KR20220153386A - Powerless portable water purifier using conductive membrane electroporation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수시스템 및 정수방법에 관한 것이다. The present invention relates to a non-powered portable water purification system and water purification method using electroporation in conductive membrane filtration.
오늘날 세계에서 죽음으로 이끄는 원인은 수계(water borne) 질병이다. 23억이 넘는 인구가 물과 연관된 질병으로 고통받으며, 3억명은 위험한 질병에 걸리고 매년 220만명, 대부분 5세 미만의 어린이들,이 매년 숨지고있다.(유엔 태스크 포스 물 및 위생 시설 2003). 이들의 대부분은 매일 2달러 미만으로 살고 있고, 물 정수를 위해 그들이 제공할 수 있는 기술들의 범위는 극히 제한적이다.The leading cause of death in today's world is water borne disease. More than 2.3 billion people suffer from water-related diseases, 300 million suffer from dangerous diseases and 2.2 million people die each year, mostly children under the age of five (UN Task Force on Water and Sanitation 2003). Most of them live on less than $2 a day, and the range of technologies they can offer for water purification is extremely limited.
동시에, 세계의 국가들은 매년 그들의 담수 자원 중 많은 퍼센트을 이용하고 있으며, 안전한 식수의 입수 가능성이 감소하고 효율적인 정수 시스템의 필요성이 증가하고 있다. 유엔 인구 기금은, 현재의 물 소비율이 유지된다면, 2025년에, 세계의 예상되는 79억 인구 중 50억 인구가 안전한 물이 부족한 지역에서 살게 될 것이라고 예상하고 있다. 식수에 대한 충족되지 않는 많은 요구가 개발도상국에서 발생하고 있다. 개발도상국에서 1인당 평균 물 소비량은 하루에 1인당 2갤런(7.6리터)이다.At the same time, countries around the world use a large percentage of their freshwater resources each year, reducing the availability of safe drinking water and increasing the need for efficient water purification systems. The United Nations Population Fund projects that by 2025, if current water consumption rates are maintained, 5 billion of the world's projected 7.9 billion people will live in areas lacking safe water. Many unmet needs for drinking water arise in developing countries. Average water consumption per person in developing countries is 2 gallons (7.6 liters) per person per day.
지구상의 많은 자연의 식수원들은 수계 병원균들로 오염되어 있다. 세계의 호수, 강, 및 개울들은 통상 심각한 건강 문제들을 야기할 수 있는 박테리아, 바이러스, 및 원생동물을 포함하고 있다. 세계에서 식수원으로 통상 사용되는, 우물 또는 관우물도 지표수가 수계 병원균들을 도입하여 우물을 오염시킬 때, 세계의 많은 지역들에서 우기 중에 지하수에 의해 오염될 수 있다. 관우물이 불량하게 건설되어 불량하게 유지되면, 오염된 지하수가 더욱 정규적인 베이시스로 우물로 스며들 수 있다.Many natural drinking water sources on Earth are contaminated with aquatic pathogens. The world's lakes, rivers, and streams commonly contain bacteria, viruses, and protozoa that can cause serious health problems. Wells or tube wells, commonly used as sources of drinking water in the world, can also be contaminated by groundwater during the rainy season in many parts of the world when surface water contaminates the well by introducing aquatic pathogens. If tube wells are poorly constructed and poorly maintained, contaminated groundwater can seep into the well on a more regular basis.
이런 오염된 물을 사용하기 위해서 많은 정수 기술들은 간단하고 저렴한 것으로부터 매우 복잡하고 비싼 것까지 존재하며, 수계 병원균들, 유기 오염물들, 및 무기 오염물들의 처리 시의 효과 레벨들이 넓은 범위에 걸쳐 있게 된다. 하나의 간단하고 통상적인 기술이 물을 끓이는 것이다. 세계의 여러 지역들에서, 보일링은 상당한 량의 에너지가 요구되고 수계 병원균들을 비활성화 또는 살균할 수 없는 너무 짧은 시간 동안 가열되거나 또는 물이 완전한 비등에 이르기까지 가열되지 않을 가능성 때문에 매일 사용하기에는 비실제적이다. 또한, 기존 정수 시스템들 중 많은 제품들의 갤런 당 가격은 개발도상국에서 실제로 그 제품들을 사용하기에는 너무 비싸 실제로 사용할 수 없는 문제가 있다.Many water purification technologies exist to use this contaminated water, ranging from simple and cheap to very complex and expensive, with a wide range of effectiveness levels in the treatment of waterborne pathogens, organic contaminants, and inorganic contaminants. . One simple and common technique is to boil water. In many parts of the world, boiling is impractical for daily use because it requires a significant amount of energy and is heated for too short a time to inactivate or kill aquatic pathogens or because the water may not be heated to full boiling. to be. In addition, the price per gallon of many of the existing water purification systems is too high for practical use in developing countries.
