Original article Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 4, August 2013, 357-362 357 PLS 및 복합 나노구체를 이용한 HEPA 필터 시험 황민진*⋅성동찬***⋅문 희* , ** ,† *전남대학교 공과대학 신화학소재공학과, **전남대학교 촉매연구소, ***동양화학 (2013년 2월 8일 접수, 2013년 3월 20일 심사, 2013년 3월 25일 채택) HEPA Filter Tests Using PLS and Composite Nanospheres Min-Jin Hwang*, Dong Chan Sung***, and Hee Moon* , ** ,† *Center for Functional Nano Fine Chemicals and School of Applied Chemical Engineering, Chonnam National University, Gwangju 500-757, Korea **The Research Institute for Catalysis, Chonnam National University, Gwangju 500-757, Korea ***Dong Yang Chemical Co., Ltd., 38-71 Galgokri, Sinbuk, Yeongam, Jeollanamdo 526-811, Korea (Received February 8, 2013; Revised March 20, 2013; Accepted March 25, 2013) High efficiency particulate air (HEPA) 필터를 시험하기 위하여 단분산 polystyrene latex spheres (PLS) 및 PS-MPS/실리카 복합 나노구체가 이용되었다. 사용된 모든 나노구체들은 필터시험 전에 평균입경과 변동계수 값을 측정하여 시험용 인조먼지로서 적정함을 평가하였다. PLS 및 복합 나노구체의 입경은 유화중합 중 반응온도와 안정제의 양을 조절하여 100∼300 nm 범위에서 잘 조절되었으며, 변동계수의 경우도 단분산 입자분포로 판단되는 15%보다 낮은 3∼7% 범위 이었다. 한편 HEPA 필터시험 결과는 사용된 모든 나노구체들이 공기필터의 시험을 위한 시험용 인조먼지로서 아주 적절함을 보여주었다. Monodispersed polystyrene latex spheres (PLS) and PS-MPS/silica composite nanospheres were used to test high efficiency particulate air (HEPA) filters. Prior to filter tests, all nanospheres used in this work were characterized by measuring their average particle diameters and coefficients of variation (CV) for assessing them as artificial dusts. The average particle sizes of PLS and composite nanospheres could be well controlled in the range of 100∼300 nm well by changing reaction temper- ature and the amount of a stabilizer during emulsion polymerization. The CV of all nanospheres were also in the range of 3∼7%, lower than 15% that is the criterion for monodispersed particle distributions. Furthermore the results of HEPA filter tests show that all nanospheres used were quite proper as artificial dusts for testing air filters. Keywords: polystyrene latex spheres, PS/silica composite spheres, artificial dusts, monodispersed, high efficiency particulate air filter test 1. 서 론 1) 공기 중에 존재하는 미세먼지를 제거하기 위한 고효율 필터의 사용은 전자제품을 제조하는 클린룸, 병원의 수술실, 약품을 생산하는 제약회 사, 각종 산업체 등에서 널리 사용되고 있으며 이는 환자나 작업자를 보호함은 물론 제품의 품질을 높은 수준으로 유지하기 위함이다[1]. 최근에는 일상생활에서 사용되는 공기청정기, 에어컨, 진공청소기, 자 동차, 고층건물의 공조기 등에도 high efficiency particulate air (HEPA) 필터가 장착되고 있으며 깨끗한 실내공기 수요가 늘고 있다. 따라서 † Corresponding Author: Chonnam National University Center for Functional Nano Fine Chemicals and School of Applied Chemical Engineering 77 Yongbong-ro, Buk-gu, Gwangju 500-757, Korea Tel: +82-62-530-1877 e-mail: [email protected]pISSN: 1225-0112 @ 2013 The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry. All rights reserved. 사용되는 필터들은 반드시 국가공인기관에서 정하여진 규정에 따라 성능시험이 이루어져야 하며 이를 위하여 특정 크기분포를 지닌 시험 용 먼지가 요구된다[2-3]. 