KR20070121402A - 광촉매 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매 필터에 관한 것으로, 하우징과, 하우징 내에 배치된 자외선 광원과, 상기 자외선 광원의 상하부 각각에 배치되고 상기 자외선 광원에서 발생된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 미디어를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 광촉매로서 미세화한 TiO2를 사용함으로써 입자 표면적 증가에 의한 TiO2의 광화학 효율을 증대시켜 NH3 및 유기물을 비롯한 기타 오염원에 대한 제거효율을 향상시키는 효과가 있다.
광촉매 필터, 화학필터, NH₃오염, 유기물 오염
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터 사용에 따른 NH3 제거효율을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터 사용에 따른 유기물 제거효율을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터 사용에 따른 압력강하를 나타내는 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100; 광촉매 필터
110; 하우징
121-136; 냉음극관 자외선 램프
141-148; 다공성 세라믹 미디어
본 발명은 필터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가스상 오염물질을 필터링하는 광촉매 필터에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정에서는 디바이스의 세밀화, 고집적화 및 복잡한 공정 과정으로 인해 미립자 뿐만 아니라 지금까지 문제시 되지 않았던 가스상 오염물질(AMCs; Airbone Molecular Contaminants)의 고도한 환경제어가 필요시되고 있다. 특히, 포토 공정에서는 이들 AMCs 성분 중에서 NH3, SOx 및 유기물 등에 의한 레티클 헤이즈 발생으로 렌즈 강도 하락(Lenz Intensity Drop) 및 디바이스 불량 드이 발생되어 신뢰성 및 수율에 직접적인 영향을 미치고 있다.
일반적으로 이들 AMCs 성분을 제거하기 위해서는 활성탄과 이온교환섬유 등을 이용한 화학 필터(Chemical Filter)가 사용되고 있다. 그렇지만, 이들 화학 필터는 수명이 짧고, 재사용이 불가능하여 교체 및 유지보수 비용이 증가할 뿐만 아니라 미립자와 AMCs를 동시에 제거하고 있기 때문에 압력손실이 높아지는 등 다양한 문제점이 지적되고 있다. 또한, 기존의 광촉매를 사용하는 오염원 제어시스템은 오염원에 대한 제거효율이 극히 낮기 때문에 화학 필터를 혼용하여 사용하는 경우가 대부분이다.
이에 본 발명은 상술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오염물질을 효과적으로 여과시킬 수 있는 광촉매 필터를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광촉매 필터는 TiO2가 코딩처리된 복수개의 미디어를 복수개의 자외선 램프의 상하부 각각에 배치한 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터는, 하우징과; 상기 하우징 내에 배치된 자외선 광원과; 상기 자외선 광원의 상하부 각각에 배치되고 상기 자외선 광원에서 발생된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 미디어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 있어서, 상기 광촉매는 산화티탄(TiO2)을 포함한다. 상기 미디어는 다공성 세라믹으로 구성된다. 상기 하우징은 외부 공기의 유출입이 가능한 상면과 하면을 갖는다. 상기 자외선 광원은 상기 미디어의 표면과 이격되고 상기 표면을 가로질러 배치된다.
본 실시예에 있어서, 상기 자외선 광원은 복수열의 횡대로 배열된 냉음극관 자외선 램프들이고, 상기 미디어는 상기 복수열의 횡대로 배열된 냉음극관 자외선 램프들의 상하부 각각에 배치된 상기 광촉매로서 산화티탄이 코팅된 복수개의 다공성 세라믹 미디어들이다.
본 발명에 의하면, 광촉매로서 미세화한 TiO2를 사용함으로써 입자 표면적 증가에 의한 TiO2의 광화학 효율을 증대시켜 NH3 및 유기물을 비롯한 기타 오염원에 대한 제거효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 광촉매 필터를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
(실시예)
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터를 도시한 것이며, 도 1은 광촉매 필터의 평면도이고, 도 2는 광촉매 필터의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예의 광촉매 필터(100)는 대체로 사각형의 하우징(110) 내에 총 16개의 냉음극관 자외선 램프(121-136)이 배치되어 있다. 냉음극관 자외선 램프(121-136)는 8열 횡대로 배치되고, 제1열에는 두 개의 냉음극관 자외선 램프(121-122)가 배치되고, 제2 열 내지 제8열에도 같은 방식으로 냉음극관 자외선 램프(123-136)이 배치된다.
