KR20200083066A - 창호용 섬유재 광 촉매 에어필터 제조방법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창호을 통해 실내로 유입되어 미세먼지나 각종 세균 및 바이러스를 포집/살균할 수 있는 광촉매 에어필터이고, 또한 자연의 악조건에서 내구성을 갖는 심재를 갖춘 다공성 섬유재 에어필터이며, 또한 창호에 탈부착할 수 있는 창호용 섬유재 광촉매 에어필터 제조방법에 관한 것이다.

Description

창호용 섬유재 광 촉매 에어필터 제조방법 및 그 제품{Manufacturing method of photocatalyst filter for windows and productstherof}

본 발명은 환기 창이나 출입문(이하, "창호" 라고 칭함)을 통해 실내로 유입되어 미세먼지나 각종 세균 및 바이러스를 포집/살균할 수 있는 광촉매 에어필터이고, 또한 자연의 악조건에서 충분히 견딜 수 있는 심재를 갖춘 다공성 섬유재 에어필터이며, 또한 창호에 탈부착할 수 있는 창호용 섬유재 광촉매 에어필터 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 정의하는 에어필터는 창호에 설치되어 자연풍의 통기성을 조화롭게 갖춘 에어필터로서, 인위적인 기류(air current)나 수류(water current)를 따라 흐르는 기체나 유체를 필터링하는 필터 류와는 현저한 차이가 있음을 선행적으로 이해해야 한다.

소득이 증대됨에 따라 건강과 주거환경에 대한 관심이 날로 높아지면서 방음, 방진, 방충, 방수 등에 대한 관심도 증가하고 있다.

특히, 미세먼지의 유해성에 대해 의학적으로 규명되면서 창호를 통한 해충의 유입 차단은 물론 미세먼지(이하 "PM"이라 함)나 유해 분진 및 각종 유해 가스의 유입을 차단하거나 필터링하기 위한 필터 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

미세먼지는 PM로 불리고 입자 크기에 따라 PM2.5는 2.5㎛ 이하를 말하고, PM10은 10㎛ 이하의 것을 말한다.

전술한 PM2.5 오염물질은 매우 작은 크기로 인해 인체의 기관지와 폐 속으로 침투할 수 있으므로, PM2.5에 장기간의 노출시 유병률과 사망률을 증가시킨다.

이러한 문제로 외출시 미세먼지로부터 개별 보호를 위해 전용 마스크를 착용하지만 거주용 주택은 대부분 PM2.5로부터의 아무런 보호수단을 갖추고 있지 않다.

일부 큰 건물의 경우, 건물 전체를 통합하는 공조시스템 혹은 에어 클리닝 시스템을 통해 실내로 유입되는 다양한 출처의 유해물질을 차단 및 필터링하기도 하지만 대부분의 건물들은 창호를 통한 PM의 실내유입에 무방비로 노출되어 있다.

공기 중에 포함된 PM2.5은 산업 배출물, 차량의 배기가스, 흙먼지, 화석연료의 연소, 이차 에어로졸 및 바이오매스 연소 등의 다양한 출처로부터의 무기물질(SiO₂, SO42 및 NO₃)과 유기물질(유기 탄소 및 원소 탄소 등등)을 포함하는 복잡한 조성을 지니고 있다.

위과 같은 이유로 PM 입자의 거동은 이들의 화학적 조성, 형태 및 기계적 특성으로 인해 상이하고, 일부의 단단한 무기 PM 입자는 필터 표면에 포집되거나 여과될 수 있다.

그러나, 창호용 에어필터 분야에서는 그에 관하여 연구되거나 개발이 시도된 적이 거의 없었다. 다만, 현재 통용되는 두 가지 종류의 에어필터가 있는데, 그것은 물 여과용 필터와 유사한 다공성 막 필터이다.

이러한 종류의 필터들은 고체 기판에 기공을 생성하여 제조되는데, 이들은 대부분 입자가 큰 PM을 필터링하기 위해 매우 작은 기공을 가지므로 필터링 효율은 우수하지만 압력 강하가 커서 자연풍에 의해 환기되는 창호용 에어필터로는 채용하기 곤란한 문제가 있다.

