KR20210142984A - 자석필터를 구비한 마스크 및 그의 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석필터, 부직포 필터 및 면마스크를 일체형으로 결합하여 미세먼지를 필터링하는 기술에 관한 것으로, 영구자석과 구리메쉬가 결합된 자석필터를 구비하여 자력선층을 형성하고, 자석필터와 결합되고 양전하 물질이 코딩된 부직포 필터에서 상기 자력선층에 의해 음전하로 하전된 미세먼지를 전위차법으로 집진함과 아울러 물리적으로 집진할 수 있도록 한 자석필터를 구비한 마스크 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

Description

자석필터를 구비한 마스크 및 그의 제작 방법{MASK HAVING A MAGNET FILTER AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 미세먼지 등을 필터링하는 마스크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자석필터를 이용하여 미세먼지 등을 필터링할 수 있도록 한 자석필터를 구비한 마스크 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

근래 들어, 급속한 산업화에 의해 미세먼지가 지속적으로 증가되고 있다. 미세먼지 농도는 대기환경에서 PM(Particulate Matter)으로 나타내며 입자의 크기는 대부분 0.001~10μm 범위이다. 미세먼지는 국내에서 발생되는 미세먼지와 국외로부터 유입되는 미세먼지로 분류할 수 있다. 국외로부터 유입되는 미세먼지의 대부분은 중국이나 몽골에서 발원된 것이며, 이 미세먼지에는 규소, 망간 및 알루미늄 등의 토양 성분이 주류를 이루고 있다.

중국의 산업화로 인하여 중국으로부터 국내로 유입되는 미세먼지에는 납이나 카드뮴과 같은 중금속이나 다이옥신과 같은 유해한 화학물질이 다량으로 함유되어 있어 피해 규모가 점차 커지고 있는 실정에 있다. 참고로, 중국으로부터 유입되는 황사에 포함된 중금속의 농도는 일반 공기에 비하여 2배 내지 15배 이상으로 높고, 납은 13배, 카드뮴은 14배, 크롬은 21 배나 높은 것으로 보고되고 있다.

이와 같은 중금속들은 인체에 나쁜 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 납 성분은 신경과 근육을 마비시키고, 카드뮴은 폐암을 유발하며, 크롬은 신경질환과 기관지염을 유발하는 것으로 알려져 있다.

이와 같은 피해를 줄이기 위하여 마스크를 착용하는 것이 요구되고 있다. 더욱이 최근에는 각종 신종 바이러스가 자주 발현하여 필터링 수준이 높은 마스크가 요구되고 있다.

그럼에도 불구하고, 종래 기술에 의한 마스크는 미세먼지에 대한 필터링 성능이 기대치에 미치지 못하여 사용자들이 각종 폐질환에 노출되는 문제점이 나타나고 있다. 또한, 일회용 미세먼지 마스크의 경우 핵심 소재인 정전기 필터의 성능이 시간 경과에 따라 급속하게 저하되는 문제점이 있다. 미세먼지에 대한 필터링 수준을 높이기 위하여 필터 섬유 조직의 밀도를 높이는 것에 대한 연구가 시도되고 있다. 그러나, 필터 섬유 조직의 밀도를 일정치 이상으로 높이는 경우 사용자가 호흡에 곤란을 느끼게 되는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 영구자석과 구리 메쉬를 통해 자력을 발생하고 부직필터에서는 자력에 의해 자성을 띤 미세먼지를 집진할 수 있도록 한 자석필터를 구비한 마스크 및 그의 제작 방법에 관한 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에서는 자력선을 발생하고 이를 유도 및 분산시켜 자력선층을 형성하는 자석필터; 상기 자석필터와 결합되어 상기 자석필터에 유입되거나 상기 자석필터로부터 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 부직포 필터; 및 상기 부직포 필터와 결합되는 면마스크;를 포함하되, 상기 자석필터는 상기 자력선을 발생하는 하나 이상의 영구자석; 및 상기 자력선을 유도 및 분산시켜 상기 자력선층을 형성하는 구리메쉬;를 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 영구자석은 N극과 S극 중에서 동일한 극이 상기 구리메쉬에 부착되는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 영구자석은 영구자석 케이스의 내부에 고정 설치되고, 상기 영구자석 케이스는 상기 구리메쉬에 부착되는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 영구자석 케이스는 금형공정에 의해 상기 구리메쉬와 일체로 형성되는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 구리메쉬는 동판에 격자모양으로 천공된 구조를 갖는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 구리메쉬는 원통형의 구리선들이 수평 및 수직 방향으로 배열되어 서로 교차되는 구조를 갖는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 구리메쉬는 중앙 부분이 돌출되도록 사용자의 양쪽 볼을 잇는 가상의 수평선과 직교하는 중심선을 기준으로 일정 각도만큼 접혀진 구조를 갖는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 부직포필터는 부직포로 이루어져 상기 구리메쉬에 유입하는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 전면부 필터; 및 부직포로 이루어져 상기 구리메쉬로부터 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 후면부 필터를 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 부직포필터는 상기 전면부 필터의 상측부에 형성되어 사용자의 코와 마스크의 사이가 외부로 노출되는 것을 막아주는 덮개부를 더 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 부직포 필터는 상기 후면부 필터의 양측 외곽 부근에 부드러운 재질로 형성된 한 쌍의 눌림 방지대를 더 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 부직포 필터는 상기 구리메쉬와 상기 전면부 필터와 상기 후면부 필터의 사이에 결합하기 위하여, 상기 전면부 필터의 일측 종단부에 형성된 제1벨크로 테이프; 및 상기 후면부 필터의 일측 종단부에 형성된 제2벨크로 테이프를 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 부직포 필터는 상기 전면부 필터의 배면부에 부착된 벨크로 테이프를 더 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 전면부 필터와 상기 후면부 필터는 멜트블로운(meltblown) 부직포인 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

