KR20050012202A - 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법에 관한 것으로, 에어컨을 포함한 각종 공조기의 냉/난방 코일의 표면에 나노 실버 진공 증착을 수행하여 알루미늄 재질의 부식을 방지하고, 냉/난방 기체 및 유체의 살균을 수행하며 우수한 열전도율을 유지할 수 있도록 한 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 10-5∼10-7 Torr정도의 진공도하에서 진공실 압력이 100²Torr 될 때까지 아르곤 가스를 유입시키고, 표적재료인 은나노입자에 높은 부전압(-500~-500V)을 걸어 글로우 방전에 의해 아르곤 가스의 양이온이 음극으로 대전된 표적재료인 은나노입자 표면에 충돌하도록 하여 은나노입자를 원자형태로 방출시켜 증기상이 냉/난방 코일의 표면에 은나노 코팅층으로 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 적용하면, 이온 스퍼터링법을 이용하여 각종 공조기의 냉/난방 코일표면을 은나노 코팅함으로써 장시간에 걸친 내식성이 효과적으로 향상되었으며, 표면 살균 기능이 더욱 강력해졌다는 효과가 있다.

Description

나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A HEATING/COOLING COIL WITH A NANOMETER SILVER COATING LAYER}

본 발명은 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 에어컨을 포함한 각종 공조기의 냉/난방 코일의 표면에 나노 실버 진공증착을 수행하여 알루미늄 재질의 부식을 방지하고, 냉/난방 기체 및 유체의 살균을 수행하며 우수한 열전도율을 유지할 수 있도록 한 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 최근에 산업화가 급속도로 진행됨에 따라 신규 화합물이 새롭게 개발되고 있으며, 이러한 추세에 비례적으로 각종 오염물질이 생성되고 있는 실정이다. 또한, 이러한 신규 오염물질의 생성과 함께 각종 질병이 출현되고 있으며, 이러한 질병을 치료하기 위한 백신이 개발되고 있는 악순환이 지속되고 있다.

또한, 생활 수준이 높아지고 각종 생활 용품 및 생활 가전이 고급화됨에 따라 다양한 기능을 탑재한 제품이 출시되고 있는 바, 예컨대 원적외선이 방출되는 벽지 및 가구가 그 예이다. 더불어, 고급 가전이 최근 다양하게 출시되는 바, 이러한 고급 가전은 내구성을 획기적으로 향상시킨 제품이 대부분이므로 잔고장이 거의 없다.

생활 가전중 일반적으로 사용되는 에어컨, 공조기의 냉각 및 난방 코일에는 알루미늄과 동판 혹은 플라스틱 판을 적용하여 열 교환기를 제작하고 냉매나 물 측은 동관을 이용하며 공기 측에는 공기 측 전열성능을 극대화하여 총괄열전달 계수를 높이기 위해서 공기측의 전열면적을 확대하며 그 방안으로는 동관 표면에 방열핀(Fin)을 부착하는 방법이 일반적이다.

이 동관과 방열핀의 효율을 높이기 위한 방법으로는 방열핀의 표면에 굴곡을 주는 방법, 방열핀을 절개하여 공기의 유로를 복잡하게 하여 공기의 난류를 형성하여 공기 측 열전달 계수를 높이는 방법, 방열핀의 표면에 친수성 코팅제를 발라 표면에 맺히는 물방울이 맺히지 못하고 바로바로 흘러내리게 하므로서 공기저항을 줄이고 공기의 흐름을 원할하게 하여 성능을 개선하는 방안들이 널리 사용되고 있다.

이 친수성 코팅제의 원리는 대부분이 냉/난방 코일의 재질인 알루미늄 표면에 도포하여 알루미늄표면의 부식을 막고 친수성을 유지하여 물방울이 잘 흘러가게 하는 것이 목적이다.

즉, 알루미늄에 친수성 도료의 도포는 주로 침적이나 스프레이 방식에 의지하며 주목적이 알루미늄코일의 부식방지가 주목적이다. 이러한 코일의 방열핀 부식방지를 위해 적용되는 기술로는 알루미늄 소재 생산업체로부터의 도료코팅에 의하여 도막두께와 코팅의 품질이 결정되고 그 부식방지 성능은 확인할 방법이 없게 된다.

