KR20140002111A - 바이러스 살균 필터 및 이를 이용한 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기가 이온화 경향이 다른 두 물질이 접촉됨에 따라 기전력을 발생시키는 갈바닉적층체를 통과함에 따라 살균작용이 일어나도록 하는 바이러스 살균 필터 및 이를 이용한 마스크에 관한 것으로, 바이러스 살균 필터에 있어서, 이온화 경향이 각기 다른 제1갈바닉물질층(111) 및 제2갈바닉물질층(112)이 접촉되어 기전력을 발생시키되, 공기가 통과할 수 있도록 미세한 통기공(113)이 다수 형성되어 상기 통기공(113)을 통과하는 공기를 기전력을 통해 살균하는 판 형상의 갈바닉적층체(110)와; 상기 갈바닉적층체(110)의 전후면을 감싸도록 배치되는 통기성의 직물체(120); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

바이러스 살균 필터 및 이를 이용한 마스크 {ANTI-VIRUS FILTER AND MASK USING THE SAME}

본 발명은 살균 필터 및 이를 이용한 마스크에 관한 것으로, 자세하게는 공기가 이온화 경향이 다른 두 물질이 접촉됨에 따라 기전력을 발생시키는 갈바닉적층체를 통과함에 따라 살균작용이 일어나도록 하는 바이러스 살균 필터 및 이를 이용한 마스크에 관한 것이다.

최근 대기오염에 대한 위험성이 끊임없이 지적됨에 따라, 이를 위한 대책으로 대기오염의 원인이 되는 물질들을 대기오염물질로 지정하여 법적으로 규제하고 있다. 특히 1990년대 중반부터는 주로 석탄, 석유 등 화석연료가 탈 때 또는 자동차 매연과 산업체 등 배출가스에서 나오며 기관지를 거쳐 폐에 흡착, 각종 폐질환을 유발하는 대표적인 대기오염 물질인 10㎛ 이하의 미세먼지가 대기오염물질로 규제되고 있다.

이러한 미세먼지로부터의 피해를 방지하기 위해 일반적으로 에어컨, 공기정화기 등과 같은 장치에는 흡입되는 공기 중의 미세먼지를 여과하기 위한 공기정화필터가 사용되며, 개인의 경우 호흡시 미세먼지를 걸러주는 마스크가 사용된다. 특히 마스크의 경우 미세먼지 발생이 많은 산업현장에서뿐만 아니라 겨울철 전염성을 지닌 호흡기질환의 감염을 방지하고, 봄철 황사현상시 호흡기를 보호하기 위한 일반 생활용품으로 널리 사용되고 있다.

상술한 공기정화필터 및 마스크는 통상 섬유구조체로 이루어져 공기가 통과함에 따라 섬유구조체에 미세먼지를 흡착시키는 여과원리를 사용하게 되며, 근래 나노섬유기술의 발달로 매우 작은 크기의 먼지까지도 효과적으로 여과할 수 있는 등 그 성능이 점차 향상되는 추세이다.

하지만, 기존의 공기정화필터나 마스크의 경우 미세먼지만을 걸러낼 뿐 호흡기질환의 원인이 되는 바이러스를 그대로 통과시키게 된다는 문제점을 안고 있었다. 즉 공기정화필터의 경우 팬(Fan), 마스크의 경우 호흡 압력에 의해 공기가 원활히 통과할 수 있어야 하므로 여과성능 향상을 위해 섬유조직구조를 지나지게 작게 하는데 한계가 따르므로 불가피하게 바이러스가 통과될 수밖에 없는 구조를 갖게 되는 것이다.

