KR20210021174A - Sterilizing filter - Google Patents

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KR20210021174A
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박덕신
김민정
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한국철도기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a sterilization filter and, more specifically, to a sterilization filter which comprises: a piezoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or greater by a pressure change; a wind discharge means capable of changing the pressure of the piezoelectric element by discharging wind to one side of the piezoelectric element; a sterilization active layer bonded to the other side of the piezoelectric element, and having a sterilization function that is activated by an electric current generated by the piezoelectric element; and a filtering member capable of filtering out predetermined particles on the sterilization active layer. According to the present invention, the sterilization filter has a high rate of removing fungi, bacteria, or viruses in the air as its sterilization activity is increased by electric energy generated by the piezoelectric element.

Description

살균필터 {Sterilizing filter}Sterilizing filter {Sterilizing filter}

본 발명은 살균필터에 관한 것으로, 구체적으로 압전소자에서 발생된 전기에너지에 의해 살균활성이 증가되어 공기 중의 진균, 박테리아 또는 바이러스 제거율이 높은 살균필터에 관한 것이다.The present invention relates to a sterilization filter, and more particularly, to a sterilization filter having a high removal rate of fungi, bacteria or viruses in the air by increasing sterilization activity by electric energy generated from a piezoelectric element.

은(silver)은 예로부터 항균효과를 갖는 것으로 알려져 왔는데, 특히 은 콜로이드(silver colloid)는 수용액에서 클러스터 상태(10nm 내지 150nm 크기)로 분산되어 있는 상태의 물질을 말한다.Silver (silver) has been known to have an antibacterial effect from ancient times. In particular, silver colloid refers to a substance in a state dispersed in a cluster state (10nm to 150nm size) in an aqueous solution.

이러한 콜로이드 형태의 은 나노입자는 약 650 여종의 유해세균 및 진균류에 대해 강한 항균력이 있음이 밝혀져 있다. 은 콜로이드 입자들은 세균 및 바이러스의 세포속 침투가 용이하여 효소작용을 정지시키거나, 세포벽 파괴, 균의 신진대사를 저해시킴으로써 각종 세균, 바이러스 및 알레르기성 질환균에 대한 멸균작용을 나타낸다. It has been found that these colloidal silver nanoparticles have strong antibacterial activity against about 650 kinds of harmful bacteria and fungi. Silver colloidal particles show sterilization against various bacteria, viruses, and allergic disease bacteria by stopping the enzyme action, destroying the cell wall, and inhibiting the metabolism of the bacteria because it is easy for bacteria and viruses to penetrate into the cells.

또한, 은 콜로이드 입자들은 인체에 적용하였을 경우에 대부분의 유익한 세균은 사멸시키지 않음이 관찰되고 있다.In addition, it has been observed that silver colloidal particles do not kill most of the beneficial bacteria when applied to the human body.

미국 등지에서는 은 콜로이드 용액이 FDA 제약범위에 등제된 인체 무해한 천연물질로 인정되고 있고, 최근에는 무독성 방부제로서 식품첨가제로 기능이 인정될 만큼 인체나 생체에 무독한 물질로 알려져 있다.In the United States and other places, silver colloidal solution is recognized as a natural substance that is harmless to the human body registered in the FDA pharmaceutical scope, and recently, it is known as a non-toxic substance to the human body or living body enough to function as a food additive as a non-toxic preservative.

또한, 공기청정기, 송풍기 등의 장치에 장착되어 공기 중에 포함된 박테리아, 곰팡이, 먼지 등의 이물질을 제거하기 위해 필터에 은 나노입자를 도포하여 항균성을 부여하고자 하는 노력이 활발히 이루어지고 있다.In addition, efforts have been made to provide antibacterial properties by applying silver nanoparticles to filters in order to remove foreign substances such as bacteria, mold, and dust contained in the air by being installed in devices such as air purifiers and blowers.

상기와 같이 은 콜로이드 용액은 항균성이 매우 우수하며 인체에 무독하다는 것이 입증됨에 따라 현재 세계 각국에서는 항균에 더욱 효과적인 은 입자의 제조 및 이를 이용한 병원성 세균의 박멸 및 치료제 개발 외에 화장품, 섬유류, 벽지, 세탁기, 의복, 공기청정기 등과 같은 각종 제품에 은을 활용하는 연구가 진행되고 있다.As described above, the silver colloidal solution has excellent antibacterial properties and is proven to be non-toxic to the human body.Therefore, in countries around the world, in addition to the production of silver particles more effective for antibacterial and eradication of pathogenic bacteria and development of therapeutic agents using the same, cosmetics, textiles, wallpaper, washing machines Research on the use of silver in various products such as clothing, air purifiers, etc. is ongoing.

이와 관련하여, 미국공개특허 제2006-0020108호에는 은 전구체가 포함된 글리콜을 테레프탈산과 혼합 중합하여 폴리에스터 마스터 배치(master batch)를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 상기 특허에서는 은 전구체로부터 일부분만 은이 환원되는 문제가 발생하여 은 입자에 의한 항균성이 저하될 수 있다.In this regard, U.S. Patent Publication No. 2006-0020108 discloses a method for preparing a polyester master batch by mixing and polymerizing a glycol containing a silver precursor with terephthalic acid. However, in the above patent, there is a problem that only a portion of silver is reduced from the silver precursor, so that antimicrobial properties due to silver particles may be reduced.

또한 한국공개특허 제2017-0040919호에는 은 입자를 500 내지 2000ppm의 농도로 포함하는 은 나노 졸을 포함한 코팅용액을 이용한 텐트용 항균 탈취 조성물을 개시하고 있다. 상기 특허에서는 항균성의 발현 및 지속성을 유지하기 위해서 고농도의 은 나노입자를 사용하고 있으나, 은 나노입자가 서로 뭉쳐 응집할 수 있으며 비특허문헌 1에 나타난 바와 같이 인체 유해성이 발생할 수 있는 문제점이 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 2017-0040919 discloses an antibacterial deodorant composition for tents using a coating solution containing silver nano sols containing silver particles in a concentration of 500 to 2000 ppm. In the above patent, silver nanoparticles of a high concentration are used to maintain antimicrobial expression and persistence, but there is a problem in that the silver nanoparticles may aggregate and aggregate, and as shown in Non-Patent Document 1, harmfulness to the human body may occur.

또한 한국등록특허 제695264호는 항균입자인 은 콜로이드와 이산화티탄을 휘발성 용액에 혼합한 후, 분무 등을 통해 필터 상에 도포하고 건조하여 제조된 항균 필터를 제시하고 있다. 그러나 액체 성분은 휘발되어 항균입자만이 필터 상에 도포됨에 따라 외부 진동에 의해 항균입자가 필터로부터 쉽게 탈리되어 항균력이 저하되는 문제점이 있다.In addition, Korean Patent No. 695264 proposes an antibacterial filter manufactured by mixing silver colloid and titanium dioxide, which are antimicrobial particles, in a volatile solution, and then applying it on the filter by spraying and drying it. However, as the liquid component is volatilized and only the antibacterial particles are applied on the filter, the antibacterial particles are easily separated from the filter due to external vibration, and the antibacterial activity is lowered.

미국공개특허 제2006-0020108호US Patent Publication No. 2006-0020108 한국공개특허 제2017-0040919호Korean Patent Publication No. 2017-0040919 한국등록특허 제695264호Korean Patent No. 695264

김수진 외 15인, 제조은나노 물질에 대한 유해성 연구, 국립환경과학원, NIER No. 2010-49-1224 Sujin Kim and 15 others, Research on the harmfulness of manufactured silver nanomaterials, National Institute of Environmental Sciences, NIER No. 2010-49-1224

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력한 결과, 인체 무해하도록 낮은 함량의 은 나노입자를 이용하여 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 살균필터를 제공하는데 그 목적이 있다.As a result of trying to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a sterilizing filter capable of exhibiting excellent antibacterial activity by using silver nanoparticles having a low content so as to be harmless to the human body.

