| 연구개발개요 |
오염물질을 정화하는 방법에 대한 접근을 배출원이 아닌 우리가 생활하고 있는 환경에서 시도하기 위해 도시 및 건물 공간？건물내부를 구성하고 있는 건축재료 자체를 오염물질의 정화매체로서 이용하고자 한다.이를 적용하기 위해서 자기정화 도료의 개발을 시도한다.
|
| 최종목표 |
경제발전과 더불어 향상된 현대인들의 의식수준은 보다 안전하고 깨끗한 환경을 기대하고 있으나, 실제로 우리가 매일 호흡하며 들이마시는 공기는 그다지 깨끗하지 않은 실정이다. 이는 경제발전을 통한 산업활동과 급증하는 차량의 배기가스에 의한 대기오염이 주 원인이라고 할 수 있다. 최근 WHO의 보고에서 서울이 세계 주요 도시에 비해 대기 오염정도가 매우 심각한 도시로 지적된 것처럼 현재 우리나라의 대기오염수준은 위험한 상태라고 할 수 있다. 특히 대기중에 배출되는 오염물질 중 약 30%를 차지하고 있는 NOx는 대도시나 공장지대의 공해를 야기 시키는 가스성분으로 잘 알려져 있다. 특히, NO2가 위험한 성분으로서 대기중에 50ppm 정도 존재하면 생체의 죽음을 초래하는 것으로 알려져 있고, 0.05와 0.2ppm 사이의 낮은 농도에도 호흡기 장애를 일으킨다. 더욱이 대기중의 낮은 농도에도 수분 및 탄화수소와 더불어 광화학반응으로 대도시의 가장 심각한 문제중의 하나인 'Smog’현상을 일으키는 것으로 NO₂는 더 잘 알려져 있다. 고온의 배기가스 중에는 대부분의 NOx가 NO로 존재하는데 그 이유는 NO가 고온에서 비교적 안정된 상태에 있기 때문이다. 그러나, 상온에서는 쉽게 NO2로 산화되어 공해의 직접적인 원인이 된다. 이로 인한 문제가 대두되면서 많은 제안 및 규제들이 제안？채택되고 있고, 배출원 자체에서의 대기오염방지기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나, 배출원에서의 대기오염물질의 저감기술에는 한계가 있어서, 아직도 배출원에서 특히, 차량에 의한 대기오염물질이 대기중으로 많이 배출되고 있는 실정이다. 또한 실내의 경우 실리콘 및 각종 건자재의 사용으로 인해 휘발성 유기화합물(이하VOCs)을 발생시키며 그중 특히 포름알데히드(이하HCHO)는 건자재에서 배출되는 화학물질중의 상당량을 차지하고 있고 또한 발암물질로도 알려져 있어 그 심각성이 크게 대두되고 있다. 또한 최근에는 “새집증후군”이라 새집으로 옮긴 후 갑자기 머리가 아프고 눈이 따갑고 어지럼증이 생기는 등의 VOCs에 의한 피해가 속출하고 있으며 특히 어린아이나 노약자등 면역력이 약한 대상을 상대로 그 피해가 증가하고 있다고 전해진다.더불어 선진국에서는 가구에 있어 VOCs등의 유기화합물이 제어되지 못한 가구는 그 가치 또한 제 가치로써 인정받을 수 없으며 그에 따른 VOCs의 제거기술이 부동산에서의 큰 관건으로도 자리매김하고 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 위와 같이 우리주변 가까이에 존재해 있는 오염물질을 정화하는 방법에 대한 접근의 방식을 배출원이 아닌 우리가 생활하고 있는 환경에서 시도하고자 하는 목적으로 최근 각광 받고 있는 친환경 물질인 광촉매(TiO2)를 이용하여 담체를 제조하고 이를 이용하여 실내의 마감부, 외부의 벽체면 및 기타 건축재료에 바름 용도로 적용되어질 수 있도록 도료화 하여 그 성능을 평가하고 최종적으로 실용화 단계에 까지 도달할 수 있는 친환경 무기도료를 개발하고자 한다. 대상실험의 오염물질은 도시환경의 유해인자인 NOx와 실내환경의 유해인자인 HCHO, VOCs(벤젠, 톨루엔)이며, 도시 및 건물 공간？건물내부를 구성하고 있는 건축재료 자체를 오염물질의 정화매체로서 이용하므로 접하는 면적이 넓어 오염물질을 제거하는데 효율적일 것이라 사료된다.
