KR20210096846A - 무동력 공기정화 필터 - Google Patents

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KR20210096846A
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양광웅
정태문
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Abstract

본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터는 순차적으로 결합된, 제1 외측 레이어; 지지구조에 다공성 활성탄소가 포함된 제1 탄소 레이어; 나노 파이버 레이어; 지지구조에 다공성 활성탄소가 함침된 제2 탄소 레이어 및 제2 외측 레이어를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 탄소 레이어 중 하나의 활성탄소의 세공의 표면적은 나머지 하나의 활성탄소의 미세공의 표면적보다 크며, 상기 제1 및 제2 외측 레이어 중 적어도 하나는 착색 또는 인쇄가 가능한 메쉬구조를 포함할 수 있다.

Description

무동력 공기정화 필터{powerless air purification filter}
본 발명은 공기정화 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전원공급 없이도 뛰어난 분진포집, 탈취, 항균 성능을 제공할 수 있는 무동력 공기정화 필터에 관한 것이다.
미세먼지는 화력발전소와 공장의 매연, 자동차의 배기가스와 같은 화석연료가 연소되는 과정에서 주로 발생한다. 미세먼지는 황산염, 질산염, 암모니아, 휘발성 유기화합물 및 각종 중금속 등의 유해물질을 포함하고 있다. 미세먼지는 호흡시 코와 목을 통과하는 과정에서 일부가 걸러지기도 하나, 걸러지지 않은 미세먼지는 몸속으로 침투하여 각종 호흡계 질환이나 심혈관계 질환을 일으키기도 한다.
이에 오염된 공기를 정화하는 필터의 중요성이 더욱 커지고 있으며, 필터의 정화 기능과 정화 효율을 향상시키기 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다. 특히, 미세먼지 등의 각종 오염물질에 대한 필터기능과 박테리아, 세균 등에 대한 항균기능, 냄새나 악취에 대한 탈취기능을 동시에 제공하는 다기능성 공기정화 필터에 대한 요구가 높아지고 있다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 미세먼지에 대한 필터링, 박테리아나 세균에 대한 항균기능, 냄새와 악취에 대한 탈취기능을 동시에 갖는 무동력 공기정화 필터를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터는, 순차적으로 결합된 제1 외측 레이어; 지지구조에 다공성 활성탄소가 포함된 제1 탄소 레이어; 나노 파이버 레이어; 지지구조에 다공성 활성탄소가 함침된 제2 탄소 레이어 및 제2 외측 레이어를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 탄소 레이어 중 하나의 활성탄소의 세공의 표면적은 나머지 하나의 활성탄소의 세공의 표면적보다 크며, 상기 제1 및 제2 외측 레이어 중 적어도 하나는 착색 또는 인쇄가 가능한 메쉬구조를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 외측 레이어는, 항균제 및 탈취제 처리가 되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터는 미세먼지에 대한 필터링, 박테리아나 세균에 대한 항균기능, 냄새와 악취에 대한 탈취기능을 동시에 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 구조 및 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 제1 탄소 레이어(120)의 세공구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 제1 탄소 레이어(120)와 제2 탄소 레이어(140)의 세공구조를 비교하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 제1 탄소 레이어(120)와 나노섬유 레이어(130)의 결합관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 시험성적서이다.
도 8은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)와 기존의 필터에 대한 항균시험 결과를 나타내는 사진들이다.