또한, 상기 부직포 필터는 양전하 물질로 코팅된 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에서는 자력선을 발생하고 이를 유도 및 분산시켜 자력선층을 형성하는 자석필터를 포함하되, 상기 자석필터는 상기 자력선을 발생하는 하나 이상의 영구자석; 및 상기 자력선을 유도 및 분산시켜 상기 자력선층을 형성하는 구리메쉬;를 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에서는 자력선을 발생하는 하나 이상의 영구자석 및 상기 자력선을 유도 및 분산시켜 자력선층을 형성하는 구리메쉬를 포함하는 자석필터; 및 상기 자석필터와 결합되어 상기 자석필터에 유입되거나 상기 자석필터로부터 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 부직포 필터;를 포함하는 자석필터를 구비한 마스크를 제공하고자 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에서는 구리메쉬에 영구자석들이 부착된 자석필터를 준비하는 자석필터 준비단계; 두 장의 부직포를 구비하여 이들의 사이에 상기 자석필터가 고정 설치되는 자석필터와 부직포 필터 결합단계; 및 상기 부직포 필터와 면마스크가 결합되는 부직포 필터와 면마스크 결합단계;를 포함하는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법을 제공하고자 한다.

또한, 상기 영구자석은 접착 또는 융착 방식으로 상기 구리메쉬에 부착되는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법을 제공하고자 한다.

또한, 상기 자석필터 준비단계는 상기 구리메쉬의 중앙 부분이 돌출되도록 사용자의 양쪽 볼을 잇는 가상의 수평선과 직교하는 중심선을 기준으로 일정 각도만큼 접는 공정을 수행하는 단계를 포함하는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법을 제공하고자 한다.

또한, 상기 중심선을 기준으로 일정 각도만큼 접는 공정은 성형틀이 이용되는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법을 제공하고자 한다.

본 발명인 자석필터를 구비한 마스크 및 그의 제작 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 자석필터와 부직포 필터 및 면마스크를 결합하여 하나의 마스크로 사용하되, 자석필터의 영구자석과 구리 메쉬를 통해 자력을 발생함으로써 부직필터에서는 자성을 띤 미세먼지를 보다 용이하게 집진할 수 있게 되어 집진효율이 향상되는 효과가 있다.

둘째, 자석필터와 부직포 필터를 면마스크와 결합하여 사용하다가 일정 시간이 경과될 때마다 부직포필터와 면마스크를 분리하여 세척한 후 재사용할 수 있게 되므로 마스크의 수명이 대폭적으로 연장되고 비용이 절감되는 효과가 있다.

셋째, 자석필터에 구리메쉬를 채용함으로써 구리 자체에 의한 살균효과를 얻을 수 있다.

넷째, 구리메쉬의 중앙 부위가 돌출된 구조를 갖게 함으로써 마스크와 안면부 사이에 이격공간이 확보되어 마스크에 습기가 차는 것이 방지되는 효과가 있다. 즉, 일회용 마스크의 경우 핵심 소재인 정전기 필터의 성능이 시간 경과에 따라 또는 사용자의 호흡에 의한 습기 증가에 의해 필터 성능이 급속하게 저하되는 반면에, 본 발명에서는 지속적으로 필터 성능을 보장해 줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 자석필터를 구비한 마스크의 분해 사시도이다.
도 2는 구리메쉬의 예시도이다.
도 3은 영구자석의 배열 구조를 나타낸 예시도이다.
도 4는 영구자석 케이스의 예시도이다.
도 5는 자석필터와 부직포 필터의 결합과정을 나타낸 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 부직포 필터의 다른 구조를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 마스크의 착용 상태를 나타낸 개략도이다.
도 8a 내지 도 8c는 사용자가 마스크를 착용한 상태에서 구리메쉬에 의해 코 주변에 이격공간이 형성된 것을 나타낸 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 마스크의 분해 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 마스크의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명에 의한 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법에 대한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 설명에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되는 것이며, 어떠한 의미를 한정하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 그리고 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, "포함 하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 자석필터를 구비한 마스크의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 자석필터를 구비한 마스크(100)는 자력선을 발생하고 이를 유도 및 분산시켜 형성한 자력선층으로 미세먼지 등을 집진(필터링)하는 자석필터(110), 부직포로 이루어져 상기 자석필터(110)에 유입되거나 상기 자석필터(110)로부터 유출되는 공기에 포함되어 상기 자력선층에 의해 자성을 띤 미세먼지를 집진하는 부직포 필터(120) 및 상기 부직포 필터(120)와 결합되는 면마스크(130)를 포함할 수 있다.

