KR20180090203A - 에어 필터 및 이를 포함하는 공기 정화 모듈 - Google Patents
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Abstract
메탈폼(metal foam) 기재, 탄소 소재 코팅층 및 가시광 활성 광촉매 코팅층을 포함하는 에어 필터를 제공한다.
Description
공기 정화 기능을 수행하는 에어 필터 및 이를 포함하는 공기 정화 모듈에 관한 것이다.
차량 공조 장치(HVAC System)는 차량의 실내외 순환 기능을 운전자가 조절할 수 있도록 만들어진 장치이다. 차량의 환기가 충분치 못한 경우, 내부에 유해 물질의 농도가 증가하여 인체에 좋지 못한 영향을 줄 수 있고, 운전자 및 동승자의 피로감을 증가시키는 원인이 되기도 한다. 따라서, 최근에는 차량 내부의 공기 질을 향상시키기 위해 공기 청정 옵션 기능을 수행하는 이오나이저(ionizer) 등이 많이 사용되고 있다. 이오나이저(ionizer)는 전원이 공급되면 전류를 고전압으로 변환하고, 이온 방전극에서 수소 이온(H+) 등의 양전하를 띠는 이온 또는 산소 이온(O2 -) 등의 음전하를 띠는 이온을 방사한다. 이렇게 방사된 이온들은 공기 중의 수분과 만나 클러스터화 되어 유해 물질에 결합되며, OH-를 발생시켜 유해 물질을 제거하는 원리를 이용하는 것이다. 그러나, 실제 이오나이저의 유해 물질 제거 성능은 낮은 수준이며, 오히려 공기 중에 오존을 생성시켜 인체에 악영향을 줄 우려가 있다. 따라서, 이오나이저를 대체하면서 인체에 무해하고 광범위한 유해 물질 제거 성능을 구현하는 에어 필터를 적용한 공기 청정 장치에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 에어 필터로서, 다양한 종류의 유해 물질에 대한 제거 성능이 우수하며, 내구성이 높고, 탈취 및 향균 기능을 효과적으로 발현할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 상기 에어 필터를 적용하여 차량 내부의 공기 질을 향상시킬 수 있는 공기 정화 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 메탈폼(metal foam) 기재, 탄소 소재 코팅층 및 가시광 활성 광촉매 코팅층을 포함하는 에어 필터를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 공기 유입구와 공기 배출구를 포함하는 본체; 상기 본체 내부에 배치된 가시광 발광 소자; 및 상기 본체 내부에 배치되고, 상기 에어 필터(air filter)를 포함하는 공기 정화 모듈을 제공한다.
상기 에어 필터는 알데히드, 암모니아, 아세트산 등의 다양한 종류의 유해 가스에 대한 제거 성능이 우수하며, 내구성이 높고, 탈취 및 향균 기능을 효과적으로 발현하여, 차량용 공기 정화 모듈에 적용시 차량 내부의 공기 질을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 에어 필터의 확대도를 SEM 이미지를 이용해 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 활성탄 입자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 활성탄 입자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 정화 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명의 일 구현예에서, 메탈폼(metal foam) 기재, 탄소 소재 코팅층 및 가시광 활성 광촉매 코팅층을 포함하는 에어 필터를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 에어 필터(30)와 그 확대 이미지를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조할 때, 상기 에어 필터(30)는 메탈폼(metal foam) 기재(31), 탄소 소재 코팅층(32) 및 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 포함한다. 구체적으로, 상기 에어 필터(30)는 상기 메탈폼 기재(31)와 상기 메탈폼 기재(31)의 표면에 코팅된 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 탄소 소재 코팅층 상에 코팅된 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 포함한다.
상기 메탈폼 기재(31)는 니켈, 철, 크롬, 알루미늄, 구리, 텅스텐, SUS, 티타늄, 은 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 메탈폼 기재(31)는 니켈, 철, 크롬, 알루미늄 또는 구리일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 메탈폼 기재(31)는 니켈을 포함할 수 있고, 예를 들어, 니켈만으로 이루어질 수 있다. 상기 메탈폼 기재(31)가 니켈을 포함하는 경우, 이를 포함하지 않는 경우에 비하여 메탈폼의 형태로 가공하는 성형성을 고려한 측면에서 유리할 수 있다.
또한, 상기 메탈폼 기재(31)의 두께는 약 1.6mm 내지 약 15mm일 수 있고, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 10mm일 수 있으며, 예를 들어, 약 3mm 내지 약 5mm일 수 있다. 상기 메탈폼 기재(31)의 두께가 두꺼울수록 표면적이 넓어지기 때문에 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 형성될 수 있는 기재 면적이 넓어지는 이점이 있다. 다만, 상기 메탈폼 기재(31)의 두께가 지나치게 두꺼울 경우, 그 내부에 광이 조사되지 못하는 부분이 생기게 되고, 광촉매 코팅량에 비하여 성능이 좋지 못한 문제점이 생길 우려가 있다. 또한, 상기 메탈폼 기재(31)의 두께가 지나치게 두꺼운 경우 상기 공기 정화 모듈을 차량 공조 장치에 적용하기 위한 크기로 적절하게 제조하지 못할 우려가 있다. 따라서, 상기 메탈폼 기재(31)의 두께를 상기 범위로 조절함으로써 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)의 코팅량 대비 우수한 공기 정화 성능을 구현할 수 있고, 상기 공기 정화 모듈을 원하는 크기로 제조하기 용이할 수 있다.
