KR20200141282A - 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오존 제거 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기중에 포함된 오존을 포집함으로써 인체로 흡입되는 것을 방지할 수 있는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크에 관한 것이다. 이를 위해, 사용자의 입과 코를 덮도록 착용되는 마스크(1); 및 마스크에 삽입되어 마스크를 통과하는 외기 중의 오존을 포집하는 오존 포집수단;을 포함하고, 오존 포집수단은 마스크(1) 내에 배치되는 적어도 하나의 액체셀(20)을 포함하고, 그리고 액체셀(20)은 외력에 의해 파괴되고, 새어 나오는 염화나트륨 수용액이 마스크(1)에 흡수되는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크가 제공된다. 특히, 염화나트륨 수용액은 10 ~ 30 중량%의 농도를 갖는다.

Description

염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크{Mask with Ozone removal function using NaCl solutions}

본 발명은 오존 제거 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기중에 포함된 오존을 포집함으로써 인체로 흡입되는 것을 방지할 수 있는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크에 관한 것이다.

오존은 2차오염물질로서 햇빛이 강한 상태에서 질소산화물 및 휘발성유기화합물질에 의해 지표면 대기중에 발생한다. 그러나 오존에 장시간 노출되면 폐조직의 노화과정을 촉진할 뿐만 아니라 고농도의 오존에 노출되면 폐수종을 일으키는 등 인간에게는 매우 위험한 물질이어서 우리나라에서는 오래전부터 오존 예보·경보제를 실시하여 가능하면 오존주의보가 발령되었을 때 특히 어린이, 노약자 등 취약계층은 실외에서 실내로 대피하라는 권고를 받게 된다. 서울의 경우 2017년도 만 해도 오존주의보를 33회 12일 동안이나 발령할 정도로 오존문제는 매우 심각하다. 미세먼지의 경우에는 국민들에게 마스크를 착용하도록 정부가 권고하고 있으며, 오존의 경우에는 특별한 직접적 권고조치가 없다는 것이 시급한 현안으로 떠오르고 있다.

또한 오존 주의보가 발령되었을 때 이에 대한 대처가 미흡하다는 문제가 있었다. 보다 시급하게는 어린이나 노약자의 경우, 또는 병원의 환자나 야외에서 운동하는 사람들의 경우에는 당장 대처할 만한 도구가 특별히 없다는 것이다. 특히 일반 황사마스크를 사용할 경우 상기인들에게는 호흡이 어려운 문제가 있었고, 오존은 걸러지지 않고 그대로 마스크를 통과하는 문제가 있었다.

구체적으로, 지표면 오존은 100~200 ppb 같은 낮은 농도에서도 인체에 매우 해로운 물질이다. 최근 서울과 같은 대도시에서는 오존주의보 또는 오존경보가 자주 발령될 정도로 오존에 대한 주의가 각별히 요구되고 있지만 이에 대한 특별한 대처방안이 없다. 미세먼지는 황사마스크를 쓰면 되지만 일반 마스크는 오존을 제거할 수 없어 우리나라 환경부에서도 이에 대한 대안을 찾고 있다.

1. 대한민국 공개특허 제10-2016-0111675호(미세먼지 차단 마스크) 2. 대한민국 공개특허 제10-2017-0050405호(융착형 마스크 및 이의 제조방법)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 공기 중에 포함된 오존의 포집이 가능한 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 효과적으로 오존을 제거할 수 있는 최적의 염화나트륨 수용액의 농도와 양을 제시하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용직전에 액체셀을 터뜨려 오존을 제거하거나 습식 필터를 쉽게 교체할 수 있는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 사용자의 입과 코를 덮도록 착용되는 마스크(1); 및 마스크에 삽입되어 상기 마스크를 통과하는 외기 중의 오존을 포집하는 오존 포집수단;을 포함하고, 오존 포집수단은 마스크(1) 내에 배치되는 적어도 하나의 액체셀(20)을 포함하고, 그리고 액체셀(20)은 외력에 의해 파괴되고, 새어 나오는 염화나트륨 수용액이 마스크(1)에 흡수되는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 사용자의 입과 코를 덮도록 착용되는 마스크(1); 및 마스크에 삽입되어 마스크(1)를 통과하는 외기 중의 오존을 포집하는 오존 포집수단;을 포함하고, 오존 포집수단은 마스크(1) 내에 삽입되거나 부착될 수 있는 습식 필터(70)를 포함하고, 그리고 습식 필터(70)는 염화나트륨 수용액이 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크가 제공된다.