또한, 본 발명은 압전소자에 의해 살균기능이 활성화되어 공기 중의 진균, 박테리아 또는 바이러스를 제거할 수 있는 살균필터를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a sterilization filter capable of removing fungi, bacteria, or viruses in the air by activating a sterilization function by a piezoelectric element.

또한, 본 발명은 은 나노입자를 필터 상에 도포하지 않고서 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 살균필터를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a sterilizing filter capable of exhibiting excellent antibacterial activity without applying silver nanoparticles on the filter.

본 발명은 압력변화에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시킬 수 있는 압전소자; 상기 압전소자의 일측에 바람을 방출하여 압전소자의 압력을 변화시킬 수 있는 바람방출수단; 상기 압전소자의 다른 일측에 접합되어 압전소자에서 발생된 전류에 의해 살균기능이 활성화되는 살균활성층; 및 상기 살균활성층상에 소정의 입자를 여과할 수 있는 여과부재를 포함하여 형성된 살균필터를 제공한다.The present invention is a piezoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or more by a pressure change; A wind-releasing means capable of changing the pressure of the piezoelectric element by emitting wind to one side of the piezoelectric element; A sterilizing active layer bonded to the other side of the piezoelectric element to activate a sterilizing function by an electric current generated from the piezoelectric element; And a filtering member capable of filtering predetermined particles on the sterilizing active layer.

상기 압전소자와 살균활성층 사이에 고분자 커버층이 추가로 형성될 수 있다.A polymer cover layer may be additionally formed between the piezoelectric element and the sterilizing active layer.

상기 고분자 커버층은 전도성 고분자로 이루어진 것일 수 있다.The polymer cover layer may be made of a conductive polymer.

상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.The conductive polymer is polyethylene terephthalide (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyether imide (PEI), polyphenylene sulfide. (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate (CAP), nobor It may be one or more selected from the group consisting of nen-based resins and combinations thereof.

상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물일 수 있다.The cycloolefin polymer may be a heterocyclic compound.

상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤일 수 있다.The heterocyclic compound may be polypyrrole.

상기 압전소자는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시킬 수 있다.The piezoelectric element may generate an output voltage of 100 to 400 mV.

상기 압전소자는 수정, 로셀염(Rachelle salt), 티탄산 바륨(BaTiO3), 인산이수소암모늄 결정, 타타르산에틸렌다이아민 결정, PZT 및 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있다.The piezoelectric element is one selected from the group consisting of quartz, Rachelle salt, barium titanate (BaTiO 3 ), ammonium dihydrogen phosphate crystal, ethylenediamine tatarate crystal, PZT and polyvinylidene fluoride (PVDF) It can be made of the above materials.

상기 소정의 입자는 크기가 2.5 내지 10 ㎛ 일 수 있다.The predetermined particles may have a size of 2.5 to 10 μm.

상기 여과부재는 폴리나일론, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에스터, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리테라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있다.The filtering member may be made of at least one material selected from the group consisting of polynylon, polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), polyester, polypropylene (PP), and polyterafluoroethylene (PTFE).

상기 살균활성층은 은(Ag), 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함할 수 있다.The bactericidal active layer may contain 0.01 to 0.1% of nanoparticles of silver (Ag), copper, or a mixed metal thereof.

상기 살균활성층은 코팅층 또는 필름층일 수 있다.The bactericidal active layer may be a coating layer or a film layer.

상기 살균필터는 박테리아를 74 내지 95 % 제거하는 것일 수 있다.The sterilizing filter may remove 74 to 95% of bacteria.

본 발명에 따른 살균필터는 압전소자를 통해 발생된 전기에너지에 의해 은 나노입자를 포함한 살균층이 활성화되어 진균, 박테리아 또는 바이러스 등의 제거효율이 우수하다는 이점이 있다.The sterilization filter according to the present invention has the advantage that the sterilization layer including silver nanoparticles is activated by the electric energy generated through the piezoelectric element, so that the removal efficiency of fungi, bacteria or viruses is excellent.

또한, 본 발명에 따른 살균필터는 낮은 함량의 은 나노 입자를 사용하여 우수한 항균력을 발휘할 수 있는 이점이 있다.In addition, the sterilizing filter according to the present invention has the advantage of exhibiting excellent antibacterial activity by using a low content of silver nanoparticles.

또한, 본 발명에 따른 살균필터는 낮은 함량의 은 나노 입자를 사용하여 인체에 유해성을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, the sterilization filter according to the present invention has the advantage of minimizing harmfulness to the human body by using silver nanoparticles of a low content.

또한, 본 발명에 따른 살균필터는 항균 효과뿐만 아니라 미세먼지를 여과하여 병원, 제약회사, 식품회사, 다중이용시설의 공기 청정능력이 향상되는 이점이 있다.In addition, the sterilizing filter according to the present invention has the advantage of improving the air cleaning ability of hospitals, pharmaceutical companies, food companies, and multi-use facilities by filtering fine dust as well as antibacterial effects.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일례에 따른 살균필터를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 압전소자에서 전압이 발생되는 과정을 나타낸 것이다.
1 to 3 each show a sterilizing filter according to an example of the present invention.
4 shows a process of generating a voltage in a piezoelectric device applied to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The detailed description to be disclosed hereinafter together with the accompanying drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention, and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced. The following detailed description includes specific details to provide a thorough understanding of the present invention. However, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains knows that the present invention may be practiced without these specific details.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.In some cases, in order to avoid obscuring the concept of the present invention, well-known structures and devices may be omitted, or may be shown in a block diagram form centering on core functions of each structure and device.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "comprising or including" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. do. In addition, the term "... unit" described in the specification means a unit that processes at least one function or operation.

또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서 (특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.In addition, "a or an", "one", "the" and similar related words are different from the present specification in the context of describing the present invention (especially in the context of the following claims). Unless otherwise indicated or clearly contradicted by context, it may be used in a sense encompassing both the singular and the plural.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 살균장치에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with respect to the sterilization device as follows.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일례에 따른 살균필터를 나타낸 것이다. 1 to 3 each show a sterilizing filter according to an example of the present invention.

도 1은 압전소자(100), 상기 압전소자(100)의 하부에 형성된 바람방출수단(200), 상기 압전소자(100)의 상부에 형성된 살균활성층(300) 및 상기 살균활성층(300)상에 여과부재(400)가 형성된 구조의 살균필터이다.1 is a piezoelectric element 100, a wind-releasing means 200 formed under the piezoelectric element 100, a sterilizing active layer 300 formed on the piezoelectric element 100, and on the sterilizing active layer 300 It is a sterilizing filter having a structure in which the filtering member 400 is formed.

일반적으로 상기 압전소자(100)는 외부에서 물리적 힘인 압력을 가하게 되면, 이 압전소자(100)로 전달되는 압력에 의해 압전소자가 비틀림 또는 충격에 의한 변형이 일어나면서 100 내지 400 mV 크기의 전압이 발생된다. 이러한 원리는 고체에 힘을 가하였을 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상으로 피에조 효과라고 하며, 상기 압전소자(100)에서 전기에너지가 발생되는 과정을 설명하면 다음과 같다.In general, when the piezoelectric element 100 exerts a physical force pressure from the outside, the piezoelectric element is twisted or deformed by impact due to the pressure transmitted to the piezoelectric element 100, resulting in a voltage of 100 to 400 mV. Occurs. This principle is a phenomenon in which electrical polarization occurs on the surface of a crystal when a force is applied to a solid, and is referred to as a piezo effect, and a process in which electrical energy is generated in the piezoelectric element 100 will be described as follows.

