KR20200055387A - Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof - Google Patents

Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20200055387A
KR20200055387A KR1020180138993A KR20180138993A KR20200055387A KR 20200055387 A KR20200055387 A KR 20200055387A KR 1020180138993 A KR1020180138993 A KR 1020180138993A KR 20180138993 A KR20180138993 A KR 20180138993A KR 20200055387 A KR20200055387 A KR 20200055387A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fabric
heating
flexible device
based self
layer
Prior art date
Application number
KR1020180138993A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102241806B1 (en
KR102241806B9 (en
Inventor
엄현진
이창엽
엄누시아
김범성
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020180138993A priority Critical patent/KR102241806B1/en
Publication of KR20200055387A publication Critical patent/KR20200055387A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102241806B1 publication Critical patent/KR102241806B1/en
Publication of KR102241806B9 publication Critical patent/KR102241806B9/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/88Handling or mounting catalysts
    • H01L27/304
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/50Photovoltaic [PV] devices
    • H10K30/53Photovoltaic [PV] devices in the form of fibres or tubes, e.g. photovoltaic fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/70Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

One embodiment of the present invention provides a fabric-based self-heating flexible element and a method of manufacturing the same. The fabric-based self-heating flexible element comprises: a fabric substrate woven with a plurality of fiber filaments intersecting one another; a heating electrode layer formed on the surface of the fiber filaments of the fabric substrate; and a catalyst layer formed on the heating electrode layer, wherein volatile organic compound (VOC) gases are eliminated by activating the catalyst layer by means of heat generated when a voltage is applied to the heating electrode layer. Accordingly, the fabric-based self-heating flexible element can increase a contact area with VOC-containing gas or fluid by means of the fabric substrate, and can effectively eliminate VOCs in a relatively low reaction temperature range (approximately 120°C or less).

Description

휘발성 유기 화합물 저감을 위한 직물 기반 자가히팅 유연소자 및 그 제조방법{Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof}Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof

본 발명은 자가히팅의 기능을 가지는 직물 기반 유연소자에 나노촉매를 코팅하여 휘발성 유기화합물(volatile organic compound, VOC)을 저감하는 장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for reducing a volatile organic compound (VOC) by coating a nano-catalyst on a fabric-based flexible device having a function of self-heating, and a manufacturing method thereof.

휘발성 유기화합물(VOC, Volatile Organic Compound)은 대부분 인간의 산업 활동에 의해서 많이 발생되고, 최근 자동차수의 급증이나 각종 화석연료의 사용량 증가로 인해 많은 사람들이 밀집해 주거하고 있는 대도시지역에서는 이러한 문제가 더욱 더 심각하게 받아들여지고 있다. 최근에는 생산과 소비의 증대에 따라 증가된 폐기물을 처리하는 매립지 등에서는 대기 중으로 방출되는 VOC가 환경문제로 대두되고 있다.Volatile Organic Compounds (VOCs) are mostly generated by human industrial activities, and in recent years, these problems have occurred in metropolitan areas where a large number of people are inhabited due to the rapid increase in the number of cars or the increase in the use of various fossil fuels. It is being taken more and more seriously. In recent years, VOCs released into the atmosphere have emerged as an environmental problem in landfills that process increased waste as production and consumption increase.

휘발성 유기화합물(VOC), 유기용제 등을 처리하는 방법들 중에서 일반적으로 많이 이용되고 있는 처리방법은 대부분 활성탄 흡착식 또는 흡착 후 연소 및 촉매산화법이다. 그러나 활성탄 흡착식은 처리효율은 좋으나 짧은 파과점(break-through point)으로 인해 활성탄을 자주 교환해야 하는 문제점이 있기 때문에 운영비가 많고, 활성탄 교체주기를 넘길 경우에는 휘발성 유기화합물이 직접 대기로 방출되게 된다. 연소에 의한 제거 시 기존 방법으로는 산소를 공급하여 화염을 발생시켜 650~800 ℃의 비교적 고온에서 VOC를 연소시켜 제거하는 방법을 사용, 배기가스에 포함되어 있는 VOC 오염물질을 99% 이상 처리하는 직접 산화 장치를 사용하였다. 촉매산화법은 고정원에서 발생된 VOC를 촉매로 산화시켜 제거하는 방법으로서, 직접연소법에 비해 낮은 반응온도에서 VOC를 효과적으로 제거할 수 있으며 연간운전비가 적게 들어 경제적이고 설비확장이 용이하다. 따라서 낮은 반응온도에서 VOC를 제거하는 기술은 환경적 유해화합물을 감축하는 기술임과 동시에 반응온도를 낮추어 에너지를 저감시켜 주므로 중요한 청정기술이라 할 수 있다.Among the methods for treating volatile organic compounds (VOC) and organic solvents, the most commonly used treatment methods are activated carbon adsorption or post-adsorption combustion and catalytic oxidation. However, the activated carbon adsorption method has a good treatment efficiency, but because of the short break-through point, there is a problem that the activated carbon must be frequently exchanged, which results in a high operating cost and, when the replacement cycle of the activated carbon is exceeded, volatile organic compounds are directly released into the atmosphere. . When removing by combustion, the existing method is to supply oxygen and generate a flame to burn and remove VOC at a relatively high temperature of 650 ~ 800 ℃, to treat 99% or more of VOC pollutants contained in exhaust gas. A direct oxidation device was used. The catalytic oxidation method is a method of oxidizing and removing VOC generated from a stationary source, and it can effectively remove VOC at a lower reaction temperature than the direct combustion method, and it is economical and easy to expand equipment due to low annual operation cost. Therefore, the technology of removing VOC at a low reaction temperature is an important clean technology because it reduces the energy by reducing the reaction temperature while simultaneously reducing the environmentally harmful compounds.

