자외선램프(1)와 광촉매(3)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 자외선램프(1)는 광촉매(3)를 향해 자외선을 조사하고, 상기 광촉매(3)는 자외선램프(1)로부터 자외선이 조사되면 실내공기중에 함유된 휘발성 유기물질(VOC)이나 담배연기등과 같은 오염물질을 산화시켜 분해함으로써, 실내공기를 정화하도록 되어 있다.
즉, 광촉매(3)는 자외선램프(1)로부터 자외선을 받아 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이상에 해당하는 광에너지를 흡수하면 광촉매(3)내의 가전자대(valence band)에 채워진 전자들이 전도대(conduction band)로 이동하는 전자의 여기(excitation)현상이 일어난다.
이와 같이 전자가 여기되면 가전자대에 남아 있는 정공에 휘발성 유기물질이나 담배연기등과 같은 오염물질이 전자의 도너(donor)로서 작용하여 상기 오염물질이 산화되어 분해되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기는, 광촉매에 자외선을 조사한 다음 시간이 지남에 따라 광촉매내에서 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 재결합되어 광촉매의 산화반응활성점이 감소하므로 휘발성 유기물질이나 담배연기등과 같은 오염물질이 함유된 실내공기의 정화능력이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 자외선에 의해 광촉매내에서 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 재결합되는 것을 억제하여 광촉매의 산화반응활성점을 최대로 지속시킴으로써, 휘발성 유기물질이나 담배연기등과 같은 오염물질이 함유된 실내공기의 정화능력을 향상시키는 광촉매를 이용한 공기정화기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 공기조화기는, 광촉매가 코팅되어 있는 금속부재와, 상기 광촉매를 활성화시키기 위한 에너지를 공급하는 에너지공급수단 및, 상기 금속부재에 직류 전류를 공급하는 전류공급수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술의 산화성 반응에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기를 설명하기 위한 개략도,
도 2는 본 발명의 산화성 반응에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기를 설명하기 위한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기의 벤젠분해반응에서의 자외선조사시간에 대한 벤젠 농도의 변화를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 광촉매 20 : 금속판 또는 금속망
30 : 자외선램프 40 : 전류공급수단
50 : 오염도감지수단 60 : 제어수단
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기를 설명하기 위한 개략도로서, 본 발명에 따른 공기정화기는, 광촉매(10)가 코팅되어 있는 금속판 또는 긍속망(20)과, 상기 광촉매(10)에 자외선을 조사하는 자외선램프(30), 상기 금속판(20)에 직류 전류를 공급하는 전류공급수단(40), 실내공기의 오염도를 감지하는 오염도감지수단(50) 및, 상기 오염도감지수단(50)에 의해 감지된 실내공기의 오염도에 따라 상기 금속판 또는 긍속망(20)으로 공급되는 직류 전류량 또는 전압을 조절시키도록 상기 전류공급수단(40)을 제어하는 제어수단(60)을 포함하여 구성되어 있다.
상기 광촉매(10)는 이산화티탄(TiO2)과 같은 반도체로 이루어지며, 상기 금속판 또는 금속망(20)은 니켈(Ni)과 같은 금속으로 이루어져 있다.
이때, 도 2에서는 상기 광촉매(10)를 활성화시키기 위해 자외선램프(30)를 사용한 것을 예로 들어 설명하였으나, 자외선램프(30) 이외에 전기집진방식의 플라즈마 발생장치(미도시)를 사용하여 광촉매(10)를 활성화시키는 방법도 가능하다. 즉, 방전 플라즈마에서는 310∼390mm파장의 에너지가 발생되며 이는 약 3-4eV의 광에너지에 해당되므로, 방전 플라즈마가 자외선램프(30)의 역할을 대신하여 광촉매(30)를 활성화(activation)시킬 수 있다.
또한, 상기 전류공급수단(40)은 다양한 방법으로 구현가능하다.
예를 들어, 상기 금속판 또는 금속망(20)으로 공급되는 직류 전류량을 조절하지 않을 경우(상기 오염도감지수단(50) 및 제어수단(60)을 사용하지 않음)에는, 밧데리만을 사용하여 구현가능하며, 상용교류전원을 사용하고자 할 경우에는 상기 상용교류를 직류로 변환하는 정류회로만을 사용하여 구현가능하며 필요에 따라 변압기를 사용할 수 도 있다.