도 4에 도시된 바와 같이, 외부에서 압전소자(100)에 힘(F)을 가하면 압전소자(100)의 내부방향으로 응력이 발생하여 압전소자(100)가 압축되면서(t0>t1) 양극 금속판인 전극 A 및 음극 금속판인 전극 B에 각각 양전하와 음전하가 축적된다. 상기 전극 A에서 양이온이, 전극 B에서 음이온이 각각 발생하고 압전소자의 내부 압력(P)이 커서 압전소자의 외부방향으로 응력이 발생하면 압전소자가 신장되면서(t0<t2) 전극 A 및 전극 B에 각각 양전하와 음전하가 축적되고 전극 A에서 음이온이, 전극 B에서 양이온이 각각 발생한다.As shown in FIG. 4, when a force (F) is applied to the piezoelectric element 100 from the outside, stress is generated in the inner direction of the piezoelectric element 100 and the piezoelectric element 100 is compressed (t 0 >t 1 ). Positive and negative charges are accumulated in electrode A, which is an anode metal plate, and electrode B, which is a cathode metal plate, respectively. If positive ions are generated from electrode A and negative ions are generated from electrode B, and the internal pressure (P) of the piezoelectric element is high and stress is generated in the external direction of the piezoelectric element, the piezoelectric element is elongated (t 0 <t 2 ), and the electrode A and Positive and negative charges are accumulated on the electrode B, respectively, and an anion is generated from the electrode A and a cation is generated from the electrode B.

상기와 같은 원리로 압전소자(100)는 일측에 형성된 바람방출수단(200)으로부터 유입된 공기에 의해 압전소자(100)가 분극되어 100 mV 이상의 출력전압을 발생시키며, 바람직하기로는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시키는 것이 좋다.According to the principle as described above, the piezoelectric element 100 is polarized by air introduced from the wind-releasing means 200 formed at one side to generate an output voltage of 100 mV or more, preferably 100 to 400 mV. It is good to generate the output voltage of.

상기 압전소자(100)가 100 mV 미만의 출력전압을 발생시킬 경우, 전압이 낮아 살균효과가 저하될 수 있으며, 400 mV를 초과할 경우, 전압이 증가하여 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있다.When the piezoelectric element 100 generates an output voltage of less than 100 mV, the sterilization effect may be lowered due to a low voltage, and when it exceeds 400 mV, the voltage may increase and cause a harmful effect on the human body.

상기 압전소자(100)는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 한정하지 않으나, 수정, 로셀염(Rachelle salt), 티탄산 바륨(BaTiO3), 인산이수소암모늄 결정, 타타르산에틸렌다이아민 결정, PZT 및 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어진 것이 사용될 수 있다.The piezoelectric device 100 is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, but crystal, Rachelle salt, barium titanate (BaTiO 3 ), ammonium dihydrogen phosphate crystal, ethylenediamine tartrate crystal, PZT And polyvinylidene fluoride (PVDF) may be made of at least one material selected from the group consisting of.

바람직하기로 상기 압전소자(100)는 가요성(flexible)의 고분자 압전 재료로서 사용시 접촉되는 부분의 형상에 따라 형태 변형이 용이한 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 것이 좋다. 일례로 바람방출수단(200)으로부터 유입된 공기가 통과할 수 있도록 통기공이 형성되고 유연성을 갖는 지지체(미도시)에 복수개의 열전소자(100)가 삽입된 형태로 제작될 수 있다.Preferably, the piezoelectric element 100 is a flexible polymeric piezoelectric material, and is preferably made of polyvinylidene fluoride (PVDF), which is easily deformed according to the shape of the contacted portion when used. For example, it may be manufactured in a form in which a ventilation hole is formed so that air introduced from the wind emission means 200 can pass, and a plurality of thermoelectric elements 100 are inserted into a flexible support (not shown).

상기 압전소자(100)의 압력을 변화시키는 바람방출수단(200)은 외기를 흡입하여 내부 공기의 유동을 발생시킬 수 있는 송풍기일 수 있다. 구체적으로 상기 송풍기는 팬과 모터를 포함할 수 있으며 팬이 회전함에 따라 압전소자에 바람을 방출하여 압력을 변화시킬 수 있다.The wind discharging means 200 for changing the pressure of the piezoelectric element 100 may be a blower capable of generating a flow of internal air by sucking outside air. Specifically, the blower may include a fan and a motor, and as the fan rotates, the pressure may be changed by releasing wind to the piezoelectric element.

또한, 상기 바람방출수단(200)은 콘트롤러(미도시)에 의해 팬의 구동속도가 조절될 수 있으며, 이에 따라 압전소자(100)에 의해 발생되는 전기에너지의 양도 조절할 수 있다.In addition, the wind discharging means 200 may adjust the driving speed of the fan by a controller (not shown), and accordingly, the amount of electric energy generated by the piezoelectric element 100 may be adjusted.

상기 압전소자(100)의 다른 일측에는 압전소자(100)에서 발생된 전기에너지에 의해 살균기능이 활성화되는 살균활성층(300)이 형성된다.On the other side of the piezoelectric element 100, a sterilization active layer 300 is formed in which a sterilization function is activated by electric energy generated from the piezoelectric element 100.

상기 살균활성층(300)은 코팅층 또는 필름층으로 형성될 수 있으며, 은, 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 포함할 수 있다.The bactericidal active layer 300 may be formed as a coating layer or a film layer, and may include nanoparticles of silver, copper, or a mixed metal thereof.

이때 상기 살균활성층(300)은 은(Ag), 구리 또는 이들의 혼합 금속 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함할 수 있다.At this time, the sterilizing active layer 300 may include 0.01 to 0.1% of silver (Ag), copper, or a mixed metal nanoparticle thereof.

상기 금속 나노입자를 0.01 % 미만 포함할 경우 살균력이 저하될 수 있으며, 0.1 %를 초과하여 포함할 경우 입자끼리 응집하여 두께가 불균일하고 가공성이 저하될 수 있으며, 경제적인 측면에서 비효율적이다.If the metal nanoparticles are included in less than 0.01%, the sterilizing power may be reduced, and if the metal nanoparticles are included in more than 0.1%, the particles may aggregate, resulting in a non-uniform thickness and reduced processability, which is inefficient in terms of economy.

이처럼 상기 압전소자(100)의 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성됨으로써 압전소자(100)로부터 발생된 전기에너지에 의해 은 또는 구리 나노 입자가 활성화되어 은 또는 구리 이온으로 방출되고, 공기 중의 진균, 바이러스 또는 박테리아를 제거할 수 있다.As such, by forming the sterilizing active layer 300 on the other side of the piezoelectric element 100, the silver or copper nanoparticles are activated by the electric energy generated from the piezoelectric element 100 and are released as silver or copper ions, and fungi in the air. , Can remove viruses or bacteria.

상기 살균활성층(300)은 은 또는 구리 나노입자 및 용매를 함유하는 코팅액을 리버스 코팅, 그라비아 코팅, 스핀 코팅법, 스크린 코팅법, 파운틴코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅, 스프레이법을 사용하여 압전소자(100) 상에 도포한 후 건조시켜 제조될 수 있다.The sterilizing active layer 300 is piezoelectric using a coating solution containing silver or copper nanoparticles and a solvent by reverse coating, gravure coating, spin coating, screen coating, fountain coating, dip coating, bar coating, and spraying. It can be manufactured by applying it on the device 100 and then drying it.

