KR20180010610A - TiO2를 활용한 스마트폰 및 태블릿PC 강화유리 박테리아 살균 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트폰과 태블릿 PC의 박테리아 살균에 관한 발명이다.

Description

TiO2를 활용한 스마트폰 및 태블릿PC 강화유리 박테리아 살균{Sterilization bacteria on Smartphone and Tablet PC Glass using TiO2}

본 발명은 스마트폰 및 태블릿 PC 강화유리의 박테리아 살균에 관한 것으로, 강화유리 표면의 작은 틈을 TiO₂코팅으로 메워 더이상 이물질과 박테리아가 표면의 틈 사이에 존재하지 못하게 할 뿐만 아니라 TiO₂라는 촉매제를 사용하여 코팅표면의 박테리아를 살균하는 것에 관한 것이다.

시중에 판매중인 스마트폰 및 태블릿 PC의 강화유리 표면에는 약 100nm의 작은 흠집들이 존재한다. 이러한 흠집을 메우기 위해 시중에는 나노코팅제라는 제품을 판매중인데 실험을 진행해본 결과 이러한 코팅제에는 박테리아를 살균하는 살균능력이 없어 이러한 나노코팅제에 살균력을 지닌 TiO₂를 혼합함으로써 박테리아를 살균하는 기능이 추가된 코팅제를 제작하는 것이다.

TiO₂는 크게 아나타제형과 루타일형을 많이 사용하는데 아나타제형은 루타일형에 비해 밴드갭(Band Gap)이 높지만 한 번에 생산하는 수산화 라디칼의 양이 차이가 나므로 아나타제형을 많이 사용한다. TiO₂는 정촉매로서 산화환원 반응을 더 빠르게 하는 특징이 있는 물질이다. TiO₂는 약 3.2eV의 빛이 조사되었을 때 낮은 에너지 준위의 전자가 들뜬 상태가 되어 전도띠로 여가되고 이러한 전자의 흐름은 강력한 수산화 라디칼이 형성되는데 이러한 라디칼은 유기물을 물과 이산화탄소로 분해하는 능력이 있다. 위와 같은 메커니즘을 이용하여 박테리아를 살균하고 있다,

이러한 TiO₂ 중 가장 살균력이 우수한 TiO₂는 약 13~15nm 크기의 물질로서 TiO2는 촉매라는 특성으로 반영구적인 사용이 가능하다. 또한 치아교정기, 백색도료, 식품첨가물에 사용될 정도의 안전성을 들어 스마트폰에 적용시 사용에 있어 안전성 측면에서도 전혀 문제가 없다.

이연화 (2004). TiO2 광촉매 반응기에서 Salmonella choleraesuissubsp.의 살균특성에 관한 연구 심은주 (2006). 교정용와이어에 코팅된 TiO2광촉매의 향균 효과에 대한 연구

21세기는 정보화사회로서 전 세계 많은 사람들이 스마트폰 혹은 태블릿 PC를 사용하여 정보를 얻는다. 스마트폰에는 화장실의 변기보다 10 배에 가까운 박테리아가 검출된 자료를 토대로 사람들이 대중적으로 사용하는 스마트폰이 얼마나 박테리아가 많은지 알 수 있다.

또한 스마트폰의 연령층이 다양해지면서 아동부터 노인까지 다양하게 분포하고 있는 상황에서 스마트폰의 박테리아는 치명적인 보건 위협이 될 수 있다.

본 발명은 스마트폰 및 태블릿 PC 강화유리 표면의 약 100nm 크기의 흠집을 메우는 동시에 살균력까지 지니는 것에 있어서, 강화유리 표면에 세정액으로 이물질을 제거하는 단계, 이물질 제거가 완료된 강화유리표면에 약 13~15nm 크기의 TiO₂가 혼합된 나노코팅제를 분사하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명은 나노코팅물질과 TiO₂가 혼합된 코팅제로 강화유리 표면을 코팅함으로서 약 100nm의 작은 흠집에 이물질이 존재 할 수 없게 하면서 코팅표면에 존재하는 박테리아를 정촉매인 TiO₂가 살균하면서 다양한 연령층이 사용하는 스마트폰의 위생을 청결하게 관리하면서 국민의 위생관리를 가져 올 수 있을 것이다.

또한 기존의 강화유리와는 차별되게 강화유리를 코팅함으로써 흠집을 어느 정도 막을 수 있을 것으로 매우 유용한 발명이다.

