KR20190121939A - 축사용 공기정화 전구 및 이를 구비한 공기정화 장치 - Google Patents
축사용 공기정화 전구 및 이를 구비한 공기정화 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 축사용 공기정화 전구 및 이를 구비한 공기정화 장치에 대한 것으로, 축사용 공기정화 장치는 자외선 A대역의 빛을 방출하는 블랙라이트전구; 블랙라이트전구의 표면에 코팅된 광촉매층을 포함하는 축사용 공기정화 전구; 축사의 내부에 설치되는 피복 전선과; 피복 전선에 설치되면서 다수의 축사용 공기정화 전구가 각각 장착되는 방수 소켓을 포함하여 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 축사의 공기를 정화하기 위한 전구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 A 대역을 방출하는 전구의 표면에 광촉매층을 코팅함으로써, 광촉매 현상을 발생시켜 공기 중의 탈취 및 살균이 발생하도록 된 축사용 공기정화 전구 및 이를 구비한 공기정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 현대인이 실내에서 보내는 시간이 대략 전체시간의 많은 부분을 차지하게 되면서 실내의 쾌적한 삶에 대한 관심도가 높아지고 있다. 요즈음 인가 주변에 많은 축사 시설들로 인해 주변환경의 악취 등으로 인한 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새와 대기환경의 오염원에 대해 심각히 받아들이고 있는 실정이다. 특히, 악취로 인한 오염의 요인으로는 질소화합물, 황화합물, 아민류 등이 있으며, 대표적으로 암모니아, 황화수소, 트리메탈아민 등이 있고, 이들 성분이 대기중으로 배출되면 인근 주민에게 불쾌감과 혐오감을 줄 수 있다.
이러한 악취는 축사에서도 배출될 수 있다. 축사는 소, 돼지, 말, 염소 등의 가축을 사육하기 위한 시설로, 가축의 사육 환경 개선을 목적으로 환풍기, 온도/습도 조절기 등 다양한 장치를 사용하여 왔다. 축사 내부는 가축이 분뇨를 배설하기 때문에 악취가 많이 발생하고, 공기가 습하여 각종 미생물이 서식하여 질병을 일으키기도 한다. 축사에서 발생하는 악취는 가축 자체와 질소의 질산화 과정, 물질 부패에서 유래되어 냄새가 심하고 발생량도 많아 가축성장에 영향을 크게 미칠 뿐만 아니라, 근거리에 주거지역이 있을 경우 악취공해를 유발하고 있다.
이렇듯 생활 주변 또는 축사 등에서 발생하는 악취를 제거하기 위해 다양한 종류의 공기정화 장치가 개발되어 있다. 일례로 공기정화 장치는 유해물질을 포집하고 불특정냄새를 정화하기 위해 각종 필터류는 물론 자외선 램프와 광촉매 필터가 포함되어 적어도 다단으로 필터링을 거쳐 깨끗한 공기로서 대기에 환원시켜 주도록 제작된다. 여기서, 광촉매 필터는 촉매작용에 의해 악취 등의 불특정냄새를 분해, 탈취시켜주는 역할을 한다. 이때, 자외선램프의 살균에 이어 광촉매 필터에서는 잉여 광화학 라디칼을 걸러줌과 동시에 가스 및 불특정 냄새를 탈취하게 된다.
하지만, 광촉매 필터의 경우 생활 실내공간 또는 축사 등의 설치 위치에 따라 3개월 내지 6개월 마다 일일이 탈거하여 청소하거나 교체하는 등의 불편함이 있다.
상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 블랙라이트 전구에 광촉매층을 코팅함으로써, 전구의 빛을 이용하여 광촉매 반응을 발생시켜 살균 및 탈취가 수행되도록 한 축사용 공기정화 전구 및 이를 구비한 공기 정화 장치를 제공함에 있다.