도 1을 참조할 때, 상기 메탈폼 기재(31)는 기공을 포함하는 3차원 망상 구조를 갖는다. 상기 메탈폼 기재(31)의 3차원 망상 구조에 있어서, 각각의 기공을 둘러싸면서 기본 골격을 이루는 부분이 상기 메탈폼 기재(31)의 표면이 된다. 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)은 상기 메탈폼 기재(31)의 표면 상에 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 메탈폼 기재(31)의 기공은 크기가 약 100㎛ 내지 약 1500㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 500㎛ 내지 약 1500㎛일 수 있다. 상기 기공의 크기는 기공의 최대 직경을 의미하며, SEM 또는 TEM을 이용하여 확인할 수 있다. 상기 메탈폼 기재(31)의 기공이 이와 같은 크기를 가짐으로써 공기의 흐름 속도가 적절히 확보될 수 있고, 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 내부까지 형성될 수 있어 공기 정화 기능이 우수하게 구현될 수 있다.
상기 메탈폼 기재(31)는 도 1에 도시된 바와 같이 평판 형상일 수 있고, 상기 평판 형상의 평면상의 1 제곱인치(inch2) 단위 면적에 해당하는 단위 부피 당 기공의 수가 약 20개 내지 약 110개일 수 있고, 예를 들어, 약 30개 내지 약 100개일 수 있고, 예를 들어, 약 40개 내지 약 70개일 수 있고, 예를 들어, 약 50개 내지 약 70개일 수 있다. 상기 메탈폼 기재(31)의 평면상의 1 제곱인치 단위 면적에 해당하는 단위 부피는 상기 단위 면적을 구분하는 경계선을 상기 메탈폼 기재(31)의 평면에 수직하게 연장하여 형성되는 상기 메탈폼 기재(31)의 영역을 의미한다. 도 1을 참고하면, 단위 면적(S)과 단위 부피(V)의 관계를 이해할 수 있다.
예를 들어, 상기 메탈폼 기재(31)의 평면상의 1 inch2 단위 면적(S)에 해당하는 단위 부피(V) 당 기공의 수가 적을수록 하나의 기공의 크기는 상대적으로 커지며, 상기 메탈폼 기재(31)의 평면상의 1 inch2 단위 면적(S)에 해당하는 단위 부피(V) 당 기공의 수가 많을수록 하나의 기공의 크기는 상대적으로 작아진다. 즉, 상기 메탈폼 기재(31)의 평면상의 1 inch2 단위 면적(S)에 해당하는 단위 부피(V) 당 기공의 수가 적을수록 공기의 흐름성은 높아지지만, 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 형성될 수 있는 표면적이 좁아지는 문제가 있다. 반대로, 상기 메탈폼 기재(31)의 평면상의 1 inch2 단위 면적(S)에 해당하는 단위 부피(V) 당 기공의 수가 많을수록 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 형성될 수 있는 표면적은 넓어지지만, 공기이 흐름성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 에어 필터(30)는 평면상의 1 inch2 단위 면적(S)에 해당하는 단위 부피(V) 당 전술한 범위의 기공의 수를 갖는 메탈폼 기재(31)를 포함함으로써 목적하는 공기 정화 성능 및 공기 정화 효율을 모두 확보할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 에어 필터(30)는 상기 메탈폼 기재(31)의 표면에 형성된 탄소 소재 코팅층(32) 및 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 포함하고, 보다 구체적으로, 상기 메탈폼 기재(31)의 표면 상에 상기 탄소 소재 코팅층(32)을 포함하며, 상기 탄소 소재 코팅층(32) 상에 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 포함할 수 있다. 상기 탄소 소재 코팅층(32)과 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 상기 메탈폼 기재(31)에 대하여 이와 같은 순서로 순차적으로 배치됨으로써 가시광 활성 광촉매에 의한 공기 정화 성능을 우수하게 구현할 수 있고, 상기 탄소 소재 코팅층(32)과 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33) 사이의 계면 부착력을 높게 구현할 수 있다.
상기 에어 필터(30)가 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 함께 포함함으로써, 둘 중 어느 하나만을 포함하는 경우에 비하여 더 다양한 종류의 유해 물질을 제거할 수 있고, 더 빠른 시간 안에 제거할 수 있다.
또한, 상기 에어 필터(30)는 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 모두 포함하는 단일 필터 구성으로서, 탄소 소재의 필터와 광촉매 필터를 별도로 구비하는 경우에 비하여 부피를 감소시킬 수 있고, 상기 탄소 소재의 재생 및 재활용이 가능하다는 이점을 얻을 수 있다.
상기 탄소 소재 코팅층(32)은 활성탄(active carbon) 입자 및 유기 바인더를 포함할 수 있다. 상기 유기 바인더는 상기 활성탄 입자를 상기 메탈폼 기재(31)의 표면에 밀착시키는 역할을 하는 것으로, 무기 바인더를 사용하는 경우에 비하여 향상된 부착 성능을 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 바인더는 우레탄 수지 바인더, 아크릴 수지 바인더, 페놀 수지 바인더, 에폭시 수지 바인더 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 유기 바인더는 우레탄 수지 바인더를 포함할 수 있고, 이 경우, 실온 경화 및 건조가 가능하며, 코팅막의 경도가 높아 내마모성 및 내충격성이 우수하다는 이점을 얻을 수 있다.
