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광촉매를 적용하여 공항, 항공컨테이너 등 하늘길을 지원
– 츄부국제공항에서 17,000㎡ 유리에 광촉매를 적용
도쿄이과대학 카츠캠퍼스 도서관 1층에 있는 이과대학 과학전시장에서 광촉매 유리창의 셀프클리닝 효과를 체험할 수 있다고 언급했다. 이 광촉매 유리가 최근 항공노선의 중심이 되는 공항 터미널 빌딩에도 도입되었다. 예를 들어, 츄부국제공항(센트레아)의 활주로에 접한 약 17,000㎡의 유리에 채용되고 있다. 비가 올 때 가본 적이 있는데 일반 유리와는 전혀 다르게 물방울이 맺히지 않고 경치가 선명하게 보였다. 유리가 잘 더럽혀지지 않아 청소 횟수를 줄일 수 있으며, 청소에 필요한 세제와 물의 절약으로도 이어져 츄부국제공항에서는 환경을 배려한 에너지 절약, 자원 절약을 적용한 좋은 예로 자리매김하고 있다.
또한 키타큐슈공항 터미널 빌딩에서는 항공기의 배출가스 등에 의해 오염될 가능성이 높고 미관을 유지하기 위해서 청소를 꼭 해야 되는 부분에 광촉매 유리를 채용하고 있다. 또한 나리타국제공항 제1터미널의 지붕 텐트 소재에도 사용되고 있으며 해외에서는 베트남의 수도 하노이에 있는 노이바이국제공항 제1터미널에서 광촉매의 항균, 탈취효가를 검증하였다.
훗카이도의 신치토세공항에서는 터미널 건물의 화장실에 기존 제품보다 항균, 항바이러스 성능을 높인 광촉매 타일이나 대형 세라믹 패널이 사용되어, 냄새제거 효과와 간단한 유지 보수 특성을 볼 수 있다.
– 인플루엔자 바이러스에 효과있는 광촉매를 적용한 공기정화시스템
신치토세공항에서는 신종 인플루엔자 바이러스 바이러스에 의한 전염방지 조치의 하나로 광촉매에 의한 바이러스 비활성화에 관한 대규모 실증실험도 이루어졌다. 공항 2층 로비 곳곳에 300대 이상의 자외선 LED 탑재 공기정화시스템을 설치하고 더욱이 건물 전체 공기정화 시스템에도 광촉매 필터를 도입했다. 그 결과 실험실 수준에서 99.99% 이상으로 매우 높은 항균, 항바이러스 성능을 발휘하는 것으로 나타난 광촉매가 공항 터미널 빌딩이라는 실제 공간에서도 뛰어난 항균, 항바이러스 성능을 가지는 것이 확인되었다. 따라서 향후 각지의 공항에 도입될 것으로 기대되고 있다.
불특정 다수의 사람들이 많이 오가는 공항 터미널은 감염병(전염)의 확대 위험과 그에 대한 사람들의 불안이 커지는 곳이기도 하다. 감염병을 철저히 방지하는 대책의 하나로 광촉매 기술이 조금이나마 공헌할 수 있기를 바란다.
– 광촉매를 적용하여 항공운송에 도입된 세계 최초의 사례
청과물, 샌선, 화훼 등 다양한 생물상품이 국내선 또는 국제선 항공 노선에서 수송되고 있다. 생물상품의 운송에 있어서 가장 주요한 점은 어떻게 신선도를 유지할 것인가이다. 야채와 과일 중에는 숙성될 때 방출하는 에틸렌 가스에 의해 신선도가 현저하게 저하하는 것으로 알려져 있다. 그 외 상품도 공기 중에 존재하는 곰팡이나 세균류가 증가하면 부패가 진행되어 악취를 내는 원인이 되기도 한다. 이러한 문제를 줄이고 가급적 농산물의 신선도를 유지하면서 공수하기 위해 광촉매를 적용한 항공컨테이너(항공화물)가 개발되고 있다.