대한민국 등록특허 제10-1832849호Republic of Korea Registered Patent No. 10-1832849

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 VOC를 포함하는 유체가 통과할 수 있는 직물 기재 상에 자가히팅 기능을 갖는 히팅소자 및 촉매물을 코팅하여 비교적 낮은 반응온도에서 VOC를 효과적으로 제거할 수 있는 직물 기반 자가히팅 유연소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Technical problem to be achieved by the present invention is a fabric-based self-coating that can effectively remove VOC at a relatively low reaction temperature by coating a heating element and a catalyst having a self-heating function on a fabric substrate through which a fluid containing VOC can pass. It is to provide a heating flexible element and a manufacturing method thereof.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 직물 기반 자가히팅 유연소자를 제공한다. 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자는 복수의 섬유사(111)가 서로 교차하여 직조된 직물기재(110), 상기 직물기재(110)의 상기 섬유사(111) 표면 상에 형성된 발열 전극층(120) 및 상기 발열 전극층(120) 상에 형성된 촉매층(130)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 발열 전극층(120)에 전력을 인가할 때 발생하는 열에 의해 상기 촉매층을 활성화시켜 휘발성 유기화합물(VOC) 가스를 제거할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a fabric-based self-heating flexible device. The fabric-based self-heating flexible device includes a plurality of fiber yarns 111 interwoven with each other and a woven fabric base 110, a heating electrode layer 120 formed on the surface of the fiber yarn 111 of the fabric base 110, and A catalyst layer 130 formed on the heating electrode layer 120 may be included. In this case, the catalyst layer may be activated by heat generated when power is applied to the heating electrode layer 120 to remove volatile organic compound (VOC) gas.

또한, 상기 직물기재는 면, 모, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스터, 폴리페닐렌설파이드, m-폴리아라미드, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 유리 및 세라믹 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 형성될 수 있다.In addition, the fabric base is a group consisting of cotton, wool, nylon, polypropylene, polyacrylonitrile, polyester, polyphenylene sulfide, m-polyaramid, polyimide, polytetrafluoroethylene, glass and ceramic fibers. It may be formed of one or more materials selected.

또한, 상기 직물기재는 상기 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 단층 또는 다층구조일 수 있다.In addition, the fabric base material may be a single-layer or multi-layer structure in which the plurality of fiber yarns are interwoven with each other.

또한, 상기 발열 전극층은 금속, 금속산화물, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 전도성 고분자 또는 전도성 세라믹스를 포함할 수 있다.In addition, the heating electrode layer may include metal, metal oxide, graphene, carbon nanotube, carbon fiber, conductive polymer or conductive ceramics.

또한, 상기 촉매층은 금속 또는 금속산화물을 포함할 수 있다.Further, the catalyst layer may include metal or metal oxide.

또한, 상기 섬유사와 상기 발열 전극층 사이에 섬유보호층이 추가로 형성될 수 있다.In addition, a fiber protection layer may be additionally formed between the fiber yarn and the heating electrode layer.

또한, 상기 촉매층에 도핑되거나 상기 촉매층 상에 코팅된 추가 촉매물질을 포함할 수 있다.In addition, it may include an additional catalyst material doped on the catalyst layer or coated on the catalyst layer.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 공기정화 시스템을 제공한다. 상기 공기정화 시스템은 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides an air purification system. The air purification system may include a fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는 직물 기반 자가히팅 유연소자의 제조방법을 제공한다. 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자는 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 직물기재를 준비하는 단계, 상기 직물기재의 상기 섬유사 표면 상에 발열 전극층을 형성하는 단계 및 상기 발열 전극층 상에 촉매물질을 증착하여 촉매층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 발열 전극층에 전력을 인가할 때 발생하는 열에 의해 상기 촉매층을 활성화시켜 휘발성 유기화합물(VOC) 가스를 제거할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a fabric-based self-heating flexible device. The fabric-based self-heating flexible device comprises: preparing a fabric base in which a plurality of fiber yarns cross each other, forming a heating electrode layer on the surface of the fiber yarn of the fabric base, and depositing a catalyst material on the heating electrode layer It may include the step of forming a catalyst layer. At this time, the catalyst layer may be activated by heat generated when power is applied to the heating electrode layer to remove volatile organic compound (VOC) gas.

또한, 상기 직물기재를 준비하는 단계 다음에, 상기 섬유사의 표면 상에 섬유보호층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, after the step of preparing the fabric base, it may further include the step of forming a fiber protective layer on the surface of the fiber yarn.

또한, 상기 직물기재는 상기 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 단층 또는 다층구조일 수 있다.In addition, the fabric base material may be a single-layer or multi-layer structure in which the plurality of fiber yarns are interwoven with each other.

본 발명의 실시예에 따르면, 물리적으로 1차적인 필터 역할을 하는 직물기재, 발열 전극층 및 촉매층을 이용하여 종래 기술과 비교하여 낮은 반응온도(약120 °C 이하)에서 VOC를 효과적으로 제거할 수 있다. 구체적으로, 직물기재는 유연성 및 통기성을 가지므로, VOC와 반응하는 면적을 넓힐 수 있어 VOC 저감 효율을 높일 수 있다. 또한, 직물기재는 유연성을 가져 기존 금속 벌크 박판 대비 가공성이 우수하여 다양한 형태로 VOC 저감시스템에 응용될 수 있다. 또한, 직물기재는 물리적으로 1차적인 필터 역할을 수행할 수 있다. 또한, 발열 전극층에서의 열 에너지가 촉매층과 VOC에 열손실 없이 효과적으로 전달되어 VOC 저감 효율을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, VOC can be effectively removed at a low reaction temperature (less than about 120 ° C) compared to the prior art by using a fabric substrate, a heating electrode layer, and a catalyst layer that serve as a physically primary filter. . Specifically, since the fabric substrate has flexibility and breathability, it is possible to increase the VOC reduction efficiency by increasing the area that reacts with VOC. In addition, the fabric base material has flexibility and is excellent in processability compared to the existing metal bulk thin plate, and thus can be applied to the VOC reduction system in various forms. In addition, the fabric base may serve as a physically primary filter. In addition, the thermal energy in the heating electrode layer is effectively transferred to the catalyst layer and the VOC without heat loss, thereby improving the VOC reduction efficiency.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 직물기재(110)의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자의 세부 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 섬유보호층(113)이 추가로 형성된 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자에 인가된 전력에 따른 온도 값을 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자의 VOC 분해 성능을 측정한 그래프이다.
1 is a top view of the fabric base 110.
Figure 2 is a cross-sectional view for explaining the detailed configuration of the fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view for explaining a structure in which the fiber protection layer 113 is further formed.
4 is a graph measuring temperature values according to power applied to a fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph measuring the VOC decomposition performance of a fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "It also includes the case where it is. Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