즉, 깨끗한 물의 안정적인 공급은 윤택한 인간 생활을 보장하는 요소 중 하나이다. 하지만, 범 지구적으로 개발도상국이나 농촌지역에는 여전히 위생시설 및 안정적인 전기 공급이 어려워 깨끗한 물의 공급에 어려움이 있다. 이는 곧 수인성 질병을 유발하기 때문에 사용 현장에 적합한 정수 시스템 개발에 많은 연구가 진행중이다.In other words, the stable supply of clean water is one of the elements that guarantees a prosperous human life. However, globally, developing countries and rural areas still have difficulty in supplying clean water due to difficulties in sanitation facilities and stable electricity supply. Since this causes water-borne diseases, a lot of research is underway to develop a water purification system suitable for use.
기존의 정수시스템은 수확하는 연구들은 1) 염소(Cl)를 이용한 살균 2) UV lights를 이용한 살균 3) 살균 물질을 코팅한 살균 4) 여과 필터를 이용한 살균 등을 이용하여 깨끗한 물의 안정적인 공급을 유지한다. 하지만 이들 대부분은 도시의 대량 공급을 위한 정수방법 또는 경제적으로 고비용이 요구되는 방법 또는 인체에 유해한 물질을 사용하는 방법들이다. Researches that harvest existing water purification systems are: 1) sterilization using chlorine (Cl) 2) sterilization using UV lights 3) sterilization by coating with sterilizing materials 4) sterilization using filtration filters Maintain a stable supply of clean water by using lights. However, most of these are water purification methods for mass supply of cities, economically expensive methods, or methods that use substances harmful to the human body.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 종이 기반의 다공성 막에 전도성 물질을 코팅한 후, 마찰대전효과 기반의 고출력 전기를 인가하여 수인성 질병을 유발하는 미생물들을 살균하는 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above conventional problems, and according to an embodiment of the present invention, after coating a conductive material on a paper-based porous membrane, high-power electricity based on the triboelectric effect is applied to Its purpose is to provide a system for sterilizing microorganisms that cause human diseases.
본 발명의 실시예에 따르면, 경제적인 전도성 물질로 이루어진 전도성 막과, 최근 전기를 출력하는 방법으로 많은 연구가 이루어지는 마찰대전나노발전기 효과를 융합함으로써 경제적인 방법으로 언제 어디서나 무전원 휴대용 정수 시스템을 구동할 수 있는 제안된 시스템을 통해 수인성 질병으로 받는 고통을 절감하는데 도움을 줄 수 있는, 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수시스템 및 정수방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, a non-powered portable water purification system can be driven anytime, anywhere in an economical way by fusing a conductive film made of an economical conductive material with a triboelectric nanogenerator effect, which has been studied a lot as a method of generating electricity. The purpose is to provide a non-powered portable water purification system and water purification method using electroporation in conductive membrane filtration, which can help reduce the pain suffered from water-borne diseases through the proposed system.
본 발명의 실시예에 따르면, 에너지 하베스터(Energy harvester)를 통해 주변 역학적 에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 전기공급장치를 통한 전기천공법으로 살균을 가능케 하며, 이의 극대화를 위해 전도성 막 여과 기술과 융합하여 외부 전원 없이 3번의 여과만으로 100%의 살균 성능을 지니는 휴대용 정수 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, sterilization is possible by electroporation through an electricity supply device that converts ambient mechanical energy into electrical energy through an energy harvester, and fusion with conductive membrane filtration technology is maximized. The purpose is to provide a portable water purification system that has 100% sterilization performance with only three filtration without an external power source.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.
본 발명의 제1목적은, 다공성막에 전도성물질이 코팅된 전도성막; 및 상기 전도성막에 전기를 공급하는 전원공급장치;를 포함하여, 상기 전도성막을 통해 물을 여과하고 살균하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is a conductive film coated with a conductive material on a porous film; It can be achieved as a non-powered portable water purifying device using an electroporation method in filtration of a conductive membrane, characterized in that it filters and sterilizes water through the conductive membrane; and a power supply device for supplying electricity to the conductive membrane.
그리고 상기 전원공급장치는 주변의 역학적에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시키는 에너지하베스팅유닛으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. And the power supply may be characterized in that it is composed of an energy harvesting unit that harvests ambient mechanical energy and converts it into electrical energy.
또한 상기 전도성물질은, PPy 및 PEDOT 중 적어도 어느 하나로 구성되고, 상기 다공성막은 셀룰로오스 기판인 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the conductive material may be composed of at least one of PPy and PEDOT, and the porous film may be a cellulose substrate.
그리고 전도성막은, VVP(Vapor phase polymerization), 또는 증기중합으로 PPy 및 PEDOT 중 적어도 어느 하나의 물질을 셀룰로오스 기판에 코팅하여 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the conductive film may be prepared by coating at least one of PPy and PEDOT on a cellulose substrate through vapor phase polymerization (VVP) or steam polymerization.
또한 상기 에너지하베스팅유닛은 마찰대전나노발전기(TENG)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the energy harvesting unit may be characterized in that it includes a triboelectric nanogenerator (TENG).