상기 탄소 소재 코팅층(32)은 상기 유기 바인더 100 중량부에 대하여, 상기 활성탄 입자를 약 80 내지 약 200 중량부, 구체적으로, 약 80 내지 약 120 중량부 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로, 약 90 내지 약 110 중량부 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 100 중량부 포함할 수 있다. 상기 활성탄 입자가 상기 유기 바인더 대비 이와 같은 함량비로 사용됨으로써, 상기 탄소 소재 코팅층(32)의 적절한 비표면적을 확보하면서도, 상기 메탈폼 기재(31)에 대한 부착성 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 우수한 계면 부착성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 탄소 소재 코팅층(32)이 상기 메탈폼 기재의 표면에 대해 향상된 코팅성 및 부착성을 구현하면서도 상기 에어 필터(30)의 광촉매 활성을 우수하게 유지할 수 있다.
상기 유기 바인더 대비 상기 활성탄 입자의 함량이 지나치게 적을 경우에는, 상기 유기 바인더가 상기 활성탄 입자의 다공성 표면을 차단하여, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 형성하는 가시광 활성 광촉매층 입자가 상기 활성탄 입자의 포어 구조에 의해 흡착되는 성능을 저하시킬 우려가 있다. 즉, 활성탄 표면적이 유기 바인더에 의해 저하되어서 상기 활성탄 입자에 흡착된 가시광 활성 광촉매 입자의 양이 적어지게 된다. 또한, 상기 유기 바인더 대비 상기 활성탄 입자의 함량이 지나치게 많을 경우에는, 상기 메탈폼 기재의 표면에 대한 상기 탄소 소재 코팅층(32)의 부착력이 약해서 상기 활성탄 입자가 이탈되는 문제가 생길 수 있으며, 이때 상기 활성탄 입자에 부착된 상기 가시광 활성 광촉매 입자가 함께 이탈되는 문제가 수반된다.
도 2는 상기 활성탄 입자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2를 참조할 때, 상기 활성탄 입자는 다공성 입자일 수 있고, 예를 들어, 크기가 0Å 초과, 20Å 미만인 마이크로 포어(A), 크기가 20Å 내지 1000 Å 메조 포어(B) 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 상기 활성탄 입자가 이와 같은 크기의 포어를 포함함으로써 상기 탄소 소재 코팅층(32) 상에 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 제조할 때, 우수한 계면 부착 성능을 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2를 참조할 때, 상기 활성탄 입자는 이의 표면으로부터 내부의 포어까지 연결되는 모세관 형상의 통로를 포함하게 된다. 이때, 상기 포어의 크기에 의해 상기 모세관 형상의 폭이 정해지며, 전술한 크기의 마이크로 포어 및 메조 포어에 의해 상기 모세관 형상의 통로에 의한 가시광 광촉매 코팅 조성물의 흡착 성능이 향상되어, 결과적으로, 상기 탄소 소재 코팅층(32)과 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)의 계면 부착력이 크게 증대될 수 있다.
상기 활성탄 입자는 그 입경(particle diameter)이 약 5㎛ 내지 약 100㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 이와 같은 크기의 활성탄 입자를 사용함으로써 상기 메탈폼 기재(31) 표면에 상기 활성탄 입자가 적절히 분산되어 있을 수 있고, 높은 부착력으로 코팅되어 있을 수 있다.
본 명세서에서, 입경(particle diameter)은 입자의 평균 직경을 의미하는 것으로서, TEM/SEM 이미지 분석에 의해 얻어진 단면 상 입자에 대한 수평균 입경으로 측정될 수 있다.
상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)은 가시광 활성 광촉매 입자를 포함하며, 보다 구체적으로, 상기 가시광 활성 광촉매 입자만으로 이루어질 수 있다. 이는 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층이 유기 바인더 또는 무기 바인더 등의 별도의 바인더 성분을 포함하지 않는 것을 의미한다.
구체적으로, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)은 상기 가시광 활성 광촉매 입자의 수계 분산액으로부터 유래된다. 즉, 상기 가시광 활성 광촉매 입자가 물 또는 증류수에 분산된 용액으로부터 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 제조될 수 있고, 이로써, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)이 유기 바인더 또는 무기 바인더 없이 상기 가시광 활성 광촉매 입자만으로 이루어질 수 있으며, 그 결과, 광촉매 효율을 크게 높일 수 있다.
상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)에 포함된 상기 가시광 활성 광촉매 입자는 상기 탄소 소재 코팅층(32) 중 탄소 소재, 예를 들어, 활성탄 입자에 흡착된 상태로 형성된다. 따라서, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)은 상기 탄소 소재 코팅층(32) 상에 불연속적인 층으로 형성되거나, 아일랜드 형상을 포함하는 층으로 형성될 수 있다.
상기 가시광 활성 광촉매 입자는 파장이 약 400nm 내지 약 800nm인 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 얻은 에너지로부터 전자와 정공을 생성하고, 생성된 상기 전자와 정공이 퍼옥사이드 음이온 또는 히드록시 라디칼을 생성한다. 이어서, 상기 퍼옥사이드 음이온 또는 히드록시 라디칼이 알데히드, 암모니아, 아세트산 등의 유해 물질을 분해 및 제거할 수 있다.
상기 가시광 활성 광촉매 입자는 삼산화텅스텐(WO3) 및 금속 입자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가시광 활성 광촉매 입자는 상기 삼산화텅스텐의 표면에 상기 금속 입자가 광-증착(photo-deposition)된 구조를 갖는다.
상기 삼산화텅스텐은 입자 형태로서 가격이 저렴하고, 가시광선 하에서 광반응성이 우수한 이점을 갖는다.
상기 금속 입자는 상기 삼산화텅스텐 입자의 표면에 광-증착되어 가시광 활성 광촉매 입자의 가시광선에 대한 광 반응성을 더욱 향상시키는 역할을 하며, 예를 들어, 전이 금속 또는 귀금속을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 금속 입자는 텅스텐, 크롬, 바나듐, 몰리브데넘, 구리, 철, 코발트, 망간, 니켈, 백금, 금, 은, 세륨, 카드늄, 아연, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 입자는 백금을 포함할 수 있고, 이 경우 광촉매 성능이 극대화될 수 있다.