도 9는 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 사용예들을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 구조 및 기능을 설명하기 위한 도면이다.
상기 무동력 공기정화 필터(100)는 순차적으로 결합된, 제1 외측 레이어(110), 제1 탄소 레이어(120), 나노섬유 레어어(130), 제2 탄소 레이어(140) 및 제2 외측 레이어(150)를 포함한다. 상기 제1 외측 레이어(110) 및 제2 외측 레이어(150) 중 적어도 하나는 착색 또는 인쇄가 가능한 메쉬구조를 가질 수 있다.
상기 제1 외측 레이어(110) 및 상기 제2 외측 레이어(150)는 항균처리 또는 탈취처리되어 있을 수 있다. 그러므로 상기 제1 외측 레이어(110) 및 상기 제2 외측 레이어(150)는 공기 중의 세균이나 박테리아를 제거할 수 있고, 냄새나 악취 및 유해가스를 제거할 수 있고, 광고나 인테리어 효과를 제공할 수 있다.
상기 제1 탄소 레이어(120) 및 상기 제2 탄소 레이어(140)는 소정의 지지구조에 다공성 활성탄소가 포함된 것일 수 있다. 상기 제1 탄소 레이어(120) 및 상기 제2 탄소 레이어(140)는 다공성 활성탄소를 통하여 대기오염 물질을 포집 및 제거할 수 있고, 냄새와 악취를 제거할 수 있다.
한편, 상기 제1 탄소 레이어(120) 및 상기 제2 탄소 레이어(140) 중 하나의 활성탄소의 세공의 표면적은 나머지 하나의 활성탄소의 미세공의 표면적보다 클 수 있다. 이는 상기 무동력 공기정화 필터(100)의 공기정화 방향에 따라 달라질 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기정화 방향이 상기 제1 외측 레이어(110)에서 상기 제2 외측 레이어(150) 방향이면 상기 제1 탄소 레이어(120)의 세공의 표면적은 상기 제2 탄소 레이어(140)의 세공의 표면적보다 큰 것이 바람직하다. 이는 상기 제1 탄소 레이어(120)의 세공보다 상기 제2 탄소 레이어(140)의 세공이 더 미세한 것을 의미하다.
이러한 구조를 가지면 보다 큰 직경의 오염물질을 상기 제1 탄소 레이어(120)가 먼저 포집/제거한 다음 상기 제2 탄소 레이어(140)가 보다 직경이 작은 오염물질을 집중적으로 포집/제거함으로써 보다 높은 공기정화 효율을 구현할 수 있다. 물론, 공기 정화 방향이 반대가 되면, 상기 제1 탄소 레이어(120)와 상기 제2 탄소 레이어(140)의 세공의 표면적 관계는 반대가 되어야 한다.
상술한 바를 종합하면, 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)는 미세먼지에 대한 필터링, 박테리아나 세균에 대한 항균기능, 냄새와 악취에 대한 탈취기능을 동시에 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 제1 탄소 레이어(120)의 세공구조를 설명하기 위한 개념도이다.
상기 제1 탄소 레이어(120)의 활성 탄소는 세공구조의 오염물질의 흡착현상을 통하여 오염물질을 포집할 수 있다. 상기 제1 탄소 레이어(120)에 포함된 활성 탄소의 세공은 매크로 세공(macro-pore), 매소 세공(meso-pore), 마이크로 세공(micro-pore) 구조를 가질 수 있다. 매크로 세공은 가장 큰 직경을 가지며 외부에서 활성 탄소 입자 내로 오염물질을 운송도입(admission), 확산(diffusion), 운송(transport)하는 역할을 할 수 있다.
메소 세공은 모세관 응축현상(흡착된 오염물질의 액화)이 발생하는 세공일 수 있다. 상기 마이크로 세공은 총 표면적의 90% 이상을 차지하는 가장 작은 세공으로 오염물질의 흡착현상이 가장 두드러지게 발생하는 세공일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 제1 탄소 레이어(120)와 제2 탄소 레이어(140)의 세공구조를 비교하기 위한 개념도이다.
제1 탄소 레이어(120)의 활성탄소는 매크로 세공, 메소 세공, 마이크로 세공을 포함하고 있으나, 제2 탄소 레이어(140)의 활성탄소는 주로 마이크로 세공을 포함하고 있다. 그러므로 세공의 평균직경은 상기 제1 탄소 레이어(120)가 크고, 세공의 단면적은 상기 제2 탄소 레이어(140)가 더 클 수 있다.