그리고 상기 에너지 하베스팅유닛은, 컵형상의 외부하우징과, 상기 외부하우징 내에 장착되며 회전축에 의해 회전가능하도록 구성되고 내부 공간에 여과, 살균된 물이 저장되는 회전하우징과, 상기 외부하우징 내면에 구비되는 전극층과, 상기 회전하우징 외면에 구비되며 상기 전극층과 접촉되는 유전체층과, 상기 회전축에 연결되어 상기 회전하우징을 회전시키기 위한 레버을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The energy harvesting unit includes a cup-shaped outer housing, a rotating housing mounted in the outer housing, configured to be rotatable by a rotating shaft, and storing filtered and sterilized water in an inner space, and provided on an inner surface of the outer housing. It may be characterized in that it includes an electrode layer, a dielectric layer provided on an outer surface of the rotary housing and in contact with the electrode layer, and a lever connected to the rotary shaft to rotate the rotary housing.
또한 상기 레버에 의해 상기 회전하우징을 회전시켜 상기 전극층과 상기 유전체층 사이의 마찰대전 의해 전기를 생성하여 상기 전도성막에 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the rotating housing may be rotated by the lever to generate electricity by frictional electrification between the electrode layer and the dielectric layer and supply it to the conductive film.
그리고 상기 레버와 상기 회전축 사이에 복수의 기어로 연동된 기어유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized in that it comprises a gear unit interlocked with a plurality of gears between the lever and the rotating shaft.
또한 상기 기어유닛에 원웨이베어링이 구비되어 상기 레버의 왕복운동에서 상기 회전하우징은 한쪽방향으로만 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the gear unit may be provided with a one-way bearing so that the rotation housing rotates in only one direction during the reciprocating motion of the lever.
그리고 상기 전도성막은 상기 외부하우징 상부에 설치되어 상부면을 구성하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the conductive film may be installed on top of the outer housing to form an upper surface.
또한 상기 유전체층은 Kapton 필름으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the dielectric layer may be characterized in that it is composed of a Kapton film.
본 발명의 제2목적은 다공성막에 전도성물질이 코팅된 전도성막을 제작하는 단계; 에너지하베스팅유닛이 주변의 역학적에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시켜 상기 전도성막에 전기를 공급하는 단계; 및 상기 전도성막으로 물이 여과되면서 동시에 살균되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 정수방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to prepare a conductive film coated with a conductive material on a porous film; supplying electricity to the conductive film by an energy harvesting unit harvesting ambient mechanical energy and converting it into electrical energy; It can be achieved as a water purification method using electroporation in conductive membrane filtration, characterized in that it includes; and sterilizing water while filtering through the conductive membrane.
그리고 상기 에너지하베스팅유닛은 앞서 언급한 제1목적에 따른 마찰대전나노발전기로 구성되며, 상기 전기를 공급하는 단계에서, 레버에 의해 회전하우징을 회전시켜 전극층과 유전체층 사이의 마찰대전 의해 전기를 생성하여 상기 전도성막에 공급하고, 상기 살균되는 단계에서, 물이 외부하우징 상부에 설치된 전도성막에 여과, 살균되어 상기 회전하우징 내부에 저장되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the energy harvesting unit is composed of a triboelectric nanogenerator according to the first object mentioned above, and in the step of supplying electricity, a rotating housing is rotated by a lever to generate electricity by triboelectric charging between an electrode layer and a dielectric layer. and supplied to the conductive membrane, and in the sterilizing step, water may be filtered and sterilized through the conductive membrane installed on the top of the outer housing, and then stored inside the rotating housing.
본 발명의 실시예에 따른 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수시스템 및 정수방법에 따르면, 종이 기반의 다공성 막에 전도성 물질을 코팅한 후, 마찰대전효과 기반의 고출력 전기를 인가하여 수인성 질병을 유발하는 미생물들을 살균할 수 있는 효과를 갖는다. According to the powerless portable water purification system and water purification method using electroporation in conductive membrane filtration according to an embodiment of the present invention, after coating a conductive material on a paper-based porous membrane, high-power electricity based on the triboelectric effect is applied to water It has the effect of sterilizing microorganisms that cause human diseases.
본 발명의 실시예에 따른 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수시스템 및 정수방법에 따르면, 경제적인 전도성 물질로 이루어진 전도성 막과, 최근 전기를 출력하는 방법으로 많은 연구가 이루어지는 마찰대전나노발전기 효과를 융합함으로써 경제적인 방법으로 언제 어디서나 무전원 휴대용 정수 시스템을 구동할 수 있는 제안된 시스템을 통해 수인성 질병으로 받는 고통을 절감하는데 도움을 줄 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, a non-powered portable water purification system and water purification method using an electroporation method in conductive membrane filtration, a conductive membrane made of an economical conductive material, and a triboelectric nano By fusing the generator effect, the proposed system, which can drive a non-powered portable water purification system anytime, anywhere in an economical way, has an effect that can help reduce suffering from water-borne diseases.
