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연구개발결과

최종목표
■ 실내 환경제어 목적 대응형 복합필터 및 필터유니트 개발
‧ 부직포 및 특수 가공지를 이용한 콜게이트 필터 제작기술 개발
‧ 활성탄, SOx, NOx 제거기술 검토를 통한 특수 가공지 선정 및 개발
‧ 방향, 탈취, 벌레제거 등의 목적에 맞는 코팅기술 선정 및 평가
‧ 실내제어 환경 목적에 맞는 필터 가공 및 기술의 적용방안 제시
‧ 콜게이트를 이용한 단기능 필터 기술을 통한 다기능 복합 필터 개발
‧ 목적 대응형(악취제거 등) 필터 유니트를 개발
- 소

연구개발결과

최종목표
■ 실내 환경제어 목적 대응형 복합필터 및 필터유니트 개발
‧ 부직포 및 특수 가공지를 이용한 콜게이트 필터 제작기술 개발
‧ 활성탄, SOx, NOx 제거기술 검토를 통한 특수 가공지 선정 및 개발
‧ 방향, 탈취, 벌레제거 등의 목적에 맞는 코팅기술 선정 및 평가
‧ 실내제어 환경 목적에 맞는 필터 가공 및 기술의 적용방안 제시
‧ 콜게이트를 이용한 단기능 필터 기술을 통한 다기능 복합 필터 개발
‧ 목적 대응형(악취제거 등) 필터 유니트를 개발
- 소형 : 화장실, 침실, 주방(25~28 CMH 급)
- 중형 : 공공화장실(100~150 CMH 급)
‧ 개발된 필터를 환기시스템, 에어컨 등의 기존의 시스템에 대한 적용방안 제시
- 소형 : 기존 공조장치의 급기구(25 CMH 급)

개발내용 및 결과
■ 1차년도 목표 : 실내 악취제거용 콜게이트 소형 필터 개발‧제작
▶ 필터 제작용 가공부직포 및 특수가공지 선정(악취제거, 방향, 방충, SOx, NOx 제거)
- 악취제거 등 용도에 맞는 가공부직포 및 특수가공지에 대한 샘플 취득 후 이에 대한 오염물질 제거율 및 흡착‧방출 특성에 대한 분석을 실시하여 결과를 토대로 최적의 필터 제작용 부직포 및 가공지 선정
▶ 가공부직포 및 특수가공지의 특성을 고려한 콜게이트 필터 제작
- 가공부직포와 특수가공지는 표면처리 되어 있어 기존의 콜게이트 제작 방식으로는 접착하는 것에 다소 어려운 부분이 사료되어 콜게이트 접착에 대한 최적방안 제시
▶ 실내 악취제거 소형 콜게이트 필터 성능평가
- 콜게이트 필터의 성능은 필터 체적과 비례함으로 필터 체적과 유량에 대한 성능변화 실험을 통해 용량별 필터 사이즈에 대한 DB를 구축하여 필터유니트 설계시 반영
▶ 콜게이트 필터 제작 및 필터 시작품 제작
▶ 가공부직포 및 특수가공지 등 표면처리 된 재료를 이용한 콜게이트 생산방안 제시

■ 2차년도 목표 : 실내 환경제어 목적 대응형 필터 및 다기능 복합필터 개발
- 탈취필터 : 화장실 악취 4대물질(황화수소, 암모니아, 메틸 메르캅탄, 트리메틸아민)의 제거율 95% 이상/ 수명 3개월 이상
- 방향 필터 : 수명 3개월 이상을 유지하며, 관능법 시험시 적용하는 냄새 판정도에서 1이상을 유지하도록 함
▶ 탈취, 방향 및 방충용 등의 각 목적별 성능평가 방안 제시 및 관련시설 구축
- 악취제거 등 각 목적별 콜게이트 필터의 성능 발현의 특성은 흡착, 방출, 희석 등으로 분류되며 이에 대한 정확한 평가를 위해서는 관련시설에 대한 설계법과 평가방안에 대한 정확한 이해가 필용하며 이를 통해 지침 등이 작성됨
▶ 목적 대응형 필터 및 다기능 복합필터 성능평가
- 각각의 목적에 대한 필터와 2가지 이상의 기능이 조합된 다기능 복합필터의 성능평가를 통해 성능에 대한 DB를 구축하며 필터유니트 설계시 반영함
▶ 온도 습도변화에 따른 탈취필터의 성능평가
- 탈취필터의 적용성 극대화하기 위해 온도 및 습도 변화에 따른 탈취효율에 대한 실험을 실시하고 결과를 통해 관계 도출
▶ 고농도와 저농도에서의 탈취필터의 성능평가
- 탈취필터 성능평가는 고농도와 저농도로 나누어 실험하고 고농도 실험을 통해 필터의 수명을 평가하며 저농도 실험으로 탈취율을 산정
▶ 각 목적에 맞는 필터 성능 발현을 위한 방출면적 및 방출속도 산정
- 필터에 대한 성능평가 DB를 통해 방출면적 및 방출속도와 성능과의 상관관계에 대한 관계식 도출
▶ 기존제품을 이용한 기술의 개발 가능성 검토
- 당해연도 연구를 통해 개발되는 복합필터를 기존 송풍용 제품에 대한 적용가능성 검토
▶ 최종제품에 대한 경제성 분석
- 최종제품에 대한 제조원가 등을 산정하고 유사제품을 통한 시장분석을 실시하여 경제성을 평가
▶ 목적 대응형 소(중)형 필터 및 다기능 복합필터 시작품 제작

