일반기술

비표면적이 증대된 유해물질 제거용 이산화티탄 촉매 및 이를 포함하는 장치

[기술개요]일반적인 졸겔법에 의해 제조된 이산화티탄의 비표면적 약 50 ㎡/g을 100 ㎡/g 이상으로 크게 증가시킨 이산화티탄 광촉매에 관한 것이다.이산화티탄 광촉매를 졸-겔법으로 제조함에 있어서 특정 물질을 첨가하여 이산화티탄의 비표면적을 극대화시켜, 촉매 단위 중량당 광분해능이 매우 높은 이산화티탄을 제공할 수 있다.또한 비표면적이 증가된 이산화티탄으로 휘발성유기화합물(VOC)를 제거함에 있어서 최적화된 조건을 제공할 수 있는 장치를 포함한다.비표면적이 증가된 이산화티탄이 적용된 장치를 사용할 경우 아세톤 또는 메틸에틸케톤(MEK)과 같은 대표적인 VOC에 대해서 최고 99.9%의 높은 광분해 효과를 제공할 수 있고, 톨루엔과 같은 방향족 화합물에 대해서도 우수한 광분해 효과를 나타낸다. 대상물질을 거의 전량 분해하는 우수한 효과를 나타낸다. 특히 광촉매의 비표면적이 증가할수록 보다 우수한 광분해능을 가진다는 것을 확인하였다. [기술개발상태]현재 실험실 수준의 R&D 개발 완료 단계로서, 특히 scale-up에도 기술적으로 큰 문제가 없기 때문에 사업화 가능성이 매우 높다.[기술특징]VOC(휘발성 유기물)는 공기 탈기공정, 유해폐기물 소각시설, 화학제품 제조업, 섬유제품 제조업, 비료제조시설, 생물학적 폐수처리시설, 탄소재생시설, 도시토양 매립부지, 드라이클리닝 시설, 탈그리스 시설, 프레온 사용시설, 식품산업 등 거의 모든 제조업체에서 발생된다. VOC의 제거를 위해 사용되는 방법으로는 흡착법, 연소법, 공기 희석법, 바이어 필터 법 등이 있다. 흡착법은 장시간 사용이 어렵고, 연소법은 동력비의 상승과 연소에 따른 유해한 2차 부산물이 발생할 가능성이 있으며, 공기 희석법은 환경규제가 강화되면서 사용에 따른 장점이 점차 사라지고 있으며, 바이어 필터법은 대상 물질이 한정적이고 고농도, 고속으로 처리가 어렵다.따라서 최근 VOC를 분해시키는 광촉매에 대한 관심이 높아지고 있으나, 종래의 광촉매는 광분해율, 반응기내의 부착성 등에서 만족할 만한 효과를 나타내고 있지 않다. 본 발명은 종래기술에 비하여 광촉매의 비표면적을 2배 ~ 3배 증가시켜 광분해효율을 원천적으로 상승시켰다. 또한 광분해효율을 높일 수 있는 최적의 반응 조건을 구현하는 장치를 제공하여 VOC의 광분해 반응을 최적화시켰다.[응용분야]이산화티탄의 광촉매는 환경과 관련된 모든 기술분야에 적용 가능하다.구체적으로 각종 공장의 대기 정화시설뿐만 아니라 벽지, 바닥재, 내장재와 같은 다양한 산업재료, 싱크대나 후드와 같은 주방기구, 에어컨이나 공기정화기 같은 가전 등 대기 및 환경의 전분야에 사용 가능하여 적용 가능분야가 매우 넓다. 또한 환경분야 이외에 이산화티탄의 광촉매가 사용될 수 있는 염료반응형 태양전지(Dye-sensitized solar cell), 반도체 등의 정보통신 소재, 골유착제(osseointegration)와 같은 의학용도 등에 다양하게 사용될 수 있다.[시장현황]세계의 광촉매 시장을 살펴보면 일본이 전세계에서 기술의 약 70%를 차지하여 가장활발히 연구되고 상품화되고 있다. 일본은 타일, 건자재 분야에서 활발하게 상업화가 추진되고 있으며, TOTO 사가 1995 년 항균타일을 상업화한 것을 시작으로 차음벽, 간판, 사이드미러, 스프레이코팅제등 다양한 상품을 시장에 선보이고 있다. 미국의 경우, 환경보전국(EPA)을 중심으로 수처리용 광촉매의 연구가 진행되고 있으며, 이를 위하여 연간 수백억원의 연구비를 지출하고 있고 중점연구분야는 지하수질 개선과 농약사용에 의한 소하천 오염물질제거, 공장폐수처리 등에 많은 투자를 하고 있다. 일본 소니 보고서에 따르면 전 세계시장은 20조~30조의 시장이 형성될 것으로 예상하고 있다.국내의 경우에도 LG전자를 비롯해 국내 유수 전자회사들이 앞다투어 광촉매를 사용한 탈취기능 에어콘 및 세탁기 냉장고, 공기청정기, 정수기, 청소기 등에 적용하고 있으며 섬유, 건축물 등 여러 방면에 적용 하고 있는 추세다. 2003년 산자부 발표자료에 의하면 전체 환경시장은 2010년 약31조원에 달할 것으로 예상하고 있으며, 이 중 광촉매시장을 2010년에는 2조5천원에 이를 것으로 예상한바 있으며, 삼성경제연구소는 광촉매를 21세기 10대 산업으로 선정한 바 있다. 이와 같이 광촉매 시장은 일본을 중심으로 발전하였으나, 최근 국내 및 전세계 시장이 확장되고 있으며, 이러한 확장은 보다 급속히 진행될 전망이다.