다른 종류의 에어필터는 두꺼운 물리적 장벽과 압축이나 밀착에 의해 PM 입자를 포집하는 섬유재 에어필터이다. 이 같은 종류의 필터들은 대부분 대략 >70%의 기공도를 가지며, 수 마이크론 내지 수십 마이크론의 다양한 직경을 가진 두꺼운 섬유 층을 가지고 있기 때문에 고효율 필터효율을 얻기 위해서는 대체로 두껍게 제조되므로 무거우며, 비통기성이다.

일 예로 대한민국 등록특허 제10∼0291721호가 있다. 위 특허기술은 먼지 포집용 세라믹 섬유필터에 섬유상의 촉매담체를 함침시키는 기법에 의해 세라믹 섬유 필터의 비표면적을 증대되더라도 에어 투과율은 저하되지 않도록 함으로써 연소가스와 함께 배출되는 먼지와 유해가스를 광촉매에 의해 필터링하는 것이다.

이외에도 대한민국 공개특허 제10∼2012∼0073281호와 대한민국 등록특허 10∼0291721호가 있다. 이 공개특허기술은 이산화티타늄 피막을 섬유에 용사하여 광촉매에 의해 세균이나 진균의 항균 및 살균성능을 발휘하는 것이고, 대한민국 등록특허 10∼0291721호는 광촉매 필터를 몰드에 혼합물을 충진하고 압축판으로 압축하여 제조하는 고형 필터에 특징이 있다.

그러나, 위에서 언급한 공개특허 제10∼2012∼0073281호는 인위적으로 생성된 기류를 따라 흐르는 에어를 필터링하는 기술이어서 앞서 설명한 바와 같이 창호용 에어필터로는 채용하기 곤란하고,

또한 대한민국 등록특허 제10∼0291721호에서 제안하는 광촉매 필터는 창호용 에어필터가 요구하는 조건을 충족하기 어렵기 때문에 채용하기 곤란하다.

통상, 큰 면적의 창문을 통한 환기는 매우 유용하지만 창문을 통한 에어필터링 기능을 구현하기 위한 에어필터는 높은 PM 포집 능력뿐 아니라 창호에 설치되어 필터로 서비스되는 동안 유해물질의 실내로의 유입을 효과적으로 차단해야 하고, 태풍이나 눈, 비, 온도 등 다양한 자연적 환경변화 요인을 감내할 수 있는 충분한 내구성을 갖추어야 하며, 특히 필터효율과 환기효율을 조화롭게 갖출 필요가 있다.

본 발명은 전술한 필터 요구사항에 적합한 통기성을 조화롭게 갖춘 창호용 에어필터를 창안하기에 이르렀고 괄목할 만한 성과가 있어 이를 본 발명에서 제안하고자 한다.

본 발명은 다양 유해물질의 포집 및 집진효율을 높이기 위하여 상하좌우로 반복되는 통기성 격자로 이루어진 심재 필터와, 심재 필터의 양 면에 전술한 다양한 출처로부터 발생되는 유/무기 물질을 필터링하고, 창호를 통한 환기효율을 조화롭게 갖춘 창호용 섬유재 광촉매 에어필터 제조방법 및 그것에 의해 제조된 제품을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 바인더를 사용하지 않고 광촉매에 의해 세균의 살균과 항균 및 오염에 강하고 TiO₂와 망간산화물을 혼용한 마이크론 크기의 비드 광촉매 코팅에 의해 상온에서 세균의 살균 및 증식을 억제하는 창호용 섬유재 광촉매 에어필터 제조방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 풍속이 0.2m/s 내지 1.2 m/s에서 미세먼지 포집율이 96~99.8%의 효율을 갖는 자연 통풍성 에어필터 제조방법을 제공하려는 것이다.

본 발명에 따른 창호용 섬유재 광촉매 에어필터 제조방법은,

상하좌우로 연속적으로 반복되는 통기성 격자로 이루어진 심재 필터와;

상기 심재 필터의 양 표면에 위치되고 광촉매 물질이 코팅된 나노섬유로 이루어진 섬유재 필터로 구현되는 것에 특징이 있다.

상기 통기성 격자는 기류의 배기측 직경이 인입측 직경에 비해 약 22~35% 작은 크기로 이루어진 것에 특징이 있다.