냉음극관 자외선 램프(121-136) 중에서 좌측 상단의 4열 횡대로 늘어선 냉음극관 자외선 램프(121,123,125,127)의 상하부 각각에는 미디어(141,145)가 배치된다. 그리고, 우측 상단의 4열 횡대로 늘어선 냉음극관 자외선 램 프(122,124,126,128)의 상하부 각각에도 미디어(142,146)가 배치된다. 마찬가지로 좌우 하단의 4열 횡대로 늘어선 냉음극관 자외선 램프(129,131,133,135)의 상하부 각각에 미디어(143,147)가 배치되고 우측 하단의 4열 횡대로 늘어선 냉음극관 자외선 램프(130,132,134,136)의 상하부 각각에 미디어(144,148)가 배치된다. 즉, 하우징(110)에는 총 8개의 미디어(141-148)가 내장되고, 미디어(141-148) 표면을 가로지르도록 자외선 램프(121-136)가 미디어(141-148)의 상하 이격 배열된다.
하우징(110)의 상단(110A) 및 하단(110B)은 주위의 공기가 입출입 가능하도록 설계되어 있어, 주위의 공기가 하우징(110)의 상단(110A)으로부터 유입되어 상단 미디어(141-144) 및 하단 미디어(145-148)를 거친 후 하단(110B)을 통해서 하우징(110)으로부터 유출된다.
8개의 미디어(141-148) 각각은 대체로 고리 모양으로서 세라믹으로 구성된 마치 벌집모양을 가지는 다공성의 세라믹 미디어(Ceramic Honeycomb Media)이다. 이들 미디어(141-148)에는 광촉매로서 산화티탄(TiO2)이 코팅되어 있다. 광촉매제인 TiO2가 대략 380 nm 이하의 파장을 가지는 자외선이 조사되면 TiO2가 여기(勵起)되어 강한 산화력을 가진 하이드록시 라디칼(OH)과 산소(O2)를 활성화시켜 산소의 강한 산화력에 의해 오염된 물질(예; NH3, 유기물)이 산화되어 사람의 신체에 해를 주지 않는 물질(예; CO2, H2O)로 변화된다.
여기서, 자외선 램프(121-136)의 조사에 의해 TiO2는 광화학 활성이 일어나 는데, TiO2의 광화학 활성은 TiO2 표면에서 일어나기 때문에 TiO2 크기를 작게하는 것이 필터링 효과의 극대화에 있어서 무엇보다도 중요하다.
TiO2 입자의 제조는 후술하는 바와 같이 화학식 1 내지 4에서 나타낸 바와 같은 제법을 사용할 수 있다.
먼저, 하기 화학식 1에서와 같이 티탄철광석(FeTiO3)를 황산(H2SO4)과 반응시킨다.
그다음, 하기 화학식 2에서와 같이 TiSO 를 가수분해시켜 TiO 씨드(seed)를 생성시킨다.
이후에, 하기 화학식 3에서와 같이 소성 공정을 진행한다.
마지막으로, TiO2의 뛰어난 광화학 활성화를 위해 후처리, 즉 표면처리, 세정 및 건조 처리를 진행한다.
이상의 일련의 처리를 통하면 TiO2의 입자크기는 종래 30㎚ 정도에서 대략 7㎚ 정도로 미세화된다.
광촉매 필터(100)의 오염원 제거 메카니즘의 기본은 오염원의 흡착과 분해로 이루어진다. 따라서, 미디어(141-148)에 담지하는 TiO2의 양을 최적화함으로써 TiO2의 오염원 제거효율을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 미디어(141-148)에 담지되는 TiO2 양이 적으면 TiO2에 의한 오염원의 분해속도가 흡착속도보다 늦어져 오염원의 효율적인 제거가 이루어지지 않는다. 반대로, TiO2 양이 너무 많으면 흡착되는 양에 비해 분해(제거)되는 양이 많아 높은 제거효율을 기대할 수 없게 된다. 따라서, 미디어(141-148)의 오염원 흡착속도와 분해속도를 동일하게 조절하므로써 TiO2의 광화학 분해(제거)가 최적화되어 오염원 제거효율이 향상된다.
미디어(141-148)는 직경이 대략 300mm 정도로서 그 표면적이 대체로 커서 TiO2 담지량의 조절이 가능하고, 불연성의 세라믹으로 구성되어 있어서 자외선 램프(121-136)와의 거리에 관한 제약이 없으며, 공극율이 높아 통기저항이 작아서 압력손실이 작다. 또한, 유체와의 접촉효율이 좋으므로 오염원 제거 및 압력손실면에서 최대의 효과를 낼 수 있게 구성된다. 미디어(141-148)는 외관이 원형이어서 기계적 강도가 비교적 강하고 재생시 세정 및 열처리에 대응 가능하다. 미디어(141-148)의 두께 또한 오염원 제거효율 및 수명에 직접적인 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 미디어(141-148)의 두께는 대략 17mm 정도로 설계할 수 있다. 미디어(141- 148)의 두께가 너무 두꺼운 경우 자외선이 미디어(141-148) 안으로 완전히 조사되지 않기 때문에 대략 17mm 정도의 두께가 가장 적합하다.