본 발명의 실시예에 따른 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수시스템 및 정수방법에 따르면, 에너지 하베스터(Energy harvester)를 통해 주변 역학적 에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 전기공급장치를 통한 전기천공법으로 살균을 가능케 하며, 이의 극대화를 위해 전도성 막 여과 기술과 융합하여 외부 전원 없이 3번의 여과만으로 100%의 살균 성능을 달성할 수 있는 효과를 갖는다. According to the non-powered portable water purification system and water purification method using the electroporation method in the conductive membrane filtration according to an embodiment of the present invention, electricity through an electricity supply device that converts ambient mechanical energy into electrical energy through an energy harvester It enables sterilization by the perforation method, and to maximize this, it has the effect of achieving 100% sterilization performance with just three filtrations without external power by fusing with conductive membrane filtration technology.
본 발명의 실시예에 따른 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수시스템 및 정수방법에 따르면, 주변의 다양한 종류로 존재하는 역학적 에너지(진동에너지, 바람에너지, 풍력에너지, 파력에너지)를 수확하여 전기를 공급하도록 설계할 수 있으며, 전도성 막의 탁월한 기계적 내구력을 포함한 전도성 막을 이용한 여과 방법이기 때문에 경제성이 우수하여, 개발도상국 및 위생시설이 부족한 곳과 같은 사용 환경에 대한 적용가능성이 매우 높고, 뿐만 아니라, 갑작스런 지구적 재난 사태에 대비하여 깨끗한 물을 공급할 수 있는 비상대책용으로서 소형화 된 시스템 제작에도 매우 용이하다.According to the non-powered portable water purification system and water purification method using electroporation in conductive membrane filtration according to an embodiment of the present invention, mechanical energy (vibration energy, wind energy, wind energy, wave energy) existing in various types of surroundings is harvested. Since it is a filtration method using a conductive membrane including excellent mechanical durability of the conductive membrane, it has excellent economic feasibility and is highly applicable to use environments such as developing countries and places lacking sanitation facilities. In addition, it is very easy to manufacture a miniaturized system for emergency measures that can supply clean water in preparation for a sudden global disaster.
또한, 전도성 막은 생체 적합한, 값싼, 크기 조절이 용이한 물질로 이루어 졌기 때문에 사용 환경에 경제적으로 적용가능성이 매우 높은 장점을 갖는다.In addition, since the conductive membrane is made of a material that is biocompatible, cheap, and easily sized, it has a very high economic applicability to the use environment.
본 발명의 실시예에 따르면, 주위 환경의 다양한 역학적 에너지원으로부터 에너지를 수확하여 전도성 막에 전기를 공급하여 뛰어난 살균 성능을 보이고, 이는 별도의 외부 전원이 필요없을 뿐만 아니라, 내구성 또한 높고 생체적합성이 높은 물질들로 이루어져 있기 때문에 위생시설이 부족한 곳에서는 탁월한 무전원 휴대용 정수 시스템이 될 것이라고 예상되며, 또한, 지구적 재난이 빈번하게 일어나거나, 안정적인 물 공급을 보장받지 못한 곳에서의 비상용 정수 시스템으로서 광범위한 활용도를 지닐 수 있을 것으로 예상된다.According to an embodiment of the present invention, energy is harvested from various mechanical energy sources in the surrounding environment to supply electricity to the conductive membrane to show excellent sterilization performance, which not only does not require a separate external power source, but also has high durability and biocompatibility. Because it is made of high materials, it is expected to be an excellent non-powered portable water purification system in places where sanitation facilities are lacking, and also as an emergency water purification system in places where global disasters frequently occur or stable water supply is not guaranteed. It is expected that it will be useful.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1a는 물이 다공성 막에 여과되는 상태를 나타낸 모식도,
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 다공성막에 전도성물질이 코팅된 전도성막에 물이 여과, 살균되는 상태를 나타낸 모식도,
도 2는 정전기반 마찰대전 나노발전기의 작동원리를 나타낸 단면도와, 이에 대한 출력전압값, 회전속도에 대한 출력전압값 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 VPP에 의한 전도성막 제작과정을 나타낸 모식도,
도 4a는 비교예에 따른 전도성막에 여과되는 상태를 나타낸 모식도,
도 4b는 본 발명의 실험예 1에 따른 전도성막에 여과, 살균되는 상태를 나타낸 모식도,
도 4c는 본 발명의 실험예 2에 따른 전도성막에 여과, 살균되는 상태를 나타낸 모식도,
도 5 및 도 6은 비교예, 실험예1, 실험예 2에 대한 제균실험 결과 사진, 및 박테이아 감소율 그래프,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 컵형상의 마탈대전 나노발전기의 분해 사시도, 및 사시도
도 8a 내지도 8d는 레버를 왕복 구동하는 과정에서의 회전하우징의 회전을 나타낸 저면 사시도,
도 9a는 주파수별 레버의 구동에 대한 출력전압 그래프,
도 9b는 연속적인 레버 구동에 대한 출력전압 그래프,
도 10은 비교예, 실험예 1 ,실험예 2에 대해 1회, 2회, 3회 여과한 경우의 제균실험 결과 사진을 나타낸 것이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
1a is a schematic diagram showing a state in which water is filtered through a porous membrane;
Figure 1b is a schematic diagram showing a state in which water is filtered and sterilized through a conductive membrane coated with a conductive material on a porous membrane according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view showing the operating principle of an antistatic triboelectric nanogenerator, an output voltage value thereof, and a graph of output voltage values against rotational speed;
Figure 3 is a schematic diagram showing a conductive film manufacturing process by VPP according to an embodiment of the present invention;
4a is a schematic diagram showing a state of being filtered through a conductive membrane according to a comparative example;
Figure 4b is a schematic diagram showing a state of filtration and sterilization through the conductive membrane according to Experimental Example 1 of the present invention;
Figure 4c is a schematic diagram showing a state of filtration and sterilization through the conductive membrane according to Experimental Example 2 of the present invention;