이는 상기 무동력 공기정화 필터(100)의 공기정화 방향이 제1 외측 레이어(110)에서 제2 외측 레이어(150) 방향인 경우, 상기 제1 탄소 레이어(120)가 직경이 큰 오염물질을 먼저 포집/제거한 다음, 상기 제2 탄소 레이어(140)가 직경이 작은 오염물질을 포집/제거하기 위한 것일 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 제1 탄소 레이어(120)와 나노섬유 레이어(130)의 결합관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 탄소 레이어(120)에는 상기 나노섬유 레어어(130)가 결합되는 것을 알 수 있다. 상기 나노섬유 레어어(130)는 수십 나노 미터 내지 수백 나노 미터의 공극을 가질 수 있어, 바이러스나 박테리아 등에 대한 필터링 또는 항균 기능을 수행할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 시험성적서이다. 참고로, 상기 시험성적서들은 국내의 공인인증기관인 FITI에 의뢰하여 발급받은 것이다.
먼저, 도 5는 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 분진포집효율을 ASHRAE STANDARD 52.1 중량법에 따라 테스트한 결과를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 상기 무동력 공기정화 필터(100)의 분진포집효율은 91.1%로 상당히 우수한 것을 알 수 있다.
다음으로, 도 6은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 탈취성능을 FITI 시험지침서 FTM-S-2에 따라 테스트한 결과를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 상기 무동력 공기정화 필터(100)는 암모니에 대해서는 99.8% 이상, 아세트산에 대해서는 98.9%, 포름알데히드에 대해서는 61.3%, 트리메틸아민에 대해서는 99.6% 이상의 탈취성능을 가지는 등, 매우 우수한 탈취성능을 제공하는 것을 알 수 있다.
마지막으로 도 7은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 항균도를 KS K 0693에 따라 테스트한 결과를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 상기 무동력 공기정화 필터(100)는 황색포도상구균 및 폐렴균이 18시간 경과후에는 99.9% 감소한 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)와 기존의 필터에 대한 항균시험 결과를 나타내는 사진들이다.
도 8을 참조하면, 비교예들에서는 세균(황색포도상구균)이 번식한 흰색 부유물질이 다수 보이나, 본 발명의 실시예에서는 세균이 번식한 흰색 부유물질이 거의 보이지 않는 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)의 사용예들을 나타낸다.
본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)는 거실의 벽면에 액자 형태로 설치될 수 있고(도 9의 (a) 참조), 옥외광고판에 설치되어 공기정화 기능을 수행할 수도 있고(도 9의 (b) 참조), 독서실과 같은 밀폐된 공간에 액자 형태로 설치될 수도 있고(도 9의 (c) 참조). 지하철 역사 내 광고패널을 통한 공기정화 기능을 수행할 수도 있다(도 9의 (d) 참조). 그러나 본 발명에 따른 무동력 공기정화 필터(100)가 활용되는 예가 상술한 것들로 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 무동력 공기정화 필터 110: 제1 외측 레이어
120: 제1 탄소 레이어 130: 나노섬유 레이어
140: 제2 탄소 레이어 150: 제2 외측 레이어

Claims (2)

  1. 순차적으로 결합된, 제1 외측 레이어; 지지구조에 다공성 활성탄소가 포함된 제1 탄소 레이어; 나노 파이버 레이어; 지지구조에 다공성 활성탄소가 함침된 제2 탄소 레이어 및 제2 외측 레이어를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 탄소 레이어 중 하나의 활성탄소의 세공의 표면적은 나머지 하나의 활성탄소의 미세공의 표면적보다 크며,
    상기 제1 및 제2 외측 레이어 중 적어도 하나는 착색 또는 인쇄가 가능한 메쉬구조를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무동력 공기정화 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 외측 레이어는,
    항균제 및 탈취제 처리가 되어 있는 것을 특징으로 하는, 무동력 공기정화 필터.
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