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[단국대학교] CNT/키토산 나노 하이브리드로 코팅된 기재층을 포함한 멤브레인 및 이를 이용한 정전식 집진 시스템

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

금속 기재 층 및 CNT/키토산 나노 하이브리드 코팅층을 포함하는 멤브레인 및 이를 포함하는 정전식 집진 시스템

보유기관 및 연구자 : 단국대학교 / 신원상 교수

특허정보
금속 기재 층 및 CNT/키토산 나노 하이브리드 코팅층을 포함하는 멤브레인 및 이를 포함하는 정전식 집진 시스템 (No : 10-2018-0046142)

다공성 기재 층 및 CNT/키토산 나노 하이브리드 코팅층을 포함하는 멤브레인 및 이를 포함하는 정전식 집진 시스템 (No : 10-2018-0046179)
거래조건 : 추후 협의

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: ○ 본 기술은 적당한 크기의 기공을 가지고 있어 공기의 출입이 자유로우면서 우수한 전기 전도성을 가져 낮은 전류로도 효과적으로 미세먼지를 집진할 수 있는 멤브레인 및 이를 포함한 정전식 집진 시스템에 관한 것임
○ 위 멤브레인은 CNT/키토산 나노 하이브리드로 코팅된 기재층(다공성 기재, 금속 기재)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하며, CNT/키토산 나노 하이브리드는 CNT를 키토산가 둘러싼 코어-쉘 구조임

개발기술 배경: ○ 먼지는 입자 크기에 따라 총먼지, 미세먼지, 초미세먼지로 분류되며 그 중 지름이 10μm 이하인 것을 미세먼지, 2.5μm 이하인 것을 초미세먼지라고 부름
○ 미세먼지와 초미세먼지는 배기가스나 공장에서 나오는 매연에서 발생되며 황산염, 질산염, 암모니아 등의 이온성분과 금속화합물, 탄소 화합물 등의 유해물질로 구성되어 있기 때문에인체 내부 페포까지 침투하는 경우 각종 심장질환과 호흡기 질환을 일으키는 직접적인 원인으로 작용할 수 있음
- 특히 최근 중국발 황사와 대기오염으로 인해 국내 미세먼지/초미세먼지 농도가 높아짐에 따라 외출 시 미세먼지를 차단할 수 있는 마스크 착용이 필수적이 되었음
○ 그 외 수술실이나 중환자실, 반도체 공정실 등 불순물의 차단이 필요한 환경, 지하철과 같이 환기가 잘 되지 못하는 지하공간, 프린터를 자주 사용하는 사무실 공간과 같은 곳에서 미세먼지 및 초미세 먼지 차단의 중요성이 증가하면서 이를 위한 필터 개발이 중요해 지고 있음

기술구현: ○ 본 멤브레인 및 정전식 집진 시스템의 제조방법은 아래와 같음
- 1% 초산 및 염산 용액에 키토산을 녹이고, CNT를 첨가한 후 교반
- 교반 및 분산장비를 통해 충분히 분산, 5% 염기성 용액을 첨가하여 Ph를 9~10으로 맞춤
- 위 제조한 용액에 다공성 기재 혹은 금속기재을 넣은 후 70도 오븐에 넣어 건조(3~7회 반복)
- 물과 에탄올로 세척 후 건조하여 멤브레인 제조
- 위 멤브레인을 이용하여 제1 여과층 제2 멤브레인으로 구성된 정전식 집진 시스템 구성

[원통형 정전식 집진 시스템 개념도 및 제작 결과]

특징 및 장점: ○ 높은 함량의 CNT를 포함하고 있어 전기전도성이 우수하고, 구조적 안정성이 뛰어나 낮은 전류로도 효율적으로 미세먼지 또는 초미세먼지를 집진할 수 있음
○ 또한 충분한 기공을 가져 멤브레인을 통한 공기의 출입이 자유로우면서도 공기의 통과 경로가 길어 많은 양의 미세먼지를 집진 할 수 있음
○ 사용하는 기재와 결합형태에 따라 다양한 제품 제조가 가능함(판형, 원통형 등)
○ 비교적 빠른 속도로 대량 생산이 가능함
○ 본 기술을 이용한 제품은 1차 여과, 2차 정전식 흡착 방식의 2중 필터 시스템으로 구성됨

[Al 포일과 Al/CNT 멤브레인 미세먼지 차단 결과]

시장동향: ○ 국내 (초)미세먼지 농도는 OECD 회원 중 중국 다음으로 최악이며 지속적으로 악화 되면서 마스크 및 공기청정 등 미세먼지 차단 제품의 판매량이 급증하고 있음
○ ‘17년 기준 국내 마스크 시장규모는 530억원으로, ’13년 40억원에서 약 13배 증가함
○ 국내 공기청정기 시장은 CAGR 40%로 급성장 중이며 ‘18년 기준 2조원 규모를 달성함

국내 마스크 시장 규모 및 전망 / 국내 공기청정기 시장 규모 전망

특장점

기존기술 한계: 기존기술의 한계
○ 종래기술: 직조직물, 부직포, 양모 등을 활용한 여과 및 정전기 흡착 방식 필터
- 초미세먼지 차단의 한계를 보임
- 기공을 줄이는 경우 차단률이 올라갈수록 흡기저항이 크게 증가함
→포집효율 94%이상, 흡기저항 6mmH2O 이하 필터 개발 필요

개발기술 특성: ○ 개발기술: 기존 기공+CNT.키토산 코팅층 필터
- 기존 마이크로 기공 위에 코팅된 CNT 코팅층을 이용한 정전식 집진 시스템
- 공기의 출입이 자유로우면서도 초미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있음