또한, 마스크(1)는 두겹으로 제작하되 일부분에 개구부(30)를 형성하고, 개구부(30)의 개폐가 가능하도록 개폐부재;를 더 포함할 수 있다.

또한, 개폐부재는, 개구부(30)의 일면에 설치되는 암 벨크로 테이프(52); 및 암 벨크로 테이프(52)에 대응하여 개구부(30)의 타면에 설치되며 암 벨크로 테이프(52)에 분리가능하게 결합되는 수 벨크로 테이프(55);를 포함한다.

또한, 습식 필터(70)는 비닐 포장(80)으로 보관되고, 비닐 포장(80)을 찢은 후, 마스크(1) 내에 삽입되거나 부착될 수 있다.

또한, 염화나트륨 수용액은 10 ~ 30 중량%의 농도를 갖는고, 보다 바람직하게는 30 중량%의 농도를 갖는다.

또한, 염화나트륨 수용액은 마스크(1)의 중량 보다 6배 ~ 10배의 범위가 되는 중량을 갖고, 보다 바람직하게는 8배가 되는 중량을 갖는다.

또한, 마스크(1)와 습식필터(70)는 면 또는 부직포를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 마스크에 의하면, 사용직전에 액체셀을 터뜨려 오존을 제거하거나 습식 필터를 쉽게 교체할 수 있는 편리함이 있다. 따라서, 사용된 습식 필터를 제거하고 손쉽게 새로운 습식필터로 교체하여 사용할 수 있다.

또한, 마스크 대비 최적의 염화나트륨 수용액을 농도와 양을 제시함으로써 오존이 가장 효과적으로 제거될 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크(1)의 착용상태도,
도 2는 도 1에 도시된 마스크(1)의 정면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크(1)의 사용 설명도,
도 4는 도 3에 도시된 습식 필터(70)의 보관상태를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 따른 마스크를 제 1 조건에서 실험하였을 때 시간에 따른 오존의 농도를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 따른 마스크를 제 2 조건에서 실험하였을 때 시간에 따른 오존의 농도를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

마스크

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크(1)의 착용상태도이고, 도 2는 도 1에 도시된 마스크(1)의 정면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 마스크(1)는 착용자(10)의 얼굴에 착용되어 오염된 공기의 흡입을 차단하는 것이다. 마스크(1)는 코와 입을 덮으면서 얼굴 정면의 일부분을 밀폐할 수 있다. 마스크(1)는 통기성이 우수하고 땀 등의 수분의 흡수력이 좋으며 세탁후 재사용이 가능한 면, 합성수지재, 스펀지, 우레탄, 부직포 소재를 이용하여 제작될 수 있다.

제 1 실시예에서 오존포집수단은 액체셀(20)이다. 액체셀(20)은 마스크(1) 상에 수분이 함유된 상태로 삽입되거나 부착된다. 액체셀(20)은 공기 중에 포함된 오존의 포집이 가능하도록, 외력에 의한 가압(예 : 손가락으로 눌러 터트림)으로 수분을 방출하여 마스크(1)를 젖신다.

즉, 사용자가 액체셀(20)을 압축하여 터트려서 액체셀(20)에 함유된 수용액이 외부로 방출되도록 하여, 건조상태의 마스크(1)를 적신다. 따라서, 수용액을 흡수한 마스크(1)가 공기 중에 포함된 오존을 포집하므로 착용자(10)가 오존을 흡입하는 것을 방지할 수 있다.