본 발명의 일 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자에 대해 설명한다. 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자는 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 직물기재(110), 상기 직물기재(110)의 상기 섬유사(111) 표면 상에 형성된 발열 전극층(120) 및 상기 발열 전극층(120) 상에 형성된 촉매층(130)을 포함할 수 있다. A fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention will be described. The fabric-based self-heating flexible device includes a plurality of fiber yarns interwoven with each other and a woven fabric base 110, a heating electrode layer 120 and the heating electrode layer formed on the surface of the fiber yarn 111 of the fabric base 110 ( 120) may include a catalyst layer 130 formed on.

이하 첨부된 도면을 참고하여 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the fabric-based self-heating flexible device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 상기 직물기재(110)의 상면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 직물기재(110)는 복수의 가늘고 긴 섬유사(111)가 일정한 간격을 두고 서로 교차하여 직조된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 섬유사(111)간의 간격에 의해 형성된 관통홀(112)을 포함할 수 있다.1 is a top view of the fabric base 110. Referring to FIG. 1, the fabric base 110 may be formed in a shape in which a plurality of elongated fiber yarns 111 intersect each other at regular intervals. In addition, it may include a through-hole 112 formed by the spacing between the plurality of fiber yarns (111).

도 2는 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자의 세부 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 섬유사(111) 표면 상에 발열 전극층(120)이 형성되고, 발열 전극층(120) 상에 촉매층(130)이 형성될 수 있다. 발열 전극층(120)에 전압을 인가할 때 발생하는 열에 의해 촉매층(130)을 활성화할 수 있으며, 이를 통해 관통홀(112)을 통해 유입되거나 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자의 표면을 지나는 휘발성 유기화합물(VOC) 가스를 제거할 수 있다.2 is a cross-sectional view for explaining the detailed configuration of the fabric-based self-heating flexible device. Referring to FIG. 2, the heating electrode layer 120 may be formed on the surface of the fiber yarn 111, and the catalyst layer 130 may be formed on the heating electrode layer 120. The catalyst layer 130 may be activated by heat generated when a voltage is applied to the heating electrode layer 120, through which a volatile organic compound introduced through the through hole 112 or passing through the surface of the fabric-based self-heating flexible device (VOC) Gas can be removed.

종래의 VOC를 연소시켜 제거하는 히팅방식의 경우 VOC를 포함하는 가스와 시스템의 온도를 모두 올려야 한다는 점에서 에너지 사용이 많은 단점이 있다. 촉매를 이용한 분해 방식의 경우 대부분의 촉매는 높은 온도에서 고효율을 가지므로 저온 조건에서는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 저온에서 활용 가능한 저온촉매로는 대부분 백금을 이용하고 있으나, 백금은 귀금속이므로 경제성이 떨어지며, 장기 사용 시 표면이 오염되어 효율이 저하되고 교체 및 추가적인 관리를 요하는 단점이 있다. 이 외에는 히팅과 촉매를 동시에 이용하는 방식이 있다. 종래의 히팅과 촉매를 동시에 이용하는 방식은 하부 기판으로 견고한 벌크 박판 기재를 사용한다. 그러나 벌크 박판을 히터 기재로 사용하는 경우 VOC와 반응하는 비표면적을 넓히는데 한계가 있으며, 산업현장에서 VOC를 포함하는 유동층이 빠르게 지나가는 경우가 대다수 이므로 VOC를 효과적으로 제거하기 어려운 문제가 있다. In the case of the heating method of burning and removing conventional VOCs, there is a disadvantage in that energy use is high in that both the gas including the VOCs and the temperature of the system must be raised. In the case of the decomposition method using a catalyst, most catalysts have high efficiency at a high temperature, and thus, there is a disadvantage in that efficiency is low in a low temperature condition. In addition, platinum is mostly used as a low-temperature catalyst that can be used at low temperatures, but since platinum is a precious metal, its economic efficiency is low, and its surface is contaminated during long-term use, resulting in reduced efficiency and requiring replacement and additional management. Other than this, there is a method of simultaneously using heating and a catalyst. The conventional method of simultaneously using heating and a catalyst uses a solid bulk thin substrate as a lower substrate. However, when a bulk thin plate is used as a heater substrate, there is a limit in widening the specific surface area that reacts with VOC, and in most cases, a fluidized bed containing VOC passes rapidly in an industrial site, so there is a problem that it is difficult to effectively remove VOC.

본 발명의 일 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자는 섬유 직물을 기재로 이용하여 반응면적을 넓힐 수 있다. 구체적으로, 섬유 직물은 통기성을 가지므로 VOC를 포함하는 기체 또는 액체가 섬유 직물을 통과함으로써 반응면적을 넓힐 수 있다. 또한, 섬유 직물은 가공 및 제조 유연성이 우수하여 적층(Stack), 롤(Roll) 등으로 응용하여 다양한 형상으로 가공할 수 있다. 또한, 기존의 벌크 박판을 이용한 방식과 비교하여 부피 대비 섬유 직물의 무게가 가벼워 소재 및 소자의 초경량화가 가능한 장점이 있다. 또한, 직물 기재는 1차적인 필터역할을 수행하여 VOC를 물리적 저감시킬 수 있다.The fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention may use a fiber fabric as a substrate to increase a reaction area. Specifically, since the textile fabric is breathable, a reaction area can be widened by a gas or liquid containing VOC passing through the textile fabric. In addition, the textile fabric is excellent in processing and manufacturing flexibility, and can be processed into various shapes by applying it as a stack or roll. In addition, compared to the conventional method using a bulk thin plate, the weight of the fiber fabric compared to the volume is light, and thus there is an advantage that it is possible to lighten the material and the device. In addition, the fabric substrate can physically reduce VOC by performing a primary filter role.

