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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 고승환
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
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공기 여과 기술은 오랜 기간 산업, 의료 및 개인 용도로 활용되어 왔다. COVID-19 대유행 중에는 많은 이들의 일상 생활이 안면 마스크와 같은 공기 정화 장치의 도움에 의존하였다. 그러나, 이러한 폴리머 기반의 상용 공기 청정 필터는 바이러스가 포함된 입자에 대해 우수한 공기 여과 성능을 보여주지만, 자체 항균 능력이 부족하므로 병원균의 2차 전염에 대한 우려가 있다. 따라서 전 세계적인 감염병 확산에 대비하여 병원균 전파를 억제하기 위한 멸균 가능한 공기 필터의 필요성이 제기된다.
본 연구에서는 구리 나노와이어를 도입하여 자가 살균 가능한 공기 필터를 제작하였다. 구리 나노와이어 필터의 섬유 구조는 기계적, 정전기적 여과 방식으로 미세입자를 효과적으로 집진하였다. 또한, 줄 발열을 통해 구리 나노와이어 공기 필터 온도를 100°C까지 안정적으로 제어할 수 있었다. 구리의 미량동 효과는 구리 나노와이어 필터 표면에서의 대장균의 성장을 성공적으로 억제하였다. 더불어, 10분 이내의 단시간 열 살균을 통해 G. anodireducens에 대한 항균 효율이 99.3%까지 큰 폭으로 향상되었다. 구리 나노와이어 공기 필터는 재사용이 가능하므로 5회 반복 사용 후에도 안정적으로 우수한 미세입자 여과 효율과 열 항균 효과를 보였다. 추가로, 구리 나노와이어 필터는 가시광선 영역에서 투명하므로 마스크 필터로 적용할 시에 얼굴을 보일 수 있는 장점이 있어 감염병으로 인한 의사소통 단절 및 효율 저하를 해소할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구는 현 상황뿐만 아니라 미래의 감염병 사태에도 대비할 수 있는 능동 항균 공기 필터의 새로운 방향을 제안한다.
본 연구에서는 구리 나노와이어를 도입하여 자가 살균 가능한 공기 필터를 제작하였다. 구리 나노와이어 필터의 섬유 구조는 기계적, 정전기적 여과 방식으로 미세입자를 효과적으로 집진하였다. 또한, 줄 발열을 통해 구리 나노와이어 공기 필터 온도를 100°C까지 안정적으로 제어할 수 있었다. 구리의 미량동 효과는 구리 나노와이어 필터 표면에서의 대장균의 성장을 성공적으로 억제하였다. 더불어, 10분 이내의 단시간 열 살균을 통해 G. anodireducens에 대한 항균 효율이 99.3%까지 큰 폭으로 향상되었다. 구리 나노와이어 공기 필터는 재사용이 가능하므로 5회 반복 사용 후에도 안정적으로 우수한 미세입자 여과 효율과 열 항균 효과를 보였다. 추가로, 구리 나노와이어 필터는 가시광선 영역에서 투명하므로 마스크 필터로 적용할 시에 얼굴을 보일 수 있는 장점이 있어 감염병으로 인한 의사소통 단절 및 효율 저하를 해소할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구는 현 상황뿐만 아니라 미래의 감염병 사태에도 대비할 수 있는 능동 항균 공기 필터의 새로운 방향을 제안한다.
목차
Chapter 1. Introduction 11.1. Study background 11.2. Purpose of research 3Chapter 2. Methods 52.1. Fabrication of copper nanowire air filter 52.2. General characterization 62.3. Filtration efficiency measurement 72.4. Antibacterial performance evaluation 7Chapter 3. Performance evaluation 113.1. Schematic illustration of copper nanowire air filter 113.2. Mechanical and electrostatic air filtration 133.3. Joule-heating characteristic of copper nanowire air filter 173.4. Thermal and oligodynamic self-sterilization 203.5. Recycling copper nanowire air filter 25Chapter 4. Application for personal air filtration device 294.1. Transparent and self-sterilizable face mask 294.2. User safety inspection 314.3. Mechanical durability enhancement 36Chapter 5. Conclusion 41Reference 43Abstract in Korean 47
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