액체셀(20)은 마스크(1)의 양측에 2개씩 쌍을 이루면서 4개 이상이 구비되며 오존 수치에 따라 개수를 조절하면서 사용할 수 있다, 구체적으로, 주변 공기의 오존이 최고치일 때, 사용자가 액체셀(20)을 전부 누르면, 방울 속의 수용액이 마스크(1)로 빠르게 퍼질 것이다. 만일 오존의 농도가 너무 높지 않으면, 사용자는 단지 2개의 액체셀(20)을 누를 수 있고, 사용중 시간의 경과에 따라 점진적으로 액체셀(20)을 터뜨릴 수 있다.

여기서, 오존(ozone)에 대해서 알아보면, 오존은 산소 원자 3개로 이루어진 산소의 동소체로서, 원소기호는 O₃이다. 상온에서는 약간 푸른색을 띠는 기체이나, 액체가 될 때는 흑청색, 고체가 될 때는 암자색을 띤다. 특이한 냄새가 나며, 공기 속에 0.0002부피%만 존재해도 냄새를 감지할 수 있다. 물에 녹은 오존은 서서히 분해한다. 액체질소, 사염화탄소, 클로로폼에 잘 녹으며, 테레빈유, 계피유(桂皮油)에 흡수된다. 지표면 오존은 공기중의 질소산화물과 휘발성유기화합물질이 햇빛의 자외선과 반응하는 광화학반응을 통하여 생성된다. 따라서, 봄과 여름철에 주로 많이 발생하며 공기중 시간당 100ppb가 넘으면 환경기준치를 상회하게 된다. 그리고, 120ppb가 되면 오존주의보가 발령이 된다.

오존은 상온에서 자발적으로 분해되어 산소가 되고, 이산화망가니즈, 백금 가루 등의 분해를 촉진시킨다. 오존은 강한 산화력을 가져, 은을 과산화은으로, 황화납을 황산납으로, 황을 산화황으로 산화한다. 건조한 산소 또는 공기 중에서 무선방전시킬 때 생기며, 붉은인이 공기 중에서 서서히 산화할 때나 과망가니즈산칼륨, 다이크로뮴산칼륨 등 산소화합물을 진한 황산으로 분해시킬 때, 물을 플루오린으로 분해할 때, 물을 큰 전류밀도에서 분해할 때 산소와 함께 발생한다.

또한, 산소의 가열, 황산의 전기분해, 자외선이나 X선, 음극선 등이 공기 속을 통과할 때에도 생기므로, 자외선이 풍부한 높은 산, 해안, 산림 등의 공기 중에도 존재하여 상쾌한 느낌을 주는 근원이 되고 있으나, 다량으로 존재할 때는 오히려 불쾌감을 느끼게 한다. 극장, 학교, 병원 등에서 산소에 분해되는 성질을 이용하여 공기의 정화(淨化)에 사용되며 살균작용에 의한 음료수 소독, 표백이나 유기화합물의 구조 결정 등에 사용된다.

오존은 인체에 독성이 있어 장시간 흡입하면 호흡기관을 해치므로 주의해야 한다. 또한 오존이 환경기준치를 상회하기만 하여도 기관지 천식이 있는 사람들은 호흡곤란을 느끼게 되므로 매우 위험하게 된다. 더 나아가 노약자 및 임산부에게 더 민감하게 영향을 주게 된다. 최근 오존농도의 환경기준 상회 횟수가 점차 증가추세에 있어서 이에 대한 사전 대책이 절실하다.

또한, 액체셀(20)은 물 대신 KI, CaCl₂, NaCl 및 NaClO₄의 수용액 중에서 하나로 충진될 수 있다. 즉, 물 뿐만 아니라 인체에 무해한 어떤 수용액도 사용이 가능하다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크(1)의 사용 설명도이고, 도 4는 도 3에 도시된 습식 필터(70)의 보관상태를 나타내는 정면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 마스크(1)의 일측은 개폐 가능한 개구부(30)를 형성하고, 마스크(1)는 두겹으로 제작된다. 개구부(30)에는 벨크로 테이프(50)가 구비되는데 보다 상세하게는 암벨크로 테이프(52)와 숫벨크로테이프(55)가 서로 밀착될 수 있도록 배치된다.