상기한 심재 필터는 투명소재의 수지로서 바람직하게는 아크릴재이고, 양 섬유재 필터사이에 위치되고 자연 풍이 통과할 때 와류형 기류를 형성하여 입자상 오염물질을 집진하는 것에 특징이 있다.

상기한 섬유재 필터는 97.9%~99,8% PM 필터링 효율에서 0.2m/s 내지 1.2 m/s의 통기효율을 갖는 창호용 섬유재 광촉매 에어필터에 특징이 있다.

상기 섬유재 필터는 PM 집진율 71~82% 효율에서 풍속 0.2m/s 내지 1.2 m/s의 통기 효율을 갖는 것에 특징이 있다.

심재 필터는 풍속 35 m/s에서 변형율 0%의 내구성을 갖는 것에 특징이 있다.

섬유재 필터는 Tio2 및 망간산화물을 7.7~8.6:1.4~2.3 비로 혼합한 OH라디칼 비드와 소수성 물질 1:0.3~0.36 중량비로 혼합하여 상온의 진공 챔버속에서 섬유재 필터의 모재 평면에 고압으로 분사하여 OH라디칼 비드가 코팅되는 것에 특징이 있다.

전술한 광촉매 물질은 TiO₂과 망간산화물을 혼용한 마이크론 크기의 비드에 의해 상온에서 알데하이드, NOx 및 SOx나 박테리아 및 바이러스의 살균효율을 발휘하는 것에 특징이 있다. 전술한 본 발명의 특징적 기술 구성은 이하에서 보다 더 구체화 될 것이다.

본 발명은 Tio2 및 망간산화물을 7.7~8.6:1.4~2.3 비로 혼합한 OH라디칼 비드와 소수성 물질 1:0.3~0.36 중량비로 혼합하여 상온의 진공 챔버속에서 섬유재 필터의 모재 평면에 고압으로 분사하여 OH라디칼 비드를 섬유재 필터 표면에 코팅하여 광촉매 에어필터를 제공한다.

본 발명은 광촉매 물질이 코팅된 섬유재 필터를 심재필터의 양면에 적용한 경우, PM 93.5~99.8% 필터링 효율, 99.8~98.4% 살균효율에서 0.2m/s 내지 1.2 m/s의 통기효율을 가진다.

또한 본 발명은 3중 구조 중 심재 필터를 프레임과 결합하여 창호 프레임에 부착하여 실시할 수 있다.

그러므로, 본 발명은 윈도우나 출입문 등에 설치되어 실내로 유입되어 자연 통풍에 의해 미세먼지나 각종 세균 및 바이러스를 살균/멸균 및 포집용 나노섬유를 포함하는 상온 여과용 섬유재 에어필터로서, 자연 환경에 충분한 견디는 내구성을 지니고 자연풍의 통기도를 조화롭게 맞춘 창호용 섬유재 광촉매 에어필터 제조방법를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 자연 통풍성 광촉매 에어필터를 도시한 분해사사도이다.

본 발명에 따른 창호용 섬유재 광촉매 에어필터 제조방법 및 그 제품에 대한 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 섬유재 필터(10)는 나이론, 폴리에틸레(PE), 폴리프로필렌(PP) 사를 이루어지고 상하좌우로 반복적으로 계속 배치되는 통기성 섬유재 원단을 모재로 한다.

전술한 섬유재 필터(10)는 열에 취약한 재질적 특성으로 인해 광촉매 물질의 고온 코팅은 불가능하지만 경량이고 가격이 저렴하며, 공기 흐름에 대한 낮은 저항성과 세척과 건조의 용이성 및 양호한 통기성에서 유용한 활용성이 있다.

또한 본 발명에서 제안하는 상온의 진공 챔버속에서 섬유재 필터의 모재 평면에 고압으로 분사하여 OH라디칼 비드를 코팅하는 기법은 마이크로 섬유 또는 나노섬유 위에 금속 또는 금속산화물을 스퍼터 기법으로 광촉매를 코팅하는 종전의 코팅방식과는 차별되는 방식이면서 오염물질 출처로부터 효과적인 PM2.5 제거를 위한 저온 안정성을 가지며, 낮은 공기 흐름 저항성을 갖는 창호용 에어필터로 특히 유용하다.