도 1은 일반적인 스마트폰 및 태블릿 PC의 강화유리의 단면도
도 2는 시중에 판매중인 나노코팅제로 코팅한 강화유리 단면도
도 3은 코팅제에 TiO₂를 혼합한 혼합액으로 코팅한 강화유리 단면도
도 4는 강화유리에 코팅제로 코팅하는 절차

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 나노입자의 코팅층과, 13~15nm 크기의 TiO₂ 입자가 혼합되어 스마트폰 혹은 태블릿 PC 강화유리 표면에 100nm 크기의 작은 흠집들을 메워 박테리아가 틈 사이에 들어가지 않을 뿐만이 아닌 살균력을 지닌 코팅층으로서 코팅층 표면에 있는 박테리아까지 살균할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 의 단면도는 일반적인 스마트폰 혹은 태블릿 PC 강화유리로서 약 100nm크기의 작은 흠집들이 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 표면들은 쉽게 이물질에 의해 오염될 가능성이 크며 여러 종류의 박테리아와 손에 있는 각종 오염물질, 혹은 땀으로 인한 박테리아가 서식하기 알맞는 환경을 조성하여 일반인들의 건강보건에 영향을 미쳐 각종 질병을 유발할 가능성이 크다.

도 2 의 단면도는 시중에 판매중인 스마트폰 혹은 태블릿 PC 강화유리 표면의 흠집 방지용으로 판매중인 코팅제로 코팅한 강화유리 표면의 단면도이다.

기존의 유리와 달리 작은 흠집들을 나노 코팅제로 메울 수 있지만 코팅층의 표면에 발생하는 박테리아에 대해서는 제거 할 방안이 없다.

스마트폰을 사용하다 보면 사용자의 특성에 따라 아무리 코팅액으로 강화유리 표면을 코팅하였다고 해도 일정 시간이 지나면 코팅층이 벗겨지는 등 코팅층에 다양한 변화가 발생하기 시작한다. 이때 코팅층이 벗겨지면서 강화유리표면과는 다른 또다른 코팅층의 흠집이 발생하게 되어 이러한 흠집들에 사용자의 땀 혹은 이물질들이 존재하게 됨으로써 또 다른 박테리아 생성 환경을 조성하게 되어 코팅층으로 인한 2차 오염이 발생하게 된다.

도 3 은 본 발명의 단면도로서 기존의 스마트폰 혹은 태블릿 PC 강화유리 표면에 시중에 판매중인 나노코팅제와 TiO₂를 혼합한 용액을 코팅한 것으로 앞서 도 1 과 도 2 와는 차별화된 살균력을 지닌다. TiO₂의 특성상 촉매제로서 반 영구적으로 사용이 가능하며 그 결과 나노코팅층이 벗겨질 때까지 살균력을 지니게 된다.

또한 도 2의 나노코팅층이 벗겨졌을 경우에 발생하는 오염에 있어, 도 3은 코팅층에 고루 퍼져있는 TiO₂로 인하여 지속적인 산화환원 반응을 통한 살균력을 지니게 되어 2차 오염에 있어서도 지속적인 살균작용이 일어나게 된다.

본 발명의 효과를 증명하기 위한 검증실험을 진행하였다.

실험 검증에 앞서 스마트폰과 태블릿 PC의 특성상 사람의 손이 가장 많이 닿는 물체라는 점을 들어 손바닥을 배양 배지에 찍어 가장 많이 자란 박테리아를 배양시켜 대조군으로 설정하여 검증실험을 진행하였다.

(이미지 1)

위 (이미지 1) 에서 기존의 스마트폰 강화유리에 어떠한 처리를 가하지 않고 UV 광원만 조사하였을 때 박테리아가 UV 광원에 의해 살균되는지 알아보기 위해 충분한 시간 동안 UV 광원으로 조사한 결과 박테리아의 생장에 있어 UV 광원은 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.

(이미지 2)

위 (이미지 2) 에서 기존 스마트폰 강화유리에 어떠한 처리를 하지 않고 UV광원을 조사한 결과 박테리아가 강화유리 표면 전반에 걸쳐 번식함을 알 수 있다.

(이미지 3)

위 (이미지 3) 에서 시중에 판매중인 나노코팅제의 살균력을 알아보기 위해 나노코팅제로 코팅하여 UV를 15분 동안 조사한 결과 강화유리 표면 전반에 걸쳐 고루 박테리아가 번식함을 알 수 있다.

(이미지 4)

위 (이미지 4) 에서 코팅제와 TiO₂의 비율을 1:1로 혼합하여 강화유리 표면에 코팅한 후 UV 광원을 15분 동안 조사한 결과 TiO₂의 양이 너무 적어 박테리아 살균 효과가 전혀 나타나지 않았음을 알 수 있다.

(이미지 5)

위 (이미지 5) 에서 1:2로 혼합된 혼합코팅액으로 강화유리 표면을 코팅하여 UV 광원을 15분 동안 조사한 결과 (이미지 4) 와 동일하게 박테리아 살균효과가 나타나지 않음을 알 수 있다.

(이미지 6)

위 (이미지 6) 에서 1:4로 혼합한 혼합액으로 강화유리 표면을 코팅하여 UV 광원을 15분 동안 조사한 결과 강화유리 표면 전반에 걸쳐 살균 효과가 나타났음을 알 수 있다.

(이미지 7)

위 (이미지 7) 에서 1:8 로 혼합한 혼합액으로 강화유리 표면을 코팅한 결과 (이미지 6) 와 동일한 실험결과를 얻어 일정량의 TiO2 에서부터는 동일한 살균력을 지닌다는 것을 알 수 있다.