JALCARGO에서는 2004년부터 광촉매를 적용된 컨테이너를 이용하고 있다. 이러한 사례로 새벽에 사가현에서 채취한 잘 익은 딸기를 후쿠오카-하네다 항공편의 항공화물을 이용하여 그 날 저녁에는 도쿄 시내의 슈퍼마켓 매장에 들여 놓을 수 있게 되었다. 이는 광촉매 기술이 항공수송에 도입된 세계 최초의 시도로 수송 방법을 홍보하기 위하여 새로운 로고도 만들어졌다. 또는 경제성장이 두드러진 아시아 각국으로 일본의 고급 과일인 딸기, 멜론, 체리, 복숭아, 사과 등을 수출하는 것으로 이어지고 있다.
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광촉매를 적용하여 고속전철(신칸센) 등 철도를 지탱
광촉매를 적용한 공기청정기의 심장부라고도 말할 수 있는 광촉매 필터에는 다양한 소재가 실용화되어 있지만, 그 중에서도 상업용 필터로는 세라믹 소재가 보급되고 있다. 세라믹 광촉매 필터는 성능이 열화되어도 세척하면 다시 사용할 수 있도록 만들어져 있으며, 장기간 사용을 감안할 때 유지비용도 줄일 수 있다. 그 때문에 지금까지 실제로 많은 곳에 도입되고 있다. 또한 연구소의 동물실험시설이나 식품 가공공장, 쓰레기 처리장, 동물 사육장, 가축배설물 처리시설처럼 냄새가 고농도로 강한 장소에는 도입이 진행되고 있다. 이와 같이 다양한 장소에서 사용가능한 것은 처리해야 할 대상이 되는 악취 성분의 농도 및 발생상황에 맞게 적절한 필터 설계 등을 실시하고 있기 때문이다.
세이와공업과 공동개발한 광촉매를 적용한 공기청정기가 다양한 장소에서 활약하고 있는데 안데스전기의 협력으로 토카이도산요 고속전철(신칸센)에 도입되었다. 토카이도산요 고속전철의 차량이 전면 금연화되면서, 데크부분에 흡연부스를 설치하게 되었지만, 흡연부스에서 담배연기와 냄새가 차량 쪽으로 새어나와서 전면 금연의 의미가 없어져 버렸다. 그 때문에 흡연장소의 담배연기와 냄새를 최대한 제거하는 것이 가장 중요한 과제로 떠올랐다. 시대적 배경으로는 간접흡연으로 인한 인체의 영향이 건강 문제로 대두되면서 흡연장소의 분리 의식이 높아진 것을 들 수 있다.
또한 단순히 목적지에 빨리 도착하는 것뿐만 아니라 건강하고 쾌적한 시간을 보낼 수 있는 이동공간이 요구되는 것도 고성능 공기청정기의 도입이 검토된 큰 요인이다. 기존 흡연장소의 분리 대책으로 전기집진기 등이 사용되었는데 눈으로 연기가 제거되는 것을 볼 수는 있었지만, 연기 중에 포함된 암모니아와 알데히드류를 제거할 수는 없었다. 이에 반해 광촉매 방식의 경우 이들 유해 가스성분까지 분해 제거할 수 있기 때문에 고속전철의 흡연실에 사용되는 것이다. 고속전철을 타고도 보통은 전혀 광촉매의 존재를 알 수 없지만, 흡연실의 천장에 숨겨져 있는 환경 정화장치 필터의 표면에서 광촉매 반응이 일어나 공기를 깨끗하게 유지하는 일을 하고 있다.
고속전철을 안전하고 편안하게 달리게 하기 위해서 실로 많은 사람과 장비가 항상 정상적으로 일을 하고 있지만 광촉매가 그 일원이 되어 있다는 것을 생각하면 꽤 자랑스러운 느낌이 든다.
최근 역플렛폼 지붕과 역전 광장 통로의 지붕 등에 흰 텐트 소재의 사용 사례가 늘고 있다. 예를 들어, 도큐덴엔도시선의 후타코타마가와역이나 타카츠역, 토큐토요코선의 모토스미요시역, 쯔쿠바익스프레스선의 나가레야마 오오타카 노모리역, JR 이와키역 등 많은 역에 적용되어 있다. 흰 텐트 소재는 지붕 아래 실내가 밝아지므로 조명의 가동률을 낮춰 에너지 절약에 도움이 된다. 또한 햇빛을 잘 반사하기 때문에 여름철의 실내 온도 상승도 억제해주고 있다.