상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 축사용 공기정화 전구는 자외선 A대역의 빛을 방출하는 블랙라이트전구; 블랙라이트전구의 표면에 코팅된 광촉매층;을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 광촉매층은 황화물을 비롯한 통상의 광촉매제 중의 어느 하나 이상의 광촉매 화합물과, SiO2의 바인더를 교반하고, 유기용제인 알코올을 선택적으로 추가 포함하여 졸(sol) 상태로 제조된 광촉매제를 각각의 블랙라이트전구 표면에 0.05 내지 0.5 ㎛ 범위 두께로 도포하고, 130 ~ 170℃에서 15 ~ 25분 동안 경화시켜 형성된다.
이때, 자외선 A대역의 빛이 광촉매층을 통과하면서 광촉매 반응이 활성화될 수 있다.
또한, 광촉매층은 광촉매제를 블랙라이트전구의 표면에 함침 또는 분무로 도포하거나 필름을 부착하여 형성할 수 있다.
이때, 광촉매제는 TiO2, ZnO, RuO2, CoO, Ce2O3, Cr2O3, Rh2O3, V2O5 등을 포함한 산화물 또는, ZnS, CdS 등을 포함한 황화물을 비롯한 통상의 광촉매제 중의 어느 하나 이상의 광촉매 화합물과, SiO2의 바인더를 교반하고, 유기용제인 알코올을 선택적으로 추가 포함하여 졸(sol) 상태로 제조될 수 있다.
그리고 광촉매제는 3.0 ~ 7.0wt%이고, 0.85 ~ 0.98의 비중이며, 5 ~ 10nm의 광촉매 화합물 입자를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 축사용 공기정화 전구를 구비한 공기정화 장치는 축사의 내부에 설치되는 피복 전선;과 피복전선에 설치되면서 공기정화용 전구가 장착되는 방수 소켓;을 포함하여 이루어질 수 있다.
따라서, 피복전선과 방수소켓을 통해 전기가 전달된 축사용 공기정화 전구에서 빛이 방출되어 탈취 및 살균 작용이 활성화될 수 있다.
그리고 축사용 공기정화 전구를 보호하도록 씌워진 보호망을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 블랙라이트 전구의 표면에 광촉매층을 코팅하여 자외선 A대역의 파장이 광촉매층을 통과하면서 탈취 및 살균이 활성화됨으로써, 주변의 악취와 세균이 감소되는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 축사용 공기정화 전구가 개략적으로 도시된 사시된 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A선 측단면도이다.
도 3은 도 1의 축사용 공기정화 전구를 구비한 공기정화 장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 축사용 공기정화 전구가 개략적으로 도시된 사시된 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A선 측단면도이다.
도 3은 도 1의 축사용 공기정화 전구를 구비한 공기정화 장치가 개략적으로 도시된 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 축사용 공기정화 전구는 블랙라이트 전구(BLB)의 표면에 광촉매 성분을 직접 도포하거나 광촉매 성분이 함유된 필름을 붙여서 광촉매층을 형성하여 제작할 수 있다. 이때, 광원은 블랙라이트 전구에서 방출된 자외선 A대역(UV A 대역)으로 할 수 있다. 또한, 광촉매 성분은 전기적으로 반도체 성질을 갖고 있는 TiO2를 포함한 산화물과 ZnS를 포함한 황화물일 수 있다.
따라서, 블랙라이트 전구의 표면에는 자외선 A대역의 빛이 광촉매층을 통과하면서 광촉매 현상에 의한 강한 산화력이 생성되고, 이 광촉매 현상을 통해 공기 중의 악취를 제거함은 물론 살균 효과를 얻을 수 있다.
<구성>
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 축사용 공기정화 전구에 대해 도 1 내지 도 2를 참조하여 자세히 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 축사용 공기정화 전구(100)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 블랙라이트 전구(110)와 광촉매층(120)을 포함하여 이루어진다.
블랙라이트 전구(110)는 시중에서 판매되고 있는 전구이다. 이 블랙라이트 전구(110)는 광화학작용과 형광작용이 강한 자외선 314 ~ 375nm 의 파장대(UV-A)를 방사하는 전구이다. 이 블랙라이트 전구(110)는 가시광선을 흡수하고, 이 파장대의 자외선을 효율적으로 투과하는 짙은 청색의 필터유리와, 자외선 360 ~ 365nm 피크치를 갖는 형광체를 구비하여 제작될 수 있다. 이러한 블랙라이트 전구(110)는 시중에 판매되고 있으므로, 이를 구입하여 이용할 수 있다.