따라서, 섬유재 필터(10)는 창호용에서 요구되는 조건을 대부분 충족할 수 있고, 섬유 직경이 나노미터 규모로 감소되었을 때 동일한 충전 밀도에서 입자 포집 능력과 광촉매 능력이 증가되므로 훨씬 더 얇은 에어필터에서 효과적으로 PM을 포집할 수 있다.

또한, 본 발명의 섬유재 필터(10)는 섬유질의 미세 기공에 의해 광촉매 물질 코팅시 미세 기공이 에어통로 역활을 함으로써 에어통로속에 여기되는 큰 표면적의 광촉매 코팅층에 의해 살균 효율을 증진되므로 에어필터의 두께를 최소화할 수 있다.

에어필터의 표면 화학이 PM 입자의 것과 일치하도록 최적화되었을 때 광촉매 물질이 코팅된 필터의 PM 포집효율이 코팅되지 않은 섬유재 필터(10)에 비해 훨씬 더 우수한 것으로 확인되었다.

본 발명의 심재 필터(20)는 외기중에 포함된 PM2.5 입자의 99.8% 제거효율에서 65% 내지 70%의 통기효율을 있는 것으로 확인되었다.

또한 본 발명의 심재 필터(20)는 그 양면에 섬유재 필터(10)를 결합하였을 때 PM 포집 98% 이상의 효율에서 5.5 m/s 이하의 통기효율이 있는 것으로 확인되었다.

심재 필터(20)는 양 섬유재 필터사이에서 미세먼지 집진효율 대비 통기효율을 높이는데 유용하고, 자연의 혹독한 조건에 섬유재 필터를 견고하게 지탱하는 휼륭한 내구성을 부여할 수 있다.

또한 상기의 섬유재 필터(10)는 TiO2과 망간산화물을 혼용한 마이크론 크기의 비드에 의해 상온에서 알데하이드, NOx 및 SOx나 박테리아 및 바이러스의 살균효율을 발휘하는 것으로 확인되었다.

-나노 섬유재 필터(10)의 제조

도 1에 도시된 바와 같이 상기 섬유재 필터는 직경이 0.2~0.1mm인 PP, PE, 나일론 사 중 어느 하나의 실로 짠 원단을 모재로 하고, 3cmm 간격으로 배치되는 2.5mm 이하의 통공(11)이 상하좌우로 반복되게 배치된 섬유 원단이다.

심재 필터(20)는 섬유재 필터와 함께 자체로서 통기성 효율에 영향을 주기 때무에 이를 최소화하기 위해 투명재가 바람직할 수 있고, 자연적 환경으로 보호하기 위해 소정의 두께로 설계하여 내구성을 갖출 필요가 있다.

한편, 통기효율이 보다 더 강조되는 창호에 본 발명의 에어필터를 설치하는 경우, 심재 필터(20)는 불투명재질로 해도 무방하다.

다만, 본 발명에서는 창호를 통한 하늘 조망이나 시야의 시인성을 더 확보하고 실내로의 조사되는 태양광의 채광효율을 높이기 위해 심재필터는 투명 아크릴재로 제조하였다.

상기한 심재 필터(20)는 상하좌우로 연속적으로 반복되는 통기부를 지닌 격자(21)를 갖추고 있어 상기 통기부를 통해 빛이나 공기는 통과할 수 있다.

상기한 통기부의 내경은 0.8cm ~ 1.6cm, 그 두께 0.2~0.8mm 이하에서 양 섬유재 필터와 함께 채용하였을 때 PM2.5 차단 효율 99.8%에서 풍속 0.2m/s 내지 1.2 m/s 의 기류를 형성하는 것으로 확인되었다. 환언해서 0.2m/s 내지 1.2 m/s 통기효율에서 PM2.5 99.8%의 차단 효율이 있음이 확인되었다.

섬유질 필터는 통기성과 얇은 섬유질 필터 층에 의해 고효율 PM 제거 효율이 있고, 또한 통기성이 낮아질 수록 PM 제거 효율이 더 우수해지는 것을 의미한다.