■ 3차년도 목표 : 기존 시스템 응용 필터 및 목적 대응형 필터 유니트 개발
▶ 응용 필터 유니트 적용 가능 시스템 선정 및 분석
- 필터의 적용을 확대하기 위해 디퓨저, 에어컨 등 기류를 이용한 시스템에 대한 적용 가능성에 대한 평가를 하여 시스템을 선정
▶ 각 목적에 맞는 필터 성능 발현을 위한 필터사이즈 및 풍량 산정
- 2차년도 연구에서 도출된 필터사이즈 및 풍량과 성능에 대한 관계식의 재검토를 실시하여 타당성 검토 후 적용대상 공간별 필터사이즈 및 풍량에 대한 매뉴얼 작성
▶ 공공화장실용 및 주거공간용 응용필터 및 필터 유니트 설계
- 적용대상 공간별 목적 대응형 다기능 복합필터에 대한 설계 및 최적 성능발현을 위한 풍량과 설치성이 고려된 필터 유니트 설계
▶ 응용필터 및 필터 유니트 시작품 제작
▶ 필터 유니트 구성요소(팬, PCB) 선정 및 성능평가

개발기술의 특징‧장점
〇 본 연구를 통해 개발된 다기능 복합필터는 국내 최고의 성능을 가지며 다음과 같은 장점을 갖고 있음

〇 부직포를 이용한 콜게이트 제작 기술은 필터 제작 및 유사제품의 생산 공정을 단축시키고 품질 향상이 기대되므로 동종업계에서 세계시장을 상대로 경쟁력을 한층 높일 수 있을 뿐만 아니라 종이가공 기술을 확보함에 따라 활성탄 필터 제조 이외에도 광촉매 필터도 생산 가능함

〇 다기능 복합필터의 경우 환경제어 목적에 맞춰 가공이 가능하며, 이를 필터유니트와 함께 악취제거, 방향, 벌레제거 등이 절실히 필요한 공공화장실에 적용함으로써 적은 비용과 시간으로 보다 청결하게 화장실을 유지관리가 가능하여 선진 공공생활문화를 유도할 수 있음

〇 일반 살충제의 경우 분사에 의한 2차 오염 및 훈증시 가열에 의한 위험과 전자식의 경우 항상 전력선이 필요한 단점을 가지는 반면, 필터 유니트를 이용한 벌레제거제는 분사 또는 발열 방식이 아닌 기류순환 방식으로 전술한 단점을 극복하고 완전확산을 유도하여 보다 큰 효과를 얻을 수 있다. 그리고 소형 필터 유니트는 건전지 등으로 운전이 가능하여 주거공간 뿐만 아니라 다른 장소에서도 사용가능하여 휴대성 및 적용성을 한층 높일 수 있음

〇 기존 시스템 적용을 위한 응용 필터의 경우, 신축 공동주택이 의무적으로 설치해야 하는 환기장치 및 공조장치 내 또는 디퓨저에 적용함으로써 상시 송풍력을 최대한 활용하여 추가적인 별도의 에너지 부담이 줄어들고 환기제품 및 공조장치의 효율성을 한층 증대시킬 수 있음