필터의 성능을 평가하는 시험은 온도, 유속 및 농도 등 주어진 조건 에서 시험용 먼지를 통과시키면서 필터의 전단과 후단에서 입자의 농 도를 측정함으로써 수행된다[4]. 지금까지 사용되어왔던 시험용 먼지 는 증기응축 방식으로 만들어진 di-octyl-phthalate (DOP) 및 poly-al- pha olefin (PAO) 등 오일입자들이었다. 그러나 오일입자들은 균일한 크기로 얻어지기 어렵고, 액체의 특성상 시험 중 쉽게 응축하거나 합 체가 일어나기 때문에 정확하게 필터에 의하여 제거된 입자의 수를 측정하기가 어렵다[5]. 또한, 환경호르몬 및 암 유발물질로 알려져 있어 취급, 관리 및 저장에 특별한 주의를 요할 뿐 아니라, 반도체 클린룸 등에는 오염문제로 사용하기 어렵다[6]. 이와 같이 HEPA 필터시험에 있어 오일입자 사용의 문제점을 해결 하기 위하여 고체 인조먼지의 제조가 요구되고 있다. HEPA 필터는 전처리 및 중간처리 필터에서 걸려주지 못하는 초 미세먼지를 제거해
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HEPA Filter Tests Using PLS and Composite …Furthermore the results of HEPA filter tests show that all nanospheres used were quite proper as artificial dusts for testing air filters.
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Original article
Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 4, August 2013, 357-362
357
PLS 및 복합 나노구체를 이용한 HEPA 필터 시험
황민진*⋅성동찬***⋅문 희*,**,†
*전남대학교 공과대학 신화학소재공학과, **전남대학교 촉매연구소, ***동양화학
(2013년 2월 8일 접수, 2013년 3월 20일 심사, 2013년 3월 25일 채택)
HEPA Filter Tests Using PLS and Composite Nanospheres
Min-Jin Hwang*, Dong Chan Sung***, and Hee Moon*,**,†
*Center for Functional Nano Fine Chemicals and School of Applied Chemical Engineering, Chonnam National University,
Gwangju 500-757, Korea
**The Research Institute for Catalysis, Chonnam National University, Gwangju 500-757, Korea
***Dong Yang Chemical Co., Ltd., 38-71 Galgokri, Sinbuk, Yeongam, Jeollanamdo 526-811, Korea
(Received February 8, 2013; Revised March 20, 2013; Accepted March 25, 2013)
High efficiency particulate air (HEPA) 필터를 시험하기 위하여 단분산 polystyrene latex spheres (PLS) 및 PS-MPS/실리카
복합 나노구체가 이용되었다. 사용된 모든 나노구체들은 필터시험 전에 평균입경과 변동계수 값을 측정하여 시험용
인조먼지로서 적정함을 평가하였다. PLS 및 복합 나노구체의 입경은 유화중합 중 반응온도와 안정제의 양을 조절하여
100∼300 nm 범위에서 잘 조절되었으며, 변동계수의 경우도 단분산 입자분포로 판단되는 15%보다 낮은 3∼7% 범위
이었다. 한편 HEPA 필터시험 결과는 사용된 모든 나노구체들이 공기필터의 시험을 위한 시험용 인조먼지로서 아주
적절함을 보여주었다.
Monodispersed polystyrene latex spheres (PLS) and PS-MPS/silica composite nanospheres were used to test high efficiency
particulate air (HEPA) filters. Prior to filter tests, all nanospheres used in this work were characterized by measuring their
average particle diameters and coefficients of variation (CV) for assessing them as artificial dusts. The average particle sizes
of PLS and composite nanospheres could be well controlled in the range of 100∼300 nm well by changing reaction temper-
ature and the amount of a stabilizer during emulsion polymerization. The CV of all nanospheres were also in the range of
3∼7%, lower than 15% that is the criterion for monodispersed particle distributions. Furthermore the results of HEPA filter
tests show that all nanospheres used were quite proper as artificial dusts for testing air filters.