자석필터(110)는 자력선을 발생하는 복수 개의 영구자석(111) 및 구리 재질로 이루어지고 메쉬(mesh) 구조로 형성되어 상기 자력선을 유도 및 분산시켜 자력선층을 형성하는 구리메쉬(112)를 포함할 수 있다.

여기서, 메쉬 구조란 다수 개의 통공을 갖는 구조를 의미하며, 상기 통공은 원형 또는 다각형의 구조를 의미하지만 그 모양은 한정하지 않는다. 자석필터(110)는 사각형, 반구형 및 타원형 등의 다양한 형상으로 형성될 수 있지만, 도 1의 실시예에서는 사각형의 형상으로 형성한 것을 예로 하여 설명한다.

상기 구리메쉬(112)의 재질로써 자력선이 유도되는 여러 종류의 금속이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 구리가 선택되어 사용될 수 있다. 실험 결과에 의하면, 자석필터(110)에서 구리 재질의 구리메쉬(112)를 이용하는 경우 영구자석(111)들에서 생성되는 자력선이 고르게 유도 및 분산되고 살균효과가 발휘되는 것이 확인되었다.

도 2는 구리메쉬(112)의 구조를 예시적으로 나타낸 것으로, 얇은 동판(113)에 격자모양(114)으로 천공된 구조를 갖는다. 구리메쉬(112)의 구조에 대한 다른 예로써, 원통형의 구리선들이 수평 및 수직 방향으로 배열되어 서로 교차되는 구조를 가질 수 있다.

그리고, 도 8a 및 도 8b에서와 같이 구리메쉬(112)의 중앙 부분이 외곽 부분에 비하여 앞으로 돌출된 형상을 갖도록 하였다. 여기서, 중앙 부분이 외곽 부분에 비하여 돌출되었다는 의미는 도 8c에서와 같이 구리메쉬(112)의 양 끝단 즉, 윗변(X1)과 아랫변(X2)의 일측 끝단을 이은 가상의 면과 구리메쉬(112)의 표면 중앙을 높이 방향으로 지나는 가상의 선이 임의의 점(P)에서 서로 경사지게 만나는 것을 의미할 수 있다. 상기 돌출된 형상의 예로써, 도 1에서와 같이 구리메쉬(112)의 중앙 부분이 사용자의 양쪽 볼을 잇는 가상의 수평선과 직교하는 중심선을 기준으로 일정 각도만큼 접혀진 형상을 들 수 있다. 따라서, 사용자가 마스크(100)를 착용하였을 때 도 8a 및 도 8b에서와 같이 사용자의 코 아래쪽의 입과 입의 주변에 이격공간이 확보되며 턱 부분은 밀착된다. 이에 따라, 사용자의 날숨에 의해 마스크(100) 안쪽 면의 습도가 일정치 이상으로 상승되지 않으므로 입과 코 아래 부분에 김이 서리거나 축축해지는 것이 방지된다. 그리고 상기 공간의 습도가 일정치 이하로 유지되므로 영구자석(111)과 구리메쉬(112)에 의한 자력선층(자기장층)이 정상적으로 형성된다. 결국, 구리메쉬(112)가 상기와 같은 구조를 가지므로 사용자의 마스크 착용감이 좋게 되고 내구성이 향상되며 자력선이 정상적으로 형성되어 미세먼지의 집진 효율이 저하되지 않는 효과가 있다.

구리메쉬(112)를 상기와 같이 중앙 부분이 돌출되도록 하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어 금형을 이용하는 방법이 있을 수 있다. 다른 예로써, 구리메쉬(112)를 평평한 구조로 제작한 후 미리 준비한 성형틀을 이용하여 중앙 부분이 돌출되는 구조를 갖도록 하는 방법이 있을 수 있다.

영구자석(111)은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고도 자화 상태를 안정되게 유지하는 자석으로서 N극에서 S극 방향으로 자력선이 형성된다. 이와 같은 영구자석(111)은 당해분야에서 통상적으로 사용되는 것들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 영구자석(111)으로서 페라이트(ferrite) 영구자석, 알리코(alico) 영구자석 및 희토류 영구자석 중에서 어느 하나가 적용될 수 있는데, 바람직하게는 보자력이 높은 희토류 영구자석인 것이 좋다. 영구자석(111)의 최대자기에너지적(BHmax)은 0.5 ~ 80MGOe일 수 있다.