기대효과(기술적 및 경제적 효과)
(1) 기술적 측면
〇 세계적으로 일부 국가에서만 제작되고 있는 부직포 및 특수 가공지를 이용한 콜게이트 타입의 필터 생산기술을 국내에서도 연구‧개발하여 기술력을 보유함으로써 기존 생산되는 필터제작 공정을 줄일 수 있으며 고효율의 목적 대응형 기능성 필터를 다양하게 제작 가능함
〇 기존의 공기조화장치에 적용되는 필터는 단일성능의 필터를 목적에 따라 종류별로 조합하는 배열방식임. 이는 기기의 압력손실뿐만 아니라 공급풍량의 유지를 위한 전력소비량을 증가시키며 필터들의 제 역할을 기대하기 힘듦
그러나 본 연구에서 제안하는 다기능 복합필터의 경우 단일 성능을 가지는 콜게이트 타입의 필터를 상향 적층함으로써 압력 손실과 그에 수반되는 문제점들을 일거에 해결함으로써 장치성능 및 유지비용을 절약할 수 있을 것으로 기대됨

(2) 환경적 측면

〇 본 연구의 결과물은 실내환경 개선에 탁월한 효과가 있을 뿐만 아니라 관리가 어려워 대체로 방치되어 운영해오던 공공화장실에 대해 복합필터를 창작한 필터 유니트를 설치함으로써 악취, 방향, 벌레 등의 문제를 크게 개선시킬 것으로 기대됨

〇 현재 시중에 유통‧판매중인 희석제 타입의 방향제 및 살충제가 가지는 인체에의 유해성과 반드시 환기를 겸해야 하는 사용성에 대한 이해부족에 따를 수 있는 거주자 및 거주공간의 위험요소를 최소화함으로써 보다 쾌적하고 건강한 실내공기환경을 확보하여 국민건강의 증진과 이로 인한 간접적인 생산성 향상효과가 기대됨

(3) 경제적‧산업적 측면

〇 본 연구를 통해 개발되는 다기능 콜게이트 복합필터는 장기간 성능이 유지되는 특성상 기존 방향 및 살충 제품에 비해 성능 대비 유지관리 측면에서 우월하고, 기존 시스템에 적용 가능한 제품으로 개발되므로 특정기능을 목적으로 하는 제품의 별도 구입이 필요 없으므로 사용자의 부담을 경감시킬 수 있을 것으로 기대됨

〇 다기능 복합필터, 필터 유니트, 응용 필터가 적용될 경우에 공조용으로 수입되는 기존의 탈취 필터 및 방향 및 살충제품이 가지는 시장성을 상당부분 대체할 수 있을 것으로 판단됨

〇 보다 효율적이고 경쟁력 있는 실내 환경제어 관련기술의 개발 및 실용화를 촉진 유도함으로써, 향후 국내 관련 산업의 기술력이 주요 선진국 수준으로 도약할 수 있는 기반을 마련할 수 있을 것으로 기대됨