섬유재 필터는 Tio2 및 망간산화물을 7.7~8.6:1.4~2.3 비로 혼합한 OH라디칼 비드와 소수성 물질 1:0.3~0.36 중량비로 혼합하여 상온의 진공 챔버속에서 섬유재 필터의 평면에 고압으로 분사하여 섬유재 필터(10) 모재 평면에 OH라디칼 비드를 코팅하였다.

OH라디칼 비드가 코팅되기 전/후를 주사전자현미경으로 보면 코팅된 섬유질 표면에 OH라디칼 비드가 포도송이형태로 코팅된 것을 볼 수 있다.

이러한 OH라디칼 비드 코팅층은 자외선이 조사되었을 때 광촉매 작용에 의해 세균 및 진균의 살균 및 항균효능이 발현된다는 것은 학술적으로 자명한 사실이다.

섬유재 필터를 자연적 기류가 통과될 때 OH라디칼 비드에 기류에 포함된 유해물질이 1차로 부착 여과되고, 섬유재 필터에 의해 풍속을 느리게 제한하여 순간적으로 심재 필터(20)의 격자(21)내에 와류형 기류가 형성되면서 일시적으로 기류가 격자(21)내에 체류하고 이 과정에서 상대적으로 더 무거운 유해물질들이 격자(21)내에 집진되고, 상대적으로 더 가벼운 유해물질은 기류를 따라 배출측 섬유재 필터를 통과하면서 배출측 섬유재 필터에 의해 99.9% 차단되는 것으로 확인되었다.

본 발명에서는 시험을 통해 구멍이 섬유 직경보다 훨씬 더 크며, 이로써 공기 흐름은 거의 저항을 받지 않게 되므로 섬유의 직경는 PM 포집 효율에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 작은 직경의 섬유는 큰 직경의 섬유보다 이용 가능한 비표면적이 더 높다. 섬유 직경이 작을수록 PM 포집 효율은 높아지는 반면에 통기효율이 떨어므로 섬유의 직경은 190㎚ 이하가 바람직하다.

또한 섬유재 필터(10)의 통기효율은 표면 기공에 의해 상당한 영향을 받기 때문에 본 발명에서는 PM 포집효율의 극대화를 기초로 통기 효율의 최적화를 도출하는 것으로 목표했다.

이하의 시험은 에어필터가 뛰어난 성능을 가졌다는 것을 보였고, 이것은 95.09%, 97%, 및 99.88% PM2.5 제거효율에서 61.4%, 66.2% 및 68.7%의 평균 통기효율이 있는 것으로 확인되었는데, 이 성적은 창호용 에어필터로 우수한 PM 포집 효율과 조화로운 통기효율을 갖추고 있음을 시사하는 것이다.

광촉매 물질은 섬유조직사이에 코팅에 의해 공기 여과를 위한 망구조를 형성한다. TiO2와 망간산환물은 상업용 섬유질 또는 다공질 막 에어필터에서 흔히 사용되는 물질이다.

전술한 TiO2와 망간산환물을 혼합하고 이를 소수성 용약에 용해하여 이를 상온의 온도를 유지한 진공챔버내에서 분무에 의해 섬유질 표면에 코팅된다.

본 발명에서 채용된 섬유재 필터(10)는 앞서 설명한 바와 같이 열에 취악하므로 고온에서 광촉매 물질을 코팅하는 것이 사실상 불가능하다.

한편, 본 발명의 에어필터를 PM 필터링 효율 시험을 위해 향을 연소시켜 임의로 PM을 유발시켰다. 연소되는 향은 53 mg/g을 넘는 PM을 함유하고, 배기 연기는 CO2, CO, SO2, NO2 및/또한 휘발성 유기 화합물, 예를 들어 톨루엔, 벤젠, 알데하이드, 자일렌 및 다환 방향족 탄화수소(PAH)를 포함하는 여러 오염물질을 포함하고 있기 때문에 특정 오염물질의 대체할 수 있는 좋은 시험 모델이 될 수 있다.

상이한 중합체들의 제조된 그대로의 나노섬유 필터는 주사전자현미경으로 그 전/후를 관찰해 보았을 때 섬유 크기 190㎚ 이하의 유사한 형태 및 유사한 충전 밀도를 가졌다. 필터링 시험 후 비코팅된 다른 필터들의 주사전자현미경의 이미지에서 섬유질에 포집된 PM 입자의 수와 크기가 모두 다른 중합체의 것보다 컸음을 관찰할 수 있었다.

