KR20220102945A

KR20220102945A - 나노 그래핀 필터

Info

Publication number: KR20220102945A
Application number: KR1020210005495A
Authority: KR
Inventors: 신보성; 이준욱; 정성엽; 이찬우
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2021-01-14
Filing date: 2021-01-14
Publication date: 2022-07-21
Also published as: KR102584818B1

Abstract

본 발명은 필터에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이러스를 사멸 시키거나 미세먼지를 제거시킬 수 있을 뿐만 아니라 세정이 거의 불필요한 필터에 대한 것이다.
본 발명에 따른 필터는 필터부를 포함한다. 상기 필터부는 일면에 나노 그래핀 돌기가 형성된 폴리머 필름과, 일면에 초발수성 금속 표면이 형성되며 타면이 상기 폴리머 필름의 타면에 결합된 금속판을 구비하여, 공기는 통과하지만 비말은 차단하는 복수의 관통공이 형성된 필터판이 상기 폴리머 필름이 마주보도록 한 쌍으로 배치된다.
본 발명에 의하면, 관통공이 형성되어 폴리머 필름과 구리판으로 된 필터판은 폴리머 필름의 일면에 나노 그래핀 돌기가 형성되어 있고 구리판의 일면은 초발수성으로 되어 있다. 관통공으로는 비말을 차단하여 공기만 통과시킬 수 있으며, 나노 그래핀 돌기는 바이러스를 사멸하거나 미세먼지를 제거시킬 수 있다. 그리고 초발수성으로 되어 있으므로 세척이 거의 불필요하다.

Description

나노 그래핀 필터{Nano graphene filter}

본 발명은 필터에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이러스를 사멸 시키거나 미세먼지를 제거시킬 수 있을 뿐만 아니라 세정이 거의 불필요한 필터에 대한 것이다.

마스크의 경우 필터로 구성되어 미세 먼지, 바이러스, 세균 등이 코나 입으로 유입되지 않도록 차단하여 공기만 유입시킨다.

종래의 마스크의 경우에는 바이러스나 세균 등을 걸러내어 차단하는 효과는 있지만 이를 사멸시키지는 못한다. 그래서 바이러스나 세균 등이 마스크의 표면에 붙어서 생존하게 된다. 이 경우 사용자가 마스크를 쓰거나 벗는 중에 마스크를 만지게 되어 결국에는 바이러스나 세균 등에 감염되게 된다.

또한, 종래의 마스크의 경우 반복적으로 사용된 경우 세탁하여 재사용된다. 이 경우 세정제나 물 세탁을 하여 마스크를 빨게 되면 마스크의 필터 기능이 손상되어 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

공개특허 제10-2016-0114253호(공개일자 2018년 03월 14일) 등록특허 제10-2129349호(등록일자 2020년 06월 26일) 등록특허 제10-2168209호(등록일자 2020년 10월 14일)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 바이러스를 사멸시키거나 미세먼지를 제거시킬 수 있는 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 세척이 용이한 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 필터는 필터부를 포함한다. 상기 필터부는 일면에 나노 그래핀 돌기가 형성된 폴리머 필름과, 일면에 초발수성 금속 표면이 형성되며 타면이 상기 폴리머 필름의 타면에 결합된 금속판을 구비하여, 공기는 통과하지만 비말은 차단하는 복수의 관통공이 형성된 필터판이 상기 폴리머 필름이 마주보도록 한 쌍으로 배치된다.

또한, 상기의 필터에 있어서, 상기 폴리머 필름은 두께가 0.002 ~ 2mm인 것이 바람직하다.

또한, 상기의 필터에 있어서, 상기 금속판은 두께가 0.002 ~ 2mm의 구리판인 것이 바람직하다.

또한, 상기의 필터에 있어서, 상기 필터판은 상기 관통공이 직경이 0.001 ~ 1.0mm 범위의 원형 또는 폭이 0.001 ~ 1.0mm 범위의 직사각형 슬릿으로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기의 필터에 있어서, 상기 필터부는 상기 마주보는 한 쌍의 필터판은 상기 관통공이 교차할 수 있게 원형 또는 직사각형 슬릿으로 형성되어 0.005 ~ 50mm 범위로 이격될 수 있다.

본 발명에 의하면, 관통공이 형성되어 폴리머 필름과 구리판으로 된 필터판은 폴리머 필름의 일면에 나노 그래핀 돌기가 형성되어 있고 구리판의 일면은 초발수성으로 되어 있다. 관통공으로는 비말을 차단하여 공기만 통과시킬 수 있으며, 나노 그래핀 돌기는 바이러스를 사멸하거나 미세먼지를 제거시킬 수 있다. 그리고 초발수성으로 되어 있으므로 세척이 거의 불필요하다.

도 1은 본 발명에 따른 필터의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 관통공의 개념도,
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 폴리머 필름의 개념도,
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 필터판을 제조하는 개념도,
도 5 및 도 6은 나노 그래핀 관통공의 실시예를 확대한 사진이다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 필터의 일 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 필터는 필터부(1)를 포함한다. 필터부(1)는 한 쌍의 필터판(10)을 구비한다.