적용분야
개발된 필터유니트는 악취물질 제거용 필터 및 목적 대응형 필터가 장착되어 공공화장실 및 단위화장실의 환경개설 장치로 적용

(출처 : 보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 4
• 목차 ... 10
• 표목차 ... 14
• 그림목차 ... 15
• 제1장 서론 ... 18
• 제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 18
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 21
• 1. 세계적 수준 ... 21
• 2. 국내수준 ... 24
• 제3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 26
• 1. 콜게이트를 이용한 필터 제작 ... 26
• 2. 기존의 복잡한 필터 체계를 개선한 다기능 복합 필터 ... 26
• 3. 필터 유니트 개발 및 기존 시스템 응용 필터를 통한 필터 적용성 확대 ... 27
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 28
• 제1절 연구의 최종목표 ... 28
• 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 30
• 제3절 연도별 추진체계 ... 31
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 32
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 32
• 1. 화장실 악취물질의 종류, 발생실태 및 특성조사 ... 32
• 가. 화장실 악취물질의 종류 및 악취제거 메커니즘 ... 32
• (1) 화장실 악취물질의 종류 및 특성 ... 32
• (2) 화장실 악취물질 제거를 위한 기존 방식의 문제점 및 개선방안 ... 35
• 나. 화장실 악취물질 발생실태 및 특성조사 ... 38
• (1) 현장측정을 통한 악취발생 실태조사 ... 38
• (가) 측정개요 ... 38
• (나) 시료채취 및 분석방법 ... 40
• (2) 화장실 악취물질의 방출특성 분석 ... 42
• 다. 소결 ... 44
• 2. 부직포 및 특수가공지를 이용한 기능성 콜게이트 필터의 제작방안 ... 46
• 가. 부직포 및 특수가공지를 이용한 콜게이트 제작 방안검토 ... 46
• (1) 콜게이트 타입 필터 제작의 필요성 ... 46
• (2) 콜게이트 제작 프로세스 검토 ... 47
• (가) 콜게이트 공정 ... 49
• (나) 원지 cutting & 재단(slitting) ... 52
• (다) 적층 및 압착공정 ... 53
• (라) 성형 및 건조공정 ... 54
• (마) 코어의 1차 절단 ... 54
• (바) 건조 ... 55
• (사) 정밀절단 ... 56
• 나. 콜게이트 타입 기능성 필터 제작 ... 59
• (1) 활성탄을 이용한 탈취필터 제작 ... 59
• (가) 활성탄의 특징 및 탈취성능 ... 59
• (나) 활성탄을 이용한 필터의 제작 ... 60
• (2) 마이크로캡슐을 활용한 방향 필터의 제작 ... 64
• (가) 마이크로캡슐의 구성과 기능 ... 64
• (나) 마이크로캡슐의 제조방법 ... 65
• (3) 마이크로캡슐을 적용한 목적 대응형 필터의 제작 ... 67
• (가) 방향필터의 제작 ... 67
• (나) 항균필터의 제작 ... 69
• (다) 방충필터의 제작 ... 70
• 다. 탈취필터와 기능성 필터를 이용한 다기능 복합필터 ... 71
• 라. 소결 ... 72
• 3. 기능성 필터의 성능시험 방법 및 성능평가 장치 제작 ... 75
• 가. One-pass 성능시험 방법 및 성능평가 장치 제작 ... 75
• (1) 평가개요 ... 75
• (2) 평가방법 ... 77
• (3) 성능평가 장치 제작 ... 78
• 나. one-box 성능시험 방법 및 성능평가 장치 제작 ... 81
• (1) 평가개요 ... 81
• (2) 평가방법 ... 81
• (3) 시험평가 장치 제작 ... 82
• 다. 관능시험방법 성능시험 방법 및 성능평가 장치 제작 ... 83
• (1) 평가개요 ... 83
• (2) 평가방법 ... 84
• (3) 성능평가 장치 제작 ... 85
• 라. 소결 ... 88
• 4. 화장실 악취물질 제거용 콜게이트 타입 필터의 적용 가능성 검토 ... 89
• 가. 악취 ... 89
• (1) 화장실 악취의 정의 및 종류 ... 89
• (2) 악취제거방법 ... 90
• 나. 실험개요 ... 91
• (1) 가스제거 필터의 제작 및 사양 ... 91
• (2) 가스제거 필터의 성능장치 개요 ... 92
• (3) 실험조건 ... 94
• (4) 시험 가스의 종류 ... 95
• (5) 실험방법 ... 96
• (가) 활성탄 혼합지 필터의 악취제거능력 검토 ... 96
• (나) 화장실 악취물질 제거용 필터의 적용성 ... 97
• 다. 실험결과 및 분석 ... 99
• (1) 활성탄 혼합지 필터의 악취제거능력 ... 99
• (2) 화장실 악취물질 제거용 필터의 적용성 검토결과 ... 100
• 라. 소결 ... 102
• 5. 콜게이트 활성탄 필터의 상대습도와 통과풍속 변화에 따른 암모니아 제거성능 실험 ... 104
• 가. 활성탄 및 콜게이트 필터 ... 105
• 나. 실험개요 ... 106
• (1) 가스제거 필터의 제작 및 사양 ... 106
• (2) 가스제거 필터의 성능장치 개요 ... 106
• (3) 실험조건 ... 108
• (4) 실험 가스의 종류 ... 109
• (5) 실험방법 ... 109
• 다. 실험결과 및 분석 ... 116
• 라. 소결 ... 119
• 6. 개발 필터의 적용성 극대화를 위한 필터유니트 개발 ... 120
• 가. 소형 필터유니트 개발 ... 120
• 나. 대형 필터유니트 개발 ... 124
• 다. 필터유니트 성능평가 ... 127
• 라. 소결 ... 128
• 7. 결론 ... 130
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 137
• 제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 139
• 제4절 연구개발 결과의 활용계획 ... 140
• 제4장 참고문헌 ... 142
• 부록 ... 150
• 끝페이지 ... 174