여기서, 파장 대역이 대략 314nm 미만의 자외선 B대역인 경우 기대치의 광촉매 현상을 얻기 위해 거의 24시간 동안 켜놓아야 하고, 이는 인체 또는 가축에 대해 유해성이 발생할 수 있다. 또한, 파장 대역이 대략 375nm을 초과한 가시광선인 경우, 광촉매 반응이 활성화되기 어려울 수 있다.
그리고 블랙라이트 전구(110)는 인체에 무해하다는 점이 입증되고, 자외선 파장을 방출하는 제품이며, 조도가 높지 않아 24시간 사용해야 할 제품으로 야간에 사용하여도 수면에 지장을 주지 않으므로 적합할 수 있다.
이 블랙라이트 전구(110)는 일자형, U자형, 스파이럴형 중 어느 하나일 수 있다. 이 블랙라이트 전구(110)는 도 1에서 보듯이, 스파이럴형이 더 좋고, 이는 다른 형상들 보다 광원의 방출 면적 대비 가격이 저렴하고, 전체 면에서 고루 발열을 하며, 와류 현상이 생겨 더 많은 양의 공기가 전구 표면에 부딪히게 되어 광촉매 활성도가 더 높을 수 있다. 일례로, 3U 형태의 45와트 전구와 스파이럴 형태의 25와트 전구의 담배연기 탈취 실험에서 크기나 면적이 훨씬 큰 3U 형태의 45와트 전구보다 스파이럴 형태의 25와트 전구가 약 40% 정도의 더 뛰어난 효과가 있음을 확인하였으나, 10 내지 50 와트를 사용하면 무방하다.
광촉매층(120)은 블랙라이트 전구(110)의 자외선 A대역의 빛이 통과하면서 살균 및 탈취 등의 화학반응이 발생하도록 유도할 수 있다. 이 광촉매층(120)은 블랙라이트 전구(110)를 광촉매제에 함침하거나 광촉매제를 분무 또는 도포하여 형성할 수 있다. 여기서, 광촉매제는 광촉매 화합물과 바인더를 혼합하여 이루어진 졸(sol) 형태의 물질이고, 유기용제를 추가 혼합할 수 있다. 여기서, 광촉매 화합물은 반도체의 성질을 갖는 각종 금속 산화물이면서 광학적으로 활성이 있어야 하고, 광부식이 없는 화합물일 수 있다. 여기서 광촉매제는 TiO2, ZnO, RuO2, CoO, Ce203, Cr203, Rh203, V205 에서 선택된 산화물 또는, ZnS, CdS에서 선택된 광촉매제 중의 어느 하나 이상의 광촉매 화합물과, SiO2 바인더와, 유기용제인 알코올을 교반하여 졸(sol) 상태로 제조할 수 있다.
또한, 광촉매제는 3.0 ~ 7.0 wt% 농도이고, 0.85 ~ 0.98 비중일 수 있으며, 일례로 5.0 wt%의 농도와 0.95의 비중일 수 있다. 이때, 농도가 30.wt% 미만이면 코팅층의 영향으로 빛의 투과율이 높아 광촉매의 발생이 저조할 수 있고, 7.0wt% 초과하면 빛의 투과율이 낮아 광촉매의 영향 범위가 좁아질 수 있다. 또한, 코팅층에 의해 빛이 많이 차단되거나 코팅 자국이 선명하여 미관상 문제가 되어 제품의 상품성이 떨어질 수 있다.
또한 광촉매제는 대략 5~10nm의 광촉매 화합물 입자를 포함할 수 있다. 광촉매제 화합물 입자는 제조 특성상 5nm 미만으로 제조하기 어렵고, 10nm를 초과하면 코팅층의 투과도가 낮아져 광촉매의 활성도가 낮아지므로 광촉매의 효과 역시 낮아질 수 있다. 상기 광촉매층을 형성하는 광촉매 입자로는 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황화카드뮴(CdS) 및 이산화주석(SnO2)등 중에서 선택된 것을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 광촉매 입자의 함량은 경화 후 광촉매층에 1내지 10중량%, 바람직하기로는 3 내지 5 중량% 범위로 존재하도록 함량을 조절한다.
