초록 ▼

$\blacksquare$ 본 연구에서는 실내공기 오염물질 제거와 항균, 항곰팡이성을 가지는 고효율 에어 필터를 나노금속과 바이오 소재를 활용하여 개발하였슴.
$\blacksquare$ 연구개발 결과물을 요약하면 아래와 같음.
$\blacksquare$ 나노 금속의 개발(Au, Ag, Pt)
$\blacksquare$ 나노 금속산화물(Au/$SiO_2$, Ag/$SiO_2$, Ag/$TiO_

$\blacksquare$ 본 연구에서는 실내공기 오염물질 제거와 항균, 항곰팡이성을 가지는 고효율 에어 필터를 나노금속과 바이오 소재를 활용하여 개발하였슴.
$\blacksquare$ 연구개발 결과물을 요약하면 아래와 같음.
$\blacksquare$ 나노 금속의 개발(Au, Ag, Pt)
$\blacksquare$ 나노 금속산화물(Au/$SiO_2$, Ag/$SiO_2$, Ag/$TiO_2$, Cu/$TiO_2$, Zn/$TiO_2$, Pt/$TiO_2$, Au/$TiO_2$)개발.
$\blacksquare$ 폴리 페놀계 화합물을 활용한 나노 금속 개발
$\blacksquare$ 나노 금속과 바이오 효소 융합 소재 개발.
$\blacksquare$ 유/무기 하이브리드 바인드 개발.
$\blacksquare$ 항균, 탈취용 기능성 코팅액 양산 공정 기술 개발.
$\blacksquare$ 기능성 필터 제조 공정 기술 개발.
$\blacksquare$ 항균 필터, 탈취 필터, 알데히드 제거 필터 개발.
$\blacksquare$ 최종적인 개발 결과물 중 나노금속활용 내식제와 알데히드 제거 필터는 사업화되어 매출이 발생하고 있슴.

Abstract ▼

This research focused on the development of core element technology of air cleaning system through the development of high-efficient filter having the function of anti-bacteria, deodorization, decomposition of bad smell by coating on the various base materials(metal mesh, activated carbon chip, uret

This research focused on the development of core element technology of air cleaning system through the development of high-efficient filter having the function of anti-bacteria, deodorization, decomposition of bad smell by coating on the various base materials(metal mesh, activated carbon chip, urethane form and non-woven fabrics, etc). For these purpose, nano metal/inorganic catalyst coating material is investigated in manufacturing point of view.
[Contents of R&D]
(1) Development of nano metal/inorganic material (Ag, Zn, Au and Pt, etc /Au/$TiO_2$, Au/$SiO_2$, Pt/$TiO_2$, Cu/$TiO_2$ and Ag/$TiO_2$, etc)
(2) Development of the technology for removing VOCs with polyphenol compound
(3) Evaluation of functional coating sol made by nano-materials
- Base materials for coating; PE, PP, urethane form, activated carbon chip, non-woven fabric, and metal mesh, etc
- Performance evaluation; deodorization/ anti-bacteria property and the decomposition of organic substances with FT-IR, etc
(4) Establishment of manufacturing process of the thin-film type fille. and capability evaluation
- Coating process: spray coating, dip coating and gravure coating, etc
- Manufacturing process: coating quantity, coating thickness, drying temperature and drying time, etc
- Evaluation: official test report on the deodorization/ anti-bacteria of manufactured filter, etc
[Scope of study]
(1) Establishment the coating process on the various materials with nano-sized metal/inorganic sol which is included in metallic alkoxide or metallic salt as a precursor in high-efficient air filter development. For these purposes, the selection of binder is quite important because of the close adhesion of nano-material, the stability of thin film and the efficiency of air cleaning.
(2) Improvement the efficiency of air cleaning system through manufacturing the various nano-metallic sol made by Cu, Zn, Ag and Pt, etc. The kind of nano metal will have the different effects on functions and may have the effect on the anti-bacteria/deodorization and the treatment of organic substance.
(3) Development of transparent coating material utilizing metal/inorganics; Because this is easy to apply to the functional filter, the scope of application is wide and the industrial value is high. In this study, the transparent nano-material sol is investigated to be positively to apply to filter system for cleaning. The function of these materials includes deodorization/anti-bacteria, anti-mold and strengthening the capability decompose organic substances like VOC. Also this study is look over the adhesion of sol to different kinds of filter, the stability of sol which is included in nano-material and organic/inorganic hybrid binder to make high-efficient air filter.
(4) Establishment the coating process depending on different kinds of filter substrates; the coating process is essentially important in the catalytic reaction, for example, because reaction is proceeded by the contact of the reactant on catalyst surface (characteristic of substance delivery like the absorption and the desorption, etc) as the general heterogeneous catalytic reaction.