여기 PM은 무기 PM의 경우에서 처럼 나노섬유의 표면에만 부착하는 대신 각 나노섬유의 주변에 결합되어 코팅층을 형성하는 것으로 관찰되는데 비해 대조군인 비코팅 에어필터에서는 포집된 PM 입자는 거의 볼 수 없다.

상이한 섬유재 필터(10)들에 의해 정량된 PM2.5 및 PM10∼2.5 제거에 따른 모든 섬유질 필터는 동일한 통기 효율 58%이다. 그 효율을 비교하였을 때 본 발명의 에어필터가 PM2.5 및 PM10∼2.5 모두에 대하여 가장 높이 제거된 것으로 확인되었다.

이 결과, 중합체 포집 효율은 Tio2와 망간산화물이 중합체 표면에 코팅되었을 때 PM의 결합을 크게 증진된 것을 알 수 있으며, Tio2와 망간산화물 비드가 PM의 결합에 유용함을 확인할 수 있다.

통상 에어필터의 섬유 치수는 PM 제거 효율에 영향을 미치는바, 섬유 직경이 190㎚에서 10㎚ 단위로 증가했을 때 70%의 동일한 통기 효율을 가진 에어필터의 미세먼지 차단효율은 97.8%에서 68.5%로 감소한 것으로 확인되었는데, 이는 미세먼지 차단 효율을 극대화함에 있어 에어필터 섬유의 치수를 190㎚로 하는 것이 바람직하다는 것을 의미한다.

-에어필터의 PM 제거 효율 및 통기효율

포집 효율 외에 에어필터의 나머지 변수인 공기 흐름이 평가되었다. 85%, 75%, 50%, 28% 및 10%의 통기효율을 가진 에어필터들의 두께를 증가시킴으로써 포집 효율은 증가하는 것으로 확인되었는데, 이는 PM2.5 차단 및 포집 효율은 65% 통기성에서 98% 이상의 미세먼지 차단효율과 92% 이상의 집진효율이 있는 것으로 나타났다.

M10∼2.5 입자의 제거 효율은 모든 4개의 중합체 에어필터에서 PM2.5에 대한 것보다 모두 더 높고, 대부분의 사례에서 제거 효율은 95% 이상의 효율 표준을 만족한다.

모든 통기도 효율성 시험은 에어필터에 기초했다. 에어필터를 통한 공기 투과가 팬에 의해 인위적으로 생성되는 기류를 통해 확인하였다. 90%의 통기 효율를 지닌 에어필터는 가늘고 길게 절단한 필름지를 막대에 묶어 그 앞에 놓고 에어필터에 0.5m/s의 바람을 송풍하였을 때 위 필름지가 에어필터와 함께 휘날리는 것이 관찰되는 것으로 보아 기류의 흐름이 있음을 명확히 확인할 수 있었다.

그리고, 본 발명의 에어필터의 압력 강하(P)를 확인하기 위해 에어필터를 가로지른 압력 차를 측정하였다. 0.6 m/s의 풍속에서 85% 및 75% 통기효율을 지닌 에어필터의 압력 강하는 단지 각각 121 및 182 Pa이다. 이 수치는 대기압의 단지 <0.18%로 코팅되지 않은 섬유재 에어필터 모재의 압력 강하 수준과 별다른 차이가 없는 것으로 무시해도 무방한 수준으로 확인되었다.

- PM 포집 효율에 관한 시험과 결과

190㎚의 섬유 직경을 가진 나노섬유질 필터를 사용하여 주사전자현미경으로 관찰했다.

초기 포집 단계에서는 PM은 나노섬유에 의해 포집되고 나노섬유 표면에 포집되었다. 더 많은 연기가 필터에 계속 공급됨에 따라 더 많은 PM 입자가 부착되는 것이 관찰되었다.

입자는 나노섬유를 따라 이동하여 더 큰 입자로 응집할 수 있었고, 새로운 PM 입자가 부착할 수 있는 일부 빈 공간이 남아 있는 것이 관찰되었다.