도 1의 실시예에서는 4 개의 영구자석(111)들이 사용된 것을 예로 하였으나 이에 한정되는 것이 아니라 필요에 따라 사용되는 영구자석(111)의 개수를 4 개 이하로 줄이거나 4 개 이상으로 늘릴 수 있다. 그리고, 영구자석(111)의 최대자기에너지적(BHmax)이 상기와 같이 0.5 ~ 80MGOe으로 한정되는 것이 아니라 필요에 따라 조정될 수 있다.

영구자석(111)은 유입되는 미세먼지의 음전화를 유도하기 위해 동일한 극성이 구리메쉬(112)에 연결되도록 배열되는 것이 바람직하다. 도 3은 영구자석(111)의 배열을 예시적으로 나타낸 것으로, 영구자석(111)의 N극들이 하부의 구리메쉬(112)에 연결되고 S극들이 상부로 노출되도록 배열한 구조를 나타낸 것이다. 다른 예로써, 영구자석(111)의 S극들이 하부의 구리메쉬(112)에 연결되고 N극들이 상부로 노출되도록 배열할 수도 있다. 그리고, 영구자석(111)은 사용자의 날숨에 의해 습기에 최대한 영향을 받지 않도록 중앙 부분이 아닌 사용자의 양쪽 볼의 대응 위치에 배치될 수 있다.

영구자석(111)들을 구리메쉬(112)에 부착하는 방법은 접착 또는 융착 방식이 있을 수 있다. 도 4는 영구자석 케이스를 이용하여 영구자석(111)을 구리메쉬(112)에 부착하는 구조를 예시적으로 나타낸 것이다. 이와 같은 경우 구리메쉬(112)가 금형으로 제작되는 금형공정에서 영구자석 케이스(115)가 함께 형성될 수 있다. 이때, 금형공정을 통해 영구자석 케이스(115)가 구리메쉬(112)에 부착되도록 형성된 후 영구자석(111)이 영구자석 케이스(115)에 삽입된다. 여기서, 영구자석 케이스(115)의 안쪽에 걸림턱(도면에 미표시)이 형성되어 있으므로 영구자석 케이스(115)에 장착된 영구자석(111)들이 구리메쉬(112)와 계속적으로 부착된 상태를 유지할 수 있게 된다. 영구자석(111)들을 구리메쉬(112)에 부착하는 다른 예로써, 접착제를 이용하는 방법도 사용될 수 있다.

도 1의 실시예에서는 한 장의 자석필터(110)가 사용된 것을 예로 하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라 자석필터(110)가 복수 개 사용될 수 있다.

부직포 필터(120)는 부직포로 이루어져 구리메쉬(112)로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 전면부 필터(121), 상기 구리메쉬(112)로부터 유입되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 후면부 필터(122) 및 상기 전면부 필터(121)의 상측부에 형성되어 사용자의 코와 마스크의 사이가 외부로 노출되는 것을 막아주는 덮개부(123)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전면부 필터(121)와 후면부 필터(122)는 음전하로 하전된 미세먼지의 효율적인 집진작용을 위해 양전하 물질이 코팅될 수 있다. 그리고, 상기 전면부 필터(121), 후면부 필터(122) 및 덮개부는 도 1에서와 같이 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 덮개부(123)는 코 부분에 대응하여 잘 접혀지도록 하기 위한 연성의 금속 바(bar)(123A)를 더 포함할 수 있다.

마스크(100)의 제작공정에서, 제작자는 도 5에서와 같이 자석필터(110)를 전면부 필터(121)의 후면부에 올려놓은 후 전면부 필터(121)의 일측 종단부에 형성된 제1벨크로 테이프(121A)의 후면부가 자석필터(110)와 접촉되도록 접는다. 이어서, 제작자는 후면부 필터(122)가 자석필터(110)와 접촉되도록 접는다. 이와 같은 상태에서 제작자는 전면부 필터(121)의 일측 종단부에 형성된 제1벨크로 테이프(121A)와 후면부 필터(122)의 일측 종단부에 형성된 제2벨크로 테이프(122A)를 서로 접착시킨다. 따라서, 자석필터(110)가 전면부 필터(121)와 후면부 필터(122)의 사이에 놓인 상태에서 제1벨크로 테이프(121A)와 제2벨크로 테이프(122A)에 의해 고정된다.

덮개부(123)는 미세먼지의 차단 특성을 극대화하기 위한 것이다. 즉, 덮개부(123)는 도 5에서와 같이 전면부 필터(121)의 상측부에 덮개 형태로 결합되어 사용자의 안면부(입과 코 주변)와 마스크 사이의 틈으로 유입되는 미세먼지를 차단하는 역할을 한다. 따라서, 사용자의 입과 코 주변에 상기와 같은 이격공간을 확보하면서 마스크 사이의 틈으로 미세먼지가 유입되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

부직포 필터(120)는 한 쌍의 눌림 방지대(127A,127B)를 포함할 수 있다. 눌림 방지대(127A,127B)는 도 1 및 도 8a에서와 같이 후면부 필터(122)의 양측 외곽 부근에 부드러운 재질로 형성된다. 따라서, 사용자가 마스크(100)를 착용하였을 때 구리메쉬(112)의 양측 종단부를 통해 안면에 가해지는 압박감이 저감된다. 이에 따라, 사용자가 마스크(100)를 착용하였을 때 구리메쉬(112)의 양측 종단부를 통해 안면에 가해지는 압박감을 거의 느끼지 않게 되는 효과가 있다.