그리고, 상기 금속판 또는 금속망(20)으로 공급되는 직류 전류량을 조절할 경우(상기 오염도감지수단(50) 및 제어수단(60)을 사용할 경우)에는, 밧데리와 상기 제어수단(60)의 제어에 따라 밧데리로부터 공급된 직류전압을 변환하는 직류-직류 변환기를 사용하여 구현가능하며, 상용교류전원을 사용하고자 할 경우에는 상기 상용교류를 직류로 변환하는 정류회로와 상기 제어수단(60)의 제어에 따라 상기 정류회로를 통해 공급되는 직류전압을 소망하는 직류전압으로 변압하는 직류-직류 변환기를 사용하여 구현가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광촉매를 이용한 공기정화기의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
자외선램프(30)에서 생성된 자외선이 금속판 또는 금속망(20)에 코팅된 광촉매(10)로 조사되면, 상기 광촉매(10)는 실내공기중에 함유된 휘발성 유기물질이나 담배연기등의 오염물질을 산화시켜 분해함으로써, 실내공기를 정화한다.
즉, 광촉매(10)는 자외선램프(30)로부터 자외선 받아 밴드 갭 에너지(band gap energy) 이상에 해당하는 광에너지를 흡수하면 광촉매(10)내의 가전자대(valence band)에 채워진 전자들이 전도대(conduction band)로 이동하는 전자의 여기현상이 일어난다.
이와 같이 전자가 여기되면 광촉매(10)의 가전자대에 남아 있는 정공에 휘발성 유기물질이나 담배연기등의 오염물질이 전자의 도너(donor)로서 작용하여 상기 오염물질이 산화되어 분해되는 것이다.
이때, 전류공급수단(40)이 상기 금속판 또는 금속망(20)에 직류 전류를 공급하면 상기 광촉매(10)내에서 여기된 전자들이 금속판 또는 금속망(20)으로 이동하므로, 광촉매(10)내에서 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 재결합하는 것을 억제하여, 광촉매(10)의 산화반응활성점을 최대로 지속할 수 있는 것이다.
또한, 오염도감지수단(50)이 실내공기중의 오염도를 감지하여 제어수단(60)으로 입력하고, 상기 제어수단(60)은 상기 오염도감지수단(50)에 의해 감지된 오염도에 비례하여 상기 전류공급수단(40)에서 금속판 또는 금속망(20)으로 공급되는 직류 전류량을 증가시키도록 전류공급수단(40)을 제어함에 따라 광촉매(10)에 의한 실내공기의 정화능력을 최대로 향상시킬 수 있는 것이다.
이때, 상기 전류공급수단(40)은 상기 금속판 또는 금속망(20)으로 공급되는 직류 전류량을 조절하기 위해 금속판 또는 금속망(20)에 인가되는 전압을 변환시키는 방법을 사용하는데, 이는 전압이 전류에 비례하므로 가능한 것이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 자외선조사시간이 증가함에 따라 금속판 또는 금속망(20)의 양단에 0V의 직류전압을 인가했을 때 보다 4V의 직류전압을 인가했을 때 실내공기중에 함유된 벤젠의 농도가 매우 작아지고, 4V의 직류전압을 인가했을 때 보다 24V의 직류전압을 인가했을 때 실내공기중에 함유된 벤젠의 농도가 매우 작아지므로, 금속판 또는 금속망(20)에 공급되는 전류량을 증가시킴에 따라 광촉매(10)의 정화능력이 향상됨을 알 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광촉매를 코팅한 금속판 또는 금속망에 직류 전류를 공급하여 자외선에 의해 광촉매내에서 여기된 전자들이 가전자대의 정공에 재결합되는 것을 억제하여 광촉매의 산화반응활성점을 최대로 지속시킴으로써, 휘발성 유기물질이나 담배연기등과 같은 오염물질이 함유된 실내공기의 정화능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 금속판 또는 금속망으로 공급되는 직류 전류량을 실내공기의 오염도에 따라 조절하여 실내공기중에 함유된 오염물질의 정화능력을 최대로 유지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (2)
- 광촉매가 코팅되어 있는 금속부재와,상기 광촉매를 활성화시키기 위한 에너지를 공급하는 에너지공급수단 및,상기 금속부재에 직류 전류를 공급하는 전류공급수단을 포함하여 구성된 광촉매를 이용한 공기정화기.
- 제 1 항에 있어서,실내공기중의 오염도를 감지하는 오염도감지수단과,상기 오염도감지수단에 의해 감지된 오염도에 따라 상기 금속판으로 공급하는 직류 전류량 또는 전압을 조절시키도록 상기 전류공급수단을 제어하는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매를 이용한 공기정화기.
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