또한 상기 살균활성층(300)은 항진균, 항박테리아, 항바이러스성 등의 활성뿐만 아니라 얇고 고른 코팅성을 유지하기 위하여, 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 이산화망간(MnO2), 과망간염, 산화구리(CuO), 질산구리(Cu(NO3)2·3H2O), 붕산나트륨10수화물(Na2B4O7·10H2O) 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 입자가 추가로 함유될 수 있다.In addition, the bactericidal active layer 300 is not only antifungal, antibacterial, antiviral, etc., in order to maintain a thin and even coating properties, iron oxide (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), manganese dioxide (MnO 2 ), and At least one particle selected from the group consisting of hepatitis, copper oxide (CuO), copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·3H 2 O), sodium borate 10 hydrate (Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 O) and ceramics May additionally be contained.

상기 살균활성층(300)을 필름층으로 형성할 경우, 통기성 고분자 필름 상에 은 또는 구리 나노입자 및 용매를 함유하는 코팅액을 도포하여 제조할 수 있다.When the bactericidal active layer 300 is formed as a film layer, it may be prepared by applying a coating solution containing silver or copper nanoparticles and a solvent on the breathable polymer film.

상기 통기성 고분자 필름은 폴리올레핀에 탄산칼슘 등의 무기물을 혼합하여 압출 연신시켜 제조한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 당업계에 공지된 상업화된 폴리올레핀 통기성 필름을 구입하여 사용할 수 있다. 또한 상기 코팅액은 은 또는 구리 나노입자간의 응집을 최소화하여 균일한 입도의 나노입자를 형성할 수 있도록 분산제를 추가로 포함할 수 있다.The breathable polymer film may be prepared by extruding and stretching an inorganic material such as calcium carbonate with a polyolefin, but is not limited thereto, and a commercial polyolefin breathable film known in the art may be purchased and used. In addition, the coating solution may further include a dispersant to minimize aggregation between silver or copper nanoparticles to form nanoparticles having a uniform particle size.

상기 고분자 필름은 압전소자 상에 접합하여 제조될 수 있으며, 접합 방식은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 접착, 초음파 융착, 고주파 융착, 열융착 등의 방식에 의해 접합된다. 일례로 점착제 수지를 포함하는 점착제 조성물을 사용하여 접합될 수 있다. 상기 점착제 수지는 예를 들면 아크릴계 공중합체, 천연 고무, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리이소부티렌, 부틸 고무, 클로로프렌 고무 및 실리콘 고무 등의 통상의 중합체를 사용할 수 있으며, 점착력의 제어가 용이한 아크릴계 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.The polymer film may be manufactured by bonding on a piezoelectric element, and bonding methods are bonded by methods such as bonding, ultrasonic bonding, high-frequency bonding, and thermal bonding generally used in the art. As an example, it may be bonded using a pressure-sensitive adhesive composition including a pressure-sensitive adhesive resin. The pressure-sensitive adhesive resin is, for example, acrylic copolymer, natural rubber, styrene-isoprene-styrene (SIS) block copolymer, styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, styrene-ethylenebutylene-styrene (SEBS) block copolymer. Conventional polymers such as coalescence, styrene-butadiene rubber, polybutadiene, polyisoprene, polyisobutyrene, butyl rubber, chloroprene rubber and silicone rubber can be used, and it is preferable to use an acrylic copolymer with easy control of adhesion. Do.

상기 살균활성층(300)상에 소정의 입자를 여과할 수 있는 여과부재(400)가 형성된다.A filtering member 400 capable of filtering predetermined particles is formed on the sterilizing active layer 300.

상기 여과부재(400)는 살균활성층(300)에 의해 진균, 바이러스, 박테리아가 제거된 공기 중에 존재하는 2.5 내지 10 ㎛의 크기를 갖는 입자를 여과한다.The filtering member 400 filters particles having a size of 2.5 to 10 μm present in air from which fungi, viruses, and bacteria are removed by the sterilizing active layer 300.

이때 상기 여과부재(400)는 2.5 내지 10 ㎛의 크기를 갖는 입자를 여과시킬 수 있도록 주름형 필터 또는 메쉬 필터일 수 있다. 바람직하게는 공기가 통과할 수 있고, 공기 중의 먼지 및 이물질을 제거할 수 있는 메쉬홀의 크기가 70목 이상인 메쉬 필터가 좋다. 여기서 ‘70목’이란 의미는 메쉬필터의 가로 세로 1cm에 해당하는 영역에 형성된 망의 수가 70개란 의미이다.At this time, the filtering member 400 may be a pleated filter or a mesh filter to filter particles having a size of 2.5 to 10 μm. Preferably, a mesh filter having a size of 70 or more mesh holes capable of passing air and removing dust and foreign substances in the air is preferable. Here, the meaning of '70 necks' means that the number of nets formed in an area of 1 cm in width and height of the mesh filter is 70.

상기 여과부재(400)는 폴리나일론, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에스터, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리테라플루오로에틸렌(PTFE)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어질 수 있으며, 인체 유해성, 압력 손실 등을 함께 고려하면 폴리에스터로 이루어진 것이 바람직하다.The filtering member 400 may be made of one or more materials selected from the group consisting of polynylon, polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), polyester, polypropylene (PP), and polyterafluoroethylene (PTFE). And, considering the harm to the human body, pressure loss, etc., it is preferable that it is made of polyester.

또한 상기 여과부재(400)는 살균활성층(300)상에 일체형으로 형성되거나 교체가능한 구조로 착탈가능하게 수납될 수 있다.In addition, the filtering member 400 may be integrally formed on the sterilizing active layer 300 or may be detachably accommodated in a replaceable structure.

이와 같이, 진균, 바이러스 또는 박테리아에 대한 항균 효과뿐만 아니라 미세먼지도 여과할 수 있어 공기정화장치에 사용시 병원, 제약회사, 식품회사, 다중이용시설의 공기 청정능력이 향상될 수 있다.In this way, it is possible to filter fine dust as well as antibacterial effects against fungi, viruses, or bacteria, and thus, when used in an air purification device, air cleaning capacity of hospitals, pharmaceutical companies, food companies, and multi-use facilities can be improved.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예를 나타낸 것이며, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 상기 압전소자(100)와 살균활성층(300) 사이에 고분자 커버층(500)이 추가로 형성된 구조이다.FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and as shown in FIG. 2, a polymer cover layer 500 is additionally formed between the piezoelectric element 100 and the bactericidal active layer 300.

구체적으로 도 2의 살균장치는 상기 압전소자(100)의 다른 일면에 고분자 커버층(500)이 형성된 경우이며, 상기 도 1에서 설명한 바와 동일하게 상기 압전소자(100)로부터 발생된 전기에너지에 의해 살균활성층(300)이 활성화되고 은 또는 구리 이온이 방출되어 살균력을 갖게 된다.Specifically, the sterilization device of FIG. 2 is a case in which a polymer cover layer 500 is formed on the other side of the piezoelectric element 100, and as described in FIG. 1, by the electric energy generated from the piezoelectric element 100 The sterilizing active layer 300 is activated and silver or copper ions are released to have sterilizing power.

이때 상기 압전소자(100)의 다른 일면에 고분자 커버층(500)을 추가로 포함함으로써, 압전소자(100)로부터 살균활성층(300)으로 전기전도성이 향상되므로, 살균활성층(300)에 포함된 은 또는 구리 나노금속의 함량이 적은 상태에서도 살균 효과를 상승시킬 수 있다.At this time, by additionally including a polymer cover layer 500 on the other side of the piezoelectric element 100, since the electrical conductivity from the piezoelectric element 100 to the sterilizing active layer 300 is improved, the silver contained in the sterilizing active layer 300 Alternatively, the sterilization effect can be increased even when the content of the copper nanometal is small.