상기와 같이 구리메쉬(112)와 결합된 부직포 필터(120)는 면마스크(130)와 결합된다. 이때, 사용자는 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121)의 배면부에 부착된 한 개 이상의 벨크로 테이프를 이용하여 부직포 필터(120)를 신속하고 편리하게 면마스크(130)에 결합할 수 있다.

상기 설명에서와 같이 자석필터(110)와 부직포 필터(120)가 결합되고, 이들이 다시 면마스크(130)와 결합되는 것으로 마스크(100)의 제작 공정이 완료된다. 따라서, 상기와 같은 구조를 갖는 마스크(100)를 사용자가 착용하면 사용자의 호흡(들숨)에 의해 마스크(100)로 유입되는 공기가 면마스크(130)를 통과한 후 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121), 자석필터(110) 및 부직포 필터(120)의 후면부 필터(122)를 순차적으로 통과한 후 사용자의 코나 입으로 들어가게 된다.

이때, 상기와 같은 경로를 통해 사용자의 코나 입으로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지는 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121), 자석필터(110) 및 부직포 필터(120)의 후면부 필터(122)에 의해 순차적으로 집진된다.

상기 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121)와 후면부 필터(122)로서 멜트블로운(meltblown) 부직포를 사용하였다. 멜트블로운 부직포는 구성 섬유의 직경이 3~10μm인 초극세사로서 무배향 적층이 가능하고 화학적 안정성과 고속 생산성 및 낮은 생산단가 등으로 인하여 여과재를 비롯한 다양한 용도로 활용되고 있다.

상기 설명에서와 같이 영구자석(111)들에서 생성되는 자력선들이 구리메쉬(112)에 의해 고르게 유도 및 분산되어 구리메쉬(112)의 상부와 하부에 일정한 두께로 자력선층이 형성된다. 따라서, 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121)에 유입되는 공기에 포함된 미세먼지가 상기와 같이 형성된 자력선층에 의해 자성을 띠게 되므로 전면부 필터(121)에서 집진 작용이 촉진된다.

설령 상기와 같이 강한 음전하를 띤 미세먼지들 중에서 일부가 상기 전면부 필터(121)에 의해 집진되지 않고 통과되더라도 이후 단에 배열된 구리메쉬(112)에서 집진되는데, 이때에도 상기와 같은 이유로 인하여 집진 작용이 촉진된다. 마찬가지로, 상기와 같이 자성을 띤 미세먼지들 중에서 일부가 구리메쉬(112)에 의해 집진되지 않고 통과되더라도 이후 단에 배열된 후면부 필터(122)에서 집진되는데, 이때에도 상기와 같은 이유로 인하여 집진 작용이 촉진된다. 이와 같이 마스크(100)에 유입되는 미세먼지가 상기와 같은 과정을 통해 강한 자성을 띠게 한 후 부직포 필터(120)에서 집진처리 함으로써, 기공성에만 의존하는 필터 소재에 비하여 집진 효율이 향상되고 에어졸 타입의 미세먼지 까지도 집진이 가능하게 되는 효과가 있다.

상기와 같은 마스크(100)를 일정 시간 이상 사용한 후에는 면마스크(130)로부터 자석필터(110)와 부직포 필터(120)를 분리하여 자석필터(110)와 부직포 필터(120)에 부착된 미세먼지를 세척한 후 다시 상기와 같이 결합하여 재사용할 수 있게 된다. 따라서, 마스크(100)의 집진율을 그다지 저하시키지 않으면서 장시간 동안 사용할 수 있어 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.

도 6a는 부직포 필터(120)의 다른 실시 예시를 나타낸 정면도이고, 도 6b는 부직포 필터(120)의 다른 실시 예시를 나타낸 배면도이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부직포 필터(120)는 배면에 벨크로 테이프(126)들이 부착된 전면부 필터(121), 상기 전면부 필터(121)의 양측으로 연장 설치된 후면부 필터(124,125) 및 상기 후면부 필터(124,125)의 일측면에 부착된 벨크로 테이프(도면에 미표시) 및 벨크로 테이프(125A)를 포함할 수 있다.

전면부 필터(121)의 상부에 자석필터(110)를 올려놓은 다음 상기 자석필터(110)를 후면부 필터(124)와 후면부 필터(125)로 차례로 덮게 되는데, 이때 후면부 필터(124)의 일측면에 부착된 벨크로 테이프와 후면부 필터(125)의 일측면에 부착된 벨크로 테이프(125A)가 서로 결합된다. 따라서, 자석필터(110)는 후면부 필터(124,125)들에 의해 감싸진 형태가 된다.