상기 삼산화텅스텐 및 금속 입자는 각각 구형의 입자로서, '구형의 입자'란 수학적으로 완전한 구의 형상을 갖는 입자를 의미하는 것은 아니고, 투영상이 원 또는 타원과 동일 또는 유사한 형상을 나타내는 입자를 의미한다. 즉, 상기 가시광 활성 광촉매 입자는 구형의 삼산화텅스텐 입자의 표면에 구형의 금속 입자가 증착된 형상을 갖는다.
이때, 상기 금속 입자의 입경(particle diameter)은 수 나노미터(㎚)로서, 예를 들어 약 2㎚ 내지 약 5㎚일 수 있다. 상기 금속 입자의 입경은 상기 삼산화텅스텐 입자의 입경에 비해 매우 작으며, 상기 금속 입자가 상기 범위의 입경을 가짐으로써 상기 삼산화텅스텐 입자의 표면에 적절한 함량으로 광-증착되어 우수한 광촉매 활성을 나타낼 수 있다.
상기 삼산화텅스텐 입자의 입경(particle diameter)은 약 20㎚ 내지 약 100㎚ 일 수 있고, 구체적으로 약 30nm 내지 약 60nm일 수 있다. 상기 삼산화텅스텐 입자의 입경이 상기 범위를 만족함으로써 상기 가시광 활성 광촉매 입자의 메탈폼 기재 골격에 대한 코팅성을 향상시킬 수 있고, 상기 가시광 활성 광촉매 입자가 적절한 분산도를 가지면서 상기 탄소 소재 코팅층 상에 바인딩(binding) 되어 있을 수 있다.
상기 가시광 활성 광촉매 입자는 상기 삼산화텅스텐(WO3) 100 중량부에 대하여, 상기 금속 입자를 약 0.1 내지 약 5 중량부 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 2 중량부 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 0.5 중량부 포함할 수 있다. 상기 가시광 활성 광촉매 입자가 금속 입자를 상기 범위의 함량으로 포함함으로써, 삼산화텅스텐(WO3)의 표면에 안정적으로 광-증착시킬 수 있고, 가격 대비 우수한 성능을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서:
공기 유입구와 공기 배출구를 포함하는 본체;
상기 본체 내부에 배치된 가시광 발광 소자; 및
상기 본체 내부에 배치되고, 상기 에어 필터(air filter)를 포함하는 공기 정화 모듈을 제공한다.
도 3은 상기 공기 정화 모듈을 개략적으로 도시한 것이다. 도 3을 참조할 때, 상기 공기 정화 모듈(100)은 공기 유입구(11)와 공기 배출구(12)를 포함하는 본체(10) 및 상기 본체(10) 내부에 배치된 가시광 발광 소자(20)를 포함하고, 본체(10) 내부에 배치된 에어 필터(30, air filter)를 포함한다.
상기 공기 정화 모듈(100)의 본체(10)는 공기 유입구(11) 및 공기 배출구(12)를 포함할 수 있다.
상기 에어 필터(30)에 관한 상세한 설명은 전술하여 설명된 바와 같다.
상기 공기 배출구(12)에 상기 에어 필터(30)가 배치될 수 있다. 상기 에어 필터(30)가 상기 공기 배출구(12)에 배치됨으로써 상기 에어 필터(30)에 의한 탈취, 향균 및 정화 작용을 거친 공기가 다른 오염 경로 없이 상기 본체 외부로 바로 배출될 수 있고, 이로써 상기 공기 정화 모듈을 설치한 차량의 실내에 높은 순도로 정화된 공기를 공급할 수 있다.
상기 가시광 발광 소자(20)는 가시광선 영역의 광을 방사하는 소자로서, 상기 에어 필터에 광을 조사하여 상기 에어 필터가 탈취, 향균 및 정화 작용을 할 수 있도록 활성화시키는 역할을 한다.
상기 공기 배출구(12)에 배치된 상기 에어 필터(30)는 평판 형상일 수 있고, 상기 가시광 발광 소자(20)는 면상으로 발광하는 발광면을 구비할 수 있다. 상기 평판의 평평한 면과 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광면은 마주보도록 서로 수직 방향으로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다.
상기 가시광 발광 소자(20)는 면상으로 발광하는 발광면을 구비할 수 있고, 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광면과 상기 에어 필터(30)의 평판 형상의 면상이 평행할 수 있다.
상기 가시광 발광 소자(20)로부터 방사되는 광량은 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광면에 수직 방향으로 방사되는 광량이 가장 많다. 따라서, 상기 공기 배출구(12)에 배치된 평판 형상의 에어 필터(30)는 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광면에 수직 방향으로 이격되어 마주보도록 대향시키고, 상기 에어 필터(30)의 평평한 면과 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광면이 평행하게 배치함으로써, 상기 에어 필터(30) 내 가시광 활성 광촉매의 광효율을 향상시킬 수 있다. 상기 에어 필터(30) 내 가시광 활성 광촉매의 광효율을 향상시킴으로써, 상기 공기 정화 모듈(100)의 정화 작용이 향상된다.
또한, 상기 본체(10)의 공기 유입구(11)로부터 상기 본체(10) 내부로 유입되는 공기의 유입 방향(X)은 상기 에어 필터(30)와 상기 가시광 발광 소자(20) 사이를 가로지르는 방향이다. 상기 공기 유입구(11)가 이러한 조건을 만족하도록 상기 본체(10)에 형성됨으로써 상기 공기 정화 모듈(100)을 통한 공기의 유입이 원활한 이점을 얻을 수 있고, 상기 공기 정화 모듈(100)을 차량 공조 장치 등에 적용하기 용이한 구조를 확보할 수 있다.