현재까지의 개발된 기술로는 표면코팅이 대종을 이루고 있다. 그러나, 도료코팅시 그 코팅방법이 매우 복잡하고, 방열핀의 사이 틈새에 필요한 두께만큼의 도막을 형성하기가 쉽지 않으며, 도막을 형성한 경우 장시간 사용시 도막이 벗겨져 방열핀 및 냉/난방 코일이 부식될 가능성이 매우 높다는 문제점이 있었다. 또한, 상대적으로 살균력이 떨어지므로 실내 공기를 오염시킬 수 있다는 단점이 있었다.

더불어, 도막을 냉/난방 코일의 표면에 형성한 경우에는 냉/난방 코일이 그 도막에 의해 열전도율이 감소하게 되므로 냉/난방 효율이 감소된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 에어컨을 포함한 각종 공조기의 냉/난방 코일의 표면에 나노 실버 진공 증착을 수행하여 알루미늄 재질의 부식을 방지하고, 냉/난방 기체 및 유체의 살균을 수행하며 우수한 열전도율을 유지할 수 있도록 한 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공조기의 냉/난방 열교환부의 내부 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공조기 코일에 나노 실버의 이온 클러스트 스퍼터링을 상태를 나타내는 도면,

도 3a, 3b, 4a, 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 실버가 증착된 공조기 코일에 대한 친수성 및 박테리아 배양실험 상태를 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

6:냉/난방코일, 10:은나노입자,

14:아르곤이온, 16:은이온,

18:코팅층.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 10-5∼10-7 Torr정도의 진공도하에서 진공실 압력이 100²Torr 될 때까지 아르곤 가스를 유입시키고, 표적재료인 은나노입자에 높은 부전압(-500~-500V)을 걸어 글로우 방전에 의해 아르곤 가스의 양이온이 음극으로 대전된 표적재료인 은나노입자 표면에 충돌하도록 하여 은나노입자를 원자형태로 방출시켜 증기상이 냉/난방 코일의 표면에 은나노 코팅층으로 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 냉/난방 코일의 두께는 50 내지 200㎛가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 냉/난방 코일은 은나노 코팅과정 전에 친수성 페인트를 그 표면에 도포하는 과정을 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법이 제공된다. 한편, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 나노 실버가 증착된 공조기 코일이 제공된다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법은 에어컨을 포함한 각종 공조기의 냉/난방 코일의 표면에 나노 실버 진공 증착을 수행하여 알루미늄 재질의 부식을 방지하고, 냉/난방 기체 및 유체의 살균을 수행하며 우수한 열전도율을 유지할 수 있도록 한 방법이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공조기의 냉/난방 열교환부의 내부 구조를 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 본 발명의 나노 실버 진공증착을 실행하기 위한 공조기의 열교환부(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 냉/난방 유체가 통과하는 냉/난방관(4)과, 그 냉/난방관(4)의 공기 접촉 표면적을 넓히기 위해 냉/난방관(4)과 삽입공(8)통해 직각 교차상태로 적층 결합되는 다수의 냉/난방 코일(6)로 이루어진다.

통상, 상기한 냉/난방 코일(6)은 알루미늄 박막으로 이루어져 있으며, 그 외표면에는 도료의 도포를 통해 도막이 형성되어져 있으나, 이러한 도막은 인체에 유해한 물질인 경우가 많으며, 장시간 사용시 도막이 벗겨져 내부의 금속(알루미늄 박막)이 부식되는 경우가 빈번하였다.

따라서, 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법은 이러한 공조기의 냉/난방 코일(6)을 나노 실버로 진공 증착하는 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공조기 코일에 나노 실버의 이온 클러스트 스퍼터링을 상태를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 실버가 증착된 공조기 코일에 대한 친수성 및 박테리아 배양실험 상태를 도시한 도면이다.

이를 참조하면, 본 발명은 공조기의 냉/난방 코일(6)에 나노 실버의 이온 클러스트 스퍼터링을 수행하는 바, 스퍼터링(Sputtering)은 주로 반도체제조 공정 중에 사용되고 있으며 사용목적에 따라 전자파 차폐 등을 위해 사용되며 일반적인 스퍼터링이란 고체의 표면에 고 에너지의 입자를 충돌시키면서 목표물질의 원자가 완전 탄성충돌에 의하여 운동량을 교환하여 표면 밖으로 튀어나오게 한다.

이처럼 이온(iron)물질의 원자간 결합에너지보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우 이 이온의 충격에 의하여 물질의 격자간원자가 다른 위치로 밀리게 되고 원자의 표면탈출이 발생하게 되는 현상을 물리학에서 스퍼터링(Sputtering)이라고 한다.