그리고, 상기와 같이 결합된 자석필터(110)와 후면부 필터(124,125)는 벨크로 테이프(126)에 의해 간단하게 면마스크(130)의 일측면에 고정 설치된다.

한편, 도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 마스크의 분해 사시도이다.

도 9a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 마스크는 정전기를 발생하는 정전기패드(910), 부직포로 이루어져 상기 정전기패드(910)의 양쪽면에서 미세먼지를 집진하는 부직포 필터(120) 및 상기 부직포 필터(120)와 결합되는 면마스크(130)를 포함할 수 있다.

정전기패드(910)는 패드(911), 정전기발생전위 발생부(912) 및 전극(913)을 포함할 수 있다.

패드(911)는 메쉬(mesh) 형태로 이루어져 정전기발생전위 발생부(912)와 전극(913)의 설치공간으로 이용되거나, 부직포와 같은 필터 소재로 이루어져 정전기발생전위 발생부(912)와 전극(913)의 설치공간으로 이용됨과 아울러 물리적으로 집진하는 기능을 제공할 수 있다.

정전기발생전위 발생부(912)는 정전기를 발생하는데 필요로 하는 정전기발생전위(음(-) 전위)를 발생한다. 이를 위해 정전기발생전위 발생부(912)는 배터리(BAT)를 구비하여 정전기발생전위를 발생하거나, 추가로 전압제어부를 구비하여 정전기 발생에 필요한 음전위를 발생할 수 있다.

전극(913)은 상기 정전기발생전위 발생부(912)에서 출력되는 음전위를 이용하여 정전기를 발생하는 역할을 한다. 이를 위해 전극(913)은 일측 종단부가 정전기발생전위 발생부(812)의 부극성전압 출력단자에 연결되고 타측은 지그재그 형상으로 전개된 구조를 갖는다. 상기 전극(913)은 도전선으로 이루어질 수 있다.

상기 정전기패드(910)와 부직포 필터(120)가 결합되고, 이들이 다시 면마스크(130)와 결합되는 것으로 마스크(100)의 제작 공정이 완료된다. 따라서, 상기와 같은 구조를 갖는 마스크(100)를 사용자가 착용하면 사용자의 호흡(들숨)에 의해 마스크(100)로 유입되는 공기가 면마스크(130)를 통과한 후 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121), 정전기패드(910) 및 부직포 필터(120)의 후면부 필터(122)를 순차적으로 통과한 후 사용자의 코나 입으로 들어가게 된다.

이때, 상기와 같은 경로를 통해 사용자의 코나 입으로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지는 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121), 정전기패드(910)의 방전전극(913) 및 부직포 필터(120)의 후면부 필터(122)를 순차적으로 통해 집진된다.

그런데, 정전기발생전위 발생부(912)에서 발생되는 음전위에 의하여, 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121)에 유입되는 공기에 포함된 미세먼지가 강한 음전위로 하전된다.

따라서, 전면부 필터(121)에 유입되는 공기에 포함된 미세먼지가 전면부 필터(121)에서 전위차법에 의해 집진됨과 아울러 물리적으로 집진된다. 설령 상기 미세먼지들 중에서 일부가 상기 전면부 필터(121)에 의해 집진되지 않고 통과되더라도 이후 단에 배열된 정전기패드(910)에 의해 전위차법으로 집진된다. 마찬가지로, 미세먼지가 상기 정전기패드(910)에서 집진되지 않고 통과되더라도 후면부 필터(122)에 의해 전위차법으로 집진됨과 아울러 물리적으로 집진된다. 따라서, 기공성에만 의존하는 필터 소재에 비하여 집진 효율이 향상되고 에어졸 타입의 미세먼지 까지도 집진이 가능하게 되는 효과가 있다.

한편, 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 마스크의 분해 사시도이다. 도 9b는 상기 도 9a와 비교할 때 정전기발생전위 발생부(912)의 정극성전압 출력단자와 부극성전압 출력단자 모두에 전극이 연결된 것이 차이점이다. 도 9b에서 미세먼지를 집진하는 원리는 도 9a와 동일하다.

한편, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 자석필터를 구비한 마스크의 분해 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 자석필터를 구비한 마스크(100)는 복수 개의 영구자석을 구비하여 자력을 발생하는 자석패드(1010), 부직포로 이루어져 상기 자석패드(910)의 양쪽면에서 미세먼지를 집진하는 부직포 필터(120) 및 상기 부직포 필터(120)와 결합되는 면마스크(130)를 포함할 수 있다.

자석패드(1010)는 패드(1011) 및 상기 패드(1011) 상에 수평 및 수직 방향으로 배열된 영구자석(1012)들을 포함할 수 있다.

패드(1011)는 메쉬(mesh) 형태로 이루어져 영구자석(1012)들의 설치공간으로 이용되거나, 부직포와 같은 필터 소재로 이루어져 영구자석(1012)들의 설치공간으로 이용됨과 아울러 물리적으로 집진하는 기능을 제공할 수 있다.

영구자석(1012)들은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고도 자화 상태를 안정되게 유지한다.

