일반기술

광전자 촉매 시스템을 이용한 오염물질의 제거 장치 및 방법

본 발명은 공기와 같은 유체(fluid) 중에 함유된 각종의 오염 물질, 예를 들어 휘발성 유기물질, 담배 연기와 같은 입자성 물질, 음식 냄새 기타 악취성 물질(stink ingredients) 등과 같은 오염물질을 광전자 촉매 시스템을 이용하여 제거하는 정화기에 관한 것으로, 구체적으로 광촉매 박막 필름이 코팅된 고전압 방전판을 구비한 광전자 촉매 정화기 (photoelectrocatalytic purifier)에 관한 것이다. 일반적으로, 광촉매 공기 정화기는 자외선 램프 및 광촉매로 구성되어 있다. 자외선 램프로부터 적어도 밴드갭(band gap) 이상의 광에너지를 가진 자외선이 조사되면, 광촉매의 가전자대(valeance band)에 채워진 전자들이 여기(excitation)하여 전도대(conduction band)로 이동한다. 이로 인해 전도대에 자유 전자(free electrons)가 생기고 동시에 가전자대에 양으로 하전된 정공이 생기게 되는 데, 이 때 주위에 자유 적당한 전자 수여체나 공여체가 존재하면 물질의 환원 및 산화 반응이 일어나게 된다. 양으로 하전된 정공은 주위의 물질들을 산화시킨다. 예를 들어 휘발성 유기물질(volatile organic compound: VOC) 및 담배연기와 같은 각종 오염물질은 전자 도너(donor)로서 가전자대에 남아있는 정공에 전자를 제공하고 자신들은 산화 및 분해되는 데, 이러한 조작에 의하여 공기와 같은 유체에 포함된 오염 물질들이 산화 또는 제거된다. 자유 전자는 환원 반응을 일으키는 데, 주로 산소를 활성 산소종(reactive oxygen species)으로 전환시킨다본원 발명은 양극(+)의 성질을 갖는 방전판; 방전판에 평행하게 위치하는 음극(-)의 성질을 갖는 방전부; 방전판의 방전면쪽에 코팅된 광촉매; 방전부 후면에 위치하는 자외선 램프; 전압을 공급하는 전원 및 승압부로 구성되는 것을 특징으로 하는 광전자 촉매 정화기 및 이를 이용하여 공기 와 같은 유체를 정화하는 방법을 제공한다본 발명 고전압 방전판을 이용한 광촉매 정화기는 공기중의 휘발성 유기물질 및 담배연기와 같은 입자성 오염물질의 정화뿐만 아니라 김치 냄새의 제거 등에도 사용될 수 있다. 나아가 본 발명의 광전자 촉매 정화기는 도심에서 발생되는 오존 처리에도 활용될 수 있으며, 차세대 대체 에너지원인 수소를 광촉매 물 분해 반응으로부터 얻을 수 있으므로 청정 에너지 개발에도 기여하는 것이다