박막증착에는 스퍼터링(Sputtering)이라 함은 Target원자의 방출과 그 원자의 Substrate에의 부착이라는 2가지 과정을 포함한다.

이러한 스퍼터링의 원리는 진공이 유지된 Chamber내에서 스파터 기체로 아르곤 가스 (Ar)을 흘려주면서 Target(Cathod : 음극)에 직류전원을 인가하면 (㎠당 1W정도), 증착 하고자 하는 기판 (코팅물)과 Target사이에 Plasma가 발생한다. 이러한 Plasma내에는 고출력 직류전류계에 의해서 음극 (cathode)으로 가속되어 Target표면에 충돌하게 된다. 이 충돌에너지에 의해 Target 의 원자분자가 튀어 오르게 된다.

이와 같이 Target의 물질이 떨어져 나오는 현상을 Sputtering이라 하며 금속, 프라스틱, 유리등의 소재를 화학적 개질을 목적으로 진공을 이용하여 금속의 증발이 용이한 원리를 이용하여 진공 중에 금속을 가열하면 금속은 증발, 비산하여 진공 중에 놓여 있는 소재의 박막을 이루어 금속화하는 과정을 이룬다.

이러한 스퍼터링은 그 종류에 따라 RF 스퍼터링 방법, 마그네트론 스퍼터링 방법, 이온 스퍼터링 방법 등이 있으며 각각의 목적에 따라 표면의 이온화를 증가시키기 위한 여러 방법이 채택되고 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 공조기 코일에 나노 실버를 진공 증착하기 위한 방법으로는 상기한 RF 스퍼터링 방법, 마그네트론 스퍼터링 방법, 이온 스퍼터링 방법중 어떤 방법이나 그 사용이 무관하나, 특히 이온 스퍼터링이나 RF 스퍼터링 방법을 적용함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 공조기 코일의 나노 실버 진공 증착과정으로 이온 스퍼터링방법을 기술한다.

이온 스터터링의 경우, 초기에는 진공증착과 동일한 10-5∼10-7 Torr정도의 진공도를 유지하나 플라즈마를 일으킬 수 있는 아르곤 가스가 진공실 압력이 100²Torr 될 때까지 아르곤 가스를 유입시키고, 표적재료에 높은 부전압(-500~-500V)을 걸어 음극으로 만든다. 이때, 아르곤 가스가 유입된 플라즈마 상태의 영역을 CDS(12)라 한다.

이때, 정규 글로우 방전에 의해 발생한 높은 에너지(1000eV)를 가진 불활성가스 양이온(14)이 음극으로 대전된 표적재료인 은나노입자 표면(10)에 충돌하여 표적재료인 은나노를 원자형태(16)로 방출시키며 진공 증착의 경우보다 높은 10 ~ 40eV 정도 에너지를 가진 증기상이 피처리물(냉/난방 코일: 6)쪽으로 이동하여 응축되게 함으로써 표면층(18)을 형성하는 방법이다.

이러한 방법은 공조기용 코일을 제작하기 위해서 사전에 제작되어야 하는 공조기용 휜의 표면 처리방법에 대한 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 은나노 스퍼터링 처리된 휜을 적용하여 공조기용 냉각코일을 제작함으로써 냉각코일에서의 열전달 상승 가져오는 효과뿐만 아니라 코일 표면의 친수성 및 방오, 탈취 및 살균의 효과를 가져오는 것을 포함한다.

또한, 바람직하게 비표적물인 냉/난방 코일(6: 순수 100% 알루미늄 박판) 및 친수성 페인트가 도포된 알루미늄 박판을 사용하며, 모두 그 두께는 50 내지 200㎛이 되도록 한다.

본 발명의 방법에 있어서 사용되는 스퍼터링 방법은 클러스트 이온 스퍼터링은 에너지를 가진 입자에 의해 플라즈마 상태에서 이온화된 원자가 가속되어 표적물질(Target: 은나노입자)을 때리게 되고, 이로 인해 떨어져 나온 은나노 원자들이 코팅하고자 하는 기판(Substrade: 냉/난방 코일: 6)의 표면에 증착된다. 여기서 적용하고자 하는 스퍼터링 방법으로는 이온 스퍼터링 방법으로 에너지를 가진 입자에 의해 표면을 러프(rough)하게 하여 이때의 운동량교환으로 고체 표면으로부터의 재료가 이탈 방출되게 하는 과정이다.