포집이 계속 진행됨에 따라 에어필터는 PM 입자로 점점 큰 덩어리 형태로 커지는 것이 주사전자현미경을 통해 관찰되었는데, 이는 PM 입자가 나노섬유와 접촉한 후 나노섬유 둘레를 단단히 감싸 안정된 구형에 이른 것으로 판단된다.

-에어필터의 성능

통기효율 77%, 54%, 40%를 가진 에어필터는 풍속 0.2m/s 내지 1.2 m/s 에서 각각 98.29%, 99.51%, 99.83% 및 99.37%, 99.81%, 99.93%의 PM2.5 및 PM10∼2.5 제거 평균성적을 보였고, PM의 더 낮은 제거를 나타냈던 필터는 대조군으로 해서 위 풍속 조건하에서 70%, 59%, 40%의 통기효율의 필터에서 75.21%, 72.80%, 96.96% 및 95.21%, 95.07%, 99.24%로 PM2.5 및 PM10∼2.5의 제거 평균치가 확인되었다.

위 시험 및 비교에 의해 본 발명의 나노섬유재 필터(10)는 효과적인 필터링효율과 통기효율이 조화로운 창호용 에어필터임이 입증되었으므로 본 발명의 에어필터를 프레임과 결합하여 창호용 에어필터로 유용함이 확인되었다.

한편 전술한 심재 필터(20)의 격자(21)의 인입측 직경과 배기측 직경의 사이즈가 동일한 경우 집진효율은 별다른 차이가 없으나 배기측 직경을 22~35% 더 작게 하였을 때 분진의 집진 효율이 40% 이상 더 좋아지는 것으로 확인되었다.

상기 격자(21)의 배출방향의 직경이 인입측 상대적으로 35%를 초과하면 통기효율이 위 성적 이하로 떨어지는 불리함이 개시되고, 22% 이하인 경우 집진효율에 미미한 차이가 있을 뿐 현저한 차이가 없는 것으로 확인되었다.

또한 심재 필터(20)의 양 면에 섬유재 필터를 결합하고 프레임(도면에는 미도시)을 통해 창호 프레임에 고정한 뒤 풍동에서 35 m/s 풍속으로 20분간 송풍하여 내구성을 시험한 결과 심재필터는 아무런 손상없이 온전히 유지되어 있음을 확인할 수 있었다.

이는 본 발명은 심재 필터(20)에 의해 혹독한 자연환경에서 견딜 수 있는 휼륭한내구성을 갖추고 있음을 시사하는 것이다.

이상에서 본 발명은 특정 실시 예 및 선택적 특징에 의해 예시되었지만, 여기 개시된 개념들의 변형 및/또는 변동이 당업자에 의해 시도될 수 있고, 이러한 변형 및 변동은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다는 것을 이해되어야 한다.

Claims (5)

1. 상하좌우로 연속적으로 반복되는 통기성 격자로 이루어진 심재 필터와;
   상기 심재 필터의 양 표면에 커버되도록 결합되고 광촉매 물질이 코팅된 나노섬유로 이루어진 섬유재 필터로 이루이진 것을 특징으로 하는 창호용 섬유재 광 촉매 에어필터.
2. 제 1 항 발명에 있어서
   섬유재 필터는 97.9%~99,8% PM 필터링 효율에서 0.2m/s 내지 1.2 m/s의 통기효율을 갖는 창호용 섬유재 광촉매 에어필터
3. 제 1 항 발명에 있어서
   상기 격자는 배기측 내경이 인입측 내경보다 22~35% 더 작게 이루어진 것을 특징으로 하는 창호용 섬유재 광 촉매 에어필터.
4. 섬유재 필터는 Tio2 및 망간산화물을 7.7~8.6:1.4~2.3 비로 혼합한 OH라디칼 비드와 소수성 물질 1:0.3~0.36 중량비로 혼합하여 상온의 진공 챔버속에서 섬유재 필터의 모재 평면에 고압으로 분사하여 OH라디칼 비드가 코팅되고,
   제조되는 것을 특징으로 하는 창호용 섬유재 광 촉매 에어필터 제조방법.
5. 제 4 항 발명에 있어서,
   PM2.5 차단효율이 65%에서 PM <92% 포집효율과 통기효율 <98%을 갖는 것을 특징으로 하는 창호용 섬유재 광 촉매 에어필터 제조방법.

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