KR100830670B1 - Method for permanent removal of hazardous gas using photocatalyst aerosol nanoparticle generation - Google Patents

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박재홍
윤기영
황정호
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

A method for removal of hazardous gas using generation of photocatalytic nanoparticles is provided to improve stability and convenience in consistent reduction of the hazardous gas by consistently supplying photocatalytic nanoparticles as a functional material for playing a role of decomposing the hazardous gas when a decomposition method as a technique for reducing hazardous gas is used. In a method for removing hazardous gas in an air conditioner with a filter, a method for removal of the hazardous gas using generation of photocatalytic nanoparticles comprises: a photocatalytic nanoparticle producing step(S310) of producing first metal-based nanoparticles, rapidly heating the first metal-based nanoparticles, reacting the first metal-based nanoparticles with oxygen in a high temperature environment to produce photocatalytic nanoparticles that are metal oxide nanoparticles; and a hazardous gas decomposing and removing step(S320) of supplying and collecting the photocatalytic nanoparticles into the filter, and irradiating ultraviolet rays, visible light or natural light onto the filter to decompose and remove hazardous gas in the circumference of the filter. The metal is titanium(Ti), uranium(U), iron(Fe), nickel(Ni), or combinations thereof. The photocatalytic nanoparticle producing step includes a first metal-based nanoparticle producing step, a metal-based agglomerated nanoparticle producing step, a photocatalytic nanoparticle forming step, a metal-based agglomerated nanoparticle heating step, and a photocatalytic nanoparticle moving step. The hazardous gas decomposing and removing step includes a reactive species producing step and a hazardous gas decomposing step.

Description

광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법{Method for permanent removal of hazardous gas using photocatalyst aerosol nanoparticle generation}Method for permanent removal of hazardous gas using photocatalyst aerosol nanoparticle generation}

본 발명은 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광촉매 나노입자를 스파크 방전 및 급열 환경을 이용하여 생성하고, 이를 통해 유해가스를 지속적으로 분해 제거하기 위한 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing harmful gases using photocatalytic nanoparticle generation, and more particularly, photocatalytic nanoparticles are generated using a spark discharge and rapid environment, and thus photocatalytic nanoparticles for continuously decomposing and removing harmful gases. It relates to a method for removing harmful gases using generation.

산업시설 이외의 유해가스 저감 대상은 대부분 악취, 오존, 휘발성 유기 화합물 등의 ppb(Part Per Billion) 수준의 저농도 유해가스 환경이지만 이러한 환경은 실제 사람과 직접 연결된 환경이므로 지속적이고 활용이 용이하며 효과적인 유해가스 저감 및 항균 시스템이 요구되는 실정이다.Most of the targets for reducing harmful gases other than industrial facilities are low concentration harmful gas such as odor, ozone, volatile organic compounds, etc., but the environment is directly connected to humans. There is a need for gas reduction and antimicrobial systems.

현재 사용되고 있는 공조장치 등에 설치된 유해가스 저감 및 항균 시스템은 대부분 일정시간 사용 후 교체가 필요하여 시스템 성능 유지와 같은 지속성 문제에 있어서 편리성이 떨어지는 단점이 있다.Hazardous gas reduction and antimicrobial systems installed in currently used air conditioners, etc., most of them require replacement after a certain period of time, which is disadvantageous in terms of sustainability problems such as maintaining system performance.

또한, 상기 지속성의 문제는 사람의 건강에 직접적인 영향을 주어 그에 따른 대안기술이 요구되고 있다. In addition, the problem of persistence has a direct impact on the health of the human being, and thus alternative technology is required.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 유해가스를 저감하는 기술로 분해의 방법을 사용함에 있어서 그 역할을 담당하는 기능성 물질인 광촉매 나노입자의 지속적인 공급을 통해 지속적인 유해가스 저감에 관한 안정성 및 유지의 편리성을 향상시키는 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and relates to the continuous reduction of harmful gases through continuous supply of photocatalytic nanoparticles, which are functional substances that play a role in the decomposition method as a technology for reducing harmful gases. It is an object of the present invention to provide a method for removing harmful gases using photocatalytic nanoparticles for improving stability and convenience of maintenance.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법은, 필터가 구비된 공조장치 내의 유해가스를 제거하는 방법에 있어서, 1차 금속계 나노입자를 생성하여 급가열시킨 후 고온환경에서 상기 1차 금속계 나노입자를 산소와 반응시켜 금속산화물 나노입자인 광촉매 나노입자를 생성하는 광촉매 나노입자 생성 단계; 및 상기 광촉매 나노입자를 상기 필터에 공급 및 포집시키고 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여 필터 주변의 유해가스를 분해 제거하는 유해가스 분해제거 단계를 포함한다.Hazardous gas removal method using the photocatalytic nanoparticle generation of the present invention for achieving the above object, in the method for removing the harmful gas in the air conditioning apparatus equipped with a filter, by generating a primary metal-based nanoparticles and rapidly heated A photocatalytic nanoparticle generation step of generating photocatalytic nanoparticles, which are metal oxide nanoparticles, by reacting the primary metal nanoparticles with oxygen in a high temperature environment; And a noxious gas decomposition and removing step of supplying and collecting the photocatalytic nanoparticles to the filter and decomposing and removing the noxious gas around the filter by irradiating ultraviolet rays, visible rays or natural light.

여기서, 상기 금속은, 티타늄(Ti), 우라늄(W), 철(Fe), 니켈(Ni) 중 선택된 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어지며, 상기 광촉매 나노입자 생성 단계는, 상기 금속으로 이루어진 양 금속전극에 사이에, 산소를 포함한 비활성 기체 또는 산소를 포함한 질소가 공급되는 상태에서 고전압을 인가하여 스파크를 발생시키고, 상기 스파크로 발생되는 고열에 의해 상기 금속전극이 금속증기로 기화된 후, 상기 산소와 일부 결합한 상태로 응축되어 1차 금속계 나노입자로 생성되는 1차 금속계 나노입자 생성 단계; 상기 1차 금속계 나노입자 간 서로 충돌 및 응집되어 금속계 응집 나노입자가 생성되는 금속계 응집 나노입자 생성 단계; 상기 양 금속전극 사이에 공급되는 상기 산소에 의해 상기 금속계 응집 나노입자가 산화되어, 금속산화물 나노입자인 광촉매 나노입자를 형성하는 광촉매 나노입자 형성 단계; 가열소자를 이용하여 상기 금속계 응집 나노입자의 산화를 촉진시키는 금속계 응집 나노입자 가열 단계; 및 상기 공급된 비활성 기체 또는 질소의 흐름을 따라 상기 생성된 광촉매 나노입자가 이동되는 광촉매 나노입자 이동 단계를 포함하며, 상기 유해가스 분해제거 단계는, 상기 필터에 공급되는 상기 광촉매 나노입자에 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여 OH라디칼을 생성시키는 반응활성종 생성 단계; 및 상기 필터 주변의 유해가스가 상기 OH라디칼에 의해 분해 제거되는 유해가스 분해 단계를 포함할 수 있다.Here, the metal is made of one or more combinations selected from titanium (Ti), uranium (W), iron (Fe), and nickel (Ni), and the photocatalytic nanoparticle generation step may include both metals formed of the metal. A spark is generated by applying a high voltage in a state in which an inert gas containing oxygen or nitrogen containing oxygen is supplied to the electrodes, and the metal electrode is vaporized into a metal vapor by the high heat generated by the spark, and then the oxygen Primary metal-based nanoparticle generation step of condensing in a combined state with the primary metal-based nanoparticles; Generating a metal-based aggregated nanoparticle, wherein the primary metal-based nanoparticles collide with each other and aggregate to generate metal-based aggregated nanoparticles; A photocatalytic nanoparticle forming step of oxidizing the metallic aggregated nanoparticles by the oxygen supplied between the two metal electrodes to form photocatalytic nanoparticles which are metal oxide nanoparticles; A metal-based aggregated nanoparticle heating step of promoting oxidation of the metal-based aggregated nanoparticles using a heating element; And a photocatalytic nanoparticle movement step of moving the generated photocatalytic nanoparticles along the flow of the supplied inert gas or nitrogen, wherein the harmful gas decomposition and removing step includes ultraviolet rays to the photocatalytic nanoparticles supplied to the filter. Reactive active species generation step of generating OH radicals by irradiating visible or natural light; And a noxious gas decomposition step in which the noxious gas around the filter is decomposed by the OH radical.