상기 본체(10)의 공기 유입구(11)에는 이를 통한 공기의 유입을 보다 원활하기 하게 위하여 팬(fan)이 배치될 수 있다.
상기 팬(fan)은 공기의 유입 속도를 적절히 조절하기 위한 것으로서, 풍속이 약 0.1m/sec 내지 약 3.0m/sec일 수 있다. 상기 팬의 풍속이 너무 낮으면 유해 물질이 상기 에어 필터와 효과적으로 만날 수가 없으며, 풍속이 너무 높으면 유해 물질이 너무 빨리 에어 필터를 통과하게 되어 분해 반응을 위한 충분한 시간 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 상기 범위의 풍속으로 공기를 유입시키는 팬을 이용하여 유해 물질의 제거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 공기 정화 모듈(100)은 상기 에어 필터(30)를 포함하며, 상기 에어 필터(30)는 직접적으로 유해 성분을 제거하는 정화 기능을 수행한다.
도 3을 참조할 때, 상기 공기 정화 모듈(100)은 상기 광촉매 필터(30)와 함께 본체(10) 및 상기 본체(10) 내부에 배치된 가시광 발광 소자(20)를 포함한다.
상기 본체(10)는 상기 공기 정화 모듈(100)의 하우징(housing) 역할을 하는 것으로, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 테플론 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 플라스틱 재질로 이루어지거나, 또는 알루미늄, 스테인리스 스틸(SUS, Steel Use Stainless) 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 본체(10)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 플라스틱 재질로 제조될 수 있고, 이 경우 가공성 및 성형성이 우수하고, 경량성이 확보되어 유통성 측면에서 보다 유리할 수 있다.
상기 공기 정화 모듈(100)은 전술한 바와 같이 가시광선에 대해 광활성을 갖는 광촉매를 이용해 공기를 정화하는 것으로서, 광촉매의 광활성을 유도하는 광원으로서 가시광 발광 소자(20)를 이용한다.
상기 가시광 발광 소자(20)는 약 400nm 내지 약 800nm의 가시광선에 해당하는 광을 방사하는 소자로서, 예를 들어, 블루 LED를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 약 200nm 이상, 약 400nm 미만의 자외선을 방사하는 자외선 발광 소자의 경우, 높은 에너지를 갖는 광을 방사하기 때문에 광활성을 유도하는 측면에서 유리할 수 있으나, 자외선은 인체에 유해한 문제가 있고, 자외선 발광 소자의 경우 가시광 발광 소자에 비해 수명이 짧으며 가격이 매우 고가인 문제가 있다. 따라서, 상기 공기 정화 모듈(100)은 가시광 발광 소자(20)를 광원으로 이용하여 이러한 문제점을 방지할 수 있으며, 상기 가시광 발광 소자(20)의 방사 대상으로서 전술한 바와 같은 에어 필터(30)를 이용하여 공기 정화 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, (a) 메탈폼(metal foam) 기재의 표면에 탄소 소재 코팅 조성물을 코팅하여 탄소 소재 코팅층을 형성하는 단계; (b) 상기 탄소 소재 코팅층 상에 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물을 코팅하여 가시광 활성 광촉매 코팅층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 탄소 소재 코팅층 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층이 형성된 메탈폼 기재를 건조하여 에어 필터를 제조하는 단계;를 포함하는 에어 필터의 제조방법을 제공한다.
상기 에어 필터의 제조방법을 통하여 전술한 바에 따른 에어 필터를 제조할 수 있다. 즉, 상기 에어 필터의 제조방법에 의할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 메탈폼(metal foam) 기재(31), 탄소 소재 코팅층(32) 및 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 순차적으로 포함하는 에어 필터(30, air filter)를 제조할 수 있다.
도 3을 참조할 때, 상기 공기 정화 모듈(100)의 본체(10)는 공기 유입구(11) 및 공기 배출구(12)를 포함할 수 있고, 상기 공기 배출구(12)에 상기 에어 필터(30)가 배치될 수 있으며, 상기 에어 필터(30)는 평평한 면을 포함하는 평판 형상이고, 상기 가시광 발광 소자(20)는 발광면을 구비한다. 상기 에어 필터(30)의 평평한 면과 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광 면은 마주보도록 서로 수직 방향으로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 본체(10)의 공기 유입구(11)로부터 상기 본체(10) 내부로 유입되는 공기의 유입 방향(X)은 상기 에어 필터(30)의 평평한 면과 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광면 사이를 가로지르는 방향이 되도록 상기 공기 유입구(11)를 배치할 수 있다.
도 3에 도시되지는 않았으나, 상기 본체(10)의 공기 유입구(11)에는 이를 통한 공기의 유입을 보다 원활하기 하게 위하여 팬(fan)이 배치될 수 있다.
상기 본체(10), 가시광 발광 소자(20), 에어 필터(30) 및 팬(fan)에 관한 사항은 모두 전술한 바와 같다.