그러나 이전에는 역청사 등에 흰 텐트 소재는 별로 사용하지 않았다. 쉽게 얼룩이 생겨 미관을 해치게 되고 동시에 표면이 더러워지면 실내 발기와 온도 상승 억제효과 등 희 텐트 사용 장점도 잃어버리기 때문이다. 그래서 표면을 광촉매 코팅하여 셀프클리닝 효과를 부가하여 흰 텐트 소재의 장점을 살려주면서 가볍고 질긴 텐트 소재의 가능성을 넓혀 가고 있다. 또한 기차역은 주변 도로가 모이는 장소에 있는 경우가 많기 때문에 자동차의 배출가스에 포함된 질소산화물을 분해하여 공기를 깨끗하게 하는 광촉매 효과도 유효하게 작용하는 장소이며 역청사의 개보수시기에 맞추어 앞으로 더욱 보급될 것으로 기대한다.
텐트 소재는 건축 디자인적으로도 자유도가 높은 독특한 재료이므로 흰색을 기조로 한 개성적인 역청사가 전국에 생기게 되면 일본의 도시 경관도 더욱 밝아지지 않을까?
역 주변에는 자동차 등이 많이 모이기 때문에 역청사의 벽이 쉽게 얼룩질 수 밖에 없다. 그래서 몇 년 전부터 광촉매 도장면의 청결 상태를 매년 비교하는 조사를 진행하였다. JR 히로시마역에 몇 개 회사의 테스트 페인트의 시험 사례가 알려져 있으며, 효과가 있는 광촉매 페이트가 사용되고 있다.
공공시설의 화장실을 깨끗하고 쾌적하게 유지하는 것은 어렵다. 그 중에서도 역의 화장실은 많은 사람이 이용하므로 관리가 어렵다. 깨끗하고 쾌적한 화장실이 있는 역이 늘어나면 2020년 도쿄올림픽과 패럴림픽을 목표로 일본의 이미지 제고로도 이어질 것이다. TOTO에 따르면 이미 광촉매를 적용한 화장실이 도입된 사례로 토카이도산요 고속전철의 신오사카역, 토큐토요코선의 지유가오카역, 도쿄 메트로 마루노우치선의 나카노후지미쵸역 등이 있다. 도입 후 화장실 냄새가 줄어들었다라는 의견이 많다. 원래 화장실은 오염이 심한 장소이므로 청소 횟수를 줄이고 유지보수 비용을 줄여 나가는 것이 쉽지 않지만, 자동청소기능을 추가하는 등 앞으로도 검토해야 할 사항들이 많이 남아 있다.
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광촉매를 적용하여 도로면과 도로주변을 깨끗이
최근 도로 포장기술이 고기능화되고 있다는 것을 알고 있는가? 비오는 날에 고속도로 등을 달리고 있으면 물보라가 생겨 앞을 쉽게 볼 수 없는 곳이 있는 반면, 어떤 구간에서는 표면에 빗물이 고여 있지 않고 물보라도 튀지 않기 때문에 시야가 좋은 곳이 있다는 것을 눈치챈 사람도 많을 것이다. 그것이 고기능 도로포장이라는 것으로 도로포장의 표층 부분에 기존보다 공간을 많게 하는 배수성을 높였기 때문이다.
내린 비가 노면에 모이지 않고 그 틈새에 침투하기 때문에 자동차가 만드는 물보라를 크게 줄여 시야가 양호하게 유지된다. 고기능 도로포장의 장점은 그것에만 그치지 않는다. 주행 중인 자동차에서 나는 소음은 자동차가 많은 장소일수록 주변지역의 환경에 악영향을 미치지만 틈새가 많은 고기능 포장 부분에서는 이러한 소음을 흡수하여 줄일 수 있어 환경대책의 효과도 있다.