그리고, 본 발명에 따르면, 상기 스파크 동작에 의해 감소되는 금속전극의 크기를 실시간 감지하고, 감지된 값을 이용하여 상기 양 금속전극을 상호 근접되도록 이동시키는 금속전극 간 거리 유지단계를 더 포함할 수 있다.According to the present invention, the method may further include maintaining a distance between metal electrodes for real-time sensing the size of the metal electrode reduced by the spark operation and moving the two metal electrodes to be in close proximity to each other using the detected value. have.

본 발명에 따른 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법에 따르면, 오존, 악취, 휘발성 유기화합물 등의 저농도 유해가스의 저감 및 항균이 장기간 요구되는 대상공간에 설치된 공조장치의 필터 내부에, 유해가스 분해성질의 광촉매 나노입자를 지속적으로 공급해줌에 따라 지속적이고 효과적인 공기 정화뿐만 아니라 그에 따른 상기 공조장치의 유지관리를 용이하게 한다.According to the method for removing harmful gases using photocatalytic nanoparticles according to the present invention, harmful gases are contained in a filter of an air conditioner installed in a target space where low concentration of harmful gases such as ozone, odor, volatile organic compounds, and antibacterial are required for a long time. The continuous supply of degradable photocatalytic nanoparticles facilitates continuous and effective air purification as well as the maintenance of the air conditioning apparatus accordingly.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세공 탄소 응집 나노입자 발생을 이용한 유해가스 흡착 제거 방법의 흐름도, 도 2a 내지 도 2b는 도 1의 방법을 위한 개략 구성도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 분해 제거 방법의 흐름도, 도 4a 내지 도 4b는 도 3의 방법을 위한 개략 구성도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 나노입자 발생을 이용한 유해가스 흡착 및 분해 제거 방법의 흐름도, 도 6은 도 5의 방법을 위한 개략 구성도이다.1 is a flow chart of a method for removing harmful gas adsorption using microporous carbon agglomerated nanoparticles according to an embodiment of the present invention, Figures 2a to 2b is a schematic configuration diagram for the method of Figure 1, Figure 3 is an embodiment of the present invention 4A through 4B are schematic diagrams for the method of FIG. 3, and FIG. 5 is harmful using hybrid nanoparticle generation according to an embodiment of the present invention. 6 is a schematic structural diagram of the method of FIG. 5.

본 발명에 따르면, 필터(11)가 구비된 공조장치(10) 내의 유해가스를 제거하는 방법에 관한 것으로서, 지속적으로 기능성 나노입자를 공급하여 필터(11) 주변 의 유해가스를 흡착 또는 분해 제거하는 것에 의해 유해가스의 저감 효율을 향상시키고 상기 공조장치(10)의 유지관리가 용이할 수 있다. 여기서, 상기 공조장치(10)는 오존, 악취, 휘발성 유기 화합물 등의 저농도 유해가스의 저감이 장기간 요구되는 어떠한 대상공간(예를 들어, 자동차, 선박, 철도, 차량, 항공기 등)에 설치되어도 무방하다. According to the present invention, the present invention relates to a method for removing noxious gas in the air conditioner (10) provided with the filter (11), by continuously supplying functional nanoparticles to adsorb or decompose and remove noxious gas around the filter (11). By doing so, it is possible to improve the efficiency of reducing harmful gases and to facilitate maintenance of the air conditioning apparatus 10. Here, the air conditioner 10 may be installed in any target space (eg, automobile, ship, railroad, vehicle, aircraft, etc.) for which a low concentration of harmful gases such as ozone, odor and volatile organic compounds are required for a long time. Do.

이하에서는 본 발명의 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법에 앞서, 도 1 내지 도 2a를 참고로, '미세공 탄소 응집 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법'에 관하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, prior to the harmful gas removal method using the photocatalytic nanoparticle generation of the present invention, with reference to Figures 1 to 2a, will be described in detail with respect to the 'toxic gas removal method using microporous carbon aggregate nanoparticles generation.

먼저, 1차 미세공 탄소 나노입자(19)를 생성시킨 후 급냉각시켜, 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 간 응집 제어가 이루어진 균분산된 미세공 탄소 응집 나노입자(20)를 발생시킨다(S110).First, the primary microporous carbon nanoparticles 19 are generated and then rapidly cooled to generate uniformly dispersed microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 in which aggregation control between the primary microporous carbon nanoparticles 19 is controlled. (S110).

이러한 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(10)를 급냉각하여 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)를 생성시키는 단계(S110)는 도 2a 내지 도 2b를 참고로 하여 다음과 같이 세분화될 수 있다.The step S110 of rapidly cooling the primary microporous carbon nanoparticles 10 to generate the microporous carbon aggregate nanoparticles 20 may be subdivided as follows with reference to FIGS. 2A to 2B. .

우선, 상기 탄소로 이루어진 양 탄소전극(30)에 고전압 발생장치를 이용하여 고전압을 인가하여 양 탄소전극(30) 간에 스파크(31)를 발생시키고, 상기 스파크(31)로 발생되는 고열에 의해 상기 탄소전극(30)이 탄소증기(34)로 기화된 후, 공급된 비활성 기체 또는 질소와 같은 캐리어 가스를 따라 스파크(31) 영역을 벗어나면서 응축되어, 에어로졸 상태의 1차 미세공 탄소 나노입자(19)로 형성된다(제1a단계;1차 미세공 탄소 나노입자 형성).First, a high voltage is applied to both carbon electrodes 30 made of carbon using a high voltage generator to generate a spark 31 between both carbon electrodes 30, and the high temperature generated by the spark 31 causes the After the carbon electrode 30 is vaporized with the carbon vapor 34, the carbon electrode 30 is condensed out of the spark 31 region along with a supplied inert gas or a carrier gas such as nitrogen, so that the primary microporous carbon nanoparticles in an aerosol state ( 19) (step 1a; forming primary microporous carbon nanoparticles).

여기서, 상기 미세공(미도시)은 상기 탄소증기(34)가 응축되는 과정에서 상기 1차 미세공 탄소입자(19)상에 형성되는 미세 공간을 의미한다. 또한, 상기 탄소증기(34)는 상기 스파크(31)에 비해 낮은 온도를 갖는 스파크(31) 외부 영역의 환경 온도에 의해 냉각되어 응축될 수 있다.Here, the micropores (not shown) means a microcavity formed on the primary microporous carbon particles 19 in the process of condensing the carbon vapor 34. In addition, the carbon vapor 34 may be cooled and condensed by the environmental temperature of the outer region of the spark 31 having a lower temperature than the spark 31.

한편, 상기 캐리어 가스의 조성은, 생성되는 1차 미세공 탄소 나노입자(19)의 미세공 생성을 증대시키기 위해, 상기 비활성 기체와 질소 외에 일정량의 수분과 오존 등을 더 포함할 수 있으며 이의 조성비는 특정한 값으로 한정되지 않는다.Meanwhile, the composition of the carrier gas may further include a predetermined amount of moisture and ozone in addition to the inert gas and nitrogen, in order to increase the generation of micropores of the generated primary microporous carbon nanoparticles 19, and the composition ratio thereof. Is not limited to a specific value.

