2018 특허정보로 본 Future Windoor
3회 비케이산업 ‘섬모방충망’
미세먼지 이슈에 따라 관련 제품에 대한 관심도가 높아지면서 방충망업계는 물론 소비자들도 보다 효율적인 제품에 주목하고 있다. 이러한 수요에 발맞춰 비케이산업은 섬모가 부착된 방충망을 특허 등록해 환기의 필요성을 충족시켜 눈길을 끌고 있다.
비케이산업의 ‘섬모가 부착된 방충망’이 최근 방충망의 효율성에 대한 관심 속에 주목받고 있다. 올해 ‘등록특허 10-1870195호’로 특허청에 등록된 해당 발명은 방충망 일면에 섬모를 세워서 부착해 외부로부터 해충과 미세먼지의 유입을 효과적으로 차단하는 동시에 효과적인 공기순환이 이루어지도록 개발한 제품이다. 특히, 출시 후 각종 건축·인테리어 박람회에서 소개되며 업계와 소비자의 이목을 이끌고 있다.
미세먼지 차단과 자연환기를 동시에
일반적으로 방충망은 내·외부의 공기순환이 이루어지되 파리나 모기를 비롯한 각종 해충이 실내로 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로, 창문 또는 출입문에 주로 설치된다. 최근에는 초파리와 같은 작은 크기의 해충 유입까지 차단하도록 방충망의 작은 통기구멍의 미세 방충망이 상용되고 있으나 이러한 미세 방충망은 외부에서 유입되는 꽃가루, 황사, 미세먼지 등의 초미세한 크기의 이물질까지는 걸러지지 않고 그대로 실내로 유입되는 문제가 있었다.이러한 문제점을 해결하기 위한 방충망 관련 기술로 방충망 대용 창문형 필터, 정전기를 이용한 먼지 차단 방충망, 필터기능을 갖는 방충망 등 선행 특허기술이 다수 출원 되었지만 단지 망사 구멍을 작게(규격 45~55메시)해 공기순환의 비효율성, 비용부담, 접착력에 따른 망 틀의 휨 현상 등의 문제가 야기되었다.
섬모방충망은 미세먼지 차단과 공기순환을 동시에 구현하기 위해 안출되었다. 방충망 외부의 일면에 섬모를 부착해 섬모 자체로 인한 미세먼지 차단이 가능하며, 섬모가 미약한 공기흐름에도 움직이며 미세한 전류를 발생시켜 작은 크기의 해충과 미세먼지를 차단한다. 뿐만 아니라 견고한 섬모를 매쉬(mesh)망 자체에 세워진 형태로 유지될 수 있도록 설계해 통기구멍을 막지 않고 공기순환이 원활히 이루어진다는 강점을 가진다.
본 발명에 의해 제조된 방충망은 LH 전문시방서 44560의 KS B 6141 규격에 따라 선 지름 0.24, 18메시에 의해 제작 되었으며, 생산기술연구원으로부터 미세먼지 포집률 81.7%(PM 0.3~10이상)에 달하는 성적서와 효율성 시험성적서(극소세 미세먼지 19%, 초미세먼지 25%, 미세먼지 44%)를 받았다. 뿐만 아니라 FITI시험연구원의 공기투과도시험에서 22메시의 경우 2,891~10,000mm/s, 18×16메시의 경우 4,264~14,700mm/s 가 가능하다는 성적결과와 LH환기량 (KS F 2921)시험의 환기창 필터에 대한 충족성적을 받았다.
비케이산업 관계자는 “미세한 공기흐름으로도 미세먼지를 차단하는 자연바람 운동에너지를 활용해 방충망의 공기정화에 대한 한계를 넘었다”며 “기술력과 관련한 각종 시험성적서를 통해 인류생명과 연관되는 환기기능에 대한 신뢰도를 높였다”고 전했다.
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세운 섬모로 환기성 강화, 제작단계도 체계화
섬모방충망 제작을 위한 방충망은 매쉬(mesh)형태의 알루미늄과 스테인리스, PVC 혹은 섬유 등 다양한 재질이 사용 가능하며 용도에 따라 달라질 수 있다.(S-1)주로 창문과 같이 최초의 설치상태 그대로 견고하게 유지되어야 하는 곳에는 금속재질의 방충망이 사용되고, 미닫이문이나 프로젝트(P/J)창호와 같이 방충망의 감았다 펴는 동작이 수시로 이루어져야 하는 곳에는 PVC나 섬유재질의 망이 사용된다. 이외에 일반적인 방충망의 두께보다 두꺼운 금속재질의 안전 및 방범용 방충망에도 적용이 가능하다.
또한 섬모방충망에는 섬유조직을 작고 일정한 크기로 절단해 낱개의 가닥으로 이루어진 섬모가 사용된다.(S-2) 이때 섬모는 우수한 물리적 성질을 갖고 있으며 절단 사용이 용이한 나일론과 같은 화학섬유가 바람직하고 이와 유사한 특성을 갖는 다른 종류의 섬유도 적용 가능하다. 섬모의 길이는 일반적으로 0.2~0.8mm 범위 이내에서 방충망의 통기구멍의 크기와 비례하도록 구성된다. 섬모의 적정 굵기는 약 1.5데니아(denier)이다.
준비된 망과 섬모를 결합하기 위해서는 방충망 한 면에 수성 본드와 같은 접착제를 도포하는 과정을 거친다.(S-3) 이때 접착제가 과도하게 도포될 경우 방충망의 통기구멍을 막을 수 있기에 별도의 주입장치를 통해 섬모가 부착되는 부분에만 적정량의 접착제를 도포한다.
