본 기술은 ‘다기능성 여재 및 그 제조방법’에 관한 기술로서, 탄소나노튜브가 성장된 광촉매입자가 섬유 표면에 부착된 여재를 통해 미세분진·유해 미생물·가스를 저감하고, 나노섬유 다단여재 대비 압력강하를 낮춰 여과 에너지를 줄이도록 설계된 기술이다.
해결해야하는 문제점
차량 공조용 공기 여재에서 분진 포집 효율을 높이면 공조 시스템의 에너지 소비가 증가하는 문제가 존재하는 상황이며, 미세분진·미생물·가스 저감을 위해 여재 미세화 또는 다단 여재를 적용하면 압력강하가 증가하는 문제가 존재하는 상황이다. 또한 액상화학공정 기반 제조는 기능성 물질이 섬유 표면이 아닌 내부에 존재해 활용 한계가 있고 공정 측면의 제약이 존재하는 문제점이다.
해결방안
본 기술은 불활성 기체 흐름 내에서 저온플라즈마 입자 발생장치를 이용해 금속을 기화시키고 산소 또는 황화수소와 반응시켜 광촉매입자를 제조한 뒤, 제조된 광촉매입자를 롤로 이송되는 섬유 표면에 부착시키고, 부착된 광촉매입자 표면에 화학기상증착(CVD)으로 탄소나노튜브를 성장시키는 구성이다. 또한 롤의 냉각 소자에 의해 섬유와 광촉매입자 간 온도차를 만들어 열영동 방식으로 부착을 수행할 수 있으며, 탄소나노튜브 성장은 CVD 챔버에서 500~2000℃ 및 0.05~50torr 조건 등으로 수행될 수 있는 구성이다.
적용분야 및 장점
본 기술은 차량 공조 시스템을 포함한 공기정화/공기여과 장치의 여재(포켓형·카셋트형 등)에 적용 가능하다. 탄소나노튜브가 성장된 광촉매입자를 섬유 표면에 부착한 단일 여재로 미세분진·유해 미생물·가스를 현저히 저감하고, 나노섬유 다단여재 대비 압력강하를 낮춰 여과에 필요한 에너지를 최소화하며, 액상 첨착 없이 건식 공정을 적용해 공정 폐수 발생을 줄이고 롤투롤 방식으로 연속 제조를 가능하게 하여 생산성을 높일 수 있는 점이 장점이다.
개발단계 및 TRL
특허 문서에 저온플라즈마 기반 광촉매입자 제조–섬유 표면 부착(온도차 기반 열영동 포함)–CVD 기반 탄소나노튜브 성장 조건과 절차, 그리고 다기능 저감 효과 및 에너지 최소화/연속 제조(롤투롤) 효과가 구체적으로 제시된 단계이다 다만 공보 내에서 실차/현장 적용 성능지표나 대규모 실증 데이터는 별도로 확인되지 않아, 'TRL 3~4 수준(소재·공정 설계 확립 및 실험실 수준 시제품/공정 검증 단계)'으로 정리하는 구성이 적절하다.
◆ 기술 설명
특허 문서에 저온플라즈마 기반 광촉매입자 제조–섬유 표면 부착(온도차 기반 열영동 포함)–CVD 기반 탄소나노튜브 성장 조건과 절차, 그리고 다기능 저감 효과 및 에너지 최소화/연속 제조(롤투롤) 효과가 구체적으로 제시된 단계이다 다만 공보 내에서 실차/현장 적용 성능지표나 대규모 실증 데이터는 별도로 확인되지 않아, 'TRL 3~4 수준(소재·공정 설계 확립 및 실험실 수준 시제품/공정 검증 단계)'으로 정리하는 구성이 적절하다.
◆ 기술이전 조건
◆ 자료