이를 위해 미세먼지 여과와 함께 바이러스도 함께 제거할 수 있는 공기정화필터 및 마스크가 개발되었으나, 이는 주로 공기정화필터나 마스크를 구성하는 섬유체에 항바이러스제를 코팅하는 방식을 사용하여, 제조가 복잡하고 고가원료인 항바이러스제를 다량 사용하는데 반해 바이러스 제거성능은 기대에 미치지 못한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 약품이나 동력을 필요로 하는 살균수단 없이도 각종 공기필터나 마스크에 간편하게 적용하여 통과하는 공기 중의 바이러스를 효과적으로 제거할 수 있는 바이러스 살균 필터 및 이를 이용한 마스크를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명 바이러스 살균 필터는 바이러스 살균 필터에 있어서, 이온화 경향이 각기 다른 제1갈바닉물질층 및 제2갈바닉물질층이 접촉되어 기전력을 발생시키되, 공기가 통과할 수 있도록 미세한 통기공이 다수 형성되어 상기 통기공을 통과하는 공기를 기전력을 통해 살균하는 판 형상의 갈바닉적층체와; 상기 갈바닉적층체의 전후면을 감싸도록 배치되는 통기성의 직물체; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 갈바닉적층체는 탄소섬유로 이루어지는 제1갈바닉물질층과, 상기 제1갈바닉물질층의 일측에 코팅되는 황동으로 이루어진 제2갈바닉물질층으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 직물체는 일반 직물 또는 부직포로 이루어진 섬유구조체인 기재층과, 미세입자 차단 요율이 80% 이상이고 기공률이 30% 이상인 나노섬유막층으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 나노섬유막층은 폴리아미드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐리덴 디플루오라이드 수지, 폴리메틸메타 아크릴에이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아크릴산 수지 중에서 선택될 수 있다.

또한, 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크는 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크에 있어서, 사람의 코와 입을 포함한 안면부를 덮는 몸체부와, 상기 몸체부의 테두리가 상기 안면부에 밀착되도록 구성되는 고정부로 이루어지되, 상기 몸체부에는 상술한 바이러스 살균 필터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 바이러스 살균 필터는 별도의 항바이러스 약품이나 동력을 필요로 하는 살균수단이 요구되지 않으며, 일반 가정을 비롯하여 사무실이나 병원 및 차량의 에어컨과 공기정화장치 등에 간편하게 설치되어 공기 중의 바이러스를 효과적으로 살균함으로 바이러스성 호흡기 질환을 예방하고 더욱 쾌적한 환경을 제공하게 된다.

또한, 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크를 통해 공기 중 미세물질을 차단하여 호흡기를 보호함과 동시에 흡입되는 공기 중의 바이러스 및 병원균을 제거함으로 일상생활에서 전염될 수 있는 질병의 호흡기를 통한 감염을 효과적으로 방지하게 된다.

도 1은 본 발명 바이러스 살균 필터의 개념을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성도,
도 3은 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크의 구조를 나타낸 절개도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 바이러스 살균 필터의 구성을 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명 바이러스 살균 필터의 개념을 나타낸 구성도로서, 본 발명 바이러스 살균 필터는 갈바닉 효과에 따라 발생하는 기전력을 통해 바이러스를 죽이는 원리를 이용하게 된다. 즉 도 1에서와 같이 각기 이온화 경향이 다른 제1갈바닉물질층(111) 및 제2갈바닉물질층(112)을 접합시키게 되면, 상기 제1갈바닉물질층(111) 및 제2갈바닉물질층(112) 사이의 전자의 이동에 따라 기전력이 발생하게 된다.

이때, 상기 제1갈바닉물질층(111)과 제2갈바닉물질층(112)에는 공기가 통과할 수 있는 정도의 미세한 통기공(113)이 전체 면에 대하여 다수 형성되어, 공기가 상기 통기공(113)을 통과함에 따라 공기 중의 바이러스가 제거된다. 상기 통기공(113)은 매우 얇은 판상의 제1갈바닉물질층(111) 및 제2갈바닉물질층(112) 상에 레이저가공이나 화학적 방법 등을 이용하여 미세하게 가공하는 방식을 사용하거나, 제1갈바닉물질층(111) 및 제2갈바닉물질층(112)을 미세한 격자구조를 갖는 망사형태로 제작하는 방식을 사용하여 형성시킬 수 있다.

이때 상기 제1갈바닉물질층(111)과 제2갈바닉물질층(112)의 접합으로 이루어진 갈바닉적층체(110)를 보호함과 동시에 공기 중의 미세먼지를 여과할 수 있도록 상기 갈바닉적층체(110)를 감싸는 통기성의 직물체(120)가 구비된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성도로서, 갈바닉적층체(110)와 직물체(120)의 살균 및 여과기능을 극대화하면서 에어컨이나 공기정화장치에 실제 적용할 수 있는 구조를 나타내고 있다.

먼저, 상기 갈바닉적층체(110)를 이루는 제1갈바닉물질층(111)과 제2갈바닉물질층(112)은 통상 이온화경향이 다른 두 종류의 금속 또는 비금속물질을 선택하여 구성할 수 있으며, 두 물질의 이온화경향의 차이가 클수록 발생하는 기전력이 커져 살균효과가 높아지게 된다.