그러므로, 피처리물과 마주보는 기판 표면(알루미늄 박판)에서 불활성 가스인 아르곤 가스가 글로우 방전에 의하여 플라즈마를 형성하고 음극인 표적재료 표면에 아르곤 이온이 충돌하는 이온 폭격을 일으켜 은나노 입자가 증기상으로 방출하게 된다.

이 방법은 화학적 혹은 열적반응 과정이 아니며 기계적 과정에 의해 (운동량을 이용) 증기상을 만드는 방법으로 어느 재료의 표적재료도 사용할 수 있는 장점이 있으며 일반적으로 DC방법을 사용하나 비전도성 표적재료의 경우에는 AC과정인 RF전위를 이용하여 스퍼터링 한다. 발명에서 적용하는 클러스터 이온 소스를 적용하는 클러스터 스퍼터링은 사이즈를 자유자재로 스퍼터링 하여 안정된 나노구조의 클러스터를 제어하여 순수한 박막증착을 구현하였다.

본 방법은 코팅전 피처리물을 양극으로 활용하여 글로우 방전시키므로 스퍼터링에 의한 표면의 산화물 및 불순물의 제거가 가능하고 표면의 활성화로 코팅층의 접착성이 우수하다.

아래의 표는 나노 실버 입자가 코팅된 냉/난방 코일(6)의 표면에 레지오넬라 및 황색포도상구균을 배양하여 살균능 시험을 행한 결과이고, 도 3a는 최초 나노 실버 입자가 코팅된 냉/난방 코일(6)에 레지오넬라를 배양했을 때의 균주의 확인상태를 도시한 사진이며, 도 3b는 2시간이 경과된 균주의 확인상태이다.

또한, 도 4a는 최초 나노 실버 입자가 코팅된 냉/난방 코일(6)에 황색포도상구균을 배양했을 때의 균주의 확인상태를 도시한 사진이며, 도 4b는 2시간이 경과된 균주의 확인상태이다(실험 및 결과도출은 한국 환경수도 연구소에서 실시함).

[표 1]

시험균주	시료명	단위	초기균수	2시간경과후	7일경과후
레지오넬라	은나노코팅냉/난방코일	CFU/㎖	1.5×103	불검출	불검출
	대조군	CFU/㎖	1.5×103	1.5×103	6.0×108
황색포도상구균	은나노코팅냉/난방코일	CFU/㎖	1.8×103	불검출	불검출
	대조군	CFU/㎖	1.8×103	1.8×103	7.2×109

실험 결과, 본 발명에 따른 은나노 코팅이 이루어진 냉/난방 코일(6)에 레지오넬라 및 황색포도상구균을 배양한 결과, 2시간이 경과된 후 및 7일이 경과된 후에 전혀 균이 검출되지 않았으나, 이에 반하여 일반적인 냉/난방 코일(6; 대조군)의 경우에는 2시간이 지난 뒤에 살균효과가 전혀 없었으며 7일이 경과된 후에는 균의 개수가 급증하였음을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법은 이온 스퍼터링법을 이용하여 각종 공조기의 냉/난방 코일표면을 은나노 코팅함으로써 장시간에 걸친 내식성이 효과적으로 향상되었으며, 표면 살균 기능이 더욱 강력해졌다는 효과가 있다.

Claims (4)

10-5∼10-7 Torr정도의 진공도하에서 진공실 압력이 100²Torr 될 때까지 아르곤 가스를 유입시키고, 표적재료인 은나노입자에 높은 부전압(-500~-500V)을 걸어 글로우 방전에 의해 아르곤 가스의 양이온이 음극으로 대전된 표적재료인 은나노입자 표면에 충돌하도록 하여 은나노입자를 원자형태로 방출시켜 증기상이 냉/난방 코일의 표면에 은나노 코팅층으로 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법.

제 1 항에 있어서, 상기 냉/난방 코일의 두께는 50 내지 200㎛가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법.

제 1 항에 있어서, 상기 냉/난방 코일은 은나노 코팅과정 전에 친수성 페인트를 그 표면에 도포하는 과정을 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노 실버가 증착된 공조기 코일 제조방법.

제 1 항의 방법으로 제조된 나노 실버가 증착된 공조기 코일.