다음으로 접착제가 도포된 방충망의 상부에 다량의 섬모를 낙하시켜 부착하는데 이때 낙하되는 섬모는 부착되어야 할 섬모의 양보다 충분한 양을 준비해 섬모가 균일하게 부착되도록 하며 부착되지 않은 섬모는 방충망의 통기구멍으로 떨어지게 한다.(S-4)
이후 방충망에 직접 고압전류를 흐르게 해 방충망에 부착된 섬모가 한 방향으로 세워진 형태가 되도록 하는 단계를 거친다.(S-5) 이 단계를 통해 섬모들끼리 엉겨 붙지 않고 한 가닥씩 세워진 형태로 부착되는 동시에 통기구멍을 막지 않게 된다. 이때 사용되는 고압전류의 전압은 방충망의 재질에 따라 15,000~27,000V 이다. 15,000V 미만으로 고압전류를 사용할 경우 섬모가 제대로 세워지지 않는 문제가 있으며 27,000V 이상의 고압전류를 사용해도 무방하나 그 이하에서도 충분한 효과가 나타나기 때문에 그 이상의 고압전류를 사용하지 않아도 되는 기준이 설정된다.
섬모가 부착된 방충망을 굳히기 위해 120~200℃ 조건에서 열처리가 이뤄진다.(S-6) 방충망 재질에 따라 열처리 조건이 달라지는데 열에 강한 금속재질의 방충망은 약 160~200℃으로, 이보다 열에 약한 PVC 및 섬유재질은 약 120~160℃의 온도에서 처리한다.
이렇게 고온의 열처리 단계를 거친 방충망은 롤(roll)로 감은 형태로 상온에서 2~6시간동안 자연건조의 과정으로 마무리된다.(S-7) 롤에 감아도 섬모에 의해 방충망끼리 간격이 확보되기에 원활한 공기순환에 의해 건조할 수 있다. 건조과정을 통해 섬모는 방충망에 완전히 부착된 상태가 되며 최종으로 건조된 방충망을 일정 길이로 절단해 포장하면 상용화가 가능한 제품이 된다.(S-8)
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비케이산업의 체계적인 제조장치 주목
특허의 기술만큼이나 체계적인 제조장치도 주목된다. 제조장치는 크게 7개의 부분으로 구성되는데 우선 매쉬 상태의 방충망이 공급되는 원자재 공급부(100)는 기본 상태의 방충망을 투입시켜 롤러를 통해 다음 공정장치로 전달한다. 접착부(200)로 넘어가기 전, 먼지와 같은 이물질을 흡입·제거하는 흡입청소부(150)가 설치되어 있으며, 이어지는 접착부에서는 원자재 공급부를 통해 전달된 기본상태의 방충망에 접착제를 균일하게 도포하는 과정이 이루어진다.
특히 방충망을 가로지르는 형태로 주입장치가 마련되어 컨베이어 이송부(300)에 의해 한 방향으로 이동하는 방충망에 일정한 도포가 가능하다. 이 컨베이어 이송부의 체인(310)에는 이송용 막대(320)가 일정간격으로 설치되어 있으며, 이송용 막대가 방충망과 맞닿는 부분에는 미세한 크기의 지지 핀이 방충망의 이탈을 방지한다.
접착제가 도포된 방충망이 지날 때 절단된 섬모를 낙하시키는 섬모투입부(400)는 컨베이어 이송부 상부에 설치된다. 균일한 도포를 위해 충분한 양의 섬모가 낙하되며 부착되지 않은 섬모는 컨베이어 이송부 하부에 모여 배출된다.
섬모투입부와 같은 부분에 설치된 고압전원부(500)는 방충망 저면에 고압전류가 흐르게 해 섬모를 세운 형태로 접착시키며, 이후 열처리부(600)에서 고온으로 굳히는 과정을 거친다. 이때 장시간의 열처리를 거치면 제품이 손상되기에 이송부100원자재 공급부150흡입청소부200접착부300컨베이어 이송부310체인320이송용 막대400섬모투입부500고압전원부600열처리부700권취부도면 부호설명의 속도를 고려해 약 10초 내외로 가열시키는 형태로 설계되었다.
이상의 과정을 거친 방충망은 최종으로 권취부(700)를 통해 롤 형태로 감아져 보관된다. 완전히 부착되지 않은 섬모의 위치가 이동하지 않게 적절한 압력으로 감아지며, 이후 방충망을 상온에서 2~6시간 동안 숙성(자연건조)을 통해 마무리한다.
비케이산업은 이번 섬모방충망 특허 외에도 2009년부터 창문부착 자연환기구를 특허·출시해 2017년 한국주택공사 미세먼지 대응 관련자재 부분에 신제품으로 채택되었고, 작년 9월에는 부영건설 전 현장(년 80억원 가량)에 납품, 올 9월부터는 화성 비봉 A1블럭 652세대를 시작으로 LH 정읍첨단 680세대, LH의왕 2200세대를 수주하는 등의 높은 성과를 잇고 있다.
특히 자연환기구는 창문을 닫고도 24시간 공기정화가 가능한 필터 적용으로 관련업계의 주목을 받았으며, 쉬운 작동장치 분리와 국내·외 모든 창호에 시공 가능한 점에서 디자인과 가격, 성능을 아우르는 강점을 가져 많은 수요를 이끌어왔다는 평을 받았다. 아울러 섬모방충망의 출시와 더불어 현재는 스테인리스 망사에 섬모를 이식한 제품을 개발 중에 있어 비케이산업의 향후 시너지가 주목된다.
비케이산업 관계자는 “나날이 증가하는 미세먼지 환경 속에서 건강을 지키기 위한 환기시설연구에 끊임없는 연구를 진행해왔다”며 “앞으로도 맑은 공기와 쾌적한 생활환경 향상에 최선을 다할 것”이라고 전했다.
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