한편, 광촉매층(120)은 이렇게 제조된 광촉매제에 블랙라이트 전구(110)를 함침하거나 광촉매제를 블랙라이트 전구(110)에 분무 또는 도포하여 제작할 수 있다.
이때, 광촉매층의 두께는 0.5 내지 2.5 ㎛ 범위 두께, 바람직하기로는 1.0 내지 2.0 ㎛ 범위로 조절하도록 하는데, 광촉매 층의 두께가 상기 범위 미만으로 적으면 오염원 흡착효율이 저하되어 반응효율이 감소할 수 있고, 상기 범위를 초과하여 크면 난반사 또는 백화 현상으로 인해 피도체의 외관에 손상을 줄 수 있다. 이때, 블랙라이트 전구(110)에 부착된 광촉매제의 경화를 위해 상온에서 10 ~ 14시간 정도 방치하거나, 130 ~ 170℃에서 15 ~ 25분 동안 경화시킬 수 있고, 일례로 상온에서 12시간 또는 150℃에서 20분 동안 경화시킬 수 있다.
이러한 광촉매층(120)에 자외선 A대역의 빛이 조사되면 여기상태가 되어 강력한 산화력이 발생될 수 있다. 좀 더 자세히 설명하자면, 반도체 에너지밴드는 가전자대(valance band), 전도대(conduction band) 및 이들 사이에 금지대(gap)가 존재할 수 있다. 상기된 광촉매 화합물의 경우 각자 가지고 있는 금지대의 에너지보다 더 많은 에너지를 흡수하면 가전자대의 전자가 여기되어 전도대로 이동하게 되고, 가전자대에는 정공(hole)이 만들어져 이동이 자유롭게 될 수 있다. 따라서 자외선 A대역이 조사되면 여기 상태 즉, 활성상태가 될 수 있다. 이러한 활성상태에서 공기 중의 악취 및 세균을 제거할 수 있다.
그리고 광촉매층(120)은 광촉매제에 함침 또는 도포하는 방식 이외에 광촉매제가 분무 또는 도포 등을 포함한 다양한 방식으로 제작된 필름을 부착하여 제작될 수도 있다.
<축사용 공기정화장치>
본 발명에 따른 축사용 공기정화장치는 상술된 바와 같이 블랙라이트 전구(110)의 표면에 광촉매층(120)이 코팅된 공기정화용 전구(100)에 전류를 인가하도록 구성될 수 있다. 이러한 축사용 공기정화장치는 도 3에서 보듯이, 피복 전선(200), 방수소켓(300), 상기 다수의 공기정화용 전구(100)와, 공기정화용 전구(100)를 보호하기 위한 보호망(400)을 포함하여 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 공기정화용 전구(100)에 대해서는 자세한 설명이 상기되어 있으니 그 설명을 생략하기로 한다.
피복 전선(200)은 외부 전원과 연결되어 설치될 수 있다. 이 피복 전선(200)은 축사 내부에 설치와 철거가 용이한 위치에 설치될 수 있고, 일례로 천장 근처에 설치될 수 있다. 이때, 피복 전선(200)은 물청소를 많이 하고, 매우 습하며, 온도 유지에 민감하고, 특히 밀폐된 공간에서 분뇨 등에 의한 암모니아, 황화수소, 메탄 등의 유해가스가 가득한 축사에 사용하기에 적합할 수 있다. 물론, 사용 장소에 따라 피복 전선(200) 이외에 일반 전선이 사용될 수도 있다.
방수 소켓(300)은 물청소와 습한 공기, 밀폐된 공간에서의 유해가스로 인해 철은 물론 스테인리스까지 부식되므로 공기 중의 수분 및 가스를 충분히 차단할 수 있도록 제작될 수 있다. 이 방수 소켓(300)의 사용으로 화재의 위험이 현저히 낮아지고, 물론, 사용 장소에 따라 일반 소켓이 사용될 수도 있다.