상기 고분자 커버층(500)은 전도성 고분자로 이루어질 수 있으며, 이때 전도성 고분자의 소재는 활성화된 금속 나노 입자의 항진균, 항박테리아, 항바이러스성을 저해하지 않는 것이면 특별히 한정하지는 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.The polymer cover layer 500 may be made of a conductive polymer, and the material of the conductive polymer is not particularly limited as long as it does not inhibit the antifungal, antibacterial, and antiviral properties of the activated metal nanoparticles. Specifically, polyethylene terephthalide (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS) ), polyallylate, polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate (CAP), norbornene resin And one or more selected from the group consisting of a combination thereof may be used.

상기 전도성 고분자는 전도율, 가격 경쟁력, 취급 용이성 등을 고려하면 사이클로 올레핀폴리머가 바람직하고, 상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물이 보다 바람직하며, 상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤인 것이 더욱 바람직하다.The conductive polymer is preferably a cycloolefin polymer in consideration of conductivity, price competitiveness, and ease of handling, and the cycloolefin polymer is more preferably a heterocyclic compound, and the heterocyclic compound is more preferably polypyrrole.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예를 나타낸 것으로, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 압전소자(100)와 살균활성층(300) 사이에 고분자 커버층(500)으로서 헤테로고리 화합물인 폴리피롤로 이루어진 폴리피롤층(600)이 형성될 수 있다. 상기 도 2의 고분자 커버층(500) 또는 도 3의 폴리피롤층(600)은 바람방출수단(200)으로부터 공급된 공기가 통과할 수 있도록 기공을 갖는 필름 형태로 제조될 수 있다.3 shows another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, consisting of polypyrrole, which is a heterocyclic compound, as a polymer cover layer 500 between the piezoelectric element 100 and the bactericidal active layer 300. The polypyrrole layer 600 may be formed. The polymer cover layer 500 of FIG. 2 or the polypyrrole layer 600 of FIG. 3 may be manufactured in the form of a film having pores so that air supplied from the wind-releasing means 200 can pass.

이렇게 압전소자(100)의 일면에 접합된 도 2의 고분자 커버층(500) 또는 도 3의 폴리피롤층(600)은 다른 일면에 살균활성층(300)이 형성된다. 상기 도 2의 고분자 커버층(500) 또는 도 3의 폴리피롤층(600)에 의해 전기전도도가 증가하여 살균활성층(300)의 살균력이 향상된다. 또한 은 나노입자의 함량을 최소화하여 인체에 무해하면서도 항균력이 우수하다.In this way, the polymer cover layer 500 of FIG. 2 or the polypyrrole layer 600 of FIG. 3 bonded to one surface of the piezoelectric element 100 has a bactericidal active layer 300 formed on the other surface. The electrical conductivity is increased by the polymer cover layer 500 of FIG. 2 or the polypyrrole layer 600 of FIG. 3 to improve the sterilizing power of the sterilizing active layer 300. In addition, by minimizing the content of silver nanoparticles, it is harmless to the human body and has excellent antibacterial activity.

또한 도 3의 열전소자(100) 및 그 일면에 접합된 폴리피롤층(600)은 도 1에 도시된 살균필터와 같이 살균활성을 가질 수 있다.In addition, the thermoelectric element 100 of FIG. 3 and the polypyrrole layer 600 bonded to one surface thereof may have a sterilizing activity like the sterilizing filter shown in FIG. 1.

이와 같이 본 발명의 도 1 내지 도 3에 따른 살균필터는 바람방출수단(200) 및 상기 바람방출수단(200)에 의해 전기에너지를 발생시키는 압전소자(100)에 의해 살균활성층(300)이 활성화되어 진균, 박테리아, 바이러스 등의 제거효율이 우수하다. 구체적으로 본 발명의 살균필터는 박테리아를 74 내지 95 % 제거할 수 있다.As described above, in the sterilizing filter according to FIGS. 1 to 3 of the present invention, the sterilizing active layer 300 is activated by the wind discharging means 200 and the piezoelectric element 100 generating electric energy by the wind discharging means 200 It has excellent removal efficiency of fungi, bacteria, and viruses. Specifically, the sterilizing filter of the present invention can remove 74 to 95% of bacteria.

또한 본 발명의 도 1 내지 도 3에 따른 살균필터는 먼지 등의 미세입자 제거효율이 우수하며, 구체적으로 2.5 내지 10 ㎛ 크기의 입자를 90 % 이상 제거할 수 있다.In addition, the sterilization filter according to FIGS. 1 to 3 of the present invention has excellent removal efficiency of fine particles such as dust, and specifically, can remove 90% or more of particles having a size of 2.5 to 10 μm.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to aid in the understanding of the present invention, but the following examples are only illustrative of the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention. , It is natural that such modifications and modifications fall within the appended claims.

은(silver( AgAg )을 포함한 살균활성층) Containing active layer

<< 제조예Manufacturing example 1. 코팅액 제조> 1. Coating liquid manufacturing>

은 함유량이 99.9% 순도 이상의 순수한 은(Ag) 5 g을 나노 사이즈(Nano Size, 5~10nm)로 분쇄하여 미립자를 형성하고, 상기 제조된 은 미립자를 암모니아수 1L에 용융한 후 산 처리하여 용해시킴으로써 은 콜로이드 용액을 제조하였다. 이때 상기 은 콜로이드 용액은 은 나노입자가 0.05 % 함유되도록 제조하였다.By pulverizing 5 g of pure silver (Ag) having a silver content of 99.9% or higher purity into a nano size (Nano Size, 5 to 10 nm) to form fine particles, and dissolving the prepared silver fine particles in 1 L of ammonia water and then acid treatment. A silver colloid solution was prepared. At this time, the silver colloidal solution was prepared to contain 0.05% silver nanoparticles.

<< 제조예Manufacturing example 2. 필름 제조> 2. Film Manufacturing>

시판되는 폴리올레핀계 수지(엘지화학 LLDPE ST408 30%, LDPE BB150 20%)에 탄산칼슘(삼진폴리텍 사) 50%를 혼입하였다. 그 다음 필름 압출기에서 230℃, 10 rpm, 25 bar의 압출조건으로 T-다이 압출한 후 통기성 필름을 얻었다. 상기 통기성 필름 표면에 제조예 1의 코팅액을 딥 코팅법을 통해 300Å의 두께로 코팅하였으며, 90℃에서 1시간 동안 건조하여 은 나노입자가 함유된 필름을 제조하였다.50% of calcium carbonate (Samjin Polytech) was mixed with a commercially available polyolefin resin (LLDPE ST408 30%, LDPE BB150 20%). Then, T-die extrusion was performed in a film extruder at 230° C., 10 rpm, and 25 bar to obtain a breathable film. The coating solution of Preparation Example 1 was coated on the surface of the breathable film to a thickness of 300 Å through a dip coating method, and dried at 90° C. for 1 hour to prepare a film containing silver nanoparticles.

