본 발명은 유연성이 우수하며 공기 저항이 낮은 기공성 전극을 유전체 여과재의 양면에 형성하고, 상기 기공성 전극 사이에 일정한 크기의 전압을 인가하여 유전체 여과재를 전기적으로 분극하여 정전기적으로 활성화시킨 공기정화용 필터에 관한 것으로, 미세 먼지입자의 제거효율을 향상시킬 수 있으며, 절곡형태로 성형이 가능하여 처리가스 유량을 극대화 시킬 수 있는 대면적 필터 제작이 가능하다.

본 발명은 유전체로 구성된 여과재의 양면에 유연성이 뛰어난 기공성 전극을 형성한 기공성 전극 적용 공기정화용 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 기공성 전극 사이에 전압을 인가하여 유전체 여과재를 전기적으로 분극함으로써 정전기적으로 활성화시킨 공기정화용 필터에 관한 것이다.

배경기술

종래 공기정화용 필터는 유전체 섬유 등의 여과재를 메쉬스크린(mesh screen)과 같은 금속망 형태의 전극 사이에 위치시키고 상기 전극 사이에 일정크기의 전압을 인가하는 방식이 적용되어왔다.
상기 금속망 형태의 전극은 평면 형상의 여과재에 주로 적용되어 왔으며, 여과면적을 보다 증가시키기 위하여 절곡된 형태의 여과재를 사용하기도 하였으나, 필터의 절곡 간격(W)이 넓은 형태로만 적용되었다.
이러한 금속망 형태의 전극이 적용된 필터는 주로 건물 또는 지하역사 공조 시스템의 전처리용 필터로서 사용되었다.
금속망 전극이 적용된 필터의 경우 두께가 최소 5mm 이상의 매우 두꺼운 필터가 사용되었는데, 이는 금속망 전극의 성형성이 나쁘기 때문에 전극간의 접촉으로 인한 전기적 단락문제를 예방하기 위한 수단으로서 두꺼운 필터를 사용하여 왔다.
종래의 금속망 전극 적용 필터는 고효율 필터에 필수적인 수 mm 수준의 촘촘한 절곡간격(W)을 갖는 절곡필터에 적용하는 것이 불가능하기 때문에, 미세먼지입자의 제거효율이 낮고 전극간의 접촉으로 인한 전기적 단락문제 등에도 해결방안이 없어 적용범위의 한계를 갖고 있는 문제가 있다.

문제점

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서 종래의 금속망 전극을 대신하여 유연성이 우수하며 공기 저항이 낮은 기공성 전극을 유전체 여과재의 양면에 형성하고, 상기 기공성 전극 사이에 일정한 크기의 전압을 인가하여 먼지 등의 미세입자의 제거효율을 향상시킬 수 있는 공기정화용 필터를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 공기정화용 필터에 있어서, 유연성이 우수한 기공성 전극 사이에 두께가 얇은 유전체 여과재를 적용하여 고효율 절곡형의 기공성 전극 적용 공기정화용 필터를 제공함으로써 달성할 수 있다.

해결과제

본 발명은 공기정화용 필터에 있어서, 유전체로 구성되어 처리기체가 투과하면서 미세입자가 포집될 수 있는 유전상수 1.1~20 범위의 유전체 여과재, 상기 유전체 여과재의 양면에 형성되는 유연성이 우수한 기공성 전극 및 상기 유전체 여과재를 전기적으로 분극하여 정전기적으로 활성화시킬 수 있도록 기공성 전극에 전압을 인가할 수 있는 전원을 포함하는 기공성 전극적용 공기정화용 필터를 제공한다.

