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KR20080003670A - 냉장고의 냄새 탈취 장치 - Google Patents

냉장고의 냄새 탈취 장치 Download PDF

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KR20080003670A
KR20080003670A KR1020060062178A KR20060062178A KR20080003670A KR 20080003670 A KR20080003670 A KR 20080003670A KR 1020060062178 A KR1020060062178 A KR 1020060062178A KR 20060062178 A KR20060062178 A KR 20060062178A KR 20080003670 A KR20080003670 A KR 20080003670A
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KR
South Korea
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odor
carbon nanotubes
electrical resistance
refrigerator
detection device
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Application number
KR1020060062178A
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English (en)
Inventor
정성욱
Original Assignee
주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 냄새 입자 검출 장치로서, 고유한 전기 저항을 가지며 냉장고 내부에 부유하는 냄새 입자가 흡착됨으로써 상기 전기 저항이 변화하는 탄소 나노 튜브를 포함하는 냄새 입자 검출 센서와, 상기 탄소 나노 튜브의 양단에 전압을 인가하기 위한 전원부와, 상기 전압에 의해 상기 냄새 입자가 흡착됨으로써 변화되는 상기 탄소 나노 튜브의 전기 저항을 측정하는 저항 측정부 및 상기 탄소 나노 튜브의 상기 고유한 전기 저항과 상기 저항 측정부에 의해 측정된 상기 냄새 입자가 흡착되어 변화된 전기 저항의 차이 값에 기초하여, 상기 냉장고 내부에 부유하는 상기 냄새 입자의 종류 및 농도를 검출하는 마이콤을 포함한다.
냉장고, 탈취, 탄소 나노 튜브

Description

냄새 입자 검출 장치 및 이를 포함한 탈취 장치{Stench particle detector and deodorizer with the same}
도 1은 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭 도면.
도 2는 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치의 탄소 나노 튜브에 NH3 및 NO2가 흡착된 경우의 전류 및 전압 특성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치를 이용한 탈취 장치를 나타낸 블럭 도면.
도 5는 본 발명에 따른 복원 가능한 탈취 장치를 나타낸 블럭 도면.
※도면의 참조 부호에 대한 설명
22 : 베이스
20, 24 : 탄소 나노 튜브
26 : 전극
30 : 저항 측정부
40 : 마이콤
50 : 탈취제 분사부
70 : 히터
100 : 냄새 입자 검출 장치
200 :탈취 장치
본 발명은 탄소 나노 튜브를 이용한 냉장고 냄새 감지 장치 및 선택적 탈취 방법에 관한 것으로서, 특히 냉장고 내에 센서를 설치하여 악취의 원인이 되는 주요 화학 물질을 감지하고 이를 선택적으로 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube;CNT)는 지구상에 다량으로 존재하는 탄소로 이루어진 탄소 동소체로서, 하나의 탄소 원자가 다른 탄소 원자와 육각형 허니콤 구조로 결합되어 튜브 형태를 이루고 있는 물질이다. 이러한 튜브의 직경은 수 nm 내지 수십 nm 이고, 길이는 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛인 구조를 갖는다.
탄소 나노 튜브는 벽을 이루고 있는 결합의 개수에 따라, 단일 벽(single wall) 나노 튜브 및 다중 벽(multi wall) 나노 튜브로 구분하고, 아울러 단일 벽 나노 튜브가 여로 개로 뭉쳐 있는 형태를 다발형(rope) 나노 튜브라고 한다.
또한 탄소 나노 튜브는 104 m2/g 정도의 표면적을 가지며, 중공부를 형성하기 때문에 그 비표면적은 더욱 증가하게 된다. 따라서, 필터로서 탄소 나노 튜브의 사 용하게 되면, 필터의 흡착 효율이 높아져서 필터가 컴팩트화하며, 필터 수명 또한 길게 하는데에 유리하다. 이와 같이 탄소 나노 튜브는 다양한 특성을 나타낼 수 있어, 미시적 및 거시적인 측면에서 다양한 응용이 시도되고 있다.
즉, 이러한 탄소 나노 튜브를 가스 감지 센서, 전자파 차폐 수단, 전기 화학적 저장 장치, 고분자 복합체, 메모리 소자, 또는 전자 증폭기 등에 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이 중에서, 탄소 나노 튜브의 높은 흡착 효율을 이용한 가스 감지 센서는 일반적인 가스 감지 센서에 비해 천 배 이상의 높은 감도를 가지는 장점이 있지만, 흡착된 가스 입자를 제거하는 회복 속도가 24시간 이상으로 길기 때문에, 탄소 나노 튜브를 이용한 가스 감지 센서의 상용화에는 근본적인 문제점이 있다.