|
| 연구내용 및 범위 |
① 광촉매의 성능평가 광촉매의 Type중 Rutile형과 Anatase형을 이용하여 질소산화물(NOx)제거실험을 한다.이들 중 질소산화물의 제거성능이 우수한 한가지 Tpye을 선정하여 다음의 실험으로 진행한다.② 고로슬래그.광촉매담체의 제조 담체란 촉매를 고정화시키는 역할을 하는 물질로서 본 실험에서는 고로슬래그를 이용한다. 고로슬래그는 화학물질 및 산에 저항하는 능력이 높은 물질로서 광촉매의 산화력을 감소하기위한 목적으로 이용된다.고로슬래그 담체의 제조순서는 다음과 같다. ㉠ 고로슬래그 : TiO2비를 고로슬래그에 대하여 각각 3%, 5%, 10%로 하여 충분한 건조비 빔을 한다.(단 고로슬래그와 TiO2를 담는 용기는 고온에서도 파열되지 않는 재질의 용기로 한다,) ㉡ 고로슬래그의 약40%정도의 물을 용기에 혼입한 후 다시 충분한 비빔을 한다.(약 30분정도) ㉢ 고온 가열기를 이용하여 약 500℃에서 4시간정도 가열한다. ㉣ 굳어진 분말덩어리를 꺼내 공냉시킨 후 분말의 입자를 나노화 한다.(본 실험에서는 볼밀기를 사용 하였다.)③ 도료의 제조 고로슬래그.광촉매담체외에 도료가 되기 위해서 첨부되어야 하는 기타물질들을 선정하는 실험이다. ㉠ 알칼리 물질의 선정 본 도료의 개발에서는 도료의 경화를 고로슬래그가 잠재수경성 물질이라는 점을 가만하여 알칼리 자극제를 이용하였으며, 가장 적합한 알칼리 물질을 선정하기위해 알칼리의 pH검토시험과 경화시험을 실시한다. ㉡ 방수제의 선정 도료의 특성상 외장용으로 사용되는 도료는 외부의 수분에 대해 안정적 이여야 한다. 본 실험은 외장용 도료로써의 기능을 수행할 수 있도록 하기위하여 국내에서 생산되는 무기 발수재와 무기하도방수를 이용하여 방수성능을 평가한다.유기물질의 방수재가 대부분이나 광촉매 물질은 유기물을 분해하므로 장기적인 내구성 측면으로 볼 경우 도료에 유익하지 못하므로 제외 한다. ㉢ 접착제의 선정 도료의 응집력을 강화시키기 위하여 분말간의 입자가 일어나는 등의 현상을 막기위해 강력한 접착력을 부여하는 작업의 일환으로 전술된 바와 같이 접착제는 접착제의 종류 중 무기 접착제만을 선택하여 실험을 실시한다. ㉣ 무기도료의 배합 앞의 실험을 통해 도료의 제조에 필요한 각각의 재료들이 선택되면 재료들을 이용하여 적합한 배합비를 찾는다.④ 물리적 특성실험 KS M의 규준등에서 제시하는 도료의 성능을 만족하기위한 Test를 거친다.예상실험 : 도료의 부착강도, 도료의 흡수성, 붓 작업성시험, 스프레이 작업성시험, 건조시간시험 등.⑤ 도료의 성능평가 물리적 특성실험을 거쳐 완성된 도료를 이용하여 NOx, HCHO, VOCs(벤젠, 톨루엔)의 제거실험을 실시한다. 광촉매 물질의 경우 자외선에서 가장 민감하게 반응하므로 첫 번째 조건으로 자외선하에서 유해물질의 제거성능을 평가하고, 두 번째의 경우 실내에서 사용되어질 경우를 고려하여 형광등하에서 유해물질의 제거성능을 평가한다. 마지막으로 외부환경에서 이용되어질 경우를 고려하여 태양광하에서 유해물질을 제거할 수 있는 능력을 평가한다. 기초적인 성능이 밝혀지고 나면 모의 실 구조물을 제작하여 실제 환경과 동일한 상황에서의 측정을 검토하도록 한다.
|
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