그리고, 상기 양 탄소전극(30) 간의 간격은 0.5㎜ 내지 10㎜ 범위의 수 미리미터(㎜) 단위일 수 있다. 예를 들어 탄소전극(30) 간 간격이 1mm 인 경우 2.5kV 내지 3kV의 고전압 인가시 5000℃ 내외의 고열이 발생되면서 상기 탄소전극(30)의 탄소증기(34)가 응축되어 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19)로 형성될 수 있다.In addition, the interval between the two carbon electrodes 30 may be a unit of several millimeters (mm) in the range of 0.5 mm to 10 mm. For example, when the interval between the carbon electrode 30 is 1mm, when a high voltage of 2.5kV to 3kV is applied, high heat is generated around 5000 ° C., and thus the carbon vapor 34 of the carbon electrode 30 is condensed to form the primary micropores. It may be formed of carbon nanoparticles (19).

또한, 도2a의 고전압 발생장치의 전원은 직류 또는 교류일 수 있고, 교류인 경우 사각파, 삼각파, 오프셋 조절 등의 상기 전원 적용예는 보다 다양할 수 있다.In addition, the power source of the high voltage generator of FIG. 2A may be DC or AC, and in the case of AC, the application examples of the power supply such as square wave, triangle wave, offset adjustment, and the like may be more diverse.

그런 다음, 상기 탄소전극(30) 주변에 설치된 냉각소자(32)에 의해 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19)의 응집 정도를 제어하여, 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 간에 응집이 이루어지는 과정에서, 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 간에 응집 미세공(21)이 형성되어 미세공 탄소 응집 나노입자(20)가 생성된다(제1b단계;미세공 탄소 응집 나노입자 생성).Then, the degree of cohesion of the primary microporous carbon nanoparticles 19 is controlled by the cooling device 32 installed around the carbon electrode 30 to aggregate the primary microporous carbon nanoparticles 19. In this process, agglomerated micropores 21 are formed between the primary microporous carbon nanoparticles 19 to generate microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 (step 1b; microporous carbon agglomerated nanoparticles are generated). ).

여기서 상기 냉각소자(32)의 냉각온도는 상온 이하의 -40℃ 내지 10℃일 수 있으나 이는 단지 일 실시예에 불과하며 반드시 이에 한정되지 않는다.Here, the cooling temperature of the cooling element 32 may be -40 ° C to 10 ° C below room temperature, but this is only one embodiment and is not necessarily limited thereto.

그리고, 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19)의 크기는 상기 제1a단계에서 1차적으로 기화된 후 응축되어 10㎚ 내외로 형성될 수 있고, 제1b단계에서 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 간의 충돌에 의해 응집이 이루어짐에 따라 상기 1차 크기보다 큰 크기의 미세공 탄소 응집 나노입자(20)로 형성될 수 있다.In addition, the size of the primary microporous carbon nanoparticles 19 may be condensed after being primarily vaporized in step 1a and formed to within about 10 nm, and in step 1b, the primary microporous carbon nanoparticles ( 19) As the aggregation is performed by the collision between the particles, the microporous carbon aggregated nanoparticles 20 having a size larger than the primary size may be formed.

한편, 이러한 제1b단계의 냉각에 의한 저온환경의 조성은 상기 제1a단계가 시행되는 동안 또는 그 제1a단계 직후에 시행되어도 무방하며, 상기 저온환경에 의해 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 간의 응집을 제어하여 균일한 크기의 미세공 탄소 응집 나노입자(20)를 생성하는 동시에 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 간에도 응집 미세공(21)이 형성되도록 유도할 수 있다.On the other hand, the composition of the low temperature environment by the cooling of the first step 1b may be carried out during the step 1a or immediately after the step 1a, and the primary microporous carbon nanoparticles 19 by the low temperature environment. By controlling the coagulation of the liver to generate a microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 of uniform size and at the same time can be induced to form agglomerated micropores 21 between the primary microporous carbon nanoparticles (19).

그리고 이후에는, 공급된 미량의 수분 및 오존을 포함한 상기 비활성기체 또는 질소(N2), 즉 캐리어 가스의 흐름을 따라 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)가 이동된다(제1c단계;미세공 탄소 응집 나노입자 이동).Afterwards, the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 are moved along the flow of the inert gas or nitrogen (N 2 ), that is, the carrier gas, containing the supplied amount of water and ozone (step 1c; micropores). Carbon agglomerated nanoparticle migration).

상기 제1c단계 또한 상기 제1a단계 및 제1b단계와 동시 진행될 수 있다. 즉, 이상과 같은 제1a단계 내지 제1c 단계는 설명의 편의를 구하고자 각 단계로 구분하였으나 상호 시간적인 구분 없이 동시 진행될 수 있음은 물론이다.Step 1c may also proceed simultaneously with steps 1a and 1b. That is, steps 1a to 1c as described above are divided into respective steps for convenience of description, but may be performed simultaneously without time distinction.

한편, 상기 비활성기체는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Ra) 등일 수 있다. 이러한, 상기 비활성기체 또는 질소는 주변의 다른 원소 등과의 화학 반응성이 낮은 안정적인 물질로서 추후 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)를 안정적으로 이동시킬 수 있다. On the other hand, the inert gas may be argon (Ar), helium (He), neon (Ne), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Ra) and the like. The inert gas or nitrogen may be a stable material having low chemical reactivity with other elements and the like, which may stably move the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 later.

한편, 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19)가 응집되어 성장되는 크기는, 상기 공급되는 비활성기체 또는 질소의 유량 또는 유속에 따라 수 나노미터 단위에서 수백 나노미터 단위의 광범위한 입경으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 공급되는 비활성기체 또는 질소의 유량(또는 유속)이 증가되는 경우, 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19)의 농도가 감소됨에 따라 입자 간의 응집현상 또한 감소되게 되고, 이러한 과정을 통해 상기 응집되는 미세공 탄소 응집 나노입자(20)의 크기 또한 감소될 수 있다. 물론, 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)의 응집정도와 농도의 조절은 스파크 생성조건인 고전압발생장치의 인가전압, 주파수, 전류, 저항, 커패시턴스값 또는 상기 비활성 기체의 종류 및 조성, 탄소전극(30)의 형상, 급냉각온도 등에 의해 변경될 수 있다.On the other hand, the size of the primary microporous carbon nanoparticles 19 is agglomerated and grown, it can be adjusted to a wide particle size of several nanometers to hundreds of nanometers depending on the flow rate or flow rate of the inert gas or nitrogen supplied have. For example, when the flow rate (or flow rate) of the supplied inert gas or nitrogen is increased, as the concentration of the primary microporous carbon nanoparticles 19 is decreased, the aggregation phenomenon between the particles is also reduced, and this process Through the size of the aggregated microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 may also be reduced. Of course, the control of the degree of aggregation and concentration of the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 is the voltage, frequency, current, resistance, capacitance value or type and composition of the inert gas, the carbon electrode of the high voltage generator which is a spark generation condition It may be changed by the shape of the 30, the quenching temperature and the like.

이상과 같은 상기 미세공 탄소 응집 나노입자 생성 단계(S110) 이후에는, 상기 균분산된 미세공 탄소 응집 나노입자(20)를 상기 필터(11)에 공급 및 포집시켜 상기 필터(11) 주변의 유해가스, 악취, 휘발성 유기 화합물 등을 미세공 탄소 응집 나노입자(20)에 의해 흡착 제거한다(S120).After generating the microporous carbon agglomerated nanoparticles as described above (S110), the uniformly dispersed microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 are supplied to and collected in the filter 11, thereby causing harmful effects around the filter 11. Gas, odor, volatile organic compounds, etc. are adsorbed and removed by the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 (S120).