직물기재(110)는 발열 전극층(120) 및 촉매층(130)에 충분한 지지력을 제공하고 고온 환경하에서 안정적으로 유지될 수 있는 소재라면 제한 없이 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 직물기재는 면, 모, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스터, 폴리페닐렌설파이드, m-폴리아라미드, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 유리 및 세라믹 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 형성될 수 있다. 바람직한 효과를 위해서는 내열성 및 화학적 안정성이 우수한 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리페닐렌설파이드, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 유리 또는 세라믹 섬유가 직물기재(110)의 소재로 더 바람직하다.The fabric base 110 may be used without limitation as long as it is a material that provides sufficient support for the heating electrode layer 120 and the catalyst layer 130 and can be stably maintained under a high temperature environment. For example, the fabric substrate is made of cotton, wool, nylon, polypropylene, polyacrylonitrile, polyester, polyphenylene sulfide, m-polyaramid, polyimide, polytetrafluoroethylene, glass and ceramic fibers. It may be formed of one or more materials selected from the group. For the desired effect, polypropylene, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, polyimide, polytetrafluoroethylene, glass or ceramic fibers, which are excellent in heat resistance and chemical stability, are more preferable as the material for the fabric base 110.

또한, 직물기재(110)는 복수의 섬유사(111)가 서로 교차하여 직조된 단층 또는 다층구조로 이루어질 수 있다. 다층구조로 형성될 경우 단층구조에 비해 반응면적을 넓힐 수 있다. 또한, 단층구조에 비해 복잡한 내부구조로 인해 VOC를 포함하는 기체 또는 유량의 체류시간을 늘려 VOC의 제거에 유리하다.In addition, the fabric base 110 may be formed of a single-layer or multi-layer structure in which a plurality of fiber yarns 111 intersect each other. When formed in a multi-layer structure, the reaction area can be widened compared to the single-layer structure. In addition, due to the complex internal structure compared to the single-layer structure, it is advantageous to remove VOC by increasing the residence time of the gas or flow rate containing VOC.

발열 전극층(120)은 섬유사(111) 표면 상에 형성될 수 있다. 발열 전극층(120)에 전력을 인가하여 열을 발생시킬 수 있으며, 발생된 열에너지는 VOC를 연소시켜 이산화탄소와 물로 전환시킬 수 있다. 또한, 발열 전극층(120) 상에 형성된 촉매층(130)에 열에너지를 전달하여 활성화시킬 수 있다. 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자는 기존의 히팅만 이용하는 방식과 비교하여 히팅방식과 촉매에 의한 분해를 동시에 이용하므로 상대적으로 낮은 반응온도(약 120 °C 이하)에서 VOC를 효과적으로 제거할 수 있다. The heating electrode layer 120 may be formed on the surface of the fiber yarn 111. Heat may be generated by applying power to the heating electrode layer 120, and the generated thermal energy may be converted into carbon dioxide and water by burning VOCs. In addition, heat energy may be transferred to and activated by the catalyst layer 130 formed on the heating electrode layer 120. Since the fabric-based self-heating flexible device uses the heating method and the decomposition by a catalyst at the same time as compared to the conventional heating-only method, VOC can be effectively removed at a relatively low reaction temperature (below about 120 ° C).

발열 전극층(120)은 전력을 인가할 때 저항열을 발생시킬 수 있는 소재이면 충분할 것이다. 예를 들어, 발열 전극층(120)은 금속, 금속산화물, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 전도성 고분자 또는 전도성 세라믹스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발열 전극층(120)은 Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ru, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, Tl Si, GE, Sn, Pb, As, Sb, Bi, TE, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Db, Ho, Er, Tm Yb 및 Lu로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 이의 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 발열 전극층(120)은 ITO(indium tin oxdie), IZO(indium zinc oxide), SnO2(tin oxide), ATO(antimony-doped tin oxdie), AZO(al-doped zinc oxide), GZO(gallium-doped zinc oxdie) 및 FTO(fluorine-doped tin oxide)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물을 포함할 수 있다.The heating electrode layer 120 may be sufficient as a material capable of generating resistance heat when power is applied. For example, the heating electrode layer 120 may include metal, metal oxide, graphene, carbon nanotube, carbon fiber, conductive polymer or conductive ceramics. For example, the heating electrode layer 120 is Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ru, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, Tl Si, GE , Sn, Pb, As, Sb, Bi, TE, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Db, Ho, Er, Tm Yb and Lu selected from the group consisting of metals or oxides thereof It can contain. In addition, the heating electrode layer 120 includes indium tin oxdie (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide (SnO2), antimony-doped tin oxdie (ATO), al-doped zinc oxide (AZO), gallium-GZO Doped zinc oxdie) and FTO (fluorine-doped tin oxide) may include any metal oxide selected from the group consisting of.

발열 전극층(120)은 전력 인가 시 적절한 저항열을 발생시킬 수 있는 저항 값을 가질 수 있다. 저항 값이 너무 낮은 경우 저항열이 촉매층(130)을 활성화하고 VOC를 연소시키기에 충분하지 않은 문제가 있다. 저항 값이 너무 큰 경우 에너지 효율이 저하되는 문제가 있다. 따라서 바람직한 효과를 위해서는 발열 전극층(120)의 저항은 0.4 내지 1.0 Ω일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 0.7일 수 있다. 이러한 저항 범위를 가질 때 전력 인가 시 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자는 최대 200 °C를 유지하여 VOC를 연소시키고 촉매층(130)을 활성화 할 수 있다.The heating electrode layer 120 may have a resistance value capable of generating appropriate resistance heat when power is applied. If the resistance value is too low, there is a problem that the heat of resistance is not sufficient to activate the catalyst layer 130 and burn VOC. If the resistance value is too large, there is a problem that energy efficiency is deteriorated. Therefore, for a desired effect, the resistance of the heating electrode layer 120 may be 0.4 to 1.0 Ω, and more preferably 0.5 to 0.7. When the electric power is applied when it has such a resistance range, the fabric-based self-heating flexible device can maintain a maximum of 200 ° C to burn VOC and activate the catalyst layer 130.