5 and 6 are photos of the results of the disinfection test for Comparative Example, Experimental Example 1, and Experimental Example 2, and a graph of bacterial reduction;
7a and 7b are exploded perspective views and perspective views of a cup-shaped matal charged nanogenerator according to an embodiment of the present invention;
8a to 8d are bottom perspective views showing the rotation of the rotary housing in the process of reciprocating the lever;
9a is a graph of the output voltage for driving the lever for each frequency;
9B is a graph of the output voltage for continuous lever operation;
10 shows pictures of the results of the disinfection test in the case of filtering once, twice, and three times for Comparative Example, Experimental Example 1, and Experimental Example 2.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective description of technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the shape of the illustrated drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shape shown, but also include changes in the shape generated according to the manufacturing process. For example, a region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention. Although terms such as first and second are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, several specific contents are prepared to more specifically describe the invention and aid understanding. However, readers who have knowledge in this field to the extent that they can understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described in order to prevent confusion for no particular reason in explaining the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치는, 다공성막(1)에 전도성물질이 코팅된 전도성막(10)과, 주변의 역학적에너지를 수확하여 전기에너지로 전환하는 에너지하베스팅 유닛(20)이 유기적으로 결합된 것을 특징으로 한다. Hereinafter, a non-powered portable water purifying device using the electroporation method in conductive membrane filtration according to an embodiment of the present invention is a
즉, 본 발명의 실시예에 따른 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치는, 다공성막(1)에 전도성물질이 코팅된 전도성막(10)과, 이러한 전도성막(20)에 전기를 공급하는 전원공급장치를 포함하여, 전도성막(10)을 통해 물을 여과하고 동시에 살균이 가능하도록 구성된다. That is, in the non-powered portable water purifying device using the electroporation method in conductive membrane filtration according to an embodiment of the present invention, a
본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치는 주변의 역학적에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시키는 에너지하베스팅유닛(20)으로 구성되게 된다. The power supply device according to an embodiment of the present invention is composed of an
도 1a는 물이 다공성 막에 여과되는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 그리고 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 다공성막에 전도성물질이 코팅된 전도성막에 물이 여과, 살균되는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 1A is a schematic diagram showing a state in which water is filtered through a porous membrane. And Figure 1b shows a schematic diagram showing a state in which water is filtered and sterilized through a conductive membrane coated with a conductive material on a porous membrane according to an embodiment of the present invention.
도 1a에 도시된 바와 같이, 기존의 다공성막(1)으로만 구성되는 여과필터에서는 박테리아와 같은 유해한 미생물들이 걸러지거나 살균되지 않음을 알 수 있다. 그러나 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 주변의 역학적 에너지를 수확하여 전기에너지를 생산하는 에너지 하베스팅 유닛(20)을 통해 전도성물질에 전기를 원활히 전달하게 됨으로써, 전기천공법에 의해 박테리아가 모두 효과적으로 살균되는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 1A, it can be seen that harmful microorganisms such as bacteria are not filtered out or sterilized in the conventional filter composed of only the
도 2는 정전기반 마찰대전 나노발전기의 작동원리를 나타낸 단면도와, 이에 대한 출력전압값, 회전속도에 대한 출력전압값 그래프를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이 전극층과 유전체 층이 간의 마찰대전에 의해 출력전압이 생성됨을 알 수 있고, 회전속도를 조절하면서 출력값과 연속적인 각도를 조절할 수 있음을 알 수 있다. FIG. 2 shows a cross-sectional view showing the operating principle of an antistatic triboelectric nanogenerator, an output voltage value thereof, and a graph of output voltage values versus rotational speed. As shown in FIG. 2, it can be seen that the output voltage is generated by triboelectric charging between the electrode layer and the dielectric layer, and it can be seen that the output value and the continuous angle can be adjusted while adjusting the rotation speed.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 VPP에 의한 전도성막 제작과정을 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전도성물질은, PPy(폴리올-폴리피롤(polyol-polypyrrole·polyol-PPy)) 또는 PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene))로 구성되거나, PPy와 PEDOT이 함께 코팅되어 질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 다공성막(1)은 셀룰로오스 기판으로 구성될 수 있다. 3 is a schematic diagram showing a process of fabricating a conductive film using VPP according to an embodiment of the present invention. The conductive material according to an embodiment of the present invention may be composed of PPy (polyol-polypyrrole polyol-PPy) or PEDOT (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene)), or may be coated with PPy and PEDOT. can
도 3에 도시된 바와 같이, 전도성막(10)은, VVP(Vapor phase polymerization), 또는 증기중합으로 PPy 및 PEDOT 중 적어도 어느 하나의 물질을 셀룰로오스 기판에 코팅하여 제조될 수 있다. As shown in FIG. 3 , the
이하에서는 전기가 공급되는 전도성막을 통한 여과 및 제균성능 실험결과에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the experimental results of filtration and disinfection performance through a conductive membrane to which electricity is supplied will be described.