여기서, 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20) 자체에 형성된 응집 미세공(21)을 통해 흡착 제거 성능이 부여될 수 있다.Here, the adsorption removal performance may be given through the agglomerated micropores 21 formed in the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 itself.

또한, 여기서 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)가 상기 공조장치(10) 내에서 상기 필터(11)에 포집되기 전, 즉 운송 중인 상황에서 유해가스가 존재하는 경우에도 공기 중의 유해가스 성분을 이동 중에서 흡착 제거하는 능동적 제거 방법으로도 적용됨을 물론이다.In addition, before the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 are collected in the air conditioner 10 by the filter 11, that is, even when noxious gas is present in a transport situation, the harmful gas components in the air may be removed. Of course, it is also applied as an active removal method to remove the adsorption in the movement.

이상과 같은 본 발명의 나노입자의 급냉반응을 이용한 유해가스 제거 방법에 따르면, 기존에 단순히 필터(11)만을 이용한 경우에 비하여, 상기 필터(11)뿐만 아니라 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)에 의한 이중적인 유해가스 제거 효과가 있어 유해가스의 제거 효율이 증대되며 그 제거 성능의 지속성이 확보될 수 있다.According to the method for removing harmful gases using the quenching reaction of the nanoparticles of the present invention as described above, the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 as well as the filter 11 as compared to the case of simply using the filter 11. There is a double harmful gas removal effect by the increase of the removal efficiency of the harmful gas can be ensured the persistence of the removal performance.

여기서, 상기 필터(11)의 입자 포집은 입자의 개수 기준으로 99.9997% 이상의 포집효율을 갖는 것이 바람직하며, 이러한 필터(11)의 조성은 활성탄 섬유, 유리섬유, 부직포, 셀룰로오스, 세라믹, 금속메쉬, 폴리머 메쉬 중 선택된 어느 하나 또는 상술한 물질 중 일부를 혼합하여 사용할 수 있다.Herein, the particle collection of the filter 11 preferably has a collection efficiency of 99.9997% or more based on the number of particles, and the composition of the filter 11 is activated carbon fiber, glass fiber, nonwoven fabric, cellulose, ceramic, metal mesh, Any one selected from the polymer meshes or some of the above materials may be mixed and used.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 스파크(31) 동작에 의해 감소되는 탄소전극(30)의 크기를 실시간 감지하고, 감지된 크기정보를 이용하여 상기 양 탄소전극(30)의 위치를 이동시키는 탄소전극 간 거리 유지단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to the present invention, the size of the carbon electrode 30 is reduced in real time by the operation of the spark 31, and the carbon electrode for moving the position of the two carbon electrode 30 by using the sensed size information The distance distance maintenance step may be further included.

즉, 상기 스파크(31) 동작에 의해 탄소전극(30)의 탄소증기이 점차로 기화됨에 따라 상기 탄소전극(30)의 크기는 점점 감소되게 되고, 이러한 탄소전극(30) 크기의 감소는 곧, 상기 탄소전극(30) 간 거리의 증대를 의미한다. That is, as the carbon vapor of the carbon electrode 30 is gradually vaporized by the spark 31 operation, the size of the carbon electrode 30 is gradually reduced, and the reduction of the size of the carbon electrode 30 is the carbon Meaning an increase in the distance between the electrodes (30).

여기서, 상기 탄소전극(30) 간 거리가 증대되는 경우 상기 스파크(31)의 방전 효율 및 그에 따른 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 또는 미세공 탄소 응집 나노입자(20)의 생성 특성이 변화될 수 있으므로, 상기 탄소전극(30) 간 거리의 일정한 유지 및 그에 따른 상기 탄소전극(30)의 안정된 방전이 지속될 수 있도록 탄소전극(30)의 크기가 실시간 감지되는 것이 바람직하다. In this case, when the distance between the carbon electrodes 30 is increased, the discharge efficiency of the spark 31 and the formation characteristics of the primary microporous carbon nanoparticles 19 or the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 are changed accordingly. As such, the size of the carbon electrode 30 may be sensed in real time to maintain a constant distance between the carbon electrodes 30 and thereby to maintain a stable discharge of the carbon electrode 30.

이러한 탄소전극(30)의 크기 감지는 별도의 스파크 전압/전류 모니터(미도 시) 또는 비젼카메라(미도시) 등에 의해 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 탄소전극(30)의 각 외측에는 상기 스파크 전압/전류 모니터(미도시) 또는 비젼카메라(미도시)의 감지된 크기정보에 따라 이동되는 별도의 이동스테이지(미도시)가 더 구비될 수 있음은 물론이다.The size of the carbon electrode 30 may be detected by a separate spark voltage / current monitor (not shown) or a vision camera (not shown), but is not necessarily limited thereto. In addition, a separate moving stage (not shown) may be further provided on each outer side of the carbon electrode 30 to move according to the sensed size information of the spark voltage / current monitor (not shown) or the vision camera (not shown). Of course it can.

한편, 이하에서는 도 3 내지 도 4b를 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 '광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법'에 관하여 설명하고자 한다.On the other hand, with reference to Figures 3 to 4b, it will be described with respect to the 'toxic gas removal method using photocatalytic nanoparticle generation' according to an embodiment of the present invention.

먼저, 1차 금속계 나노입자(40)를 생성하여 급가열시킨 후 고온환경에서 상기 1차 금속계 나노입자(40)를 산소와 반응시켜 금속산화물 나노입자인 광촉매 나노입자(50)를 생성한다(S310).First, the primary metal nanoparticles 40 are generated and rapidly heated, and then the primary metal nanoparticles 40 are reacted with oxygen in a high temperature environment to generate photocatalytic nanoparticles 50 which are metal oxide nanoparticles (S310). ).

여기서, 상기 금속은 추후 광촉매로 작용될 수 있는 티타늄(Ti), 우라늄(W), 철(Fe), 니켈(Ni) 중 선택된 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어질 수 있으나, 금속의 종류가 반드시 이에 한정되지는 않고, 보다 다양한 종류가 적용될 수 있다.Here, the metal may be made of one or more combinations selected from titanium (Ti), uranium (W), iron (Fe), and nickel (Ni), which may later act as photocatalysts, but the type of metal is necessarily limited thereto. Rather, more varieties can be applied.

이러한 상기 광촉매 나노입자 생성 단계(S310)는 도 4a 내지 도 4b를 참고로 하여 다음과 같이 세분화될 수 있다.The photocatalytic nanoparticle generation step (S310) may be subdivided as follows with reference to FIGS. 4A to 4B.

우선, 상기 금속으로 이루어진 양 금속전극(60) 사이에, 산소를 포함한 비활성 기체 또는 산소(O2)를 포함한 질소(N2) 즉, 산소를 포함한 캐리어 가스가 공급되는 상태에서 고전압을 인가하여 스파크(61)를 발생시키고, 상기 스파크(61)로 발생되는 고열에 의해 상기 금속전극(60)이 금속증기(64)로 기화된 후, 상기 캐리어 가스 중 산소와 일부 결합한 상태로 응축되어 에어로졸 상태의 1차 금속계 나노입 자(40)로 생성된다(제2a단계;1차 금속계 나노입자 생성).First, a high voltage is applied between both metal electrodes 60 made of the metal in a state where an inert gas containing oxygen or nitrogen (N 2 ) containing oxygen (O 2 ), that is, a carrier gas containing oxygen is supplied. And the metal electrode 60 is vaporized with the metal vapor 64 by the high heat generated by the spark 61, and then condensed in a state of being partially combined with oxygen in the carrier gas to form an aerosol state. The first metal-based nanoparticles 40 are generated (step 2a; primary metal-based nanoparticles are generated).