한편, 종래의 냉장고에 적용된 냄새 감지 장치 및 탈취 방식은 냄새 자체의 발생 유무에 대한 판별 정도만 가능하며, 어떤 종류의 냄새인지를 판단할 수 없다는 문제가 있었다. 이에 따라 대부분의 냉장고에 적용된 탈취 방식은 냄새를 화학적 반응에 따라 처리하지 못하고, 단순히 냉장고 내에 부유하여 냄새를 유발하는 물질을 흡착재에 물리적으로 흡착시키는 방식을 취하고 있다. 그러나 이러한 방식은 탈취 능력이 많이 떨어지고, 주기적으로 탈취를 위한 흡착재를 교환해야 하는 불편함이 있다. 따라서, 흡착재 교환에 대한 유지비가 많이 드는 단점이 있으며, 흡착재의 수명이 다한 경우에는 흡착재 상에서 세균이 번식할 수도 있다는 위험성도 존재한다.
따라서 물리적인 탈취 방식이 아닌, 냄새를 유발하는 물질을 감지하고 이 물 질에 대해서 화학적으로 작용하는 탈취제를 이용하여 효과적으로 탈취를 수행하는 방법에 대한 연구가 이루어지고 있었다.
본 발명은 냉장고에서의 상기와 같은 종래의 냄새 감지 및 탈취 방식의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 악취를 유발하는 냄새 입자를 직접적으로 감지할 수 있는 냄새 입자 감지 센서를 이용한 냄새 입자 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냄새 입자 검출 장치를 이용하여, 냄새 입자의 화학 조성에 따라 이 냄새 입자를 선택적으로 제거 가능한 화학적 탈취 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 고유한 전기 저항을 가지며 냉장고 내부에 부유하는 냄새 입자가 흡착됨으로써 상기 전기 저항이 변화하는 탄소 나노 튜브와, 상기 냄새 입자가 흡착됨으로써 변화되는 상기 탄소 나노 튜브의 전기 저항을 측정하는 저항 측정부 및 상기 탄소 나노 튜브의 상기 고유한 전기 저항과 상기 저항 측정부에 의해 측정된 상기 냄새 입자가 흡착되어 변화된 전기 저항의 차이 값에 기초하여, 상기 냉장고 내부에 부유하는 상기 냄새 입자의 종류 및 농도를 검출하는 마이콤을 포함하는 냄새 입자 검출 장치를 제공한다..
바람직하게는, 냉장고 내부에 냄새가 존재하는 지의 여부를 검출하고, 상기 검출 결과에 따른 탈취 신호를 발생하는 냄새 입자 검출 장치 및 상기 냄새 입 자 검출 장치로부터의 상기 탈취 신호에 따라 탈취제를 분사하는 탈취제 분사부를 포함하는 탈취 장치를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 냄새 입자 검출 장치는, 서로 다른 종류의 냄새 입자를 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 탈취제를 포함하며, 상기 검출한 냄새 입자의 종류에 따라 상기 탈취제를 선택적으로 분사하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 냄새 입자 검출 장치는, 상기 냉장고 내부에 분포하는 상기 냄새 입자의 농도에 대응하여 상기 탈취제의 분사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치를 제공한다.
또한 바람직하게는, 냄새 입자 검출 장치는 고유한 전기 저항을 가지며 냉장고 내부에 부유하는 냄새 입자가 흡착됨으로써 상기 전기 저항이 변화하는 탄소 나노 튜브와, 상기 냄새 입자가 흡착됨으로써 변화되는 상기 탄소 나노 튜브의 전기 저항을 측정하는 저항 측정부 및 상기 탄소 나노 튜브의 상기 고유한 전기 저항과 상기 저항 측정부에 의해 측정된 상기 냄새 입자가 흡착되어 변화된 전기 저항의 차이값에 기초하여, 상기 냉장고 내부에 부유하는 상기 냄새 입자의 종류 및 농도를 검출하는 마이콤을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 냄새 입자 검출 장치는 소정의 히터를 더 포함하여,상기 히터에서 발산하는 열에 의해 상기 탄소 나노 튜브에 흡착된 상기 냄새 입자를 제거함으로써 상기 탄소 나노 튜브가 고유한 전기 저항을 갖도록 복원하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치를 제공한다.