도 4a는 비교예에 따른 전도성막에 여과되는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 도 4b는 본 발명의 실험예 1에 따른 전도성막에 여과, 살균되는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이고, 도 4c는 본 발명의 실험예 2에 따른 전도성막에 여과, 살균되는 상태를 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 4A is a schematic diagram showing a state of being filtered through a conductive membrane according to a comparative example. 4b is a schematic diagram showing a state of filtration and sterilization through a conductive membrane according to Experimental Example 1 of the present invention, and FIG. 4c is a schematic diagram showing a state of filtration and sterilization through a conductive membrane according to Experimental Example 2 of the present invention. it is depicted
도 5 및 도 6은 비교예, 실험예1, 실험예 2에 대한 제균실험 결과 사진, 및 박테이아 감소율 그래프를 도시한 것이다. 5 and 6 show pictures of the results of the disinfection test for Comparative Example, Experimental Example 1, and Experimental Example 2, and a graph of bacteria reduction rate.
즉, 비교예는 PPy-Cell로 구성된 전도성막(10)에 전기를 인가하지 않은 상황이고, 실험예 1은 PPy-Cell로 구성된 전도성막(10)에 마찰대전나노발전기(TENG)를 통해 전기를 인가한 상황, 실험예 2는 PEDOT/PPy-Cell로 구성된 전도성막(10)에 마찰대전나노발전기(TENG)를 통해 전기를 인가한 상황이다. That is, in Comparative Example, electricity is not applied to the
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 비교예에서는 박테리아가 거의 제균되지 않았으며, 실험예 1보다 실험예 2의 경우에서 박테리아의 제균효과가 더 높음을 알 수 있다. As shown in FIGS. 4A to 4C , it can be seen that almost no bacteria were eradicated in Comparative Examples, and the bacteria eradication effect was higher in Experimental Example 2 than in Experimental Example 1.
또한 실험예서 균으로는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, E.coli와 S.aureus를 사용하였다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실험예 2에서 3번의 마찰대전나노발전기에 의한 전기 공급으로 E.coli와 S.aureus이 거의 완전히 살균되어 짐을 알 수 있다. 따라서 전도성이 더 뛰어난 PEDOT/PPy-Cell 막에서 가장 뛰어난 제균성능 효과를 보임을 알 수 있다. In addition, as shown in Figs. 5 and 6, E. coli and S. aureus were used as bacteria in the experimental example. As shown in FIG. 5, it can be seen that E. coli and S. aureus are almost completely sterilized by supplying electricity by the triboelectric nanogenerator three times in Experimental Example 2. Therefore, it can be seen that the PEDOT/PPy-Cell membrane, which has higher conductivity, shows the most excellent disinfection performance.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 컵 형상의 마찰대전 나노발전기(100)의 구체적인 구성과, 이러한 컵 형상의 마찰대전 나노발전기를 적용한 전도성막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치의 구성에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the specific configuration of the cup-shaped
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 컵형상의 마탈대전 나노발전기의 분해 사시도, 및 사시도를 도시한 것이다. 도 8a 내지 도 8d는 레버를 왕복 구동하는 과정에서의 회전하우징의 회전을 나타낸 저면 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 9a는 주파수별 레버의 구동에 대한 출력전압 그래프를 도시한 것이고, 도 9b는 연속적인 레버 구동에 대한 출력전압 그래프를 도시한 것이다. 또한 도 10은 비교예, 실험예 1 ,실험예 2에 대해 레버의 1회, 2회, 3회 여과한 경우의 제균실험 결과 사진을 나타낸 것이다. 7A and 7B show an exploded perspective view and a perspective view of a cup-shaped matal charged nanogenerator according to an embodiment of the present invention. 8A to 8D are bottom perspective views showing the rotation of the rotary housing in the course of reciprocating the lever. 9A shows an output voltage graph for driving the lever for each frequency, and FIG. 9B shows an output voltage graph for continuous lever driving. In addition, FIG. 10 shows photos of the results of the disinfection test in the case of filtering the lever once, twice, and three times for Comparative Example, Experimental Example 1, and Experimental Example 2.