이와 함께 고려할 점은 갈바닉적층체(110)의 두께와 유연성으로, 통상 기존의 공기필터가 얇은 섬유체로 되어있어 자유롭게 휘어지는 것과 마찬가지로 필터의 호환 및 사용편의성을 위해서 상기 갈바닉적층체(110)는 적정한 두께와 유연성을 갖는 것이 바람직하다. 특히 에어컨이나 공기정화장치에 적용될 경우에는 큰 문제가 없을 수도 있으나 개인용 마스크에 본 발명이 적용될 때는 갈바닉적층체의 두께와 유연성이 매우 중요한 특성이라 할 수 있다.

이에 따라 본 발명의 갈바닉적층체(110)는 상기 제1갈바닉물질층(111)을 탄소섬유로 구성하고, 상기 제2갈바닉물질층(112)은 황동으로 구성하되 상기 제1갈바닉물질층(111)의 일측에 코팅되는 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 직물체(120)는 상기 갈바닉적층체(110)를 보호하는 역할뿐 아니라 효과적으로 미세먼지를 여과하는 역할을 하도록 일반 직물 또는 부직포로 이루어진 섬유구조체인 기재층(121)과, 미세입자 차단 요율이 80% 이상이고 기공률이 30% 이상인 나노섬유막층(122)의 적층체로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 기재층(121)은 본 발명의 바이러스 살균 필터의 전면과 후면을 감싸는 구성으로 입자가 큰 먼지나 이물질을 걸러내는 역할을 하게 된다. 기재층(121)을 구성하기 위해서 다양한 직물이 적용될 수 있는데 사용되는 섬유기재는 종이 및 유리, 실리카, 금속, 세라믹, 규소 카바이드, 탄소, 붕소, 천연섬유(예를 들어, 면, 울, 대마 또는 아마), 인조섬유(예를 들어, 비스코스 또는 셀룰로오스계 섬유), 합성섬유(예를 들어, 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리아크릴, 클로로섬유, 폴리올레핀, 합성고무, 폴리비닐알코올, 아라미드, 플루오르섬유, 페놀계 섬유) 등으로부터 선택될 수 있다.

상기 나노섬유막층(122)은 상기 기재층을 통해 입자가 큰 먼지나 이물질을 걸러낸 공기에서 2차적으로 미세먼지를 걸러내기 위한 구성으로, 1000 nm(1 μm) 이하의 수평균 지름을 갖는 섬유를 지칭하는 나노섬유로 이루어지는 것이 바람직하다. 나노섬유에 대해서는 이미 많이 알려져 있으므로 구체적인 설명을 생략하며, 나노섬유의 ㎡당 평균 중량을 의미하는 평량에 따라 다양한 특성이 나타나므로 용도에 따라 적절한 평량을 갖는 나노섬유를 사용하게 된다.

예를 들어 박막구조의 나노섬유로 0.01 내지 2.0 g/㎡ 범위의 평량을 갖는 나노섬유는 입자 분리 특성을 유지하면서 주름형성성이 개선된다는 특징이 있어, 기재층상에 코팅 방식으로 형성시킬 수 있다.

또한, 중간두께를 갖는 나노섬유로 1 내지 50 g/㎡ 범위의 평량을 갖는 나노섬유는 세균 등에 대한 분리력이 개선된다는 특징이 있다.

이와 같은 나노섬유막층(122)은 폴리아미드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐리덴 디플루오라이드 수지, 폴리메틸메타 아크릴에이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아크릴산 수지 중에서 선택되어 전기 방사하여 제조되며, 10 nm 내지 1㎛의 범위로 제작되는 것이 바람직하다. 제조된 나노섬유는 체적대비 비표면적이 크기 때문에 바이러스나 세균, 미세먼지의 통과가 봉쇄되며 나노섬유가 10 nm 미만이더라도 지녀도 오염원은 봉쇄 효과가 상승하지 않으며, 1㎛를 초과하더라도 미세먼지가 침투할 가능성이 있기 때문이다.

