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광촉매를 적용한 재료 7 – 광촉매 도료
산화티탄 광촉매를 도료에 섞어 벽에 바르면 빛에 의해 도료의 유기물질이 분해되어 산화티탄 광촉매 가루가 떨어진다. 이러한 광촉매 작용을 이용하여 더러움 방지 도료가 만들어졌다. 건물 외벽이 더러워지면 산화티탄 광촉매 층이 함께 떨어지면서 깨끗한 벽이 나타나는 원리를 이용한다. 그러나
도료의 내구성이 낮고 벽에 닿으면 손이나 의복이 더워진다는 문제점이 있다. 이에 비해 산화티탄 광촉매에 의해 분해 되지 않는 물유리, 실리콘 수지, 테프론에 산화티탄 미립자를 첨가하여 분산시킨 광촉매 도료는 안정하다.
광촉매 도료를 벽에 바를 때, 광촉매 도료가 벽에 잘 발라지지 않으면 밑바르기를 하여야 한다. 밑바르기 위에 덧바르기가 필요한 경우에는 3중으로 바르기도 있다. 이처럼 광촉매 도료를 사용하는데 손이 많이 가고, 편의성이 낮아 광촉매 첨가 유기도료의 개발이 필요하다. 플라스틱 등 유기물에 산화티탄 입자를 섞으면 유기물이 광촉매에 의해 분해 되므로 유기도료를 만들 수 없다. 산화티탄 광촉매의 표면에 세라믹을 붙인 산화티탄 하이브리드 광촉매는 입자가 직접 유기물과 접촉하지 않아 고분자 도료에 분산시킬 수 있다.
광촉매 도료는 더러움 방지, 새집증후군 대책, 병원내 감염방지, 탈취, 항균, 항곰팡이, 질소산화물이나 황산화물에 의한 대기오염 개선 등 여러 용도에 사용될 수 있다. 광촉매 도료를 벽에 시공할 때는 시공 비용이 낮아지도록 한 번 칠하는 것으로 충분해야 바람직하며, 이 점이 해결되면 널리 보급될 수 있으리라 기대된다.
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광촉매를 적용한 재료 8 – 광촉매 필름
산화티탄 광촉매를 플라스틱 필름에 코팅하거나, 플라스틱에 광촉매를 넣어 만든 필름에 빛을 쪼여주면 필름이 분해되어 너덜너덜해진다. 플라스틱 필름의 표면에 보호층으로 무기물 실리카 등을 코팅하고 그 위에 산화티탄을 코팅하여 플라스틱이 광촉매에 의해 분해 되지 않는 필름이 개발되었다. 산화티탄 광촉매 입자 표면에 광촉매 기능이 없는 세라믹을 붙인 산화티탄 하이브리드 광촉매 입자로 코팅하거나 첨가한 필름도 개발되었다.
이들 필름은 주로 김서림 방지나 더러움 방지 용도로 사용된다. 유리창 양면에 광촉매 필름을 바르면 유리창 바깥쪽은 더러움 방지 기능을, 안쪽은 탈취나 항균, 새집증후군 방지 기능을 발휘한다. 또한 필름이 유리창 파손방지에도 도움이 된다.
광촉매 필름이 가장 많이 쓰일 수 잇는 곳은 농업 분야이다. 비닐하우스는 폴리염화비닐 필름으로 만드는데 공기 중의 오염물질이 붙으면 비닐 표면이 새까맣게 되어 태양광의 투과율이 떨어진다. 그러나 광촉매를 코팅한 폴리염화비닐 필름은 더러워지지 않으므로 태양광의 투과율을 높게 유지할 수 있다. 폴리염화비닐 필름을 오래 사용할 수 있어서 적당한 폐기 방법이 없어 사회 문제로 부각된 농업용 비닐의 폐기물 양을 줄일 수 있다.
광촉매 필름은 농작물의 신선도 유지에도 사용된다. 곡물이나 과일은 숙성할 때 숙성호르몬인 에틸렌 가스를 방출한다. 광촉매가 들어 있는 필름으로 싸두면 에틸렌이 이산화탄소와 물로 분해 되어 숙성이 억제되므로 농작물이 썩는 것을 막을 수 있다. 그러므로 딸기 팩이나 쌀 봉지를 광촉매 필름으로 만들면 신선도 유지에 효과적이다.
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광촉매를 적용한 재료 9 – 필터와 허니컴
최근 공기청정기 등에 광촉매 필터가 많이 사용되고 있다. 필터의 대부분은 벌집 모양으로 만든 종이나 부직포에 산화티탄 광촉매 입자를 부탁시켜 만든다. 벌집 구조는 표면적이 크고 공기가 쉽게 통할 수 있다는 장점이 있다. 활성탄을 같이 담지하여 초기 탈취 성능을 높이는 방법이 주류를 이루고 있다.
실내의 악취를 광촉매가 적용된 공기청정기로 제거할 때는 운전을 시작한 시점에 제거해야 할 유해 물질이 많아 공기청정기에 걸리는 부하가 가장 크다. 활성탄을 광촉매 입자와 함께 필터에 부착시키면 악취 등이 활성탄에 흡착된 악취 등 유해 물질이 광촉매 쪽으로 옮겨오기 어려워서 광촉매로 이들을 분해시키기 어렵다. 활성탄은 검어서 빛을 통과시키지 않으므로 활성탄에 가려진 광촉매는 정화 기능을 발휘할 수 없다. 이런 점에서 빛의 공급, 필터와 광원의 배치, 시스템 디자인이 광촉매의 성능에 아주 중요하다.