또한 바람직하게는, 상기 히터는 상기 냉장고에 설치된 제상 히터인 것을 특징으로 하는 탈취 장치를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭 도면이다. 본 도면을 참조하면, 냄새 입자 검출 장치는 탄소 나노 튜브(20), 저항 측정부(30), 마이콤(40)을 포함한다.
탄소 나노 튜브(20)는, 기판이 되는 베이스(22)와, 베이스(22) 상에 설치되는 적어도 두개의 전극(26)과, 이 전극(26)들 사이에 형성되며 소정의 전기 저항을 갖는 탄소 나노 튜브(24)를 포함하여 이루어진다. 이러한 탄소 나노 튜브(24)를 포함하는 탄소 나노 튜브(20)에 의하면, 탄소 나노 튜브(24)에 악취를 유발하는 냄새 입자가 흡착되면, 탄소 나노 튜브(24)가 갖는 고유한 전기 저항값이 변화하여, 전극(26) 양단에 걸리는 전압에 변화를 주며, 이 전압을 측정하여 흡착된 냄새 입자의 종류 및 흡착된 냄새 입자의 양(냄새 입자가 공기 중에 분포하는 농도)을 검출할 수 있게 된다.
탄소 나노 튜브(20)의 전극(26)에 소정의 전압을 인가한다. 이후의 본 발명은 전원부가 전극(26)에 소정의 전압을 인가하는 전압원으로써 설명하지만, 전극(26)을 통해 소정 값의 전류를 인가하는 전류원이어도 무방하다.
저항 측정부(30)은, 탄소 나노 튜브(20)로 인가하는 전압에 의해 탄소 나노 튜브(24) 양단(전극(26) 사이)에 걸리는 전압 강하(또는 전류)를 측정함으로써, 탄 소 나노 튜브(24)의 전기 저항을 측정하게 된다. 한편, 탄소 나노 튜브(24)의 전기 저항을 측정하는 방법은 이에 한정되는 것이 아니며, 도 1에 도시된 바와 같이, 탄소 나노 튜브(20)와 직렬로 고정된 값을 갖는 저항을 설치하고, 이 저항의 양단에 걸리는 전압을 측정함으로써 탄소 나노 튜브(20)에 의한 전압 강하를 측정할 수도 있다.
마이콤(40)은, 이와 같이 측정된 탄소 나노 튜브(24)의 전기 저항에 기초하여, 현재 탄소 나노 튜브(24)에 흡착된 냄새 입자의 종류(화학적 조성)와 냄새 입자의 냉장고 내 농도 분포를 검출한다. 이러한 검출은 전기 저항 및 탄소 나노 튜브(24)를 통해 흐르는 전류 및 전압과의 관계를 실험에 의해 확인하고, 이 확인된 결과에 의해 손쉽게 이루어질 수 있다.
도 2는 이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 특히 탄소 나노 튜브(20)를 나타낸 도면이다. 본 도면을 참조하면, 베이스(22) 상에 전극(26)과 탄소 나노 튜브(24)가 차례대로 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 또한, 탄소 나노 튜브(20)의 일측에 전압계를 설치하여 탄소 나노 튜브(24)를 통한 전압 강하를 측정하는 구성을 나타내고 있다.
본 발명에서는, 먼저 베이스(22)를 준비하고, 이 베이스(22) 상에 적어도 두 개의 전극(26)을 형성한 후, 베이스(22) 및 전극(26) 상에, 디메틸포름아미드(dimethylformamide), 클로로폼(chloroform), 디클로로에탄(dichloroethane) 및 메틸피로리돈(methlypyrrolidinone)과 같은 용매와 혼합한 탄소 나노 튜브(24)를 도포함으로써 소정의 표면적을 갖도록 탄소 나노 튜브(24)가 도포된 표면을 포함하는 탄소 나노 튜브(20)를 제조한다.
도 3은, 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치의 탄소 나노 튜브(24)에 NH3 및 NO2가 흡착된 경우의 전류 및 전압 특성(전기 저항)을 나타낸 도면이다. 본 발명에서는 이와 같이, 탄소 나노 튜브(24)에서의 악취를 유발하는 각 냄새 입자(화학 물질)별 전기 저항(또는 전류, 전압)의 변화를 사전 실험을 통해 저장하고, 실험 결과별 허용 오차를 고려하여 냄새의 종류(냄새 입자의 종류 또는 화학적 조성)를 판단한다.