도 3은 섬유보호층(113)이 추가로 형성된 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 섬유보호층(113)은 섬유사(111)와 발열 전극층(120) 사이에 형성될 수 있다. 이때, 섬유보호층(113)은 직물기재(110)의 기계적 안정성을 향상시키고 발열 전극층(120)에서 발생하는 열로부터 섬유사(111)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 섬유보호층(113)은 절연성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 섬유보호층(113)은 실리콘 고무(silicone rubber) 또는 PVC를 포함할 수 있다.3 is a cross-sectional view for explaining a structure in which the fiber protection layer 113 is further formed. Referring to FIG. 3, the fiber protection layer 113 may be formed between the fiber yarn 111 and the heating electrode layer 120. At this time, the fiber protective layer 113 can improve the mechanical stability of the fabric base 110 and prevent the fiber yarn 111 from being damaged from heat generated in the heating electrode layer 120. The fiber protection layer 113 may be formed of an insulating material. For example, the fiber protective layer 113 may include silicone rubber or PVC.

촉매층(130)은 VOC의 연소에 필요한 활성화 에너지를 낮춤으로서 비교적 낮은 온도에서 VOC를 이산화소와 물로 연소(산화)시킬 수 있다. 촉매를 활용하지 않는 직접 소각의 경우 연소실의 온도를 800 ~ 900 °C로 유지하여야 하나, 촉매를 이용하면 200 ~ 400 °C 정도의 낮은 온도에서 산화반응이 일어나게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자는 직물 기재를 이용하여 촉매의 반응면적을 넓히고 발열 전극층(120)을 통해 촉매층(130)에 열에너지를 효과적으로 전달함으로써, 종래 기술에 비하여 비교적 저온 조건(약 120 °C 이하)에서 VOC를 효과적으로 연소시킬 수 있다.The catalyst layer 130 may burn (oxidize) VOC at a relatively low temperature with carbon dioxide and water by lowering activation energy required for combustion of VOC. In the case of direct incineration without using a catalyst, the temperature of the combustion chamber should be maintained at 800 to 900 ° C, but when the catalyst is used, an oxidation reaction occurs at a temperature as low as 200 to 400 ° C. Fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention by using a fabric substrate to increase the reaction area of the catalyst and effectively transfer thermal energy to the catalyst layer 130 through the heating electrode layer 120, relatively low temperature compared to the prior art VOCs can be effectively burned under conditions (below about 120 ° C).

촉매층(130)은 VOC의 연소 반응을 활성화 하기에 적합한 촉매를 포함할 수 있다. 상기 촉매는 금속 또는 금속산화물일 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매는 Au, Ag, Pt, Co, Cr, Cu, V, Mo, Ni, Pd, Cu 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이의 산화물일 수 있다. 또한, 상기 촉매는 MnO2, ZnO, TiO2, MnCl2, Mn(NO3)2, MnSO4, Mn(ClO4)2, CuCl2, Cu(NO3)2, CuSO4, Cu(ClO4)2, Cr2O3/Al2O3, Co3O4 및 CuO-Mn2O3로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The catalyst layer 130 may include a catalyst suitable for activating the combustion reaction of VOC. The catalyst may be a metal or metal oxide. For example, the catalyst may be any metal selected from the group consisting of Au, Ag, Pt, Co, Cr, Cu, V, Mo, Ni, Pd, Cu and Mn or an oxide thereof. In addition, the catalyst is MnO 2 , ZnO, TiO 2 , MnCl 2 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4 , Mn (ClO 4 ) 2 , CuCl 2 , Cu (NO 3 ) 2 , CuSO 4 , Cu (ClO 4 ) 2 , Cr 2 O 3 / Al 2 O 3 , Co 3 O 4 And CuO-Mn 2 O 3 It may be any one selected from the group consisting of.

촉매층(130)에 추가 촉매물질을 포함할 수 있다. 상기 추가 촉매물질은 기존의 촉매층(130)에 포함된 상기 촉매와 서로 다른 종류일 수 있다. 이때, 상기 추가 촉매물질은 촉매층(130)에 도핑되거나 촉매층(130) 표면 상에 코팅된 형태로 첨가될 수 있다. 상기 추가 촉매물질을 기존의 촉매층(130)에 도핑 또는 코팅함으로써 기존의 촉매층(130)만을 형성한 경우보다 VOC의 연소 반응을 더욱 활성화시켜 보다 저온 조건에서 VOC를 효과적으로 연소시킬 수 있다. 이때, 상기 추가 촉매물질은 촉매층(130)에 도핑 또는 코팅되어 VOC의 연소 반응을 활성화시킬 수 있는 물질이라면 제한 없이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 추가 촉매물질은 Au, Ag 및 Pt로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.An additional catalyst material may be included in the catalyst layer 130. The additional catalyst material may be different from the catalyst included in the existing catalyst layer 130. In this case, the additional catalyst material may be doped into the catalyst layer 130 or added in a form coated on the surface of the catalyst layer 130. By doping or coating the additional catalyst material on the existing catalyst layer 130, the combustion reaction of VOC can be activated more effectively than when only the existing catalyst layer 130 is formed, thereby effectively burning VOC at a lower temperature condition. At this time, the additional catalyst material may be used without limitation as long as it is doped or coated on the catalyst layer 130 to activate the combustion reaction of VOC. For example, the additional catalyst material may include one or more metals selected from the group consisting of Au, Ag, and Pt.