여기서, 상기 양 금속전극(60) 간의 간격은 상기 탄소전극(30)에 관한 실시예와 같이 0.5㎜ 내지 10㎜ 범위의 수 미리미터(㎜) 단위일 수 있고, 예를 들어 금속전극(60) 간 간격이 1mm 인 경우 2.5kV 내지 3kV의 고전압 인가시 5000℃ 내외의 고열이 발생되면서 금속증기(64)로 기화된 후 캐리어 가스 중 산소와 일부 결합한 상태로 응축되어 상술한 1차 금속계 나노입자(40)로 형성될 수 있다.Here, the interval between the two metal electrodes 60 may be a unit of several millimeters (mm) in the range of 0.5 mm to 10 mm, as in the embodiment of the carbon electrode 30, for example, the metal electrode 60 When the spacing is 1mm, when a high voltage of 2.5kV to 3kV is applied, a high heat of about 5000 ° C. is generated and vaporized with metal vapor 64, and then condensed in a state in which it is partially combined with oxygen in the carrier gas. 40).

한편 상기 제2a단계에서, 상기 1차 금속계 나노입자(40)의 크기는 상기 금속증기(64)가 1차적으로 캐리어 가스 중 산소와 일부 결합한 상태로 응축되어 10㎚ 내외로 형성될 수 있고, 1차 금속계 나노입자(40) 간의 충돌에 의해 응집이 이루어짐에 따라 상기 1차 크기보다 큰 크기의 금속계 응집 나노입자(41)가 생성될 수 있다(제2b단계;금속계 응집 나노입자 생성).Meanwhile, in step 2a, the size of the primary metal-based nanoparticles 40 may be condensed in the state in which the metal vapor 64 is partially combined with oxygen in the carrier gas, and may be formed within about 10 nm. As the aggregation occurs due to the collision between the primary metal nanoparticles 40, metal-based aggregated nanoparticles 41 having a size larger than the primary size may be generated (step 2b; generation of metal-based aggregated nanoparticles).

그런 다음, 캐리어 가스 중 잔여 산소(O2)가 스파크(61) 이후 영역에 조성된 고온 환경에서 공급됨에 따라 상기 금속계 응집 나노입자(41)가 산화되어, 금속산화물 나노입자인 광촉매 나노입자(50)를 형성하게 된다(제2c단계;광촉매 나노입자 형성) Then, the metal-based aggregated nanoparticles 41 are oxidized as residual oxygen (O 2 ) in the carrier gas is supplied in a high-temperature environment formed in the region after the sparks 61, so that the photocatalytic nanoparticles 50, which are metal oxide nanoparticles, are oxidized. ) (Step 2c; Formation of Photocatalytic Nanoparticles)

즉, 상기 양 금속전극(60) 사이에 공급되는 상기 산소에 의해 상기 1차 금속계 나노입자(40)가 산화됨에 따라 광촉매 나노입자(50)를 형성할 수 있다.That is, the photocatalytic nanoparticles 50 may be formed as the primary metal nanoparticles 40 are oxidized by the oxygen supplied between the two metal electrodes 60.

이러한 상기 산화된 광촉매 나노입자(50)는 상기 금속의 종류에 따라 TiO2, WO3, Fe2O3, WO3-TiO2, NiO 등일 수 있다.The oxidized photocatalytic nanoparticles 50 are TiO 2 , WO 3 , Fe 2 O 3 , WO 3 -TiO 2 , NiO according to the type of the metal. And the like.

그리고, 상기 제2c단계(광촉매 나노입자 생성 단계)가 시행되는 동안에는, 도 4a 같이 가열소자(62)를 이용하여 상기 금속계 응집 나노입자(41)의 산화를 촉진시킨다(제2d단계;금속계 응집 나노입자 가열). 이러한 상기 제2d단계는, 일반적으로 온도가 높아질수록 산화 반응이 촉진되는 원리를 이용한 것이며, 가열온도는 1000℃ 내지 2000℃일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.In addition, while the second step (photocatalytic nanoparticle generation step) is performed, the oxidation of the metal-based aggregated nanoparticles 41 is promoted by using the heating element 62 as shown in FIG. 4a (step 2d; metal-based aggregated nanoparticles). Particle heating). This second step, in general, is to use the principle that the oxidation reaction is promoted as the temperature increases, the heating temperature may be 1000 ℃ to 2000 ℃ but is not necessarily limited thereto.

상기와 같은 제2a단계 내지 제2d단계는 설명의 편의를 구하고자 각 단계로 구분하였으나 상호 시간적인 구분 없이 동시 진행될 수 있음은 물론이다.Steps 2a to 2d as described above are divided into respective steps for convenience of description, but of course, they can be performed simultaneously without distinguishing time from each other.

그리고, 상기 공급된 미량의 산소를 포함한 상기 비활성 기체 또는 질소의 흐름을 따라 상기 생성된 광촉매 나노입자(50)가 이동된다(제2e단계;광촉매 나노입자 이동).Then, the generated photocatalytic nanoparticles 50 are moved along the flow of the inert gas or nitrogen containing the supplied trace oxygen (step 2e; photocatalytic nanoparticle movement).

한편, 상기 1차 금속계 나노입자(40)가 응집되어 성장되는 크기는, 상기 공급되는 비활성기체 또는 질소의 유량 또는 유속, 스파크(61)의 생성조건, 금속전극(60) 형상 등에 따라 수 나노미터 단위에서 수백 나노미터 단위의 광범위한 입경으로 조절될 수 있으며, 그러한 원리는 앞서 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19)의 경우와 동일하므로 상세한 설명은 생략하고자 한다.On the other hand, the primary metal-based nanoparticles 40 are agglomerated and grown in size, depending on the flow rate or flow rate of the inert gas or nitrogen supplied, the conditions for generating the spark 61, the shape of the metal electrode 60, etc. It can be adjusted to a wide range of particle size in the unit of hundreds of nanometers, the principle is the same as in the case of the primary microporous carbon nanoparticles (19) will not be described in detail.

이상 상술한 바와 같은 상기 광촉매 나노입자 생성 단계(S310) 이후에는, 상기 광촉매 나노입자(50)를 상기 필터(11)에 공급 및 포집시키고 광선조사부(12)를 이용하여 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여 필터(11) 주변의 유해가스를 분해 제거한다(S320).After the photocatalyst nanoparticle generation step (S310) as described above, the photocatalyst nanoparticle 50 is supplied to and collected on the filter 11, and the UV, visible or natural light is emitted using the light irradiation unit 12. Irradiating to decompose and remove the harmful gas around the filter (11) (S320).

여기서, 상기 광촉매 나노입자(50)가 상기 공조장치(10) 내에서 상기 필 터(11)에 포집되기 전, 즉 운송 중인 상황에서 유해가스가 존재하는 경우에도 공기 중의 유해가스 성분을 이동 중에 분해 제거하는 능동적 제거방법으로도 적용됨은 물론이다. Here, before the photocatalytic nanoparticles 50 are collected by the filter 11 in the air conditioning apparatus 10, that is, even when harmful gas is present in the transport situation, the harmful gas components in the air are decomposed during the movement. Of course, it is also applied as an active removal method.

여기서, 이러한 상기 유해가스 분해 제거 단계(S320) 또한 도 4b를 참고로 아래와 같이 세분화될 수 있다.Here, the harmful gas decomposition removal step (S320) may also be subdivided as follows with reference to FIG. 4B.