상기 범위 내에서 나노섬유의 평균 지름이 작을수록 미세먼지의 포집효율이 좋아지나 그만큼 공기저항이 크고 기공률이 낮아지는 경향을 띄게 되며, 에어컨이나 공기정화장치의 부하증가나 마스크착용자의 호흡에 곤란을 일으키지 않도록 미세입자 차단률을 일부 희생하더라도 기공률이 30% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크(200)의 구조를 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크를 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크의 구조를 나타낸 절개도로서, 본 발명 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크(200)는 기존의 일반적인 마스크와 마찬가지로 사람의 코와 입을 포함한 안면부를 덮는 몸체부(210)와, 상기 몸체부(210)의 테두리가 상기 안면부에 밀착시키도록 구성되는 고정부(220)로 이루어지는 외형을 갖는다.

통상 상기 몸체부(210)의 상측은 착용자의 코 상부를 덮고, 하측은 착용자의 턱을 덮어 결과적으로 착용자의 코와 입이 노출되지 않도록 구성되며, 몸체부(210)와 착용자의 안면부가 접하는 상기 몸체부의 테두리에 해당하는 접촉부(230)는 공기의 누설이 최소화되도록 안면부와 최대한 밀착될 수 있도록 형성되어, 착용자가 탄력성을 갖는 상기 고정부(220)를 귀나 뒤통수를 통해 당겨 고정하여 마스크를 착용하게 된다.

이때 상기 몸체부(210)에는 전술한 본 발명의 바이러스 살균 필터(100)가 구비된다. 즉 첨부된 도 4에서와 같이 상기 몸체부는 갈바닉적층체(110)와 이를 둘러싸는 직물체(120)로 이루어진다.

상기 갈바닉적층체(110)는 상기 제1갈바닉물질층(111)을 탄소섬유로 구성하고, 상기 제2갈바닉물질층(112)은 황동으로 구성하되 상기 제1갈바닉물질층(111)의 일측에 코팅되는 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 직물체(120)는 상기 갈바닉적층체(110)를 보호하는 역할뿐 아니라 효과적으로 미세먼지를 여과하는 역할을 하도록 일반 직물 또는 부직포로 이루어진 섬유구조체인 기재층(121)과, 미세입자 차단 요율이 80% 이상이고 기공률이 30% 이상인 나노섬유막층(122)의 적층체로 이루어지게 되며, 특히 착용자의 안면부를 향하는 기재층은 특히 인체에 무해한 천연섬유인 면사로 직조 된 직포가 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 바이러스 살균 필터
110: 갈바닉적층체 111: 제1갈바닉물질층
112: 제2갈바닉물질층 113: 통기공
120: 직물체 121: 기재층
122: 나노섬유막층
200: 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크
210: 몸체부 220: 고정부
230: 접촉부

Claims (5)

1. 바이러스 살균 필터에 있어서,
   이온화 경향이 각기 다른 제1갈바닉물질층(111) 및 제2갈바닉물질층(112)이 접촉되어 기전력을 발생시키되, 공기가 통과할 수 있도록 미세한 통기공(113)이 다수 형성되어 상기 통기공(113)을 통과하는 공기를 기전력을 통해 살균하는 판 형상의 갈바닉적층체(110)와;
   상기 갈바닉적층체(110)의 전후면을 감싸도록 배치되는 통기성의 직물체(120); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이러스 살균 필터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 갈바닉적층체(110)는 탄소섬유로 이루어지는 제1갈바닉물질층(111)과, 상기 제1갈바닉물질층(111)의 일측에 코팅되는 황동으로 이루어진 제2갈바닉물질층(112)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이러스 살균 필터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 직물체(120)는 일반 직물 또는 부직포로 이루어진 섬유구조체인 기재층(121)과, 미세입자 차단 요율이 80% 이상이고 기공률이 30% 이상인 나노섬유막층(122)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이러스 살균 필터.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 나노섬유막층(122)은 폴리아미드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐리덴 디플루오라이드 수지, 폴리메틸메타 아크릴에이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아크릴산 수지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 바이러스 살균 필터.
   
5. 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크에 있어서,
   사람의 코와 입을 포함한 안면부를 덮는 몸체부(210)와, 상기 몸체부(210)의 테두리가 상기 안면부에 밀착되도록 구성되는 고정부(220)로 이루어지되,
   상기 몸체부(210)에는 상기 제1항 내지 제4항 중 선택되는 한 항의 바이러스 살균 필터(100)가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이러스 살균 필터를 이용한 마스크.

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