상기와 같이 구성된 광촉매 필터(100)의 사용에 따른 오염원 제거 및 효율을 평가하면 도 3 내지 도 5에 나타난 바와 같다. 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 필터 사용에 따른 오염원 제거효율을 평가한 것으로, 도 3은 NH3 제거효율을 나타낸 그래프이고, 도 4는 유기물 제거효율을 나타낸 그래프이고, 도 5는 압력강하를 나타내는 그래프이다.
종래의 광촉매 필터는 주로 가정이나 산업체 시설의 ppb 레벨에서의 제어만이 가능하였으며, 단독으로는 효율이 낮기 때문에 화학필터와 복합적으로 사용되어 왔다. 그러나, 도 3을 참조하면, 본 발명의 광촉매 필터(100)를 이용하게 되면 클린룸 내부로 유입되는 극미량(ppb 레벨)의 NH3에 높은 제거효율을 나타낸 것을 알 수 있다. 게다가, 어떠한 2차 오염원의 아웃개싱(outgasing)도 없음을 확인할 수 있다. 특히, 풍속 변화에 따른 NH3 제거효율은 풍속 0.5 m/s에서는 화학필터와 동등한 수준(90% 이상)의 효율을 보임을 알 수 있다.
최근, D80, FN63 등 나노-디바이스가 도입됨에 따라 지금까지는 이슈화되지 않았던 각종의 유기물 오염에 의한 공정 영향성에 대한 관심이 높아지고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 클린룸 내에 존재하는 저농도의 각종 유기물, 예를 들면, PGME(Propylene Glycol Monomethyl Ether), 톨루엔, PGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate), 크실렌 등의 효율적인 분해 및 제거가 가능하다. 이러 한 유기물 제거 특성은 웨이퍼 표면의 친수성을 충분히 유지가능하게 하여, 게이트 옥사이드의 절연성 열화의 개선에도 효과를 기대할 수 있다. 또한, 본 광촉매 필터(100)는 활성탄계 화학필터의 고비점 유기물 성분의 치환흡착에 의한 냄새발생 우려가 없어서 향후 클린룸 내의 유기 오염 제어를 위해 안전적으로 그리고 효과적으로 사용이 가능하다.
본 발명은 미디어(141-148)로서 다공성의 세라믹을 사용하기 때문에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기존의 활성탄계 및 이온교환수지계에 비해 압력손실을 풍속 0.5 m/s 에서 약 90% 감소시킬 수 있다. 따라서, 팬 용량 부족에 따른 풍속 강하를 최소화할 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광촉매로서 미세화한 TiO2를 사용함으로써 입자 표면적 증가에 의한 TiO2의 광화학 효율을 증대시켜 NH3 및 유기물을 비롯한 기타 오염원에 대한 제거효율을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (6)
- 하우징과;상기 하우징 내에 배치된 자외선 광원과;상기 자외선 광원의 상하부 각각에 배치되고 상기 자외선 광원에서 발생된 자외선에 의해 활성화되는 광촉매가 코팅된 미디어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 필터.
- 제1항에 있어서,상기 광촉매는 산화티탄(TiO2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 필터.
- 제1항에 있어서,상기 미디어는 다공성 세라믹으로 구성된 것을 특징으로 하는 광촉매 필터.
- 제1항에 있어서,상기 하우징은 외부 공기의 유출입이 가능한 상면과 하면을 갖는 것을 특징으로 하는 광촉매 필터.
- 제1항에 있어서,상기 자외선 광원은 상기 미디어의 표면과 이격되고 상기 표면을 가로질러 배치된 것을 특징으로 하는 광촉매 필터.
- 제1항에 있어서,상기 자외선 광원은 복수열의 횡대로 배열된 냉음극관 자외선 램프들이고, 상기 미디어는 상기 복수열의 횡대로 배열된 냉음극관 자외선 램프들의 상하부 각각에 배치되고 상기 광촉매로서 산화티탄(TiO2)이 코팅된 복수개의 다공성 세라믹 미디어들인 것을 특징으로 하는 광촉매 필터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060056434A KR20070121402A (ko) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | 광촉매 필터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060056434A KR20070121402A (ko) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | 광촉매 필터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070121402A true KR20070121402A (ko) | 2007-12-27 |
Family
ID=39138807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060056434A KR20070121402A (ko) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | 광촉매 필터 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20070121402A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100913784B1 (ko) * | 2008-01-17 | 2009-08-26 | 인하대학교 산학협력단 | 산화티탄-티탄철석 접합 구조를 갖는 광촉매제 및 이의제조방법 |
-
2006
- 2006-06-22 KR KR1020060056434A patent/KR20070121402A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100913784B1 (ko) * | 2008-01-17 | 2009-08-26 | 인하대학교 산학협력단 | 산화티탄-티탄철석 접합 구조를 갖는 광촉매제 및 이의제조방법 |
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