KR20170016100A - 극친수성 소변기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 극친수성 성질을 사용하여 소변이 튐을 방지하는 소변기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소변기 내부 혹은 소변기 전체를 극친수성으로 만들어 소변과 소변이 닿는 소변기 내부 벽면과의 인력을 매우 크게 하여 소변이 벽면에 닿았을 때 강한 인력에 의해 소변이 반사되지 못 하고 벽면에 붙들리게 함으로써 소변이 튐을 방지하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 극친수성 성질을 만들 수 있는 여러 가지 방법들 중 대표적인 두 가지 방법 중, 하나는 TiO₂ 표면 위에 자외선을 조사하는 광유도성 방식이고, 다른 하나는 SiO₂ 표면 위에 CF₄ 플라즈마로 표면을 부식시켜 극친수성을 얻는 방식이다.

Description

극친수성 소변기{The superhydrophilic urinal}

본 발명은 소변이 튀는 것을 방지하는 소변기이며, 구체적으로 소변기 내부 혹은 소변기 전체 또는 일부를 극친수성으로 만들어 소변과 소변기 벽면 사이에 강한 인력이 작용하도록 함으로써 소변이 벽면에 의해 반사되지 않고 벽면에 부착되면서 흐르도록 하는 소변기이다.

현재 공공장소에서 사용되는 소변기들을 보면 소변기 벽면에 반사되는 오줌 때문에 소변기 주변에 오줌으로 이루어진 웅덩이가 형성되어 있는 모습을 많이 볼 수 있다. 오줌 웅덩이가 생길 경우 오줌 내부에 존재하는 암모니아 성분 때문에 악취도 많이 날뿐더러 오랜 시간 방치할 경우 오줌 내 단백질로부터 세균들이 형성될 수 있기에 문제가 많다. 따라서 이를 해결하기 위해 소변기 내부를 극친수성(superhydrophilic)으로 만들어 오줌이 소변기 벽면에 의해 반사되는 양을 줄이고자 한다.

극친수성이란 물과 표면과의 인력이 매우 크다는 뜻으로써 표면이 물 분자를 세게 잡아당기기 때문에 물이 표면 위에 넓게 퍼지는 특징이 있다. 반대로 극소수성이란 표면과 물과의 인력이 매우 약해 표면이 물을 거의 잡아두지 못 하게 된다.

따라서 이와 같은 극친수성의 성질을 소변기에 이용하고자 한다. 도 1a에 도시한 바와 같이, 일반적으로는 소변이 소변기에 반사되어 튀게 된다. 그러나 내부를 극친수성으로 만들 경우, 도 1b처럼 극친수성 표면이 수분을 잡아 끌어주기에 반사되는 오줌의 양을 현저히 줄일 수 있다. 이를 사용하면 오줌이 반사되는 양이 줄기 때문에 위생적으로도 도움이 될 뿐더러 청소비용까지 감소시킬 수 있기에 비용도 절감되는 효과도 나타난다.

한국 특허공개 10-2002-7017721 한국 실용신안 공개 20-2010-0008809 한국 특허공개 10-2009-0108168

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소변기의 내부 혹은 소변기 전체를 극친수성으로 만들어 소변기 내부 벽면과 소변과의 인력을 크게 만듬으로써 소변이 바깥으로 튀는 것을 방지하는 것이다.

극친수성을 만들 수 있는 방법은 여러 가지가 개발되어 왔으며 그 중 두 가지를 소개하고자 한다.

첫 번째는 TiO₂ 표면 위에 자외선을 조사함으로써 수소결합의 수를 변화시켜 극친수성을 만드는 광 유발(photoinduced) 방식이다. 이렇게 만든 기판이 얼마나 친수의 성질을 띠는지는 기판과 수분 표면과의 각인 접촉 각의 변화로써 확인할 수 있다.

또 다른 방식은 유리 위에 투명막(SiO₂)을 미리 코팅한 뒤 CF₄ 플라즈마로 표면을 부식시키는 공정에서 투명막 위의 나노 점들이 자가 배열되도록 유도하는 방식이다.

이러한 방식을 통해 극친수성의 성질을 얻을 수 있고 이를 소변기의 내부 벽면 혹은 소변기 전체에 적용해 소변이 튀는것을 방지하는 소변기를 만들고자 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 소변기 내부가 극친수성의 성질을 띠기 때문에 소변기 벽에 도착한 소변이 반사되지 못 하고 벽과의 강한 인력에 의하여 소변이 벽에 붙들려 있게 된다. 따라서 기존에 소변이 튐으로써 발생하던 위생 문제를 해결할 수 있을뿐더러 공공장소 등지에서 화장실 청소 비용 또한 감소 될 것이다.