다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기정화 시스템에 대해 설명한다. 상기 공기정화 시스템은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자를 포함할 수 있다. 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자는 유연한 특성의 섬유 직물을 기재로 이용하므로 기존의 벌크 박판 대비 가공성이 우수하고 초경량화가 가능하여 다양한 형태로 VOC 저감 시스템에 응용될 수 있다. 구체적으로, 자동차 및 발전소 SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템 장치, 실내외 공기청정기, 휴대용 공기청정기, 악취저감장치 등에 이용될 수 있다.Next, an air purifying system according to another embodiment of the present invention will be described. The air purification system may include the fabric-based self-heating flexible device according to an embodiment of the present invention. Since the fabric-based self-heating flexible device uses a fiber fabric having flexible properties as a base material, it can be applied to a VOC reduction system in various forms because of its excellent processability and ultra-light weight compared to the existing bulk thin plate. Specifically, it can be used in automotive and power plant SCR (Selective Catalytic Reduction) system devices, indoor and outdoor air cleaners, portable air cleaners, and odor reduction devices.

다음으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자의 제조방법에 대해 설명한다. 상기 직물기반 자가히팅 유연소자의 제조방법은 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 직물기재를 준비하는 단계, 상기 직물기재의 상기 섬유사 표면 상에 발열 전극층을 형성하는 단계 및 상기 발열 전극층 상에 촉매물질을 증착하여 촉매층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 발열 전극층에 전압을 인가할 때 발생하는 열에 의해 상기 촉매층을 활성화시켜 휘발성 유기화합물(VOC) 가스를 제거할 수 있다.Next, a method of manufacturing a fabric-based self-heating flexible device according to another embodiment of the present invention will be described. The fabric-based self-heating flexible device manufacturing method comprises preparing a woven fabric base material in which a plurality of fiber yarns cross each other, forming a heating electrode layer on the fiber yarn surface of the fabric base material, and a catalyst on the heating electrode layer. It may include the step of depositing a material to form a catalyst layer. At this time, the catalyst layer may be activated by heat generated when a voltage is applied to the heating electrode layer to remove volatile organic compound (VOC) gas.

또한, 상기 직물기재를 준비하는 단계 다음에, 상기 섬유사의 표면 상에 섬유보호층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 섬유보호층은 결과적으로 상기 섬유사와 상기 발열 전극층 사이에 형성될 수 있다. 이때, 상기 섬유보호층은 상기 직물기재의 기계적 안정성을 향상시키고 상기 발열 전극층에서 발생하는 열로부터 상기 섬유사가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 섬유보호층은 절연성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유보호층은 실리콘 고무(silicone rubber) 또는 PVC를 포함할 수 있다.In addition, after the step of preparing the fabric base, it may further include the step of forming a fiber protective layer on the surface of the fiber yarn. As a result, the fiber protection layer may be formed between the fiber yarn and the heating electrode layer. At this time, the fiber protective layer can improve the mechanical stability of the fabric base material and prevent the fiber yarn from being damaged from heat generated in the heating electrode layer. The fiber protection layer may be formed of an insulating material. For example, the fiber protection layer may include silicone rubber or PVC.

상기 직물기재를 준비하는 단계에 있어서, 상기 직물기재는 상기 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 단층 또는 다층구조로 형성될 수 있다. 다층구조로 형성될 경우 단층구조에 비해 반응면적을 넓힐 수 있다. 또한, 단층구조에 비해 복잡한 내부구조로 인해 VOC를 포함하는 기체 또는 유량의 체류시간을 늘려 VOC의 제거에 유리하다.In the step of preparing the fabric base material, the fabric base material may be formed of a single layer or a multi-layer structure in which the plurality of fiber yarns intersect each other. When formed in a multi-layer structure, the reaction area can be widened compared to the single-layer structure. In addition, due to the complex internal structure compared to the single-layer structure, it is advantageous to remove VOC by increasing the residence time of the gas or flow rate containing VOC.

이하에서는 제조예 및 실험예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 하지만 본 발명이 제조예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through production examples and experimental examples. However, the present invention is not limited to manufacturing examples and experimental examples.

<제조예><Production Example>

유리섬유를 직물기재로 선택하고, 은(Ag)을 발열 전극층 물질로 선택하여 유리섬유 표면 상에 은(Ag) 도금을 진행하였다. 유리섬유는 200~300 °C 에서 내열성을 가져 본 발명의 직물기재로 적합하다. 촉매물질로는 MnO2를 선택하였으며, 이에 따라 은 도금된 유리섬유 표면 상에 MnO2를 증착하여 촉매층을 형성하였다. MnO2 촉매층 표면 상에 금(Au) 입자를 소량 도핑하여 직물 기반 자가히팅 유연소자를 제조하였다.Glass fiber was selected as the fabric base material, and silver (Ag) was selected as the heating electrode layer material, and silver (Ag) plating was performed on the glass fiber surface. Glass fiber has a heat resistance at 200 ~ 300 ° C is suitable as a fabric substrate of the present invention. MnO 2 was selected as the catalyst material, and accordingly, MnO 2 was deposited on the surface of the silver-plated glass fiber to form a catalyst layer. Fabric-based self-heating flexible devices were prepared by doping a small amount of gold (Au) particles on the surface of the MnO 2 catalyst layer.

<비교예><Comparative Example>

상기 제조예에 있어서 상기 MnO2 촉매층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 상기 제조예와 동일한 방법으로 직물 기반 자가히팅 유연소자를 제조하였다.In the manufacturing example, a fabric-based self-heating flexible device was manufactured in the same manner as in the manufacturing example, except that the MnO 2 catalyst layer was not formed.