상기 자석패드(1010)와 부직포 필터(120)가 결합되고, 이들이 다시 면마스크(130)와 결합되는 것으로 마스크(100)의 제작 공정이 완료된다. 따라서, 상기와 같은 구조를 갖는 마스크(100)를 사용자가 착용하면 사용자의 호흡(들숨)에 의해 마스크(100)로 유입되는 공기가 면마스크(130)를 통과한 후 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121), 자석패드(1010) 및 부직포 필터(120)의 후면부 필터(122)를 순차적으로 통과한 후 사용자의 코나 입으로 들어가게 된다.

이때, 상기와 같은 경로를 통해 사용자의 코나 입으로 유입되는 공기에 포함된 미세먼지는 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121), 자석패드(1010)의 영구자석(1012) 및 부직포 필터(120)의 후면부 필터(122)를 통해 순차적으로 집진된다.

그런데, 자석패드(1010)의 영구자석(1012)들에서 발생되는 자력선에 의하여, 마스크(100)에 유입되는 미세먼지가 자성을 띤다.

따라서, 전면부 필터(121)에 유입되는 공기에 포함된 미세먼지가 전면부 필터(121)에서 집진될 때 집진 작용이 촉진된다. 설령 상기 미세먼지들 중에서 일부가 상기 전면부 필터(121)에 의해 집진되지 않고 통과되더라도 이후 단에 배열된 자석패드(1010)에 의해 집진되는데, 이때에도 상기와 같이 집진 작용이 촉진된다. 마찬가지로, 미세먼지가 상기 자석패드(1010)에서 집진되지 않고 통과되더라도 후면부 필터(122)에 의해 상기 전면부 필터(121)에서와 같이 집진된다. 따라서, 기공성에만 의존하는 필터 소재에 비하여 집진 효율이 향상되고 에어졸 타입의 미세먼지 까지도 집진이 가능하게 되는 효과가 있다.

한편, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 마스크의 분해 사시도이다. 도 11을 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 마스크는 면마스크(130), 상기 면마스크(130) 상에 수평 및 수직 방향으로 배열된 영구자석(131)들 및 상기 영구자석(131)들의 상부에 덮혀진 후 상기 영구자석(131)들의 사방으로 각기 재봉질된 부직포 필터(132)를 포함할 수 있다. 도 11은 도 10과 비교할 때 면마스크(130)에 영구자석(131)들이 직접 배열되고, 그 위를 부직포 필터(132)로 덮은 다음 영구자석(131)들의 사방으로 각기 재봉질되어 영구자석(131)들이 원래 위치에 고정되도록 한 것이 차이점이다. 영구자석(131)에 의한 집진작용은 도 10과 유사하다.

한편, 도 12는 본 발명에 의한 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법에 대한 순서도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법은 구리메쉬에 영구자석들이 부착된 자석필터를 준비하는 자석필터 준비단계(S1210), 두 장의 부직포를 구비하여 이들의 사이에 상기 자석필터를 고정설치하는 자석필터와 부직포 필터 결합단계(S1220) 및 상기 부직포 필터와 면마스크를 결합하는 부직포 필터와 면마스크 결합단계(S1230)를 포함할 수 있다.

자석필터 준비단계(S1210)에서는 자석필터(110)를 준비한다. 자석필터(110)는 상기에서 설명한 바와 같이 자력선을 발생하는 복수 개의 영구자석(111) 및 구리 재질로 이루어지고 메쉬(mesh) 구조로 형성되어 상기 영구자석(111)과 결합된 구리메쉬(112)를 포함할 수 있다. 영구자석(111)들은 접착 또는 융착 방식으로 구리메쉬(112)에 부착될 수 있다. 상기 구리메쉬(112)는 상기 영구자석(111)에서 발생되는 자력선을 유도 및 분산하여 자력선층을 형성하는 역할을 한다. 여기서, 메쉬 구조란 다수 개의 통공을 갖는 구조를 의미하지만 그 모양은 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 통공은 원형 또는 다각형의 구조를 포함할 수 있다. 상기 영구자석(112)은 당해분야에서 통상적으로 사용되는 것들이 적용될 수 있다.

자석필터와 부직포 필터 결합단계(S1220)에서는 자석필터(110)가 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121)와 후면부 필터(122)의 사이에 고정되게 결합되는데, 이때 고정 결합을 위해 상기 설명에서와 같이 제1벨크로 테이프(121A)와 제2벨크로 테이프(122A)가 사용될 수 있다. 부직포 필터(120)는 전면부 필터(121)의 상측부에 형성되어 사용자의 코와 마스크의 사이가 외부로 노출되는 것을 막아주는 덮개부(123)를 포함할 수 있다. 상기 부직포 필터(120)의 전면부 필터(121)와 후면부 필터(122)로서 멜트블로운 부직포가 사용될 수 있다. 상기 부직포 필터(120)는 한 쌍의 눌림 방지대(127A,127B)를 포함할 수 있다.

