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광촉매 평가시험법 표준화 및 품질 규격화에 대해 알아보자.
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액상 필름 밀착법 – 색소의 탈색을 이용한 시험법
액상 필름 밀착법은 평면 모양의 광촉매 제품에 적용한다. 그 자체는 광촉매 기능을 가지고 있지 않으나, 기재에 붙이거나 도포한 다음 필요에 따라 건조, 소성 처리를 하면 박막 등이 형성되어 광촉매 기능을 나타내는 재료(산화티탄 분말, 졸, 분산액, 코팅제, 담지물 및 복합산화티탄 등)를 이용하여 평면 모양으로 제작한 광촉매 제품에도 적용하고 있다.
이 방법은 색소가 탈색하는 정도로 광촉매 성능을 조사하는 것으로, 색소로는 내광성이 뛰어난 청색 염료인 메틸렌블루 10 mg/l 농도의 수용액을 사용한다. 2개의 블랙라이트 형광램프(20 W형 FL20S, BLB상당품) 광원 밑에 10cm x 10 cm 크기의 시험시료를 놓고 시험시료 표면의 자외선 강도는 1 mW/㎠로 조절한다.
그리고 시험시료 표면에 메틸렌블루 10 mg/l의 수용액을 0.1 ㎖ 떨어뜨린 후 그 위에 3cm x 3 cm 크기의 플라스틱 투명 필름을 덮는다. 그 위에 바깥 지름 9 cm의 플라스틱 샬레 뚜껑을 덮고 자외선 강도 1 mW/㎠의 빛을 1시간 조사한 후 착색 유무를 관찰한다. 시험시료가 색이 있어 착색 유무를 확인하기 어려운 경우에는 여과지 등으로 빨아들여 그 색을 관찰한다. 같은 시험시료에 대해 동일한 시험을 3번 실시하여, 또 3장의 시험시료에 대해 빛이 없는 조건에서 1시간 방치한 후 착색 상태에 변화가 없으며 건조하지 않았음을 확인한다.
시험하기 전에 1 mW/㎠의 빛을 시험시료의 표면에 3시간 이상 쪼여 시험시료의 표면을 깨끗하게 처리하고, 공기 중의 산소를 메틸렌블루 수용액에 충분히 용해시킨다. 시험법에 대해 자세한 내용은 광촉매제품 기술협의회 홈페이지를 참조하기 바란다.
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가스백법 – 아세트알데히드 가스를 이용한 시험법
가스백법에는 A법과 B법이 있으며, A법은 시험가스의 흡착을 무시할 수 있는 기재 및 광촉매로 이루어진 광촉매 제품(광촉매 재료도 포함하여)에 적용하는 방법이다. 미니 코크가 있는 5L의 투명한 플라스틱 봉지 속에 10 cm x 10 cm 크기의 시험시료를 넣고 밀폐한다. 봉지 속에 공기로 희석한 80~100 ppm의 아세트알데히드 시험가스를 3L 채운다. 여기에 액상 필름 밀착법과 동일하게 1 mW/㎠ 강도의 자외선을 2시간 쪼인 후, 아세트알데히드의 농도를 측정한다. 농도 측정은 검지관 또는 가스크로마토그래프를 이용한다. 이 실험을 2개의 시험시료에 대해 실시하고, 아울러 2개의 시험시료는 빛을 쪼이지 않은 조건에서 같은 방법으로 2시간 방치하여 아세트알데히드의 농도가 초기 농도의 90% 이하로 감소하지 않음을 확인한다. 90% 이하로 감소한 경우에는 가스백 B법을 이용한다.
가스백 B법은 무시할 수 없을 정도로 시험가스가 기재 등에 흡착하는 광촉매 제품(광촉매 재료도 포함)에 적용한다. 가스백 A법과 마찬가지로 봉지 속에 시험 시료(5 cm x 5 cm 크기)를 넣고 밀폐한다. 봉지 속에 아세트알데히드를 넣고 시험시료에 최대한 많이 흡착하도록 한다. 그 다음 봉지 속에 공기로 희석한 80~100 ppm의 아세트알데히드 가스를 3L 채운다. 여기에 1 mW/㎠ 강도의 자외선을 20시간 쪼인 후 아세트알데히드의 농도를 검지관 또는 가스크로마토그래프로 측정한다. 이 실험을 2개의 시험시료에 대해 실시하고, 아울러 2개의 시험시료는 빛을 쪼이지 않은 조건에서 같은 방법으로 20시간 방치하여 아세트알데히드의 농도가 초기 농도의 90% 이하로 감소하지 않음을 확인한다. 시험 전 전처리로 1 mW/㎠의 빛을 시험시료 표면에 3시간 이상 쪼여 표면을 깨끗하게 한다.
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품질규격(품질과 안전에 관한 자주규격) – 3가지 광촉매 성능 기준
소비자가 안심하고 광촉매 제품을 이용할 수 있으며, 일정 수준의 광촉매 상품을 이용할 수 있도록 하기 위해서는 품질과 안전에 관한 규격이 필요하다. 광촉매제품 기술협의회에서는 광촉매 성능 기준 및 광촉매 안전성 기준을 정하여 2001년 6월 21일 총회에서 발표하였다. 광촉매 성능 기준으로 광촉매 성능 평가 시험법에 의거하여 3가지 기준을 정하였다.