또한, 본 발명은 유전체로 구성되어 처리기체가 투과하면서 미세입자가 포집될 수 있는 유전상수 1.1~20 범위의 유전체 여과재, 상기 유전체 여과재의 양면에 전도성 물질을 코팅하여 형성된 전도층 및 상기 유전체 여과재를 전기적으로 분극하여 정전기적으로 활성화시킬 수 있도록 전도층에 전압을 인가할 수 있는 전원을 포함하는 기공성 전극 적용 공기정화용 필터를 제공한다.
상기 유전체 여과재는 합성유기고분자, 천연유기고분자 및 무기재료를 포함하여 섬유상 또는 입자상의 유전체 여과재를 사용할 수 있으며, 이때 유전체 여과재의 유전상수의 범위는 1.1~20인 것이 바람직하다. 상기 합성유기고분자로는 폴리카보네이트(POLYCARBONATE), 폴리에스테르(POLYESTER), 폴리에틸렌(POLYETHYLENE), 폴리아미드(POLYAMIDE), 폴리프로필렌(POLYPROPYLENE), 폴리스티렌(POLYSTYRENE), 폴리테트라플루오르에틸렌(POLYTETRA FLUOROETHYLENE), 폴리비닐알콜(POLYVINYL ALCOHOL) 및 폴리비닐클로라이드(POLYVINYL CHLORIDE) 등을, 천연유기고분자로는 셀룰로오스(CELLULOSE), 종이(PAPER(DRY)), 코튼(COTTON) 및 실크(SILK) 등을, 무기재료로는 글라스(Glass), 실리카(Silica), 카본(Carbon) 및 알루미나(Alumina) 등을 포함하여 사용할 수 있다.
상기 기공성 전극은 전극 사이의 접촉 등으로 인한 전기적 단락 문제를 해결하기 위하여 표면에 절연성 물질로 코팅된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 기공성 전극은 유연성이 우수하며 다공성의 기공을 형성할 수 있는 전도성 섬유가 일부 또는 전부 포함된 형태의 직포 또는 부직포 형태인 것을 특징으로 한다.
이러한 형태의 기공성 전극은 여과면적을 극대화하기 위해 매우 촘촘한 절곡간격(W)을 갖도록 설계된 고효율 절곡형 필터에 적용이 가능하다.
상기 직포 또는 부직포는 절연성 물질을 추가로 코팅하여 전극 사이의 접촉 등으로 인한 전기적 단락문제를 해결할 수 있다.
상기 절연성 물질을 직포 또는 부직포에 코팅하는 방법은 절연성 물질의 용액에 함침하는 방법 또는 절연성 물질을 분무하여 코팅하는 방법을 포함한다.
또한, 상기 기공성 전극은 비전도성이면서 유연한 기공성 필름을 사용할 수 있는데, 이때 기공성 필름은 표면에 전도성 물질을 코팅하여 사용한다.
상기 전도성 물질을 코팅하는 방법은 무전해 도금법, 화학적 또는 물리적 증착법, 금속나노입자 기상합성에 의한 직접 코팅법, 졸겔 액상 합성법, 분무법, 함침법 및 전도성 입자 페이스트 페인팅법 등을 포함한다.
상기 필름으로 구성된 기공성 전극은 전극 사이의 접촉 등으로 인한 전기적 단락 문제를 해결하기 위하여 표면에 추가로 절연성 물질을 코팅할 수 있다.
상기 표면에 절연성 물질을 코팅하는 방법은 절연성 물질의 용액에 함침하는 방법 또는 절연성 물질을 분무하여 코팅하는 방법 등을 포함한다.

효과

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 기공성 전극 적용 공기정화용 필터는 유전체 여과재 외부에 전기장을 형성하여 여과재를 정전기적으로 활성화시킴으로써 유입되는 미세 먼지입자의 제거효율을 향상시킬 수 있고, 상기 미세 먼지입자가 지속적으로 필터 내부에 부착되어 쌓이게 되더라도 정전기력의 활성도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 동일한 미세 먼지입자
제거효율을 기준으로 기존 필터에 비해 공기저항 특성인 압력 손실을 큰 폭으로 줄일 수 있고, 유연한 기공성 전극을 사용함으로써 전극을 여과재 양면에 적용하더라도 전극과 여과재를 함께 절곡할 수 있기 때문에 대면적 절곡형 필터 제작이 가능하다.

본고는 한국에너지기술연구원 박현설, 임경수의 발표자료를 요약한 것이다.