이처럼 뛰어난 기술인 고기능 도로포장을 한층 업그레이드시키는 데 성공한 것이 광촉매를 이용하여 도로면의 공기를 정화하는 포토로드공법이다. 배수성이 높은 틈새가 많은 고기능 도로포장의 표면을 특수 시먼트계 고정화재를 이용하여 광촉매를 코팅함으로써 자동차의 배출가스에 포함된 질소산화물 등의 오염물질을 분해하여 제거할 수 있다. 자동차에서 나온 배출가스가 대기 중으로 널리 확산되기 전에 도로면의 근처에서 제거하려는 발상이 훌륭하다. 꽤 오래 전의 일이 되었지만 이렇게 개발된 후지타 도로가 닛케이 BP 기술상과 제1회 Eco-products 대상(2004년)을 수상하였다.
NOx는 대기오염을 일으키는 물질로서 일산화질소와 이산화질소로 이루어져 있다. 대기오염의 상시 감시에서는 이 두 물질의 합을 모니터링하고 있다. 자동차에서 배출된 NOx는 노면에 코팅된 광촉매와 태양광의 작용에 의해 산화되어, 광촉매 고정제의 주성분인 칼슘과 결합하여 중성의 질산칼륨으로 일단 도로 표면에 고정된다. 여기에 비가 내리면 이 질산칼슘은 무해한 질산이온과 칼슘이온으로 씻겨 내려가 도로표면은 원래 상태로 돌아간다.
포토로드공법의 가장 큰 특징은 일단 시공이 완료된 후에는 외장용 광촉매 타일과 마찬가지로 공기를 정화하기 위한 에너지원은 태양광과 빗물이라는 자연의 힘 뿐이며 전력 등의 동력이나 특별한 유지관리가 필요하지 않다는 점이다. 또 다른 장점은 도로표면에 광촉매를 코팅하여 도로의 내마모성이 향상되는 것을 들 수 있다.
평소 고속도로이 터널을 통과하면서 조명기구에 신경 쓰는 사람은 적을 것으로 생각하지만, 터널 부근에서 차선 통제가 행해지면서 정체에 휘말려 곤란했던 경험이 있다면 누구나 조명기구가 생각날 수도 있을 것이다. 자동차의 배출가스에는 NOx뿐만 아니라 오일과 카본 등도 포함되어 있기 때문에, 터널의 조명기구는 그을음으로 검게 얼룩지기 쉬워 발기가 감소하는 문제가 있다. 어두운 터널에서는 사고의 위험이 증가되기 때문에 정기적인 청소로 그을음을 제거한다. 즉 안전을 위해 터널 내 조명기구를 정기적으로 청소해야 할 필요가 있으며 이를 위한 차선 통제 등으로 정체를 촉발시키며 청소년의 작업은 항상 위험에 처하게 되는 문제를 일으킨다.
이러한 상황을 완화하기 위한 방안의 하나로 터널 내 조명기구의 커버 유리를 광촉매의 셀프클리닝 기능을 갖게 하는 것이 일본도로공단 중심으로 제안되어 실증실험을 거쳐 나가노올림픽 때 실현한 것이다. 스스로 빛을 내는 광원인 조명기구와 반응에는 반드시 빛이 필요한 광촉매와의 궁합이 잘 맞아 떨어진 것이 고속도로 터널 내부라는 어려운 상황에서 증명된 것으로, 그 후 조명기구의 오염방지효과 기술은 도로(신호나 신호보조)등이나 가로등과 같이 도로 주변의 옥외 조명기구에 적용되어 갔다.
터널 내부 조명기구는 스스로 광원이 되어 광촉매 반응의 효과를 이끌어내지만, 그 외의 도로 주변의 각종 자재에서는 태양광과 강우라는 자연에너지를 활용하여 광촉매 반응효과를 얻을 수 있다. 예를 하나 들면, 고속도로에 설치된 폴리카보네이트 투명 방음벽이 있다. 투명하다면 자동차를 타고 가는 사람도 주변 주민들도 시야를 확보할 수 있어 답답함을 줄이는데 도움이 된다. 그러나 자동차 배출가스 등으로 더럽혀져 투명하지 않아 오히려 경관을 손상시키는 곳도 적지 않다고 들었다.
이런 곳에 광촉매를 적용해 코팅하여 셀프클리닝 효과를 갖게 하면 시야 확보에 도움이 된다. 마찬가지로 잘 더럽혀지지 않는 도로 표지판, 시선 유도판이나 도로 반사경 뿐만 아니라 길가의 간판 등에 응용도 추진되고 있다.
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