3가지 기준으로는 광촉매 성능 평가 시험법 I 의 액상 필름 밀착법을 이용한 경우에는 10 mg/l 메틸렌블루 수용액의 청색이 자외선(강도 1 mW/㎠)을 1시간 쪼인 후 탈색될 것, 광촉매 성능 평가 시험법 IIb의 가스백B법에서는 자외선( 강도 1 mW/㎠)을 20시간 쪼인 후에 초기 농도 80~100 ppm의 아세트알데히드가 70% 이상 제거될 것 등이다.
이들 3가지 광촉매 성능 기준은 평면 모양의 광촉매 제품, 산화티탄 분말, 졸, 분산액, 코팅제, 담지물 및 복합 산화티탄이나 흡착이 많이 일어나는 광촉매 재료 등 다양한 광촉매 제품에 적용이 가능하다. 평면 모양의 광촉매 제품처럼 3가지의 광촉매 성능 기준 중에서 복수의 기준 적용이 가능한 경우에는 각각의 광촉매 성능평가 시험법에서의 시험 결과가 광촉매 성능 기준에 서로 부합되도록 기준을 만들었다. 품질과 안전에 관한 자주규격을 통과한 광촉매의 안전성 기준에 대해서는 다음에서 설명하겠다.
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안전성 기준 – 구성성분으로 함유되는 것을 금지하는 화학물질
광촉매 제품으로 사용되는 광촉매에는 식품 첨가물로도 인정받고 있는 안전하고 독성이 없는 산화티탄 뿐 아니라 바인더나 분산제 등 여러 가지 화학물질이 포함된다. 그러므로 누구나 광촉매 제품을 안심하고 사용할 수 있도록 광촉매제품 기술협의회에서는 광촉매의 안전성 기준을 정하였다.
우선 광촉매의 안전성 기준의 기본사항으로서 광촉매 제품에 사용하는 광촉매에는 구성성분으로 다음과 같은 화학물질을 포함하지 않아야 한다.
- 화학물질의 심사 및 제품 등의 규제에 관한 법률 및 관련 법규에 들어있지 않은 화학물질
- 제1종 특정 화학물질, 제2종 특정 화학물질, 지정 화학물질로서 화심법 시행령으로 지정된 화학물질. 단, 지정 화학물질로서 본 광촉매제품 기술협의회가 안전성에 문제가 없다고 인정한 물질에 대해서는 제외한다.
- 원자력 기본법 제20조에 규정한 방사성 물질
- 유해물질을 함유하는 가정용품의 규제에 관한 법률 및 관련 법률로 규제하는 화학물질
- 그 밖에 본 광촉매제품 기술협의회가 안전성에 문제가 있다고 인정한 물질(발암성물질, 신경독, 내분비성 교란물질 등)
광촉매 제품에 사용하는 광촉매의 구성성분은 급성 경구독성, 피부1차 자극성, 변이원성, 피부 감작성의 안전성 기준을 모두 통과한 것으로 제한하고 있다.
광촉매 제품의 안전성 확인은 기본적으로 사용한 광촉매 재료의 안전성을 확인하는 인정하는 것으로 한다. 단, 피부에 장시간 접촉하여 사용하는 제품, 식품과 접촉할 가능성이 있는 제품에 대해서는 재질시험, 요출시험이나 피부 첨부시험의 안전성 기준에 적합하여야 한다고 되어 있다.
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자주규격 등 적합성 표시(SITPA마크 표시 인증시스템)
광촉매제품 기술협의회에서는 광촉매 성능평가시험법과 품질 및 안전에 관한 자주규격을 정하고 이를 보급하는데 노력함과 동시에 광촉매 성능 인증 마크인 SITPA 마크 및 사업자가 소비자에게 제공해야 할 정보 기준(광촉매 제품 기준)을 정하였다. 소비자가 알기 쉽도록 광촉매 성능 기준을 만족시키는 제품에 대해 SITPA 마크를 사용할 수 있도록 하는 SITPA 마크 표시 인증 시스템을 2001년 10월부터 도입하였다.
이 시스템은 기업이 자사 책인 하에 실시하는 것으로 회원기업이 자사 제품이 광촉매 성능 기준을 만족한다고 판단되면 찬조 회원 등 상호 체크 참가 측정기관에 광촉매 성능 평가 시험법에 의한 시험을 의뢰한다. 여기서 교부받은 시험 성적서를 광촉매 제품 자주등록 신청서에 처뭅하여 광촉매제품 기술협의회에 광촉매 마크 표시 신청을 하고 SITPA 마크 관리 운용 규정에 따라 자사 제품에 SITPA 마크 표시를 하는 것이다. 광촉매제품 기술협의회는 SITPA 마크 인증기관이 아니므로 신청은 무료이며 제품에 대해 소비자의 문의가 있을 경우에는 시험성적서 등을 공개하여야 한다.
신청 기업은 자사에서 제조, 또는 판매하는 광촉매 제품에 대해 품질과 안전에 관한 자주규격과 광촉매 제품 기준에 따라 품질 관리하면서 소비자의 문의나 요망 사항에 책임을 지고 대응하여야 하며 이를 위해 광초갬 제품 관리책임자를 둘 것을 의무화하고 있다. 이러한 정보 공개 원칙에 따른 SITPA 마크 표시 인증 시스템의 정비로 광촉매 상품의 신뢰성 향상과 나아가서는 광촉매 산업의 건전한 발전을 도모하고자 한다.
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참고글