즉, 대표적인 악취 물질인 NH3, CH3SH, H2S, (CH3)2S, (CH3)N, CH3CH0, C8H8, (CH3)2S2 등의 물질이 탄소 나노 튜브(24)와 반응하는 경우의 전기 저항의 변화 정도를 실험을 통해 측정한다. 그리고 실험에 의해 측정된 결과들을 마이콤(40)에 저장한다. 마이콤(40)은 탄소 나노 튜브(24)의 고유한 전기 저항과 측정되는 탄소 나노 튜브(24)의 전기 저항과의 차이값에 기초하여, 흡착된 냄새 입자의 종류를 판단하고, 동시에 냄새 입자의 분포 농도를 판단한다.
더욱, 마이콤(40)은 냄새 입자의 종류 및 농도를 판단한 후, 이 냄새 입자를 제거하기 위해 후술할 탈취 장치를 제어하기 위한 탈취 신호를 출력하게 되며, 탈취 장치에서는 탈취 신호에 대응하여 적어도 하나의 탈취제를 분사하게 된다.
다음으로, 이와 같은 구성으로 이루어지는 냄새 입자 검출 장치를 포함하는 탈취 장치의 구성에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4를 살펴보면, 탈취 장치는 냄새 입자 검출 장치에 탈취제 분사부(50)가 부가된 형태라는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 중복되는 구성 요소에 대한 설명은 생략한다.
먼저, 탈취 장치내에서 동작하는 냄새 입자 검출 장치의 마이콤(40)은, 상기한 바와 같이, 검출한 냄새 입자의 종류 및 농도에 대응하는 탈취 신호를 출력한다. 탈취 신호는, 검출된 냄새 입자를 제거하기 위한 탈취제를 선택하기 위한 정보를 포함할 수 있으며, 더욱, 검출된 냄새 입자의 농도에 대응하여 탈취제의 분사량을 제어하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
이렇게 출력되는 탈취 신호는 탈취제 분사부(50)에서 수신된다.
탈취제 분사부(50)는, 적어도 하나의 탈취제를 포함하며, 이 탈취제를 마이콤(40)에서 출력하는 탈취 신호에 따라 선택적으로 분사할 수 있으며, 또한, 분사량을 제어할 수 있도록 하는 소정의 구성 요소를 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 이러한 구성에 의해, 냉장고 내에 발생한 악취의 원인이 되는 냄새 입자의 종류 및 분포 농도를 냄새 입자 검출 장치에서 검출하고, 이 검출된 냄새 입자를 효과적으로 제거할 수 있는 탈취제를 냄새 입자의 분포 농도에 비례하는 분사량으로 분사함으로써, 종래의 냉장고에 구비된 탈취 장치에 비해 효율적인 탈취 동작을 수행할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 냄새 입자 검출 장치를 복원하기 위한 방법에 대해 설명한다. 냄새 입자 검출 장치의 복원이라는 것은, 냄새 입자가 흡착되어 전기 저항이 변화된 탄소 나노 튜브(24)로부터, 흡착된 냄새 입자를 제거하여 탄소 나노 튜브(24)가 고유한 전기 저항을 갖도록 초기화하는 동작을 말한다.
이러한 복원을 위해서는, 본 발명은 소정의 히터를 이용한 열을 이용한다. 제상 히터와 같은 열원을 열 전도성이 좋은 구리 또는 백금과 같은 재료를 통해 직접 센서와 연결하여 히터의 열이 센서에 직접적으로 인가되도록 한다.
즉, 냄새 입자 검출 장치, 더욱 상세하게는 탄소 나노 튜브(20)의 베이스(22)에 히터의 일단을 접촉시킴으로써 탄소 나노 튜브(24)에 열을 공급하고, 열에 의해 냄새 입자가 탄소 나노 튜브(24)로부터 공기중으로 휘산될 수 있도록 한다.
이때 이용되는 히터로는 냉장고에 설치된 제상 히터, 루버 히터. 호스 히터 등이 있다. 또한, 히터와 베이스(22)의 사이에는 열 전도성이 우수한 구리 또는 백금과 같은 재료를 개재하여 탄소 나노 튜브(24)에 열이 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 냉장고에 이미 설치되어 있는 제상 히터, 루버 히터, 호스 히터등을 냄새 입자 검출 장치의 복원에 이용하는 경우, 별도의 소비 전력을 필요로 하지 않게 된다.