도 3과 같은 제 2 실시예에서 오존 포집수단은 습식필터(70)이다. 따라서, 착용자(10)는 벨크로테이프(50)를 벌려 개구부(30)를 개방한 후 습식필터(70)를 삽입하거나 사용이 끝난 습식필터(70)를 꺼낼 수 있다.

도 4와 같이 습식필터(70)는 별도의 비닐 포장(80)으로 포장되어 수분의 증발을 막는다. 즉, 습식필터(70)는 도 4와 같은 형태로 제조되어 보관되고, 유통되며, 사용 직전에 비닐포장(80)을 뜯는다.

습식필터(70)는 면이나 부직포의 소재로 제작되고, 염화나트륨 수용액으로 함침되어 있다.

염화나트륨 수용액

본 발명에 따른 염화나트륨 수용액은 액체셀(20)에 포함되거나 습식필터(70)에 함침된다. 최적으로 오존을 포집할 수 있는 염화나트륨(NaCl) 수용액의 농도와 함침량을 결정하기 위하여 다음과 같이 제 1 조건의 실험과 제 2 조건의 실험을 하였다. [표 1]은 본 발명에 따른 실험중 제 1 조건을 나타낸다.

용액	농도(중량%)
NaCl	1,5,10,15,30
시간(분)	흡입 농도(ppb)
180	150
소재	온도(℃)
면	25

그리고, [표 2] 내지 [표 6]은 제 1 조건의 실험시 염화나트륨 수용액의 농도에 따른 습식필터(70)의 무게를 나타낸다. 그리고, 도 5는 본 발명의 따른 마스크를 제 1 조건에서 실험하였을 때 시간에 따른 오존의 농도를 나타내는 그래프이다.

재질(NaCl농도)	Cotton(1%)
횟수	(건조 상태)필터무게(g)	(젖은 상태)필터무게(g)
1	0.2486	2.848
2	0.2525	2.835
3	0.2521	2.631

재질(NaCl농도)	Cotton(5%)
횟수	(건조 상태)필터무게(g)	(젖은 상태)필터무게(g)
1	0.2591	2.812
2	0.2785	2.783
3	0.2411	2.713

재질(NaCl농도)	Cotton(10%)
횟수	(건조 상태)필터무게(g)	(젖은 상태)필터무게(g)
1	0.2424	2.580
2	0.2721	2.834
3	0.2511	2.731

재질(NaCl농도)	Cotton(15%)
횟수	(건조 상태)필터무게(g)	(젖은 상태)필터무게(g)
1	0.2410	2.681
2	0.2415	2.542
3	0.2467	2.752

재질(NaCl농도)	Cotton(30%)
횟수	(건조 상태)필터무게(g)	(젖은 상태)필터무게(g)
1	0.2564	2.680
2	0.2465	2.453
3	0.2477	2.855

[표 2] 및 [표 6]에서 알 수 있는 바와 같이, 건조상태의 필터무게 : 젖은 상태의 필터무게 = 1 : 6 ~ 1 : 10이 될 수 있고, 제일 바람직하게는 1 : 8 이 적합하다. 1 : 8인 경우 포함된 염화나트륨의 양은 2.42 (g NaCl) / (1g의 필터) 정도이다. 1 : 6 미만에서는 습식필터 전체를 골고루 함침시킬 수 없으며, 1 : 10을 초과하면 차압이 커서 숨쉬기 어렵고, 수용액이 흘러내리는 단점이 있었다.

도 5에서 증명되는 바와 같이, 염화나트륨 수용액은 30중량%일 때 오존을 제일 많이 포집하여 잔류 오존의 농도가 낮아짐을 알 수 있다. 그리고, 염화나트륨 수용액의 농도가 15중량%, 10중량%, 5중량% 및 1중량%로 갈수록 포집되는 오존이 줄어들어 잔류 오존의 농도가 높아짐을 알 수 있었다. 염화나트륨 수용액은 실온(25도)에서 30% 근처가 최대포화용액이라는 점을 감안하면 염화나트륨 수용액의 농도가 30 중량%를 초과하면 소금 결정이 석출될 수 있다.