목차 Contents

• 제출문...1
• 보고서 초록...2
• 요약문...3
• SUMMARY...7
• CONTENTS...12
• TABLE...17
• FIGURES...18
• 목 차...24
• 표 차례...28
• 그림 차례...29
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...35
• 제 1 절 연구개발의 목적...35
• 제 2 절 연구개발의 필요성...36
• 1. 연구개발대상 기술의 경제적.산업적 중요성 및 연구개발의 필요성...36
• 제 3 절 연구개발의 범위...38
• 1. 연구개발기술의 개요...39
• 가. 나노소재의 특성을 환경기술에 접목...39
• 나. 상온상압나노촉매의 활용극대화...40
• 다. 악취, VOCs처리 고효율의 촉매 및 필터 개발...40
• 라. 복합화와 슬림 화의 필요성...40
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...43
• 제 1 절 국내외 관련분야 기술개발 현황...43
• 1. 연구개발대상 기술의 국내.외 현황...43
• 가. 국외수준...43
• 나. 국내수준...44
• 다. 국내.외의 연구현황...45
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...49
• 제 1 절 오염물질 제거를 위한 나노 소재 개발...49
• 1. 이론적 배경...49
• 가. 기상 응축법...51
• 나. 고주파 플라즈마에 의한 화학적 합성법...51
• 다. 화학침전법...51
• 라. 수열합성법...51
• 마. 전기적 분산반응법...52
• 바. 졸-겔 합성법...52
• 사. 열화학 합성법...52
• 2. 실험적 접근 방법...53
• 3. 연구개발의 내용...53
• 가. 나노 골드(Au)...54
• 나. 나노 백금(Pt)...60
• 4. 결론...62
• 제 2 절 공기정화 기능성 나노 금속/금속산화물 복합 촉매 개발...63
• 1. 이론적 배경...63
• 가. 나노 광촉매...63
• 나. 금속 담지 광촉매...65
• 2. 실험적 접근 방법...66
• 가. 나노 금속/금속산화물 콜로이달 복합 촉매 개발...66
• 나. 나노 금속/금속산화물 콜로이달 소재 분석 및 기능성 평가...67
• 3. 연구개발내용...68
• 가. 나노 광촉매(TiO2)...68
• 나. 나노 금속/금속 산화물 촉매...71
• 다. 나노 금속이 담지된 나노 실리카 기능성 소재...75
• 라. 나노 실버(Ag)가 담지된 나노 골드(Au)...78
• 마. 나노 소재의 항균력...80
• 바. 나노 소재의 탈취력...83
• 사. 나노 소재의 오염물질 제거...84
• (1) 나노 광촉매의 오염물질 분해 반응...84
• (2) 나노구리/광촉매(Cu/TiO2)의 트리클로로에틸렌(TCE, C2HCl3)분해 반응...85
• (3) 나노 골드/광촉매(Au/TiO2)의 일산화탄소 제거 시험...89
• (4) TCE의 광촉매 기상 반응 메카니즘...91
• 4. 결론...92
• 제 3 절 공기정화용 바이오 촉매...93
• 1. 이론적 배경...93
• 가. 악취 오염 물질 분해 효소...93
• 나. 미생물(균) 오염을 방지하는 살균 효소...94
• 다. 기능성 바이오 소재...95
• (1) 폴리페놀...95
• (2) 포름알데히드 분해 효소...97
• 라. 포름알데히드 (Formaldehyde : HCHO)...97
• 2. 실험적 접근 방법...98
• 가. 나노 골드와 폴리페놀의 융합...98
• 나. Folin Ciocalteau Colorimetric 반응을 이용한 폴리페놀 성분 분석...99
• 다. Alcaligenes sp. 효소의 Formaldehyde 제거 효능...99
• 3. 연구개발의 내용...102
• 가. 나노골드와 폴리페놀의 융합...102