본 발명의 실시예에 따른 마찰대전 나노발전기(100)는, 컵형상의 외부하우징(110)과, 외부하우징(110) 내면에 구비되는 전극층(111), 회전하우징(120), 회전하우징(120) 외면에 구비되는 유전체층(121), 내통(40), 레버(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 앞서 언급한 다공성막(1)에 전도성물질이 코팅된 전도성막(10)은 도 7b에 도시된 바와 같이, 상부측에 결합되게 된다. The
외부하우징(110)은 통상적인 컵형태로 구성될 수 있으며, 외부하우징(110)의 내면에는 전극층(111)이 설치되게 되며, 외면 일측에 손잡이(112)가 구비된다. 이러한 전극층(111)은 알루미늄으로 구성될 수 있다. The
그리고 회전하우징(120)은 외부하우징(110) 내에 장착되며 회전축(30)에 의해 회전가능하도록 구성된다. 그리고 이러한 회전하우징(120)의 외면에는 유전체층(121)이 설치되며, 유전체층(121)은 Kapton필름으로 구성될 수 있다. 따라서 외부의 입력에너지에 의해 회전하우징(120)을 회전시키면 유전체층(121)과 전극층(111) 사이의 접촉 마찰대전에 의해 전기가 생산되며 생산된 전기는 전도성막(10)에 공급되게 된다. And the
또한 회전하우징(120) 내에는 내통(40)이 개제될 수 있다. 따라서 물은 전도성막(10)에서 여과, 살균되어 내통(40)의 내부 공간에 저장될 수 있다. In addition, an
그리고 레버(130)는 회전축(30)과 연결되어 회전하우징(120)을 회전시킬 수 있도록 구성된다. In addition, the
따라서 레버(130)에 의해 회전하우징(120)을 회전시켜 전극층(111)과 유전체층(121) 사이의 마찰대전 의해 전기를 생성하여 전도성막(10)에 공급할 수 있게 된다. Therefore, by rotating the
또한 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 레버(130)와 회전축(30) 사이에 복수의 기어로 연동된 기어유닛(140)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 회전축(30)이 위치된 레버(130)의 상단에 제1기어(141)가 구비되며, 제2기어(142)는 제1기어(141)와 맞물려 회전되도록 연동된다. 또한 제3기어(143)는 제2기어(142)의 상단에 일체로 구성되며 제2기어(142)보다 직경이 크게 구성된다. 그리고 제4기어(144)는 회전축(30)에 결합되며 제3기어(143)와 맞물려 구동되게 된다. 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 레버(130)를 도시된 기준으로 시계 반대방향으로 회전시키면, 회전하우징(120)이 시계 반대방향으로 회전하게 된다. 회전하우징(120)이 회전됨에 따라 회전하우징(120) 외면의 유전체층(121)과 외부하우징(110) 내면의 전극층(111) 간의 접촉 마찰 대전이 발생되게 됨으로써 전기를 생산할 수 있게 된다. In addition, as shown in FIGS. 8A to 8D , it can be seen that the
또한 이러한 기어유닛(140)에 원웨이베어링이 구비되어 레버(130)의 왕복운동에서 회전하우징(120)은 항상 한쪽방향으로만 회전되도록 구성되게 된다. 도 8d에 도시된 바와 같이, 원웨이베어링이 구비되어, 레버(130)를 시계방향으로 회전시켜도 회전하우징(120)은 연속적으로 시계반대방향으로 회전되게 됨을 알 수 있다. In addition, the
도 10에 도시된 바와 같이, 이러한 컵형상의 마찰대전나노발전기를 적용한 경우 비교예는 전기를 공급하지 않은 경우이고, 실험예 1은 PPy-Cell에 전기를 공급한 경우, 실험예 2는 PEDOT/PPy-Cell에 전기를 공급한 경우로서, 3번의 여과만으로 실험예 2에서는 거의 대부분의 박테리아가 살균되게 됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 10, in the case of applying such a cup-shaped triboelectric nanogenerator, Comparative Example is a case where electricity is not supplied, Experimental Example 1 is a case where electricity is supplied to the PPy-Cell, and Experimental Example 2 is a case where electricity is supplied to the PEDOT/ In the case of supplying electricity to the PPy-Cell, it can be seen that almost all bacteria are sterilized in Experimental Example 2 with just three filtrations.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the device and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made. may be configured.
1:다공성막
10:전도성막
20:에너지 하베스팅 유닛
30:회전축
40:내통
100:마찰대전나노발전기
110:외부하우징
111:전극층
112:손잡이
120:회전하우징
121:유전체층
130:레버
140:기어유닛
141:제1기어
142:제2기어
143:제3기어
144:제4기어1: Porous membrane
10: conductive film
20: energy harvesting unit
30: axis of rotation
40: inner pain
100: triboelectric nanogenerator
110: external housing
111: electrode layer
112: handle
120: rotating housing
121: dielectric layer
130: lever
140: gear unit
141: first gear
142: second gear
143: 3rd gear
144: 4th gear
Claims (13)
상기 전도성막에 전기를 공급하는 전원공급장치;를 포함하여,
상기 전도성막을 통해 물을 여과하고 살균하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
A conductive film coated with a conductive material on a porous film; and
A power supply device for supplying electricity to the conductive film; including,
A non-powered portable water purifying device using an electroporation method in conductive membrane filtration, characterized in that for filtering and sterilizing water through the conductive membrane.
상기 전원공급장치는 주변의 역학적에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시키는 에너지하베스팅유닛으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 1,
The power supply device is a non-powered portable water purification device using an electroporation method in a conductive membrane filtration, characterized in that composed of an energy harvesting unit that harvests ambient mechanical energy and converts it into electrical energy.