도 1은 소변이 일반 소변기의 내부에 소변에 닿았을 때와 극친수성 소변기의 내부에 소변이 닿았을 때의 차이를 도식해 놓은 그림이다.
도 2는 TiO₂ 표면에 자외선을 조사함에 따라 TiO₂ 표면과 수분과의 접촉각의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 유리 위에 투명막(SiO₂)를 미리 코팅한 뒤 CF₄ 플라즈마로 표면을 부식시키는 공정에서 투명막 위의 나노 점들이 자가 배열되도록 유도함으로써 극친수성의 성질을 얻는 방법의 모식도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 여기서 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

극 친수성을 얻는 방법들은 다양하며, 그 가운데 대표적인 방법을 도면을 참조하여 이하에 설명한다.

도 1은 각각 일반 소변기와 극친수성 성질을 지닌 소변기에 소변이 닿았을 때의 모습을 보여주는 모식도이다. 도 1a에 도시한 바와 같이, 일반 소변기의 경우 소변이 벽에서 바로 반사되어 튀게 되나, 소변기 내부 벽을 극친수성으로 변환시킬 경우 도 1b와 같이 벽에 퍼지게 되어 그냥 아래로 흐르게 된다.

극 친수성을 얻는 첫 번째 방법은 소변기 내부 표면 전체 혹은 소변과 접촉하는 부분을 TiO₂ 코팅하고 그 TiO₂ 표면 위에 자외선을 조사하는 광유도성 방식이다.

도 2는 TiO₂ 표면에 자외선을 조사하였을 때 TiO₂ 표면과 수분과의 접촉각의 변화를 보여주어 TiO₂ 표면과 수분과의 인력이 급격하게 증가함을 보여주는 그래프이다. 도 2를 보면 TiO₂ 표면 위에 자외선을 조사하기 전에는 접촉각이 48도 정도로 매우 컸으나 조사하고 난 후 접촉각이 거의 0도에 가깝게 급격히 감소한 것을 볼 수 있다. 접촉각이 작아졌다는 것은 수분이 표면에 넓게 퍼져있다는 뜻으로 이를 통해 TiO₂ 표면과 수분과의 인력이 매우 커졌음을 알 수 있다.

두 번째 방법은 SiO₂ 표면 위에 CF₄ 플라즈마로 표면을 부식시켜 극친수성을 얻는 방식이다.

도 3은 유리 위에 투명막(SiO₂)를 미리 코팅한 뒤 CF₄ 플라즈마로 표면을 부식시키는 공정에서 투명막 위의 나노 점들이 자가 배열되도록 유도하여 이렇게 배열된 나노 점들은 기존의 부식속도 차이를 유발해 유리 표면 위에 나노 구조를 형성하고 이 과정을 통해 극친수성을 얻는 모식도이다.

도 3의 방식으로 극친수성 성질을 얻을 경우 기존의 마이크로 금속입자를 사용하는 유리 패턴 제작 방법에 비해 공정 과정을 몇 단계 줄일 수 있으므로 가격도 절감될 뿐더러 환경에 유해한 강산용액을 사용하지 않아도 되므로 환경 친화적이다.

또한, 도 3의 공정이 무엇보다도 소변기에 적합한 이유는 뛰어난 내구성 때문이다. 만약 단순히 소변기 표면 위에 극친수성 코팅을 할 경우 오래 쓰다 보면 코팅이 벗겨질 위험이 있는데 소변기 같은 경우 반영구적으로 사용해야 하기에 이런 문제점이 있어서는 안 된다. 따라서 위 공정을 사용하면 소변기 윗부분만 극친수성으로 코팅을 하는 것이 아니라 소변기 자체를 극친수성 표면과 일체화시키므로 코팅이 벗겨질 염려가 없어 내구성이 매우 뛰어나다. 도 3의 세 번째 그림에 나노 돌기 부분이 내부의 유리와 일체화되어 있는 모습을 볼 수 있다. 또한, 소변기의 주 재료가 유리재료인 세라믹이라는 점에서 더욱더 좋다.

Claims (3)

1. 소변기 일부 혹은 전체를 극친수성으로 만들어 소변과 소변기 내부 벽면과의 인력을 크게 함으로써 소변이 튀는것을 방지하는 소변기.
2. 제 1항에 있어서,
   소변기 내부의 일부 혹은 전체에 TiO₂ 코팅을 하고 코팅 위에 자외선 처리를 하여 극친수성 성질을 띠게 함으로써 소변이 튐을 방지하는 소변기.
3. 제 1항에 있어서,
   유리 위에 투명막(SiO₂)를 미리 코팅한 뒤 CF₄ 플라즈마로 표면을 부식시키는 공정에서 투명막 위의 나노 점들이 자가 배열되도록 유도하는 방식으로 극친수성 성질을 소변기 전체에 형성시켜 소변이 튐을 방지하는 소변기.

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