(이미지 8)

위 (이미지 8) 에서 1:4로 코팅된 강화유리에 UV 광원 조사시간을 0분으로 설정하여 배양한 결과 강화유리 표면 전반에 박테리아가 번식한 것을 알 수 있다.

(이미지 9)

위 (이미지 9) 에서 1:4로 코팅된 강화유리에 UV 광원 조사시간을 5분으로 설정하여 실험을 진행한 결과 (이미지 8) 과 동일하게 강화유리 표면 전반에 걸쳐 박테리아가 번식하였음을 알 수 있다.

(이미지 10)

위 (이미지 10) 에서 1:4로 코팅된 강화유리에 UV 광원 조사시간을 10분으로 설정하여 실험을 진행한 결과 앞서 (이미지 8) 혹은 (이미지 9) 와 달리 강화유리 표면에 박테리아가 거의 번식하지 않음을 알 수 있다.

(이미지 11)

위 (이미지 11) 에서 1:4로 코팅된 강화유리에 UV 광원 조사시간을 15분으로 설정하여 실험을 진행한 결과 앞서 진행한 (이미지 10) 과 동일하게 강화유리 표면에 박테리아가 거의 번식하지 않았음을 보아, 10분 이상에서부터는 UV 광원에 의한 TiO₂의 살균 효과가 최대로 나타난다는 것을 알 수 있다.

현재 전 세계 스마트폰 사용자는 약 10억 명으로 이 모든 사용자들에게 위 발명을 이용한 상품을 판매할 수는 없어도 시장이 넓다는 것만큼은 확실하다.

또한 지금까지 출시된 스마트폰은 모두 박테리아에 취약하며 스마트폰 혹은 태블릿 PC 강화유리를 제작하는 업체에서도 박테리아를 살균하는 강화유리를 개발했지만 값이 비싸고 이러한 강화유리를 채택한 제품에서만 박테리아 살균이 이루어진다는 점을 들어 시장성이 떨어지고 사용자들도 쉽게 구매하기 어려울 것이다.

하지만 위 발명을 이용한 제품은 기존의 스마트폰 혹은 태블릿 PC 사용자들도 쉽게 강화유리 표면을 코팅함으로서 박테리아 살균력을 지닌 디바이스(Device)를 사용하게 되고 살균력을 지닌 강화유리를 채택한 스마트폰보다 가격이 훨씬 저렴하다는 점을 들어 충분히 시장성이 있고 산업상으로도 이용가능성이 충분하다고 생각한다.

참고로 살균력을 지닌 강화유리를 탑재한 스마트폰은 아직 출시되지 않았다.

100 : 스마트폰 혹은 태블릿 PC 강화유리 단면도
200 : 스마트폰 혹은 태블릿 PC 강화유리 표면의 약 100nm 크기의 작은 흠집
300 : 시중에 판매중인 나노코팅제로 코팅하여 형성된 나노코팅층
400 : TiO₂ 입자

Claims (6)

1. 스마트폰 및 태블릿PC 강화유리 표면에 광촉매인 TiO2용액과 방호성 용액을 함께 코팅하여 오염방지, 항균효과를 동시에 갖는 코팅방법 및 그 표면을 태양광 및 자외선을 조사함으로서 유리 표면의 오염물 및 박테리아를 제거하는 방법
2. 제 1항에 있어서:
   상기 TiO2의 항균효과를 나타내기 위해 태양광 UV 자외선을 조사하여 스마트폰 및 태블릿PC 강화유리 표면의 박테리아를 제거하는 방법
3. 제 1항에 있어서:
   상기 TiO2는 스마트폰 및 태블릿PC의 크기(3~13인치)에 대하여 TiO2 5~15ml를 방호성 용액과 혼합하여 코팅을 하고, 태양광을 5~15분 이상 조사하여 강화유리 표면의 오염물 및 박테리아를 제거하는 방법
4. 제 1항에 있어서:
   상기 TiO2는 스마트폰 및 태블릿PC의 크기(3~13인치)에 대하여 TiO2 5~15ml를 방호성 용액과 혼합하여 코팅을 하고, UV 자외선 램프(200~400nm)은 5~15분 이상 조사하여 강화유리 표면의 오염물 및 박테리아를 제거하는 방법
5. 제 1항에 있어서:
   상기 TiO2는 스마트폰 및 태블릿PC의 크기(3~13인치)에 대하여 TiO2 5~15ml를 방호성 용액과 혼합하여 코팅을 하고, UV LED(365nm)로 5~15분 이상 조사하여 강화유리 표면의 오염물 및 박테리아를 제거하는 방법
6. 제 1항에 있어서:
   상기 TiO2용액에 대해 방호성 용액을 25~75%로 혼합하여 코팅함으로서 스마트폰 및 태블릿PC의 강화유리 표면의 오염을 줄일 수 있는 방법
   

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