폴리머 초소형 노즐 어레이를 이용한 물 정전분무 그리고 응용

Abstract

본 연구에서는 폴리머 초소형 노즐 어레이에 의한 물 정전분무와 그로부터 생성된 물 미세액적을 이용해 미생물을 살균하는 내용을 다루고 있다. 물 정전분무는 미세먼지 집진, 미생물 살균과 같은 공기정화 분야에 적용 가능하지만 물의 높은 표면장력과 전기전도도로 인해 다른 액체들에 비해 안정된 분무 특성을 얻는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 원통형 및 피라미드 초소형 노즐을 MEMS 공정을 이용해 제작하였고, 이를 바탕으로 방전 수반되지 않은 콘젯 모드 물 정전분무를 구현하였다. 낮은 정전분무 개시 전압을 위해 높은 종횡비를 가진 초소형 노즐이 제작되었으며 노즐 주변의 초소형 기둥 어레이를 통해 소수성을 확보하여 젖음에 의한 분무 불안정성을 방지하였다. 또한 면내 추출 전극이 결합된 폴리머 초소형 노즐을 제작해 2 kV 미만의 전압에서 안정적인 콘젯 모드 물 정전분무를 구현하였다. 폴리머 초소형 노즐 어레이를 이용해 기존 콘젯 모드의 저유량 특성을 개선하는 실험을 진행하였으며 세계 최초로 노즐 어레이 기반 콘젯 모드 물 정전분무를 성공하였다. 폴리머 초소형 노즐의 물 정전분무를 통해 생성된 물 미세액적에 대한 살균 효과를 측정하였으며 음의 극성으로 대전된 물 미세액적이 미생물에 대한 살균력이 있음을 확인하였다.