상기 에어 필터의 제조방법은 (a) 단계로서, 메탈폼(metal foam) 기재의 표면에 탄소 소재 코팅 조성물을 코팅하여 탄소 소재 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 탄소 소재 코팅 조성물은 유기 바인더 및 활성탄 입자를 포함한다. 상기 유기 바인더 및 상기 활성탄 입자에 관한 사항도 모두 전술한 바와 같다. 이때, 상기 탄소 소재 코팅 조성물은 상기 유기 바인더 100 중량부에 대하여, 상기 활성탄 입자를 약 80 내지 약 120 중량부 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 90 내지 약 110 중량부 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 100 중량부 포함할 수 있다. 상기 활성탄 입자가 상기 유기 바인더 대비 이와 같은 함량비로 사용됨으로써, 상기 탄소 소재 코팅 조성물이 상기 메탈폼 기재의 표면에 대해 향상된 코팅성 및 부착성을 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 바인더 대비 상기 활성탄 입자의 함량이 지나치게 적을 경우에는, 상기 유기 바인더가 상기 활성탄 입자의 다공성 표면을 차단하여, 후속하는 상기 (b) 단계에서 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물이 상기 활성탄 입자의 포어 구조에 의해 흡착되는 성능을 저하시킬 우려가 있다. 또한, 상기 유기 바인더 대비 상기 활성탄 입자의 함량이 지나치게 많을 경우에는, 상기 메탈폼 기재의 표면에 대한 상기 활성탄 입자의 부착력이 약해서 상기 활성탄 입자가 이탈되는 문제가 생길 수 있다.
이어서, 상기 에어 필터의 제조방법은 상기 탄소 소재 코팅층 상에 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물을 코팅하여 가시광 활성 광촉매 코팅층을 형성하는 단계 (b)를 포함한다.
이때, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물은 가시광 활성 광촉매 입자가 분산된 수계 분산액일 수 있다. 즉, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물은 유기 바인더 성분 또는 무기 바인더 성분을 포함하지 않으며, 물 또는 증류수 등의 수계 용매를 사용한다. 상기 물 또는 증류수 등의 수계 용매는 상기 활성탄 입자의 모세관 형상을 갖는 포어 구조에 의해 잘 흡착되며, 이로써, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층의 상기 탄소 소재 코팅층에 대한 부착성이 크게 향상될 수 있다.
또한, 최종 제조된 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층 내에 유기 또는 무기 성분이 잔류하지 않아 가시광 활성 광촉매 입자의 광촉매 효율이 크게 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물은 수계 용매 100 중량부에 대하여, 상기 가시광 활성 광촉매 입자를 약 5 내지 약 10 중량부 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 5 내지 7 중량부 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 활성탄 입자에 의한 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물의 흡착력이 우수할 수 있고, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물이 상기 메탈폼 기재의 내부까지 침투하기에 유리하여, 보다 넓은 면적의 메탈폼 기재의 표면에 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 (a) 단계 및 (b) 단계에서, 상기 탄소 소재 코팅 조성물 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물을 코팅하는 방법은 각각 딥(dip) 코팅 방법에 의할 수 있다. 이 경우, 다른 코팅 방법에 비하여, 상기 탄소 소재 코팅 조성물 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물이 상기 메탈폼 기재의 기공 구조 내부까지 침투하기에 유리할 수 있고, 그 결과, 상기 탄소 소재 코팅층 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층이 상기 메탈폼 기재의 표면에 보다 광범위한 면적을 차지하도록 형성되어 우수한 유해 물질 제거 성능을 구현할 수 있다.
상기 에어 필터의 제조방법은 상기 탄소 소재 코팅층 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층이 형성된 메탈폼 기재를 건조하여 에어 필터를 제조하는 단계 (c)를 포함한다.
상기 단계 (c)에서, 상기 메탈폼 기재의 건조는 약 80℃ 내지 약 100℃의 온도에서, 약 30분 내지 약 90분 동안 수행될 수 있다. 이로써, 상기 메탈폼 기재 및 상기 활성탄 입자의 물성 손상 없이 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물의 수계 용매를 실질적으로 모두 증발시킬 수 있다.
일반적으로, 광촉매 코팅은 우수한 성능 확보를 위하여 약 300℃ 이상의 고온의 열처리를 수반한다. 다만, 이러한 고온의 열처리는 공정 효율을 저하시킬 우려가 있고, 광촉매 이외의 주변 성분들을 손상시킬 우려가 있다. 본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법에서는, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물을 코팅한 후에 비교적 저온(80℃~100℃)에서 이를 건조하는 것만으로 코팅층을 제조할 수 있으며, 약 300℃ 이상의 고온의 열처리를 수반하지 않는다. 또한, 이럼에도 불구하고 우수한 광촉매 성능을 나타내며, 공정 효율상 이점을 확보할 수 있다.
상기 (a) 내지 (c) 단계에 의해 제조된 에어 필터는 도 2에 도시된 바와 같다. 즉, 도 2를 참조할 때, 상기 에어 필터(30)는 메탈폼(metal foam) 기재(31), 탄소 소재 코팅층(32) 및 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 포함하며, 구체적으로, 상기 메탈폼 기재(31)와 상기 메탈폼 기재(31)의 표면에 코팅된 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 탄소 소재 코팅층 상에 코팅된 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)을 포함할 수 있다.
상기 메탈폼 기재(31), 상기 탄소 소재 코팅층(32) 및 상기 가시광 활성 광촉매 코팅층(33)에 관한 사항은 모두 전술한 바와 같다.
상기 에어 필터의 제조방법에 의해 제조된 에어 필터를 전술한 공기 정화 모듈에 적용할 수 있다. 구체적으로 본체 내부에 상기 에어 필터와 가시광 발광 소자를 배치하여 상기 공기 정화 모듈을 제조할 수 있다.