구리를 포함한 살균활성층Bactericidal active layer containing copper

<< 제조예Manufacturing example 3. 코팅액 제조> 3. Coating liquid manufacturing>

질산구리(Cu(NO3)2·H2O(동양제철화학사) 38.01g을 측량하여 1L 비커에 옮긴 후, 증류수를 넣고 서서히 교반하여 질산구리를 완전히 용해하였다. 용해된 질산구리를 완전 환원을 위하여 다른 용기에 질산구리 1몰에 환원제로서 1몰 이상의 히드리진하이드레이트(N2H2H2O)를 측량하고, 질산구리가 용해된 용액을 1,000 rpm의 속도로 교반하면서 환원제를 적가하여 구리분말이 포함된 수용액을 얻었다. 과잉으로 적가된 히드라진하이드레이트와 부산물을 제거하기 위하여 여과 및 수세를 5차례 실시한 후 완전 건조하여 평균 0.1nm 크기의 구리분말을 10 g 수득하였다. 상기 수득된 구리분말 0.025 g에 증류수 50 ml을 공급하고, 폴리비닐알콜 0.5 g을 첨가한 다음 용해시켜 구리를 포함한 용액을 제조하였다.After measuring 38.01 g of copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ·H 2 O (Tongyang Steel Chemical Co.)) and transferring it to a 1L beaker, distilled water was added and slowly stirred to completely dissolve the copper nitrate. To do this, measure at least 1 mol of hydrazine hydrate (N 2 H 2 H 2 O) as a reducing agent in 1 mol of copper nitrate in another container, and add the reducing agent dropwise while stirring the solution in which the copper nitrate is dissolved at a speed of 1,000 rpm. To remove excess hydrazine hydrate and by-products, filtration and washing were performed 5 times and then completely dried to obtain 10 g of copper powder having an average size of 0.1 nm. 50 ml of distilled water was supplied to the solution, 0.5 g of polyvinyl alcohol was added and dissolved to prepare a solution containing copper.

이때 상기 구리 나노 용액은 구리 나노입자가 0.05 % 함유되도록 제조하였다.At this time, the copper nano solution was prepared to contain 0.05% copper nanoparticles.

<< 제조예Manufacturing example 4. 필름 제조> 4. Film manufacturing>

상기 제조예 2와 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3의 코팅액을 사용하여 구리 나노입자가 함유된 필름을 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Preparation Example 2, but a film containing copper nanoparticles was prepared using the coating solution of Preparation Example 3.

살균필터의 제조Manufacture of sterilization filter

<< 실시예Example 1> 1>

상기 제조예 1에서 제조한 은(Ag) 나노입자를 0.05 % 함유한 코팅액을 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 압전소자(Sensonic사)의 일측에 Mayer bar No. 20을 이용하여 균일하게 코팅하여 살균활성층을 형성하였다. 상기 살균활성층이 형성된 압전소자는 100℃에서 10분 동안 건조시키고, 살균활성층 상에 여과부재로서 폴리에스터로 이루어진 메쉬형 필터(70목)를 사용하였다. 그리고 상기 압전소자의 다른 일측에 송풍기(엘지이노텍, TB-150)를 장착한 다음, 15 CFM의 풍량을 가하여 출력전압, 항균활성 및 미세입자 제거효율을 측정하였다.A coating solution containing 0.05% of silver (Ag) nanoparticles prepared in Preparation Example 1 was prepared on one side of a piezoelectric element (Sensonic) made of polyvinylidene fluoride (PVDF). A sterilizing active layer was formed by coating evenly using 20. The piezoelectric element having the sterilizing active layer formed thereon was dried at 100° C. for 10 minutes, and a mesh-type filter (70 items) made of polyester was used as a filter member on the sterilizing active layer. Then, a blower (LG Innotek, TB-150) was mounted on the other side of the piezoelectric element, and then an air volume of 15 CFM was applied to measure the output voltage, antibacterial activity, and fine particle removal efficiency.

<< 실시예Example 2> 2>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자와 살균활성층 사이에 폴리에테르이미드(PEI)로 이루어진 고분자 커버층을 추가로 형성하여 살균필터를 제조하였다. 이때 상기 고분자 커버층은 압전소자의 일면에 10 nm의 두께로 도포한 후 80℃의 건조로에 투입하여 10분 동안 건조시켜 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a sterilizing filter was manufactured by additionally forming a polymer cover layer made of polyetherimide (PEI) between the piezoelectric element and the sterilizing active layer. At this time, the polymer cover layer was coated on one surface of the piezoelectric element to a thickness of 10 nm and then put into a drying furnace at 80° C. and dried for 10 minutes.

<< 실시예Example 3> 3>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자와 살균활성층 사이에 폴리피롤로 이루어진 고분자 커버층을 추가로 형성하여 살균장치를 제조하였다. 이때 상기 폴리피롤층은 압전소자의 일면에 10 nm의 두께로 도포한 후 80℃의 건조로에 투입하여 10분 동안 건조시켜 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a sterilizing device was manufactured by additionally forming a polymer cover layer made of polypyrrole between the piezoelectric element and the sterilizing active layer. At this time, the polypyrrole layer was coated on one surface of the piezoelectric element to a thickness of 10 nm, then put in a drying furnace at 80° C. and dried for 10 minutes.

<< 실시예Example 4> 4>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 살균필터를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a sterilization filter was prepared using a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3.

<< 실시예Example 5> 5>

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 살균필터를 제조하였다.In the same manner as in Example 2, a sterilization filter was prepared using a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3.

<< 실시예Example 6> 6>

상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 상기 제조예 3에서 제조한 구리 나노입자를 0.05 % 함유한 용액을 사용하여 살균필터를 제조하였다.In the same manner as in Example 3, a sterilization filter was prepared using a solution containing 0.05% of the copper nanoparticles prepared in Preparation Example 3.

<< 실시예Example 7> 7>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1 대신 제조예 2(은 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 살균장치를 제조하였다. 상기 제조예 2에서 제조된 필름은 아크릴계 공중합체로 이루어진 접착제(AKITACK상품, 에이케이켐텍(주))를 사용하여 압전소자에 접합하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, but instead of Preparation Example 1, a sterilization device was manufactured using Preparation Example 2 (a film containing 0.05% silver nanoparticles). The film prepared in Preparation Example 2 was bonded to a piezoelectric element using an adhesive made of an acrylic copolymer (AKITACK product, AK Chemtech Co., Ltd.).

<< 실시예Example 8> 8>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 3 대신 제조예 4(구리 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 살균필터를 제조하였다. 상기 제조예 4에서 제조된 필름은 아크릴계 공중합체로 이루어진 접착제(AKITACK상품, 에이케이켐텍(주))를 사용하여 압전소자에 접합하였다.A sterilization filter was prepared in the same manner as in Example 1, but using Preparation Example 4 (film containing 0.05% copper nanoparticles) instead of Preparation Example 3. The film prepared in Preparation Example 4 was bonded to a piezoelectric element using an adhesive made of an acrylic copolymer (AKITACK product, AK Chemtech Co., Ltd.).

<< 실시예Example 9> 9>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자에 10 CFM의 바람을 가하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, but a wind of 10 CFM was applied to the piezoelectric element.

<< 실시예Example 10> 10>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자에 50 CFM의 바람을 가하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, but 50 CFM of wind was applied to the piezoelectric element.

<< 비교예Comparative example 1> 1>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 압전소자가 구비되지 않고 제조예 2(은 나노입자를 0.05 % 함유한 필름)를 사용하여 살균필터를 제조하였다.A sterilizing filter was manufactured in the same manner as in Example 1, but using Preparation Example 2 (a film containing 0.05% silver nanoparticles) without a piezoelectric element.

<< 비교예Comparative example 2> 2>

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 압전소자가 구비되지 않고 살균필터를 제조하였다.It was carried out in the same manner as in Example 2, but a sterilizing filter was manufactured without a piezoelectric element.

<< 비교예Comparative example 3> 3>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 은(Ag) 나노입자를 0.008 % 함유한 코팅액을 사용하여 살균필터를 제조하였다.A sterilizing filter was prepared in the same manner as in Example 1, but using a coating solution containing 0.008% silver (Ag) nanoparticles.

<< 비교예Comparative example 4> 4>

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 은(Ag) 나노입자를 1 % 함유한 코팅액을 사용하여 살균필터를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a sterilizing filter was prepared using a coating solution containing 1% silver (Ag) nanoparticles.