[표 7]은 본 발명에 따른 실험중 제 2 조건을 나타낸다.

용액	농도(%)
NaCl	30
시간(분)	흡입 농도(ppb)
180	150
소재	온도(℃)
면	25

그리고, [표 8]은 건조한 필터중량 : 습식필터의 중량에 따른 염화나트륨 수용액의 정량 분석 데이터이다.

필터중량:NaCl중량	1:6	1:7	1:8	1:10
필터(g)	0.24	0.25	0.26	0.24
소금용액(g)	1.44	1.74	2.06	2.34
액체/필터1g	5.88	6.98	8.08	9.64
NaCl/필터1g	1.76	2.09	2.42	2.89

도 6은 본 발명의 따른 마스크를 제 2 조건에서 실험하였을 때 시간에 따른 오존의 농도를 나타내는 그래프이다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 1:6 에서 1:10으로 갈수록 오존의 포집량이 증가하여 잔류 오존농도가 낮아짐을 알 수 있다. 따라서, 염화나트륨 수용량으로 습식필터를 함침시키는 량은 1: 6 ~ 1: 10 범위가 적정하고, 습식필터(70)의 상업성과 경제성 등을 고려할 때 1 : 8의 값으로 함침시키는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1 : 마스크,
5 : 끈,
10 : 착용자,
20 : 액체셀,
30 : 개구부,
50 : 벨크로 테이프,
52 : 암벨크로 테이프,
55 : 숫벨크로 테이프,
70 : 습식 필터,
80 : 비닐 포장.

Claims (10)

1. 사용자의 입과 코를 덮도록 착용되는 마스크(1); 및
   상기 마스크에 삽입되어 상기 마스크를 통과하는 외기 중의 오존을 포집하는 오존 포집수단;을 포함하고,
   상기 오존 포집수단은 상기 마스크(1) 내에 배치되는 적어도 하나의 액체셀(20)을 포함하고, 그리고
   상기 액체셀(20)은 외력에 의해 파괴되고, 새어 나오는 염화나트륨 수용액이 상기 마스크(1)에 흡수되는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
2. 사용자의 입과 코를 덮도록 착용되는 마스크(1); 및
   상기 마스크에 삽입되어 상기 마스크를 통과하는 외기 중의 오존을 포집하는 오존 포집수단;을 포함하고,
   상기 오존 포집수단은 상기 마스크(1) 내에 삽입되거나 부착될 수 있는 습식 필터(70)를 포함하고, 그리고
   상기 습식 필터(70)는 염화나트륨 수용액이 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 마스크(1)는 두겹으로 제작하되 일부분에 개구부(30)를 형성하고,
   상기 개구부(30)의 개폐가 가능하도록 개폐부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 개폐부재는,
   상기 개구부(30)의 일면에 설치되는 암 벨크로 테이프(52); 및
   상기 암 벨크로 테이프(52)에 대응하여 상기 개구부(30)의 타면에 설치되며 상기 암 벨크로 테이프(52)에 분리가능하게 결합되는 수 벨크로 테이프(55);를 포함하는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 습식 필터(70)는 비닐 포장(80)으로 보관되고,
   상기 비닐 포장(80)을 찢은 후, 상기 마스크(1) 내에 삽입되거나 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 염화나트륨 수용액은 10 ~ 30 중량%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 염화나트륨 수용액은 30 중량%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 염화나트륨 수용액은 상기 마스크(1)의 중량 보다 6배 ~ 10배의 범위가 되는 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 염화나트륨 수용액은 상기 마스크(1)의 중량 보다 8배가 되는 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마스크(1)는 면 또는 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 염화나트륨 수용액을 이용한 오존 제거 마스크.

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