보호망(400)은 축사용 공기정화 전구(100)를 외력 또는 외부의 물체로부터 보호하기 위한 부재이다. 이 보호망(400)은 공기정화용 전구(100)에 씌워지고, 축사용 공기정화 전구(100)의 표면이 최대한 실내 공기와 접촉할 수 있도록 구멍이 큰 망 형태로 제작될 수 있다. 이때, 보호망(400)은 날아온 외부의 물체가 충돌하더라도 공기정화 전구(100)에 직접 닿지 않을 정도의 강성 및 경도를 가질 수 있다.
이와 같이 구성된 축사용 공기정화 장치는 축사의 내부, 바람직하게는 천장 근처에 1개 이상의 피복 전선(200)이 가로질러 설치될 수 있다. 물론, 피복 전선(200)에는 1개 이상의 방수 소켓(300)이 전기를 인가받도록 장착될 수 있다. 이렇게 방수 소켓(300)이 일정 간격으로 설치된 피복 전선(200)이 축사의 내부에 설치될 수 있다. 그리고 블랙라이트 전구(110)의 표면에 광촉매층(120)이 코팅된 축사용 공기정화 전구(100)가 방수 소켓(300)에 끼워져 전기가 인가되도록 설치될 수 있다. 이렇게 설치가 완료된 후 전기를 인가하여 공기정화 전구(100)에서 빛이 방출되면 블랙라이트 전구(110)의 자외선 A대역의 파장과 광촉매층(120)이 반응하여 탈취 및 살균 작용이 활성화될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:공기정화 전구, 110:블랙라이트 전구,
120:광촉매층, 200:피복 전선,
300:방수 소켓, 400.보호망
120:광촉매층, 200:피복 전선,
300:방수 소켓, 400.보호망
Claims (5)
- 자외선 A대역의 빛을 방출하고 10 내지 50와트인 블랙라이트 전구(110);
상기 블랙라이트 전구(110)의 표면에 코팅된 광촉매층(120);을 포함하고,
상기 광촉매층(120)은 TiO2, ZnO, RuO2, CoO, Ce2O3, Cr2O3, Rh2O3, V2O5에서 선택된 산화물 또는, ZnS, CdS에서 선택된 황화물을 포함한 광촉매제 중의 어느 하나 이상의 광촉매 화합물과, SiO2 바인더를 교반하고, 유기용제인 알코올을 포함하여 졸(sol) 상태로 제조된 광촉매제를 각각의 블랙라이트 전구(110) 표면에 0.5 내지 2.5 ㎛ 범위 두께로 도포하고, 130~170℃에서 15~25분 동안 경화시켜 형성되며,
자외선 A대역의 빛이 광촉매층(120)을 통과하여 방사되면서 악취 및 세균을 제거하기 위하여 광촉매 반응이 활성화되도록 이루어진 축사용 공기정화 전구. - 제1항에서, 상기 광촉매제는 3.0~7.0wt%이고, 0.85~0.98의 비중이며, 5~10nm의 광촉매 화합물 입자를 포함하는 것으로 하는 축사용 공기정화 전구.
- 제1항에서, 상기 경화 단계에서 상온에서 12시간 동안 경화시키는 것을 특징으로 하는 하는 축사용 공기정화 전구.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
축사의 내부에 설치되는 피복 전선(200);
상기 피복 전선(200)에 설치되면서 다수의 축사용 공기정화 전구(100)가 각각 장착되는 방수 소켓(300)을 포함하고;
상기 피복 전선(200)과 방수 소켓(300)을 통해 전기가 공급된 축사용 공기정화 전구(100)에서 자외선이 방출되어 탈취 및 살균 작용이 활성화되도록 이루어진 축사용 공기정화 전구를 구비한 공기정화 장치. - 제4항에서,
상기 축사용 공기정화 전구(100)를 보호하도록 씌워진 보호망(400)을 더 포함하여 이루어진 축사용 공기정화 전구를 구비한 공기정화 장치.
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