부직포 필터와 면마스크 결합단계(S1230)에서는 상기와 같이 구리메쉬(110)와 결합된 부직포 필터(120)가 면마스크(130)와 결합된다. 이때, 부직포 필터(120)의 전면부에 부착된 한 개 이상의 벨크로 테이프를 이용하여 부직포 필터(120)를 신속하고 편리하게 면마스크(130)에 장착할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 마스크 110 : 자석필터
111,1012 : 영구자석 112 : 구리메쉬
113 : 동판 114 : 격자모양
115 : 영구자석 케이스 120 : 부직포 필터
121 : 전면부 필터 121A : 제1벨크로 테이프
122 : 후면부 필터 122A : 제2벨크로 테이프
123 : 덮개부 124,125 : 후면부 필터
126 : 벨크로 테이프 127A,127B : 눌림 방지대
130 : 면마스크 910 : 정전기패드
912 : 정전기발생전위 발생부 911,1011 : 패드
913 : 전극 1010 : 자석패드

Claims (20)

1. 자력선을 발생하고 이를 유도 및 분산시켜 자력선층을 형성하는 자석필터;
   상기 자석필터와 결합되어 상기 자석필터에 유입되거나 상기 자석필터로부터 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 부직포 필터; 및 상기 부직포 필터와 결합되는 면마스크;를 포함하되,
   상기 자석필터는
   상기 자력선을 발생하는 하나 이상의 영구자석; 및
   상기 자력선을 유도 및 분산시켜 상기 자력선층을 형성하는 구리메쉬;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 영구자석은 N극과 S극 중에서 동일한 극이 상기 구리메쉬에 부착되는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 영구자석은 영구자석 케이스의 내부에 고정 설치되고,
   상기 영구자석 케이스는 상기 구리메쉬에 부착되는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 영구자석 케이스는 금형공정에 의해 상기 구리메쉬와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 구리메쉬는 동판에 격자모양으로 천공된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 구리메쉬는 원통형의 구리선들이 수평 및 수직 방향으로 배열되어 서로 교차되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 구리메쉬는 중앙 부분이 돌출되도록 사용자의 양쪽 볼을 잇는 가상의 수평선과 직교하는 중심선을 기준으로 일정 각도만큼 접혀진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 부직포필터는 부직포로 이루어져 상기 구리메쉬에 유입하는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 전면부 필터; 및
   부직포로 이루어져 상기 구리메쉬로부터 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 후면부 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 부직포필터는 상기 전면부 필터의 상측부에 형성되어 사용자의 코와 마스크의 사이가 외부로 노출되는 것을 막아주는 덮개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 부직포 필터는 상기 후면부 필터의 양측 외곽 부근에 부드러운 재질로 형성된 한 쌍의 눌림 방지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 부직포 필터는 상기 구리메쉬를 상기 전면부 필터와 상기 후면부 필터의 사이에 결합하기 위해 상기 전면부 필터의 일측 종단부에 형성된 제1벨크로 테이프; 및
    상기 후면부 필터의 일측 종단부에 형성된 제2벨크로 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 부직포 필터는 상기 전면부 필터의 배면부에 부착된 벨크로 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 전면부 필터와 상기 후면부 필터는 멜트블로운(meltblown) 부직포인 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 부직포 필터는 양전하 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
    
15. 자력선을 발생하고 이를 유도 및 분산시켜 자력선층을 형성하는 자석필터를 포함하되,
    상기 자석필터는
    상기 자력선을 발생하는 하나 이상의 영구자석; 및
    상기 자력선을 유도 및 분산시켜 상기 자력선층을 형성하는 구리메쉬;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
    
16. 자력선을 발생하는 하나 이상의 영구자석 및 상기 자력선을 유도 및 분산시켜 자력선층을 형성하는 구리메쉬를 포함하는 자석필터; 및
    상기 자석필터와 결합되어 상기 자석필터에 유입되거나 상기 자석필터로부터 유출되는 공기에 포함된 미세먼지를 집진하는 부직포 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크.
    
17. 구리메쉬에 영구자석들이 부착된 자석필터를 준비하는 자석필터 준비단계;
    두 장의 부직포를 구비하여 이들의 사이에 상기 자석필터가 고정 설치되는 자석필터와 부직포 필터 결합단계; 및
    상기 부직포 필터와 면마스크가 결합되는 부직포 필터와 면마스크 결합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법.
    
18. 제17항에 있어서, 상기 영구자석은
    접착 또는 융착 방식으로 상기 구리메쉬에 부착되는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법.
    
19. 제17항에 있어서,
    상기 자석필터 준비단계는 상기 구리메쉬의 중앙 부분이 돌출되도록 사용자의 양쪽 볼을 잇는 가상의 수평선과 직교하는 중심선을 기준으로 일정 각도만큼 접는 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법.
    
20. 제17항에 있어서,
    상기 중심선을 기준으로 일정 각도만큼 접는 공정은 성형틀이 이용되는 것을 특징으로 하는 자석필터를 구비한 마스크의 제작 방법.
    
    

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