필터판(10)은 폴리머 필름(11)과, 금속판(15)을 구비한다. 폴리머 필름(11)은 일면(12)에 나노 그래핀 돌기가 형성되며, 금속판(15)은 일면(16)에 초발수성 산화구리층이 코팅되어 있다. 여기서 폴리머 필름(11) 및 금속판(15)은 각각의 두께가 0.002 ~ 2.0mm 범위 이내가 바람직하다. 폴리머 필름(11)의 타면과 금속판(15)의 타면이 접합되며, 폴리머 필름(11)은 폴리이미드로 금속판(15)은 구리로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 필터판(10)에는 복수의 관통공(18)이 형성된다. 관통공(18)은 공기는 통과시키지만 비말은 통과시키지 않을 정도의 크기로 미세하게 형성된다. 관통공(18)은 도 2의 (a)와 같이 원형으로 형성할 수도 있지만, 도 2의 (b)와 같이 직사각형의 슬릿으로 형성할 수도 있다. 관통공은 원형일 경우 직경이 0.001 ~ 1.0mm, 슬릿이 경우 폭이 0.001 ~ 1.0mm 범위로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 1 ~ 80㎛ 범위 내에 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6은 필터판(10)에 형성한 관통공의 확대 사진이다. 관통공(18)이 차지하는 개구율은 10 ~ 90%의 범위 내에서 관통공(18)의 크기 및 관통공(18)의 간격을 조절할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 금속판(15)과 폴리머 필름(11)을 접합시킨 다음 폴리머 필름(11) 방향에서 레이저를 사용하여 관통공을 형성한다. 그러면 폴리머 필름(11)에서 관통공(18)이 형성되면서 파편이 분산되어 폴리머 필름(11)의 일면(12)에 접착되어 파편이 산화되면서 탄소 기반의 나노 그래핀의 나노 그래핀 돌기 구조체가 형성된다. 탄소 기반의 나노 그래핀은 수많은 다공체 구조로 구성되기 때문에 바이러스를 사멸시키거나 미세먼지를 제거할 수 있다. 그래서 마스크 필터로 사용될 경우 폴리머 필름(11)의 일면(12)에 바이러스가 접착되면 바이러스가 사멸된다. 도 3에 도시된 바와 같이 폴리머 필름(11)의 관통공(18)으로 외부 공기가 유입되면 비말 입자에 있는 바이러스는 폴리머 필름(11)의 일면(12)에서 걸러지고 공기만 통과할 수 있다. 폴리머 필름(11)의 일면(12)에 걸러진 바이러스는 나노 그래핀 돌기에 의해 사멸된다.

한편 금속판(15)의 일면(16)은 레이저가 조사되면 구리층이 산화구리층으로 변화게 되어 초발수성으로 코팅되어 진다. 따라서 금속판일면(16)에는 물이 부착되지 않고 흘러내린다. 그래서 금속판(15)의 일면에 이물질의 부착시 물을 사용하여 금속판(15)의 표면을 세척하면 이물질은 물과 함께 금속판(15)의 일면에서 떨어져 나가게 된다.

필터부(1)는 한 쌍의 필터판(10)을 서로 맞대어 형성한다. 이때 나노 그래핀 돌기가 있는 폴리머 필름(11)이 안쪽으로 향하고 금속판(15)이 바깥쪽으로 향하도록 맞댄다. 이때 한 쌍의 필터판은 0.005 ~ 50mm 범위의 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 폴리머 필름(11)의 일면(12)에는 나노 그래핀 돌기가 형성되어 있으므로 나노 그래핀 돌기를 보호하고, 금속판(15)의 일면(16)에는 초발수성 코팅되어 있으므로 세척을 용이하게 하기 위하여 폴리머 필름(11)을 안쪽으로 하고 금속판(15)을 바깥쪽으로 향하도록 한다.

필터부(1)는 필터판(10)의 관통공(18)이 동일한 위치에 오도록 배치할 수 있지만 서로 교차하도록 배치시킬 수도 있다. 특히 필터판(10)의 관통공(18)이 직사각형 슬릿으로 형성될 경우 직사각형 슬릿이 서로 90도로 직교하도록 한 쌍의 필터부(1)를 배치시킬 수도 있다.

따라서 본 실시예의 필터부(1)를 마스크에 적용할 경우 사용자가 숨을 흡입할 때에는 외부의 바이러스가 폴리머 필름(11)의 일면(12)의 나노 그래핀 돌기에서 사멸되고 바이러스가 걸러진 공기만 흡입할 수 있다. 그리고 사용자가 숨을 내 쉴 때에도 침이나 다른 세균 등은 걸러지고 공기만 외부로 배출할 수 있다.

본 실시예의 필터부(1)는 마스크나, 공기청정기, 차량 등의 필터에 적용될 수 있으며, 필터는 필터부(1)를 한 개 또는 복수개를 적용할 수 있다.

1 : 필터부 10 : 필터판
11 : 폴리머 필름 12 : 폴리머 필름의 일면
15 : 금속판 16 : 금속판의 일면
18 : 관통공

Claims

일면에 나노 그래핀 돌기가 형성된 폴리머 필름과, 일면에 초발수성 금속 표면이 형성되며 타면이 상기 폴리머 필름의 타면에 결합된 금속판을 구비하여, 공기는 통과하지만 비말은 차단하는 복수의 관통공이 형성된 필터판이 상기 폴리머 필름이 마주보도록 한 쌍으로 배치된 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터.
제1항에 있어서,
상기 폴리머 필름은 두께가 0.002 ~ 2mm인 것을 특징으로 하는 필터.
제1항에 있어서,
상기 금속판은 두께가 0.002 ~ 2mm의 구리판인 것을 특징으로 하는 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터판은 상기 관통공이 직경이 0.001 ~ 1.0mm 범위의 원형 또는 폭이 0.001 ~ 1.0mm 범위의 직사각형 슬릿으로 형성된 것을 특징으로 하는 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부는 상기 마주보는 한 쌍의 필터판은 상기 관통공이 교차할 수 있게 원형 또는 직사각형 슬릿으로 형성되어 0.005 ~ 50mm 범위로 이격된 것을 특징으로 하는 필터