우선, 상기 필터(11)에 공급되는 상기 광촉매 나노입자(50)에 상기 광선조사부(12)를 이용하여 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여 반응활성종인 OH라디칼을 생성시킨다(제2f단계; 반응활성종 생성). First, the photocatalytic nanoparticles 50 supplied to the filter 11 are irradiated with ultraviolet light, visible light or natural light using the light irradiation unit 12 to generate OH radicals which are reactive active species (step 2f; reaction; Active species generation).

즉, 상기 광촉매 나노입자(50)는 자외선, 가시광선 또는 자연광에 노출되면서 전자와 정공의 해리에 의해 반응활성종인 OH라디칼을 생성하게 된다. That is, the photocatalytic nanoparticles 50 generate OH radicals that are reactive species by dissociation of electrons and holes while being exposed to ultraviolet light, visible light or natural light.

여기서, 상기 자외선이 이용되는 경우, 상기 광선조사부(12)는 UV 램프, UV LED(Light-Emitting Diode), 자외선 조사용 광섬유(Optical Fiber) 등일 수 있고, 상기 광섬유는 케이블 형태로서 필터(11) 부분의 공간이 협소한 경우 설치가 용이한 이점이 있다.In this case, when the ultraviolet light is used, the light irradiation part 12 may be a UV lamp, a UV light emitting diode (LED), an optical fiber for ultraviolet irradiation, and the like, and the optical fiber is in the form of a cable. If the space of the part is narrow, there is an advantage that it is easy to install.

이후에는, 상기 필터(11) 주변의 유해가스가 상기 OH라디칼에 의해 분해 제거된다(제2g단계;유해가스 분해)Thereafter, the harmful gas around the filter 11 is decomposed and removed by the OH radical (step 2g; harmful gas decomposition).

즉, 상기 OH라디칼에 의하면 상기 필터(11) 주변의 유해가스인 악취, 오존, 휘발성 유기 화합물 등의 물질을 분해시켜 인체에 무해한 물(H2O)과 탄산가스(CO2), 질소가스(N2) 등으로 변환되도록 한다.That is, the OH radical decomposes substances such as odor, ozone, and volatile organic compounds, which are harmful gases around the filter 11, so that water (H 2 O), carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen gas ( N 2 ) or the like.

물론, 상기 광선조사부(12)의 자외선, 가시광선 또는 자연광이 이용되는 경우, 필터(11)에 부착된 세균 또한 저감될 수 있는 효과가 있다.Of course, when ultraviolet light, visible light or natural light of the light irradiation unit 12 is used, the bacteria attached to the filter 11 can also be reduced.

이상과 같은 원리를 갖는 상기 광촉매 나노입자 발생을 이용한 나노입자의 유해가스 제거 방법에 의하면 공조장치(10) 내부의 필터(11) 주변의 오염된 공기를 쾌적한 상태로 정화 또는 항균시킬 수 있다.According to the method for removing harmful gases of nanoparticles using the photocatalytic nanoparticle generation having the above principle, contaminated air around the filter 11 inside the air conditioning apparatus 10 may be purified or antibacterial in a comfortable state.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 스파크(61) 동작에 의해 감소되는 금속전극(60)의 크기를 실시간 감지하고, 감지된 크기정보를 이용하여 상기 양 금속전극(60)의 위치를 이동시키는 금속전극 간 거리 유지단계를 더 포함할 수 있으며, 상세한 원리는 앞서 탄소전극(30)의 경우와 동일하므로 생략하고자 한다.Meanwhile, according to the present invention, the size of the metal electrode 60 is reduced in real time by the operation of the spark 61, and the metal electrode to move the position of the two metal electrodes 60 by using the detected size information Inter-distance maintaining step may be further included, detailed principle is the same as the case of the carbon electrode 30 will be omitted.

이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참고로, 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20) 발생 및 상기 광촉매 나노입자(50) 발생을 병용한, 하이브리드 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법에 관하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, referring to FIGS. 5 to 6, the method for removing harmful gases using hybrid nanoparticle generation in combination with the generation of the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 and the photocatalytic nanoparticles 50 is described in detail. I would like to.

먼저, 도 2a 내지 도 2b의 방법을 통해 1차 미세공 탄소 나노입자(19)를 생성시킨 후 급냉각시켜 상기 1차 미세공 탄소 나노입자(19) 간의 응집이 제어된 미세공 탄소 응집 나노입자(20)를 발생시킨다(S510).First, the primary microporous carbon nanoparticles 19 are generated through the method of FIGS. 2A to 2B and then rapidly cooled to control the microporous carbon agglomeration nanoparticles in which aggregation between the primary microporous carbon nanoparticles 19 is controlled. Generate 20 (S510).

여기서, 상기 미세공 탄소 응집 나노입자 생성 단계(S510)의 세부 진행단계는 앞서 상술한, 상기 제1a단계(1차 미세공 탄소 나노입자 형성), 제1b단계(미세공 탄소 응집 나노입자 생성), 제1c단계(미세공 탄소 응집 나노입자 이동)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. Here, the detailed progress step of the microporous carbon agglomerated nanoparticle generation step (S510) is the above-described step 1a (primary microporous carbon nanoparticle formation), step 1b (microporous carbon agglomerated nanoparticles generation) , The same as step 1c (microporous carbon agglomerated nanoparticle migration), so the detailed description will be omitted.

다음으로, 상기 미세공 탄소 응집 나노입자 생성 단계(S510)와 동시에, 도 4a 내지 도 4b의 방법을 통해, 1차 금속계 나노입자(40)를 생성하여 급가열시킨 후, 고온환경에서 상기 1차 금속계 나노입자(40)를 산소와 반응시켜 금속산화물 나노입자인 광촉매 나노입자(50)를 생성한다(S520).Next, at the same time as the microporous carbon agglomerated nanoparticles production step (S510), through the method of Figures 4a to 4b, the primary metal-based nanoparticles (40) is generated and rapidly heated, the primary in a high temperature environment The metal-based nanoparticles 40 are reacted with oxygen to generate photocatalytic nanoparticles 50 which are metal oxide nanoparticles (S520).

여기서, 상기 광촉매 나노입자 형성 단계(S520)의 세부 진행단계 또한, 앞서 상술한 제2a단계(1차 금속계 나노입자 생성), 제2b단계(금속계 응집 나노입자 생성), 제2c단계(광촉매 나노입자 형성), 제2d단계(금속계 응집 나노입자 가열), 제2e단계(광촉매 나노입자 이동)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the detailed progress step of the photocatalytic nanoparticle forming step (S520), the second step (the primary metal-based nanoparticle generation), step 2b (metal-based aggregated nanoparticles generation), the second step (photocatalytic nanoparticles) described above Formation), 2d step (metal-based aggregated nanoparticle heating), 2e step (photocatalytic nanoparticle migration), so the detailed description will be omitted.

상기 광촉매 나노입자 생성 단계(S530) 이후에는, 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)와 상기 광촉매 나노입자(50)를 상호 취합하여 하이브리드 나노입자(70)로 응집시킨 후 상기 필터(11)에 공급 및 포집시키고, 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여, 상기 하이브리드 나노입자(70) 중의 미세공 탄소 응집 나노입자(20)를 이용한 유해가스의 흡착제거 및 상기 광촉매 나노입자(50)를 이용한 유해가스의 분해제거가 동시에 이루어진다(S530).After the photocatalytic nanoparticle generation step (S530), the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 and the photocatalytic nanoparticles 50 are collected and aggregated into hybrid nanoparticles 70, and then, the filter 11. Supplying and collecting, irradiating ultraviolet rays, visible light or natural light, adsorption and removal of harmful gases using the microporous carbon aggregated nanoparticles 20 in the hybrid nanoparticles 70 and harmful using the photocatalytic nanoparticles 50 Decomposition and removal of the gas is performed at the same time (S530).