• 나. 폴리페놀 성분 분석...106
• 다. 기능성 나노소재와 효소의 융합에 의한 오염물질 포름알데히드 제거 효능...107
• 4. 결론...125
• 제 4 절 유/무기 하이브리드 바인더 개발...126
• 1. 이론적 배경...126
• 가. 변형 졸-겔 공정기술...127
• 나. 형성된 유기물 고분자를 무기 glass 속에 침투시킨 유/무기 하이브리드...129
• 다. 형성된 고분자와 무기물 glass 상의 공유결합된 유/무기 하이브리드...129
• 라. 유/무기 두상의 in 냐셔 하이브리드...129
• 마. SIPN 결합체에 공유결합을 도입한 유/무기 하이브리드...129
• 2. 실험적 접근 방법...130
• 3. 연구개발내용...132
• 4. 결론...139
• 제 5 절 기능성 코팅액 제조 및 안정성...140
• 1. 이론적 배경...140
• 가. 계면의 특성...140
• 나. 계면 전기 현상론...142
• 다. 분산인력...142
• 라. DLVO 이론...143
• 2. 실험적 접근방법...144
• 3. 연구개발의 내용...146
• 가. 유/무기 하이브리드 바인더의 대량생산 합성 공정...146
• 나. 나노 기능성 소재의 고농도 대량 생산 및 액 안정성...146
• (1) 물리적 방법...149
• (2) 화학적 방법 ; 촉매의 영향...150
• (3) 경화제의 영향...150
• (4) 용매의 영향...151
• 다. 나노 광촉매와 유/무기 하이브리드의 혼합액 안정성...152
• 라. 나노 금속(골드, 백금)과 폴리페놀의 혼합 안정성...154
• 마. 나노 백금과 바이오 소재와의 혼합액 안정성...154
• 4. 결론...156
• 제 6 절 필터 모재별 코팅 공정 개발...157
• 1. 이론적 배경...157
• 가. 표면 전처리...158
• 나. 코팅 공정 기술...158
• (1) 나이프 코팅...160
• (2) Roll coating...160
• (3) 리버스 롤 코팅...161
• (4) 캘린더 코팅...161
• (5) 커텐 코팅 (Curtain coating)...162
• (6) Extrusion coating...162
• (7) 캐스트 코팅 (Cast coating)...162
• (8) Inverted rod coating...162
• (9) Engraved-roll coating...163
• (10) 침지 코팅 (dip coating)...163
• (11) 분사 코팅 (Spray coating)...163
• (12) 기타...163
• 2. 실험적 접근 방법...164
• 3. 연구개발의 내용...164
• 가. Al mesh 필터 Dip 코팅 제조 공정...165
• 나. 활성우레탄 폼 및 부직포 필터 스프레이 코팅 제조 공정...167
• 4. 결론...178
• 제 4 장 결론...179
• 제 5 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...181
• 제 1 절 목표 달성도...181
• 제 2 절 연구관련 분야의 기여도...182
• 1. 기술적 측면에서의 기여도...182
• 2. 경제적 측면에서의 기대효과...182
• 제 6 장 연구개발결과의 활용계획...183
• 제 1 절 타 연구에의 응용 및 필요성...183
• 제 2 절 기업화 추진방안...183
• (1) 가정용 공기 청정기용 필터...183
• (2) 병원용 공기 청정기용 필터...184
• (3) 대형 폐쇄공간 (예; 체육관, 극장, 지하철역 등) 공기 청정기 필터...184
• (4) 산업장 공기 청정기 필터...184
• (5) 에어컨 등 공조시스템에 연계...184
• (6) 자동차용 실내공조시스템 연계 필터...184
• 제 7 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...185
• 제 8 장 참고문헌...189