<< 실험예Experimental example >>

상기 실시예 및 비교예에 따른 살균필터를 이용하여 출력전압, 항균성능 및 미세입자 제거효율을 평가하였다.The output voltage, antibacterial performance, and fine particle removal efficiency were evaluated using the sterilizing filters according to the above Examples and Comparative Examples.

1. 출력전압 측정1. Output voltage measurement

본 발명의 살균필터에 구비된 압전소자의 전극을 평가용 배선에 개재하여 오실로스코프(Tektronix, TDS 340A)에 접속하고 출력전압을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.The electrode of the piezoelectric element provided in the sterilizing filter of the present invention was connected to an oscilloscope (Tektronix, TDS 340A) through the evaluation wiring, and the output voltage was measured, and the results are shown in Table 1.

구분division 출력전압(mV)Output voltage(mV) 실시예1Example 1 250250 실시예2Example 2 278278 실시예3Example 3 265265 실시예4Example 4 290290 실시예5Example 5 353353 실시예6Example 6 325325 실시예7Example 7 279279 실시예8Example 8 357357 실시예9Example 9 8585 실시예10Example 10 590590 비교예1Comparative Example 1 22 비교예2Comparative Example 2 33 비교예3Comparative Example 3 245245 비교예4Comparative Example 4 252252

2. 항균성 평가2. Antibacterial evaluation

항균성 평가를 위한 미생물 실험은 적당한 배지를 준비하여 실험 목적에 적합한 미생물만을 순수 배양하였다. 그리고 시약, 초자류 등은 모두 121℃에서 15분간 고압멸균, 또는 필터(pore size 0.2~0.45㎛)를 이용하여 여과멸균하여 사용하였다.For the microbial test for the evaluation of antimicrobial activity, only suitable microbes for the purpose of the experiment were purely cultured by preparing a suitable medium. In addition, reagents, glassware, etc. were all autoclaved at 121°C for 15 minutes or sterilized by filtration using a filter (pore size 0.2 to 0.45 μm).

항균성 평가를 위한 지표 미생물로는 대장균(Escherichia Coli: ATCC 15597)에 대해 항균성을 시험하였다. 상기 균주는 37℃에서 150 ~ 200rpm의 속도로 인큐베이터(shaking incubator)에서 배양한 다음, 고체배지(trypticase soy agar, 29 ml)가 포함된 페트리 디쉬(petri dish, 150mm)에 0.3 ml 도말시키고, 37℃에서 12 ~ 18시간(overnight) 배양하였다.As an indicator microorganism for evaluation of antimicrobial activity, antibacterial activity was tested against Escherichia Coli (ATCC 15597). The strain was cultured in a shaking incubator at 37° C. at a speed of 150 to 200 rpm, and then 0.3 ml was spread on a petri dish (150 mm) containing a solid medium (trypticase soy agar, 29 ml), and 37 Incubated for 12 to 18 hours (overnight) at ℃.

상기 균주가 접종된 페트리 디쉬에 본 발명에 따른 필터인 10×10×1 mm 크기의 시편을 넣고, 25℃에서 50분 동안 배양시킨 후 하기 수학식 1에 따라 콜로니(colony)를 세고, 수학식 2에 따라 항균성(%)을 평가하였다. 그 결과는 표 2로 나타내었다.Into the Petri dish inoculated with the strain, a sample having a size of 10×10×1 mm, which is a filter according to the present invention, was put, incubated at 25°C for 50 minutes, and then colonies were counted according to Equation 1 below, and the equation According to 2, antimicrobial activity (%) was evaluated. The results are shown in Table 2.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

N : 밀리리터 당 집락형성단위(CFU/ml)N: colony forming unit per milliliter (CFU/ml)

CFU : 페트리 디쉬 안의 총 집락수CFU: Total number of colonies in Petri dish

α: 박테리아 주입량(ml)α: Bacteria injection amount (ml)

di : 희석 배수d i : dilution factor

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

(%)IE : 비활성화 효율(%) IE: Deactivation efficiency

Ntreated : 압전소자를 구비한 샘플의 밀리리터 당 집락형성단위N treated : Colony forming unit per milliliter of sample with piezoelectric element

Ncontrol : 대조군(압전소자를 구비하고 있지 않은 샘플)N control : control (sample not equipped with piezoelectric element)

구분division 50분 후 균수
(CFU/ml)
Count after 50 minutes
(CFU/ml)
대조군Control 대조군 대비
균 감소율(%)
Compared to the control group
Bacteria reduction rate (%)
실시예1Example 1 2.172.17 비교예1Comparative Example 1 7474 실시예2Example 2 1.161.16 비교예1Comparative Example 1 8686 실시예3Example 3 0.420.42 비교예1Comparative Example 1 9595 실시예4Example 4 5.015.01 비교예2Comparative Example 2 8080 실시예5Example 5 3.803.80 비교예2Comparative Example 2 8585 실시예6Example 6 2.392.39 비교예2Comparative Example 2 9090 실시예7Example 7 1.751.75 비교예1Comparative Example 1 7979 실시예8Example 8 4.034.03 비교예2Comparative Example 2 8484 실시예9Example 9 7.337.33 비교예1Comparative Example 1 1212 실시예10Example 10 2.492.49 비교예1Comparative Example 1 7070 비교예1Comparative Example 1 8.328.32 비교예1Comparative Example 1 00 비교예2Comparative Example 2 25.225.2 비교예2Comparative Example 2 00 비교예3Comparative Example 3 7.487.48 비교예1Comparative Example 1 1010 비교예4Comparative Example 4 6.246.24 비교예1Comparative Example 1 2525

상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서는 비교예 1과 비교하여 200 mV 이상의 출력전압을 발생시킨 압전소자에 의해 박테리아 제거율이 70% 이상인 것을 알 수 있으며, 특히 실시예 3의 폴리피롤로 이루어진 고분자 커버층을 포함한 살균장치는 박테리아를 95 % 제거한 것을 알 수 있다.As shown in Tables 1 and 2, in Examples 1 to 3, it can be seen that the bacteria removal rate is 70% or more by a piezoelectric element generating an output voltage of 200 mV or more compared to Comparative Example 1. It can be seen that the sterilization device including the polymer cover layer made of polypyrrole removed 95% of bacteria.

반면에 비교예 3 및 4에서 발생된 출력전압은 실시예 1 내지 3과 비슷하나, 은 함량이 낮아 항균활성이 거의 측정되지 않은 것으로 나타났다.On the other hand, the output voltages generated in Comparative Examples 3 and 4 were similar to those of Examples 1 to 3, but the antibacterial activity was hardly measured due to the low silver content.

또한 실시예 4 내지 6을 통해 구리 나노입자를 함유한 살균활성층을 사용한 살균장치는 비교예 2에 비해 90%의 박테리아 제거율을 나타낸 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the sterilization apparatus using the sterilizing active layer containing copper nanoparticles through Examples 4 to 6 exhibited a bacteria removal rate of 90% compared to Comparative Example 2.

또한 실시예 7 및 8을 통해 압전소자에 은 또는 구리 나노입자가 포함된 살균활성층이 필름 형태로 접합되어 형성된 살균장치에서도 항균활성이 실시예 1 내지 6과 동등하거나 더 증가한 것으로 나타났다.In addition, through Examples 7 and 8, it was found that the antimicrobial activity was equal to or further increased as in Examples 1 to 6 in a sterilizing device formed by bonding a sterilizing active layer containing silver or copper nanoparticles to a piezoelectric element in a film form.