단, 증발기에서 제상수를 내려보내기 위해 제상 히터가 작동되는 경우에는, 오작동을 방지하기 위해 히터와 연결된 열 전도 선의 단락을 제어할 수 있는 릴레이와 같은 장치를 연결하여 전기 전도도에 변화가 발생하였을 때에는 히터와의 연결을 끊고, 그렇지 않은 경우(냄새 감지 전, 후)에만 연결할 수 있도록 제어한다. 이와 같은 제어는 마이콤(40)을 통해 제어 가능하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제시한 탄소 나노 튜브를 이용한 냄새 입자 검출 장치는, 탄소 나노 튜브의 특수한 분자 구조에 냄새 입자가 잘 결합한다는 화학적 특성과 냄새 입자가 흡착된 탄소 나노 튜브는 전기 저항이 변화한다는 전기적 특성을 이용하여 냄새 입자의 존재 여부, 냄새 입자의 종류 및 분포 농도를 검출할 수 있다.
또한, 악취가 발생한 경우, 악취를 유발하는 냄새 입자의 종류에 따라 해당 냄새 입자를 제거하는 데 유용한 탈취제를 선택적으로 분사하도록 할 수 있으며, 냉장고 내에 분포하는 냄새 입자의 농도에 따라 탈취제의 분사량을 조절할 수도 있게 되어, 효과적으로 냉장고 내의 악취를 제거할 수 있게 된다.
또한, 냄새 입자 검출 장치를 초기화하는 복원이 히터에 의하여 신속하게 수행될 수 있으며, 이미 설치되어 있는 히터를 이용하는 경우 소비 전력을 상승시키지 않는다는 장점을 갖게 된다.

Claims (7)

  1. 고유한 전기 저항을 가지며 냉장고 내부에 부유하는 냄새 입자가 흡착됨으로써 상기 전기 저항이 변화하는 탄소 나노 튜브;
    상기 냄새 입자가 흡착됨으로써 변화되는 상기 탄소 나노 튜브의 전기 저항을 측정하는 저항 측정부; 및
    상기 탄소 나노 튜브의 상기 고유한 전기 저항과 상기 저항 측정부에 의해 측정된 상기 냄새 입자가 흡착되어 변화된 전기 저항의 차이 값에 기초하여, 상기 냉장고 내부에 부유하는 상기 냄새 입자의 종류 및 농도를 검출하는 마이콤을 포함하는 냄새 입자 검출 장치.
  2. 냉장고 내부에 냄새가 존재하는 지의 여부를 검출하고, 상기 검출 결과에 따른 탈취 신호를 발생하는 냄새 입자 검출 장치; 및 상기 냄새 입자 검출 장치로부터의 상기 탈취 신호에 따라 탈취제를 분사하는 탈취제 분사부를 포함하는 탈취 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 냄새 입자 검출 장치는, 서로 다른 종류의 냄새 입자를 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 탈취제를 포함하며, 상기 검출한 냄새 입자의 종류에 따라 상기 탈취제를 선택적으로 분사하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 냄새 입자 검출 장치는, 상기 냉장고 내부에 분포하는 상기 냄새 입자의 농도에 대응하여 상기 탈취제의 분사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 냄새 입자 검출 장치는 고유한 전기 저항을 가지며 냉장고 내부에 부유하는 냄새 입자가 흡착됨으로써 상기 전기 저항이 변화하는 탄소 나노 튜브;
    상기 냄새 입자가 흡착됨으로써 변화되는 상기 탄소 나노 튜브의 전기 저항을 측정하는 저항 측정부; 및
    상기 탄소 나노 튜브의 상기 고유한 전기 저항과 상기 저항 측정부에 의해 측정된 상기 냄새 입자가 흡착되어 변화된 전기 저항의 차이값에 기초하여, 상기 냉장고 내부에 부유하는 상기 냄새 입자의 종류 및 농도를 검출하는 마이콤을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 냄새 입자 검출 장치는 소정의 히터를 더 포함하여,상기 히터에서 발산하는 열에 의해 상기 탄소 나노 튜브에 흡착된 상기 냄새 입자를 제거함으로써 상기 탄소 나노 튜브가 고유한 전기 저항을 갖도록 복원하는 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 히터는 상기 냉장고에 설치된 제상 히터인 것을 특징으로 하는 탈취 장치.
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