도 3을 참조할 때, 상기 공기 정화 모듈(100)의 본체(10)는 공기 유입구(11) 및 공기 배출구(12)를 포함할 수 있고, 상기 공기 배출구(12)에 상기 에어 필터(30)가 배치될 수 있으며, 상기 에어 필터(30)는 평평한 면을 포함하는 평판 형상이고, 상기 가시광 발광 소자(20)는 발광면을 구비한다. 상기 에어 필터(30)의 평평한 면과 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광 면은 마주보도록 서로 수직 방향으로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 본체(10)의 공기 유입구(11)로부터 상기 본체(10) 내부로 유입되는 공기의 유입 방향(X)은 상기 에어 필터(30)의 평평한 면과 상기 가시광 발광 소자(20)의 발광면 사이를 가로지르는 방향이 되도록 상기 공기 유입구(11)를 배치할 수 있다.
나아가, 상기 공기 유입구(11)에 팬(fan)을 더 배치할 수 있다. 상기 팬(fan)은 공기의 본체 내부로 유입을 원활히 하는 것으로서, 이에 관한 사항도 모두 전술한 바와 같다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
<
실시예
및
비교예
>
실시예
1
두께가 4mm인 니켈 100% 성분의 메탈폼 기재를 마련하였다. 상기 메탈폼 기재의 평면상의 1 제곱인치(inch2) 면적에 해당하는 부피당 기공의 수는 60개이고, 기공의 크기는 0.8mm였다. 우레탄 수지 바인더 100 중량부에 대하여, 평균 입경이 30㎛인 활성탄 입자 100 중량부를 포함하는 탄소 소재 코팅 조성물에 상기 메탈폼 기재를 1분 동안 담갔다가 꺼내어 딥(dip) 코팅하여, 상기 메탈폼 기재의 표면에 탄소 소재 코팅층을 형성하였다. 이어서, 증류수 100 중량부에 Pt/WO3 가시광 활성 광촉매 입자 5 중량부를 포함하는 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물에 상기 탄소 소재 코팅층이 형성된 메탈폼 기재를 2분 동안 담갔다가 꺼내어 딥(dip) 코팅하여 상기 탄소 소재 코팅층 상에 가시광 활성 광촉매 코팅층을 형성하였다. 이어서, 80℃의 오븐(oven)에서 1시간 동안 건조하여 에어 필터를 제조하였다.
소형 팬(fan)이 설치된 공기 유입구와 공기 배출구를 포함하는 본체를 준비하고, 상기 공기 배출구에 제조된 상기 광촉매 필터를 배치하였다. 이어서, 상기 광촉매 필터의 수직 방향 본체 내부에 450nm 파장의 광을 방사하는 블루 LED를 배치하되, 상기 소형 팬(fan)을 통해 공기 유입구로부터 유입되는 공기의 유입 방향이 상기 광촉매 필터와 상기 블루 LED 사이를 가로지르도록 배치하였고, 이로써, 공기 정화 모듈을 제조하였다.
실시예
2
실시예 1에서와 동일한 방법으로 공기 정화 모듈을 제조하되, 단, 에어 필터의 탄소 소재 코팅층을 제조하기 위한 탄소 소재 코팅 조성물 중 우레탄 수지 바인더와 활성탄 입자의 함량을 변경하였다. 구체적으로, 우레탄 수지 바인더 100 중량부에 대하여, 평균 입경이 30㎛인 활성탄 입자 50 중량부를 포함하는 탄소 소재 코팅 조성물에 상기 메탈폼 기재를 1분 동안 담갔다가 꺼내어 딥(dip) 코팅하여 상기 메탈폼 기재의 표면에 탄소 소재 코팅층을 형성하였다.
실시예
3
실시예 1에서와 동일한 방법으로 공기 정화 모듈을 제조하되, 단, 에어 필터의 탄소 소재 코팅층을 제조하기 위한 탄소 소재 코팅 조성물 중 우레탄 수지 바인더와 활성탄 입자의 함량을 변경하였다. 구체적으로, 우레탄 수지 바인더 100 중량부에 대하여, 평균 입경이 30㎛인 활성탄 입자 200 중량부를 포함하는 탄소 소재 코팅 조성물에 상기 메탈폼 기재를 1분 동안 담갔다가 꺼내어 딥(dip) 코팅하여 상기 메탈폼 기재의 표면에 탄소 소재 코팅층을 형성하였다.
실시예
4
실시예 1에서와 동일한 방법으로 공기 정화 모듈을 제조하되, 단, 에어 필터의 메탈폼 기재를 변경하였다. 구체적으로, 상기 메탈폼은 두께가 4mm인 Cu 100% 성분의 메탈폼 기재를 마련하였다.
기존 실험 결과 중에서 Ni 메탈폼 대비하여 Cu 메탈폼을 사용하였을 때, 450nm의 파장을 사용하여 평가 시, 성능이 다소 낮게 나오는 경향이 있었습니다. 그 이유는 정확하게 판단이 어려우나, 도움이 되는 데이터인 것 같아서 작성하였습니다.
비교예
1
실시예 1에서, 상기 탄소 소재 코팅층 없이 상기 메탈폼 기재의 표면에 직접적으로 코팅된 가시광 활성 광촉매 코팅층을 제조하였고, 이때, 상기 가시광 활성 광촉매 코팅 조성물 대신, Pt/WO3 가시광 활성 광촉매 입자 5중량%와 테트라에톡시실란(TEOS, Si(OCH2CH3)4)의 탈수 중합체인 실리카 바인더 1.25중량% 및 이소프로필알콜(IPA) 용매 93.75중량%를 혼합한 광촉매 코팅액을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공기 정화 모듈을 제조하였다.
비교예
2
기존에 시판되고 있는 이오나이저(ionizer)(한라공조社, 클리오젠)를 공기 정화 모듈로 하였다.