압전소자에 가하는 힘의 크기에 따른 항균활성을 측정한 결과, 실시예 9 및 10을 통해 알 수 있듯이 10 CFM의 유속으로 바람을 압전소자에 가하였을 때, 출력전압이 낮아 항균효과가 거의 나타나지 않았다. 또한, 30 CFM의 유속으로 바람을 압전소자에 가하였을 때에 높은 출력전압을 나타내지만, 항균효과에서는 거의 차이 없는 것으로 나타났다.As a result of measuring the antibacterial activity according to the magnitude of the force applied to the piezoelectric element, as can be seen through Examples 9 and 10, when wind was applied to the piezoelectric element at a flow rate of 10 CFM, the output voltage was low, so that the antibacterial effect hardly appeared. . In addition, when wind is applied to the piezoelectric element at a flow rate of 30 CFM, the output voltage is high, but there is little difference in the antibacterial effect.

3. 미세먼지 제거효율3. Fine dust removal efficiency

독일식 콤비네이션 사이클 시험법인 DIN71460 규격으로 입자 크기별 제거효율에 대한 성능평가를 진행하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 평가조건으로 미세먼지 농도는 20 mg/m3를 유지하였다.According to the German combination cycle test method DIN71460 standard, the performance evaluation for the removal efficiency by particle size was conducted, and the results are shown in Table 2. As an evaluation condition, the concentration of fine dust was maintained at 20 mg/m 3.

구분division 입자 크기별 제거효율(%)Removal efficiency by particle size (%) 입자 크기(㎛)Particle size (㎛) 1.0~3.01.0~3.0 3.0~5.03.0~5.0 5.0~10.05.0~10.0 실시예1Example 1 9191 9494 96.996.9 실시예2Example 2 92.492.4 95.595.5 9797 실시예3Example 3 94.594.5 97.497.4 99.599.5 실시예4Example 4 9292 93.193.1 96.196.1 실시예5Example 5 92.592.5 94.294.2 97.597.5 실시예6Example 6 9292 9494 9797 실시예7Example 7 9292 9595 9797 실시예8Example 8 9292 93.593.5 95.595.5 실시예9Example 9 85.185.1 88.788.7 9292 실시예10Example 10 80.680.6 84.284.2 90.990.9 비교예1Comparative Example 1 8888 89.189.1 90.190.1 비교예2Comparative Example 2 8787 8989 9090 비교예3Comparative Example 3 88.288.2 89.389.3 91.291.2 비교예4Comparative Example 4 89.989.9 90.090.0 9191

또한, 상기 표 3에서 확인되는 바와 같이 실시예 1 내지 10의 살균필터는 1.0 ~ 3.0㎛, 3.0 ~ 5.0㎛ 및 5.0 ~ 10.0㎛의 입자크기에서 약 90% 이상의 필터링 효율이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 상기 시험 결과를 바탕으로 본 발명에 따른 살균필터는 미세먼지를 여과하는 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.In addition, as shown in Table 3, it was confirmed that the sterilizing filters of Examples 1 to 10 exhibited about 90% or more filtering efficiency at particle sizes of 1.0 to 3.0 μm, 3.0 to 5.0 μm, and 5.0 to 10.0 μm. Based on the above test results, it was confirmed that the sterilizing filter according to the present invention has excellent properties for filtering fine dust.

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 illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it 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 embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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 claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100: 압전소자
200: 바람방출수단
300: 살균활성층
400: 여과부재
500: 고분자 커버층
600: 폴리피롤층
100: piezoelectric element
200: wind emission means
300: sterilizing active layer
400: filter member
500: polymer cover layer
600: polypyrrole layer

Claims (13)

압력변화에 의해 100 mV 이상의 출력전압을 발생시킬 수 있는 압전소자;
상기 압전소자의 일측에 바람을 방출하여 압전소자의 압력을 변화시킬 수 있는 바람방출수단;
상기 압전소자의 다른 일측에 접합되어 압전소자에서 발생된 전류에 의해 살균기능이 활성되는 살균활성층; 및
상기 살균활성층상에 소정의 입자를 여과할 수 있는 여과부재를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 살균필터.
A piezoelectric element capable of generating an output voltage of 100 mV or more by a pressure change;
A wind-releasing means capable of changing the pressure of the piezoelectric element by emitting wind to one side of the piezoelectric element;
A sterilizing active layer bonded to the other side of the piezoelectric element to activate a sterilizing function by an electric current generated from the piezoelectric element; And
A sterilizing filter comprising a filter member capable of filtering predetermined particles on the sterilizing active layer.
청구항 1에 있어서, 상기 압전소자와 살균활성층 사이에 고분자 커버층이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 1, wherein a polymer cover layer is additionally formed between the piezoelectric element and the sterilizing active layer.
청구항 2에 있어서, 상기 고분자 커버층은 전도성 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 2, wherein the polymer cover layer is made of a conductive polymer.
청구항 3에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르 이미드(PEI), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀폴리머(COP), 사이클로 올레핀 공중합체(COC), 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 노보르넨계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 살균필터.
The method of claim 3, wherein the conductive polymer is polyethylene terephthalide (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyacrylate (PAR), polyether imide (PEI). , Polyphenylene sulfide (PPS), polyallylate, polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), cellulose triacetate (CTA), cellulose acetate propionate ( CAP), a sterilizing filter, characterized in that at least one selected from the group consisting of norbornene-based resins and combinations thereof.
청구항 4에 있어서, 상기 사이클로 올레핀폴리머는 헤테로고리 화합물인 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 4, wherein the cycloolefin polymer is a heterocyclic compound.
청구항 5에 있어서, 상기 헤테로고리 화합물은 폴리피롤인 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 5, wherein the heterocyclic compound is polypyrrole.
청구항 1에 있어서, 상기 압전소자는 100 내지 400 mV의 출력전압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 1, wherein the piezoelectric element generates an output voltage of 100 to 400 mV.
청구항 1에 있어서, 상기 압전소자는 수정, 로셀염(Rachelle salt), 티탄산 바륨(BaTiO3), 인산이수소암모늄 결정, 타타르산에틸렌다이아민 결정, PZT 및 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 살균필터.
The method according to claim 1, wherein the piezoelectric element is made of quartz, Rachelle salt, barium titanate (BaTiO 3 ), ammonium dihydrogen phosphate crystal, ethylenediamine tartrate crystal, PZT and polyvinylidene fluoride (PVDF). A sterilizing filter, characterized in that made of at least one material selected from the group.
청구항 1에 있어서, 상기 소정의 입자는 크기가 2.5 내지 10 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 1, wherein the predetermined particles have a size of 2.5 to 10 µm.
청구항 1에 있어서, 상기 여과부재는 폴리나일론, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에스터, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리테라플루오로에틸렌(PTFE)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 살균필터.
The method according to claim 1, wherein the filtering member is made of at least one material selected from the group consisting of polynylon, polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), polyester, polypropylene (PP), and polyterafluoroethylene (PTFE). Sterilizing filter, characterized in that made.
청구항 1에 있어서, 상기 살균활성층은 은, 구리 또는 이들의 혼합 금속의 나노입자를 0.01 내지 0.1 % 포함하는 층인 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 1, wherein the sterilizing active layer is a layer containing 0.01 to 0.1% of nanoparticles of silver, copper or a mixed metal thereof.
청구항 1에 있어서, 상기 살균활성층은 코팅층 또는 필름층인 것을 특징으로 하는 살균필터.
The sterilizing filter according to claim 1, wherein the sterilizing active layer is a coating layer or a film layer.
청구항 1에 있어서, 상기 살균필터는 박테리아를 74 내지 95 % 제거하는 것을 특징으로 하는 살균필터.The sterilization filter according to claim 1, wherein the sterilization filter removes 74 to 95% of bacteria.
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