상기 전도성물질은, PPy 및 PEDOT 중 적어도 어느 하나로 구성되고, 상기 다공성막은 셀룰로오스 기판인 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 2,
Wherein the conductive material is composed of at least one of PPy and PEDOT, and the porous membrane is a cellulose substrate.
상기 전도성막은, VVP(Vapor phase polymerization), 또는 증기중합으로 PPy 및 PEDOT 중 적어도 어느 하나의 물질을 셀룰로오스 기판에 코팅하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 3,
The conductive membrane is produced by coating at least one of PPy and PEDOT on a cellulose substrate by vapor phase polymerization (VVP) or steam polymerization.
상기 에너지하베스팅유닛은 마찰대전나노발전기(TENG)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 2,
The energy harvesting unit is a non-powered portable water purification device using an electroporation method in a conductive membrane filtration, characterized in that it comprises a triboelectric nanogenerator (TENG).
상기 에너지하베스팅유닛은,
컵형상의 외부하우징과, 상기 외부하우징 내에 장착되며 회전축에 의해 회전가능하도록 구성되고 내부 공간에 여과, 살균된 물이 저장되는 회전하우징과, 상기 외부하우징 내면에 구비되는 전극층과, 상기 회전하우징 외면에 구비되며 상기 전극층과 접촉되는 유전체층과, 상기 회전축에 연결되어 상기 회전하우징을 회전시키기 위한 레버을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 5,
The energy harvesting unit,
A cup-shaped outer housing, a rotating housing mounted in the outer housing, configured to be rotatable by a rotating shaft, and storing filtered and sterilized water in an inner space, an electrode layer provided on an inner surface of the outer housing, and an outer surface of the rotating housing A non-powered portable water purifying device using an electroporation method in conductive membrane filtration, characterized in that it includes a dielectric layer provided on and in contact with the electrode layer, and a lever connected to the rotating shaft to rotate the rotating housing.
상기 레버에 의해 상기 회전하우징을 회전시켜 상기 전극층과 상기 유전체층 사이의 마찰대전 의해 전기를 생성하여 상기 전도성막에 공급하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 6,
A non-powered portable water purifying device using an electroporation method in conductive membrane filtration, characterized in that by rotating the rotary housing by the lever to generate electricity by triboelectric charging between the electrode layer and the dielectric layer and supply it to the conductive membrane.
상기 레버와 상기 회전축 사이에 복수의 기어로 연동된 기어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 7,
A non-powered portable water purifying device using an electroporation method in conductive membrane filtration, characterized in that it comprises a gear unit interlocked with a plurality of gears between the lever and the rotation shaft.
상기 기어유닛에 원웨이베어링이 구비되어 상기 레버의 왕복운동에서 상기 회전하우징은 한쪽방향으로만 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 8,
A non-powered portable water purifying device using an electroporation method in conductive membrane filtration, characterized in that the gear unit is provided with a one-way bearing so that the rotating housing is configured to rotate in only one direction in the reciprocating motion of the lever.
상기 전도성막은 상기 외부하우징 상부에 설치되어 상부면을 구성하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 9,
The non-powered portable water purifying device using the electroporation method in the conductive membrane filtration, characterized in that the conductive membrane is installed on the upper portion of the outer housing to constitute an upper surface.
상기 유전체층은 Kapton 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 무전원 휴대용 정수장치.
According to claim 10,
The dielectric layer is a non-powered portable water purifying device using an electroporation method in conductive membrane filtration, characterized in that composed of a Kapton film.
에너지하베스팅유닛이 주변의 역학적에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시켜 상기 전도성막에 전기를 공급하는 단계; 및
상기 전도성막으로 물이 여과되면서 동시에 살균되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 정수방법.
Manufacturing a conductive film coated with a conductive material on a porous film;
supplying electricity to the conductive film by an energy harvesting unit harvesting ambient mechanical energy and converting it into electrical energy; and
A water purification method using electroporation in conductive membrane filtration, characterized in that it comprises a step of sterilizing water while filtering through the conductive membrane.
상기 에너지하베스팅유닛은 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 마찰대전나노발전기로 구성되며,
상기 전기를 공급하는 단계에서, 레버에 의해 회전하우징을 회전시켜 전극층과 유전체층 사이의 마찰대전 의해 전기를 생성하여 상기 전도성막에 공급하고,
상기 살균되는 단계에서, 물이 외부하우징 상부에 설치된 전도성막에 여과, 살균되어 상기 회전하우징 내부에 저장되는 것을 특징으로 하는 전도성 막 여과 내 전기천공법을 이용한 정수방법.
According to claim 12,
The energy harvesting unit is composed of the triboelectric nanogenerator according to any one of claims 6 to 10,
In the step of supplying electricity, the rotating housing is rotated by a lever to generate electricity by triboelectric charging between an electrode layer and a dielectric layer and supply it to the conductive film;
In the sterilization step, the water is filtered and sterilized through the conductive membrane installed on the top of the outer housing and stored inside the rotating housing.
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| KR1020210060906A KR102567966B1 (en) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | Powerless portable water purifier using conductive membrane electroporation |
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2021
- 2021-05-11 KR KR1020210060906A patent/KR102567966B1/en active IP Right Grant
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