여기서, 이러한 상기 유해가스 흡착/분해 제거 단계(S530)는 도 6을 참고로 하여 아래와 같이 세분화될 수 있다.Here, the harmful gas adsorption / decomposition removal step (S530) can be subdivided as follows with reference to FIG.

상기 이동된 미세공 탄소 응집 나노입자(20)와 상기 광촉매 나노입자(50)를 취합관(80)을 통해 각각 취합 이송받아 가열수단(71)의 가열작용에 의해 상호 응집을 촉진하여 하이브리드 나노입자(70)를 형성시킨 후 상기 필터(11)에 공급 및 포집시킨다(제3a단계;하이브리드 나노입자 형성).The transported microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 and the photocatalytic nanoparticles 50 are collected and transported through the collecting pipe 80, respectively, to promote mutual aggregation by heating action of the heating unit 71, thereby promoting hybrid nanoparticles. 70 is formed and then supplied to and collected by the filter 11 (step 3a; hybrid nanoparticle formation).

여기서, 상기 하이브리드 나노입자(70)의 응집 촉진을 위한 가열온도는 100 ℃ 내지 2000℃ 범위일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.Here, the heating temperature for promoting aggregation of the hybrid nanoparticles 70 may range from 100 ° C. to 2000 ° C., but is not limited thereto.

상기 제3a단계(하이브리드 나노입자 형성) 이후, 상기 필터(11) 주변의 유해가스가 상기 하이브리드 나노입자(70) 중 미세공 탄소 응집 나노입자(20)에 의해 흡착 제거된다(제3b단계;미세공 탄소 응집 나노입자의 유해가스 흡착제거)After the third step (hybrid nanoparticle formation), the harmful gas around the filter 11 is adsorbed and removed by the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 of the hybrid nanoparticles 70 (step 3b; Hazardous Gas Adsorption of Co-Agglomerated Nanoparticles)

그리고, 상기 하이브리드 나노입자(70)에 광선조사부(12)의 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여, 상기 하이브리드 나노입자(70) 중 광촉매 나노입자(50)와 상기 자외선, 가시광선 또는 자연광 간의 반응에 의해 OH라디칼이 생성된다(제3c단계;반응활성종 생성).In addition, ultraviolet light, visible light, or natural light of the light irradiation unit 12 is irradiated to the hybrid nanoparticle 70 to react the photocatalytic nanoparticles 50 and the ultraviolet light, visible light or natural light among the hybrid nanoparticles 70. OH radicals are generated (Step 3c; reactive active species generation).

여기서, 상기 미세공 탄소 응집 나노입자(20)에 흡착된 유해가스가 광촉매 나노입자(50)로 이동되거나 또는 필터(11) 주변의 유해가스가 광촉매 나노입자(50)에 흡착되어 상기 OH라디칼에 의해 분해 제거된다(제3d단계;유해가스 분해제거).Here, the noxious gas adsorbed on the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 is moved to the photocatalytic nanoparticles 50 or the noxious gas around the filter 11 is adsorbed on the photocatalytic nanoparticles 50 to the OH radicals. By decomposition (step 3d; harmful gas decomposition removal).

이러한 상기 유해가스의 흡착 및 분해제거에 관한 각 원리 및 효과는 앞서 상술한 바와 동일하다.The principles and effects of adsorption and decomposition removal of the harmful gas are the same as described above.

여기서, 상기 유해가스 흡착/분해 제거 단계(S530)의 세부단계 중 유해가스흡착제거, 반응활성종 생성, 유해가스 분해단계인 상기 제3b단계 내지 제3d단계는 시간에 따라 구분되는 것이 아닌 동시 진행가능함은 물론이다. Here, steps 3b to 3d, which are harmful gas adsorption removal, reactive active species generation, and harmful gas decomposition, are performed in the detailed steps of the harmful gas adsorption / decomposition removal step (S530). Of course it is possible.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 오존, 악취, 휘발성 유기 화합물 등의 저농도 유해가스의 저감 및 항균이 장기간 요구되는 대상공간에 설치된 공조장치(10)의 필터(11) 내부에, 유해가스 흡착성질의 미세공 탄소 응집 나노입자(20) 및 유해가스 분해성질의 광촉매 나노입자(50)를 지속적으로 공급함에 따라 지속적인 고효율 의 공기 정화뿐 아니라 상기 필터(11)의 교환시기가 연장될 수 있고 그에 따른 상기 공조장치(10)의 유지관리를 용이하게 할 수 있다.As described above, according to the present invention, the harmful gas adsorbent property is contained in the filter 11 of the air conditioner 10 installed in the target space where low concentration of harmful gases such as ozone, odor, volatile organic compounds and the like are required for a long time. By continuously supplying the microporous carbon agglomerated nanoparticles 20 and the photocatalytic nanoparticles 50 of harmful gas decomposable properties, the exchange time of the filter 11 as well as continuous high efficiency air purification can be prolonged and thus Maintenance of the air conditioning apparatus 10 can be facilitated.

또한, 본 발명에서는 건식 에어로졸 상태에서 각 기능성 나노입자인 미세공 탄소 응집 나노입자, 광촉매 나노입자 또는 하이브리드 나노입자를 생성하므로 폐수 등이 발생될 염려가 없고 친환경적이다.In addition, in the present invention, since the functional nanoparticles, which are the microporous carbon aggregated nanoparticles, the photocatalytic nanoparticles, or the hybrid nanoparticles, are produced in the dry aerosol state, there is no fear of generating waste water and the like.

그리고, 기능성 나노입자 생성에 있어서 액상화학공정 또는 임계조건이 크게 필요치 않아 공정이 간단하고 나노입자의 생성 특성을 용이하게 조절할 수 있다.In addition, in the production of functional nanoparticles, the liquid phase chemical process or critical conditions are not largely required, so the process is simple and the production characteristics of the nanoparticles can be easily controlled.

이러한 본 발명에 의해 형성되는 미세공 탄소 응집 나노입자 또는 광촉매 나노입자는 다양한 소재의 절대입자필터(Absolute Particulate Filter)와 조합됨에 따라 유해가스 저감 또는 항균 기능을 더욱 증강시킬 수 있다.The microporous carbon agglomerated nanoparticles or photocatalytic nanoparticles formed by the present invention may further enhance harmful gas reduction or antibacterial functions by being combined with an absolute particle filter of various materials.