<실험예 1><Experimental Example 1>

직물 기반 자가히팅 유연소자에 인가하는 전력에 따른 온도 값을 확인하기 위한 실험을 진행하였다. 이를 위해 상기 제조예에 따라 제조된 직물 기반 자가히팅 유연소자를 실버 페이스트를 이용하여 외부 전원과 연결하였다. 이후 전력을 인가하여 그에 따른 온도 값을 측정하였으며 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4를 참조하면, 인가된 전력이 증가할수록 온도가 높아지는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 전력을 인가할 때 은(Ag) 소재의 발열 전극층에 저항열이 발생하고 전달된 열 에너지에 의해 촉매층이 활성화되는 것을 알 수 있다.An experiment was conducted to check the temperature value according to the power applied to the fabric-based self-heating flexible device. To this end, the fabric-based self-heating flexible device manufactured according to the above manufacturing example was connected to an external power source using silver paste. Thereafter, power was applied to measure the resulting temperature value, and the results are shown in FIG. 4. Referring to FIG. 4, it can be seen that the temperature increases as the applied power increases. From this, it can be seen that when applying electric power, resistance heat is generated in the heating electrode layer made of silver (Ag) and the catalyst layer is activated by the transferred thermal energy.

<실험예 2><Experimental Example 2>

직물 기반 자가히팅 유연소자의 VOC 제거 성능을 확인하기 위한 실험을 진행하였다. 이를 위해 상기 제조예 및 비교예에 의해 제조된 직물 기반 자가히팅 유연소자를 실버 페이스트를 이용하여 외부 전원에 연결하고, 피처리 가스 내 포름알데히드(Formaldehyde, 100 ppm)에 대한 분해성능을 측정하였다. 도 5는 이에 따른 측정결과는 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 상기 제조예에 따른 직물 기반 자가히팅 유연소자의 경우 상기 비교예의 경우와 비교하여 포름알데히드의 분해 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 약 85 °C에서 전체 포름알데히드의 약 50% 를 분해하였으며, 120 °C 부근에 이르러서는 95% 이상의 포름알데히드가 분해된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 직물 기반 자가히팅 유연소자는 약 200 ~ 400 °C의 온도범위에서 VOC를 분해하던 종래 기술과 비교하여 저온 조건(약 120 °C 이하)에서 VOC를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인할 수 있다.An experiment was conducted to check the VOC removal performance of fabric-based self-heating flexible devices. To this end, the fabric-based self-heating flexible device manufactured by the above-mentioned Preparation Examples and Comparative Examples was connected to an external power source using a silver paste, and the decomposition performance of formaldehyde (100 ppm) in the gas to be treated was measured. 5 is a graph showing the measurement result accordingly. Referring to FIG. 5, it can be seen that the fabric-based self-heating flexible device according to the manufacturing example has excellent decomposition performance of formaldehyde compared to the case of the comparative example. Specifically, about 50% of the total formaldehyde was decomposed at about 85 ° C, and it was confirmed that more than 95% of the formaldehyde was decomposed by reaching about 120 ° C. Through this, it is confirmed that the fabric-based self-heating flexible device of the present invention can effectively remove VOC under low temperature conditions (below about 120 ° C) compared to the prior art that decomposed VOC in a temperature range of about 200 to 400 ° C. Can.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.

110 : 직물기재
111 : 섬유사
112 : 관통홀
113 : 섬유보호층
120 : 발열 전극층
130 : 촉매층
110: fabric base
111: fiber yarn
112: through hole
113: fiber protective layer
120: heating electrode layer
130: catalyst layer

Claims (11)

복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 직물기재;
상기 직물기재의 상기 섬유사 표면 상에 형성된 발열 전극층; 및
상기 발열 전극층 상에 형성된 촉매층;을 포함하고,
상기 발열 전극층에 전압을 인가할 때 발생하는 열에 의해 상기 촉매층을 활성화시켜 휘발성 유기화합물(VOC) 가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자.
A fabric base material in which a plurality of fiber yarns cross each other and are woven;
A heating electrode layer formed on the surface of the fiber yarn of the fabric substrate; And
It includes; a catalyst layer formed on the heating electrode layer,
Fabric-based self-heating flexible device, characterized in that to remove the volatile organic compound (VOC) gas by activating the catalyst layer by heat generated when a voltage is applied to the heating electrode layer.
제1항에 있어서,
상기 직물기재는 면, 모, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스터, 폴리페닐렌설파이드, m-폴리아라미드, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 유리 및 세라믹 섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자.
According to claim 1,
The fabric base material is selected from the group consisting of cotton, wool, nylon, polypropylene, polyacrylonitrile, polyester, polyphenylene sulfide, m-polyaramid, polyimide, polytetrafluoroethylene, glass and ceramic fibers. Fabric-based self-heating flexible device characterized in that it is formed of one or more materials.
제1항에 있어서,
상기 직물기재는 상기 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 단층 또는 다층구조인 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자.
According to claim 1,
The fabric base is a fabric-based self-heating flexible device, characterized in that the plurality of fiber yarns are a single layer or a multi-layer structure interwoven with each other.
제1항에 있어서,
발열 전극층은 금속, 금속산화물, 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소섬유, 전도성 고분자 또는 전도성 세라믹스를 포함하는 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자.
According to claim 1,
The heating electrode layer is a fabric-based self-heating flexible device comprising metal, metal oxide, graphene, carbon nanotube, carbon fiber, conductive polymer or conductive ceramics.
제1항에 있어서,
상기 촉매층은 금속 또는 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자.
According to claim 1,
The catalyst layer is a fabric-based self-heating flexible device, characterized in that it comprises a metal or a metal oxide.
제1항에 있어서,
상기 섬유사와 상기 발열 전극층 사이에 섬유보호층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자.
According to claim 1,
Fabric-based self-heating flexible device, characterized in that a fiber protective layer is further formed between the fiber yarn and the heating electrode layer.
제1항에 있어서,
상기 촉매층에 도핑되거나 상기 촉매층 상에 코팅된 추가 촉매물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자.
According to claim 1,
Fabric-based self-heating flexible device, characterized in that it comprises an additional catalyst material doped on the catalyst layer or coated on the catalyst layer.
청구항 1내지 청구항 7중 어느 한 항의 상기 직물 기반 자가히팅 유연소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기정화 시스템.An air cleaning system comprising the fabric-based self-heating flexible device according to any one of claims 1 to 7. 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 직물기재를 준비하는 단계;
상기 직물기재의 상기 섬유사 표면 상에 발열 전극층을 형성하는 단계; 및
상기 발열 전극층 상에 촉매물질을 증착하여 촉매층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 발열 전극층에 전압을 인가할 때 발생하는 열에 의해 상기 촉매층을 활성화시켜 휘발성 유기화합물(VOC) 가스를 제거하는 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자의 제조방법.
Preparing a woven fabric base material in which a plurality of fiber yarns cross each other;
Forming a heating electrode layer on the surface of the fiber yarn of the fabric base; And
Including the step of forming a catalyst layer by depositing a catalyst material on the heating electrode layer,
Method of manufacturing a fabric-based self-heating flexible device, characterized in that to remove the volatile organic compound (VOC) gas by activating the catalyst layer by heat generated when a voltage is applied to the heating electrode layer.
제9항에 있어서,
상기 직물기재를 준비하는 단계 다음에, 상기 섬유사의 표면 상에 섬유보호층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자의 제조방법.
The method of claim 9,
After the step of preparing the fabric substrate, the method of manufacturing a fabric-based self-heating flexible device further comprising the step of forming a fiber protective layer on the surface of the fiber yarn.
제9에 있어서,
상기 직물기재는 상기 복수의 섬유사가 서로 교차하여 직조된 단층 또는 다층구조인 것을 특징으로 하는 직물 기반 자가히팅 유연소자의 제조방법.
The method of claim 9,
The fabric base is a method of manufacturing a fabric-based self-heating flexible device, characterized in that the plurality of fiber yarns are a single layer or a multi-layer structure interwoven with each other.
KR1020180138993A 2018-11-13 2018-11-13 Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof KR102241806B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180138993A KR102241806B1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180138993A KR102241806B1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20200055387A true KR20200055387A (en) 2020-05-21
KR102241806B1 KR102241806B1 (en) 2021-04-19
KR102241806B9 KR102241806B9 (en) 2022-05-10