<평가>
실험예
1: 유해 가스 제거 성능의 평가
3L의 기체 봉투(gas bag)에 하기 농도의 각각의 분해 대상 가스를 주입하고, 상기 실시예 1 및 상기 비교예 1 내지 2 각각의 공기 정화 모듈을 가동하여 1시간 후의 가스 농도를 확인하였다. 하기 표 1에 주입 가스 농도 대비 각각의 공기 정화 모듈로 제거된 가스 농도의 비를 백분율로 나타내었다.
| 유해 가스 (주입 농도) | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 포름알데히드 (2.5ppm) | 93 | 67 | 86 | 81 | 46 | 27 |
| 아세트알데히드 (2.5ppm) | 89 | 59 | 78 | 76 | 23 | 24 |
| 암모니아 (10ppm) | 100 | 91 | 96 | 94 | 87 | 26 |
| 아세트산 (10ppm) | 100 | 100 | 100 | 99 | 100 | 25 |
| 벤젠 (5ppm) | 98 | 60 | 75 | 89 | 4 | 4 |
| 톨루엔 (5ppm) | 98 | 59 | 73 | 90 | 16 | 4 |
| 에틸벤젠 (5ppm) | 97 | 67 | 73 | 91 | 15 | 16 |
| m-자일렌, p-자일렌 (5ppm) | 97 | 65 | 69 | 92 | 12 | 17 |
| 스티렌 (5ppm) | 98 | 65 | 78 | 90 | 41 | 45 |
| o-자일렌 (5ppm) | 98 | 61 | 71 | 93 | 32 | 21 |
상기 표 1의 결과를 참조할 때, 상기 실시예 1의 공기 정화 모듈은 상기 비교예 1 내지 2의 공기 정화 모듈에 비하여 다양한 종류의 유해 가스에 대한 제거 성능이 동시에 우수하게 구현되는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 상기 실시예 1은 알데히드류 유해 가스 (포름알데히드, 아세트 알데히드)에 대해서는 90% 이상의 제거 성능을 나타내며, 암모니아 및 아세트산에 대해서는 100%의 제거 성능을 나타낸다. 또한, 방향족 유해 가스 (벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스티렌)에 대해서도 97% 이상의 높은 제거 성능을 나타낸다.
구체적으로, 상기 비교예 1의 공기 정화 모듈은 아세트산에 대해서는 상기 실시예 1과 유사한 제거 성능을 보이지만, 알데히드류 유해 가스, 암모니아, 방향족 유해 가스에 대해서는 상기 실시예 1에 비하여 그 제거 성능이 현저히 열등한 것을 확인할 수 있다.
상기 비교예 2의 경우에는 모든 유해 가스에 대하여, 상기 실시예 1에 비해 그 제거 성능이 현저히 열등한 것을 확인할 수 있다.
100: 공기 정화 모듈
10: 본체
11: 공기 유입구
12: 공기 배출구
20: 가시광 발광 소자
30: 에어 필터
31: 메탈폼 기재
32: 탄소 소재 코팅층
33: 가시광 활성 광촉매 코팅층
A: 마이크로 포어
B: 메조 포어
10: 본체
11: 공기 유입구
12: 공기 배출구
20: 가시광 발광 소자
30: 에어 필터
31: 메탈폼 기재
32: 탄소 소재 코팅층
33: 가시광 활성 광촉매 코팅층
A: 마이크로 포어
B: 메조 포어
Claims (10)
- 메탈폼(metal foam) 기재, 탄소 소재 코팅층 및 가시광 활성 광촉매 코팅층을 포함하는 에어 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 메탈폼 기재는 니켈, 철, 크롬, 알루미늄, 구리, 텅스텐, SUS, 티타늄, 은 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
에어 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소 소재 코팅층은 유기 바인더 100 중량부 및 활성탄 입자 80 내지 200 중량부를 포함하는
에어 필터.
- 제3항에 있어서,
상기 활성탄 입자는 크기가 0Å 초과, 20Å 미만인 마이크로 포어; 또는 크기가 20Å 내지 1000 Å 메조 포어를 포함하는
에어 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 가시광 활성 광촉매 코팅층은 가시광 활성 광촉매 입자만으로 이루어진
에어 필터.
- 제5항에 있어서,
상기 가시광 활성 광촉매 입자는 삼산화텅스텐(WO3) 100 중량부 및 금속 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는
에어 필터.
- 제6항에 있어서,
상기 금속 입자는 텅스텐, 크롬, 바나듐, 몰리브데넘, 구리, 철, 코발트, 망간, 니켈, 백금, 금, 은, 세륨, 카드늄, 아연, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
에어 필터.
- 공기 유입구와 공기 배출구를 포함하는 본체;
상기 본체 내부에 배치된 가시광 발광 소자; 및
상기 본체 내부에 배치되고, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 에어 필터(air filter)를 포함하는
공기 정화 모듈.
- 제8항에 있어서,
상기 공기 배출구에 상기 에어 필터가 배치되고,
상기 에어 필터는 평평한 면을 포함하는 평판 형상이고,
상기 가시광 발광 소자는 발광면을 구비하고,
상기 에어 필터의 평평한 면과 상기 가시광 발광 소자의 발광 면은 마주보도록 서로 수직 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며,
상기 공기 유입구로부터 상기 본체 내부로 유입되는 공기의 유입 방향은 상기 에어 필터 및 상기 가시광 발광 소자 사이를 가로지르는 방향인
공기 정화 모듈.
- 제8항에 있어서,
상기 공기 유입구에 배치된 팬(fan)을 더 포함하는
공기 정화 모듈.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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