한편 종이 대신에 벌집 모양의 세라믹이나 금속 허니컴에 광촉매를 부착한 제품도 시판되고 있다. 세라믹이나 금속은 내열성이 뛰어나서 허니컴에 산화티탄을 도포한 후 높은 온도에서 소성시키면 강하게 부착되어 종이보다 내구성이 훨씬 뛰어나다. 그러나 허니컴은 전통 한지와 달리 빛이 통과하지 않으므로 허니컴을 광원과 수직으로 배치하여 및이 허니컴 내부까지 들어가도록 하여야 한다. 이들은 내수성도 뛰어나서 탈취 뿐 아니라 수처리나 24시간 목욕물 살균 등에 사용되고 있다.
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광촉매를 적용한 재료 10 – 콘크리트와 타일
광촉매를 붙인 콘크리트나 콘크리트 블록은 도로의 노면, 포장석, 방음판, 연안벽, 친수공원, 건물 외벽, 풀장, 모뉴멘트 등 여러 용도에 쓰인다. 광촉매 콘크리트는 산화티탄 광촉매 입자를 시멘트에 섞어 굳히거나, 콘크리트 표면에 산화티탄 박막을 코팅하거나, 산화티탄 박막을 코팅한 펠렛을 콘크리트 표면에 붙여 만든다.
도로 노면에 광촉매를 붙인 콘크리트를 사용하면 자동차 배출 가스에 들어 있는 대기오염물질인 질소산화물이나 황산화물을 제거하거나 도로변의 더러움 방지에 효과적이다. 친수공원, 연안벽, 풀장 등에 사용하면 미끄럼을 방지하고 이끼나 곰팡이의 번식도 억제할 수 있다. 건물 외벽에 사용하면 더러움 방지나 오염물질인 질소산화물이나 황산화물을 제거할 수 있어 효과적이다.
도로 노면에 광촉매를 붙인 콘크리트를 사용하면 노면이 차 바퀴나 사람의 신발과 항상 부딪칠 수밖에 없어 내마모성이 중요해진다. 산화티탄 박막을 바른 펠렛을 콘크리트 표면에 부착하거나 콘크리트 표면을 들숙날숙하게 만들어 움푹 파인 자리에 광촉매를 붙여 차바퀴나 신발과 직접 부딪히지 않도록 만든다. 방음판은 구멍이 많은 재료로 만들어 질소산화물과 황산화물이 잘 흡착하면서도 방음 성능이 우수하게 만든다.
광촉매를 적용한 타일도 신판되고 있다. 타일의 유약에 산화티탄 광촉매를 섞어 고온에서 소성하거나 타일 표면에 산화티탄 박막을 직접 발라 제조한다. 광촉매 타일은 건물 외벽이나 목욕탕의 내장 재료로 사용되며 주로 항균이나 항곰팡이 기능과 더러움 방지에 효과적이다. 유약에 산화티탄 광촉매를 섞어 고온에서 소성하여 타일 표면에 붙이면 고온에서 결정 구조가 변해 산화티탄이 광촉매 성능이 낮은 루타일 구조가 된다. 항균 성능을 높이기 위하여 은이나 구리 등 항균성 금속이온을 첨가하는데 이 복합 재료는 빛이 없어도 항균작용을 발휘한다.
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광촉매를 적용한 재료 11 – 금속판
광촉매를 적용한 철, 스테인레스, 티탄 등 금속판은 지붕 재료, 간판 재료, 건축 재료로 광범위하게 활용되며, 인테리어 제품, 그릇, 개수대 등을 만드는 재료로 사용된다. 금속판 표면에 산화티탄 광촉매를 직접 바르거나, 화학증착이나 물리증착 방법으로 표면에 증착시키기도 한다. 티탄 금속을 용사한 후 표면을 산화하여 산화티탄 박막을 형성시키기도 하며, 티탄 금속판의 표면을 산화시켜 산화티탄 박막을 만들기도 한다. 금속판 광촉매는 내열성이 우수하고 산화티탄 광촉매가 표면에 붙어 있기 때문에 광촉매 효과가 좋아 더러움 방지, 항균, 수처리, 탈취 등 여러 목적에 이용된다.
티탄 금속판의 표면을 산화시켜 산화티탄 박막을 만드는 방법은 기재인 티탄의 표면을 산화티탄으로 변화시켰으므로, 밀착성이 뛰어나 기재로부터 광촉매가 떨어지지 않으며 산이나 알칼리에 강하고 친수성이 뛰어나며 내식성과 내구성이 우수하다는 장점이 있다. 산화티탄 박막이 벗겨지거나 열화되어 광촉매 기능이 저하되어도 표면을 다시ㅅ 산화시켜 재생할 수 있으므로 영구적으로 재활용할 수 있다는 특징도 있다.
산화티탄 박막은 빛의 간섭 현상으로 여러 가지 색깔을 낼 수 있으므로 다채로운 색조의 산화티탄판 제조도 가능하다. 판 뿐 아니라 망, 선, 봉, 관, 스펀지, 다공성, 입상체, 부직포재 등 여러 가지 형상의 제품도 만들 수 있으며, 정밀 성형가공도 가능하여 금속망, 필터, 거울면으로 가공하기도 한다. 산화티탄 박막 재료는 현재 모뉴멘트, 조리기구, 표시판, 공기청정기, 수처리장치, 의료기기, 복지시설의 실버 기구, 수술용 기구나 기기, 거울, 광학기기, 안경테 등에 응용이 검토되고 있다. 내식성이나 내구성이 뛰어나기 때문에 광촉매 반응의 반응 용기로도 이용할 수 있다.
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참고글