Family

ID=70910549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180138993A KR102241806B1 (en) 2018-11-13 2018-11-13 Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102241806B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024151098A1 (en) * 2023-01-13 2024-07-18 한국화학연구원 Oxidation filter module for removing volatile organic compounds, and electricity-based oxidation filter system including same for removing volatile organic compounds

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05171919A (en) * 1991-12-20 1993-07-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heating body
JPH0655034A (en) * 1992-06-10 1994-03-01 Shimadzu Corp Purifying device for exhaust gas and its production
JPH06241027A (en) * 1993-02-19 1994-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heating element with catalytic function
KR101139356B1 (en) * 2009-05-29 2012-04-26 (주) 파카알지비 Manufacturing method of photocatalytic fabric, photocatalytic fabric manufactured thereby and its use
KR101832849B1 (en) 2015-11-30 2018-02-27 선문대학교 산학협력단 Toxic gas removal device automatically

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05171919A (en) * 1991-12-20 1993-07-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heating body
JPH0655034A (en) * 1992-06-10 1994-03-01 Shimadzu Corp Purifying device for exhaust gas and its production
JPH06241027A (en) * 1993-02-19 1994-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency heating element with catalytic function
KR101139356B1 (en) * 2009-05-29 2012-04-26 (주) 파카알지비 Manufacturing method of photocatalytic fabric, photocatalytic fabric manufactured thereby and its use
KR101832849B1 (en) 2015-11-30 2018-02-27 선문대학교 산학협력단 Toxic gas removal device automatically

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024151098A1 (en) * 2023-01-13 2024-07-18 한국화학연구원 Oxidation filter module for removing volatile organic compounds, and electricity-based oxidation filter system including same for removing volatile organic compounds

Also Published As

Publication number Publication date
KR102241806B1 (en) 2021-04-19
KR102241806B9 (en) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11389789B2 (en) Visible light responsive titanium dioxide nanowire/metal organic skeleton/carbon nanofiber membrane and preparation method and application thereof
RU2602152C2 (en) Device and method for gas treatment using low-temperature plasma and catalyst medium
JP5848358B2 (en) Hazardous substance removal device
CN105263602B (en) Air cleaning filter with the desorption unit using heating using microwave and the air cleaning unit using the air cleaning filter
EP0398766B1 (en) Ozone decomposing
WO2020151577A1 (en) Cerium oxide catalyst modified by phosphoric acid, and preparation method and application of cerium oxide catalyst
KR102009397B1 (en) Photocatalys and method for preparing the same
CN101069848A (en) Catalyst for low-temperature catalytic combustion removal of easy-to-volatile chloroarene
KR102241806B1 (en) Self-heating flexible device based on textile for volatile organic compound removal and manufacturing method thereof
CN109414647B (en) Method for low-temperature gas cleaning and catalyst used for method
WO2021128658A1 (en) Hydrolysis-oxidation two-stage process and device for degrading chlorinated volatile organic compounds
CN108452589B (en) Sandwich type carrier filter cloth
Rumjit et al. Recent advancements of ZnO/rGO nanocomposites (NCs) for electrochemical gas sensor applications
JP2017127822A (en) Knitted fabric for removing volatile organic compound
KR20230087544A (en) Catalyst activity recovery method and manganese oxide catalyst
KR101059885B1 (en) Catalyst composit for oxidation of vocs
KR101291312B1 (en) Gas sensor using porous nano-fiber containing photocatalyst and manufacturing method thereof
CN107115858A (en) MoO3/CeO2/Al2O3The method of tri compound nanofiber degraded indoor formaldehyde
JPH11300160A (en) Waste incinerating device and waste incinerating method
CN201586439U (en) Nanometer contact agent filter screen and multiple-effect air purifying machine adopting same
CN103551017A (en) Conductive catalytic electrode for direct current corona discharge gas purifier and preparation method thereof
CN112546857B (en) Application of silver/cobaltosic oxide/glass fiber cloth composite material in air purification
KR102345659B1 (en) Moth and dust proof net comprising visible light active photocatalyst for air cleaning
CN115007137B (en) Catalyst for purifying dioxin and preparation method thereof
WO2021060034A1 (en) Method for breaking down nox into nitrogen and oxygen, and breakdown device

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]