한편, 나노입자가 전기적으로 생성되므로, 나노입자 생성 조절의 제어가 용이하고 시스템의 자동화에 적합함은 물론이며, 공조장치 이외에 가전, 의료, 바이오 등의 유관산업에 적용가능하다.On the other hand, since the nanoparticles are electrically generated, it is easy to control the control of the nanoparticle generation and suitable for the automation of the system, as well as applicable to related industries such as home appliances, medical, bio, etc. in addition to the air conditioning apparatus.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세공 탄소 응집 나노입자 발생을 이용한 유해가스 흡착 제거 방법의 흐름도,1 is a flowchart of a method for removing harmful gas adsorption using microporous carbon agglomerated nanoparticles according to an embodiment of the present invention;

도 2a 내지 도 2b는 도 1의 방법을 위한 개략 구성도,2A-2B are schematic structural diagrams for the method of FIG. 1;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 분해 제거 방법의 흐름도,3 is a flowchart of a method for removing and removing harmful gases using photocatalytic nanoparticles according to an embodiment of the present invention;

도 4a 내지 도 4b는 도 3의 방법을 위한 개략 구성도,4A-4B are schematic configuration diagrams for the method of FIG. 3;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 나노입자 발생을 이용한 유해가스 흡착 및 분해 제거 방법의 흐름도,5 is a flowchart of a harmful gas adsorption and decomposition removal method using hybrid nanoparticle generation according to an embodiment of the present invention;

도 6은 도 5의 방법을 위한 개략 구성도이다.6 is a schematic structural diagram of the method of FIG. 5.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10...공조장치 11...필터10 ... Air conditioner 11 ... Filter

12...광선조사부 19...1차 미세공 탄소 나노입자12 ... Radiation part 19 ... First microporous carbon nanoparticles

20...미세공 탄소 응집 나노입자 21...응집 미세공20 ... Microporous carbon agglomerated nanoparticles 21 ... Agglomerated micropores

30...탄소전극 31...스파크30 Carbon electrode 31 Spark

32...냉각소자 34...탄소증기32 ... cooling element 34 ... carbon vapor

40...1차 금속계 나노입자 41...금속계 응집 나노입자 40 ... Primary Metallic Nanoparticles 41 ... Metallic Nanoparticles

50...광촉매 나노입자 60...금속전극50 photocatalytic nanoparticles 60 metal electrodes

61...스파크 62...가열소자61 ... spark 62 ... heating element

64...금속증기 70...하이브리드 나노입자64 Metal vapor 70 Hybrid nanoparticles

71...가열수단 80...취합관71 Heating unit 80

Claims (3)

필터가 구비된 공조장치 내의 유해가스를 제거하는 방법에 있어서,In the method for removing harmful gas in the air conditioner equipped with a filter, 1차 금속계 나노입자를 생성하여 급가열시킨 후 고온환경에서 상기 1차 금속계 나노입자를 산소와 반응시켜 금속산화물 나노입자인 광촉매 나노입자를 생성하는 광촉매 나노입자 생성 단계; 및A photocatalytic nanoparticle generation step of generating primary metal nanoparticles and rapidly heating and reacting the primary metal nanoparticles with oxygen in a high temperature environment to generate photocatalytic nanoparticles as metal oxide nanoparticles; And 상기 광촉매 나노입자를 상기 필터에 공급 및 포집시키고 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여 필터 주변의 유해가스를 분해 제거하는 유해가스 분해제거 단계를 포함하는 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법.Hazardous gas removal method using the photocatalytic nanoparticles generation step of supplying and capturing the photocatalytic nanoparticles to the filter and decomposing and removing harmful gases around the filter by irradiating ultraviolet rays, visible rays or natural light. 제 1항에 있어서, 상기 금속은,The method of claim 1, wherein the metal, 티타늄(Ti), 우라늄(W), 철(Fe), 니켈(Ni) 중 선택된 하나 또는 그 이상의 조합으로 이루어지며,It is made of one or more combinations selected from titanium (Ti), uranium (W), iron (Fe), nickel (Ni), 상기 광촉매 나노입자 생성 단계는,The photocatalytic nanoparticle generation step, 상기 금속으로 이루어진 양 금속전극에 사이에, 산소를 포함한 비활성 기체 또는 산소를 포함한 질소가 공급되는 상태에서 고전압을 인가하여 스파크를 발생시키고, 상기 스파크로 발생되는 고열에 의해 상기 금속전극이 금속증기로 기화된 후, 상기 산소와 일부 결합한 상태로 응축되어 1차 금속계 나노입자로 생성되는 1차 금속계 나노입자 생성 단계;Between both metal electrodes made of the metal, a spark is generated by applying a high voltage in a state in which an inert gas containing oxygen or nitrogen containing oxygen is supplied, and the metal electrode is converted into a metal vapor by the high heat generated by the spark. After the vaporization, the primary metal-based nanoparticle generation step of condensing in a state of being combined with the oxygen to form primary metal-based nanoparticles; 상기 1차 금속계 나노입자 간 서로 충돌 및 응집되어 금속계 응집 나노입자 가 생성되는 금속계 응집 나노입자 생성 단계;Generating metal-based aggregated nanoparticles in which the primary metal-based nanoparticles collide with each other and aggregate to generate metal-based aggregated nanoparticles; 상기 양 금속전극 사이에 공급되는 상기 산소에 의해 상기 금속계 응집 나노입자가 산화되어, 금속산화물 나노입자인 광촉매 나노입자를 형성하는 광촉매 나노입자 형성 단계; A photocatalytic nanoparticle forming step of oxidizing the metallic aggregated nanoparticles by the oxygen supplied between the two metal electrodes to form photocatalytic nanoparticles which are metal oxide nanoparticles; 가열소자를 이용하여 상기 금속계 응집 나노입자의 산화를 촉진시키는 금속계 응집 나노입자 가열 단계; 및A metal-based aggregated nanoparticle heating step of promoting oxidation of the metal-based aggregated nanoparticles using a heating element; And 상기 공급된 비활성 기체 또는 질소의 흐름을 따라 상기 생성된 광촉매 나노입자가 이동되는 광촉매 나노입자 이동 단계를 포함하며,A photocatalytic nanoparticle movement step of moving the generated photocatalytic nanoparticles along a flow of the supplied inert gas or nitrogen, 상기 유해가스 분해제거 단계는,The harmful gas decomposition step, 상기 필터에 공급되는 상기 광촉매 나노입자에 자외선, 가시광선 또는 자연광을 조사하여 OH라디칼을 생성시키는 반응활성종 생성 단계; 및Reactive active species generation step of generating OH radicals by irradiating ultraviolet light, visible light or natural light to the photocatalytic nanoparticles supplied to the filter; And 상기 필터 주변의 유해가스가 상기 OH라디칼에 의해 분해 제거되는 유해가스 분해 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법.Toxic gas removal method using photocatalytic nanoparticles generation comprising the step of decomposing harmful gas to the harmful gas around the filter by the OH radical decomposition. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스파크 동작에 의해 감소되는 금속전극의 크기를 실시간 감지하고, 감지된 값을 이용하여 상기 양 금속전극을 상호 근접되도록 이동시키는 금속전극 간 거리 유지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 나노입자 발생을 이용한 유해가스 제거 방법.And detecting the size of the metal electrode reduced by the spark operation in real time, and maintaining a distance between the metal electrodes to move the two metal electrodes to be in close proximity to each other using the sensed value. Hazardous gas removal method using.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5626650A (en) 1990-10-23 1997-05-06 Catalytic Materials Limited Process for separating components from gaseous streams
KR20040014028A (en) * 2002-08-09 2004-02-14 배성순 Air cleaner applying light catacyst
JP2004148304A (en) * 2002-10-11 2004-05-27 Osaka Gas Co Ltd Dioxins removing filter, and method of removing dioxins and device for treating exhaust gas using the filter
KR20070027098A (en) * 2005-08-29 2007-03-09 강릉대학교산학협력단 Nano porous photocatalytic membrane, method of manufacturing the same, water treatment purification system and air purification system using the nano porous photocatalytic membrane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5626650A (en) 1990-10-23 1997-05-06 Catalytic Materials Limited Process for separating components from gaseous streams
KR20040014028A (en) * 2002-08-09 2004-02-14 배성순 Air cleaner applying light catacyst
JP2004148304A (en) * 2002-10-11 2004-05-27 Osaka Gas Co Ltd Dioxins removing filter, and method of removing dioxins and device for treating exhaust gas using the filter
KR20070027098A (en) * 2005-08-29 2007-03-09 강릉대학교산학협력단 Nano porous photocatalytic membrane, method of manufacturing the same, water treatment purification system and air purification system using the nano porous photocatalytic membrane

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