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광촉매 란....

광촉매란 빛(Photo)+촉매(Catalyst)의 합성어로 빛을 흡수하는 광화학반응을 통하여 화학반응시 필요한 활성화 에너지를 낮추고 반응속도를 향상시켜 산화환원반응을 촉진시키는 물질이다.

TiO2 광촉매란

광촉매의 원료로 사용이 가능한 반도체의 성격을 가지고 있는 물질은 CdS, CdSe, ZnO, TiO2등 여러 가지가 있지만 그 중에서도 TiO2가 가장 많이 사용된다. TiO2가 가장 많이 사용되는 이유는 빛에 의한 부식성이 없고 생물학적, 화학적으로 무해하여 인체에 영향을 주지 않을뿐더러 광촉매의 용매로 사용되는 산, 염기, 유기용매에 대해 안정적이며 경제적인 측면에서 저렴하기 때문이다. TiO2은 집의 도료나 화장품의 백색안료 또는 자동차 도료, 플라스틱, 잉크, 종이 등에도 사용되고 무해성과 안정성이 입증되어 식품에도 포함되어 사용되고 있다. 자원적으로도 매우 풍부하고 내구성, 내마모성이 좋아 시공 후 오랜동안 사용되어야 하는 광촉매의 원료로 매우 적합하다.

광촉매의 반응원리

광촉매의 원료가 되는 CdS, CdSe, ZnO, TiO2 등은 모두 반도체의 특성을 가지고 있는데, 반도체는 밴드갭(band gap)이상의 에너지를 외부에서 받으면 전자(e-), 정공(h+)쌍을 발산하는 특성을 가지고 있다. 광촉매에 밴드갭(band gap)이상의 에너지를 갖는 빛을 조사하면 내부에 전자(e-), 정공(h+)쌍이 생성되고 이것이 광촉매 표면에 흡착된 유기물질과 반응해 산화환원반응을 일으켜 흡착된 물질을 분해하게 된다. 이것이 광촉매의 원리이다.

광촉매가 가지는 특성으로 크게 산화환원작용과 친수성으로 구분지어 말할 수 있다.

산화환원작용

산화환원작용은 광촉매에서 생성된 전자(e-), 정공(h+)쌍이 공기중의 O2, H2O와 반응을 일으켜 TiO2 표면에 수퍼옥사이드 음이온(O2-)과 수산라디칼(-OH)로 된 2종의 활성산소를 생성한다.

수산라디칼의 산화력은 다른 산화제의 산화력을 비교했을 때 매우 월등하며 높은 산화, 환원 전위를 가지고 있기 때문에 NOx, 휘발성유기화합물(VOCs) 및 각종 악취 물질을 효과적으로 분해하여 축사폐수, 오수, 공장폐수의 BOD, 색도 및 난분해성 오염물질, 환경호르몬 등을 완벽히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 병원성대장균, 황색포도구균, O-157등 각종 병원균과 박테리아를 99%이상 살균하는 등 모든 대상물질을 산화시키는 능력을 갖고 있다.

친수성

친수성이란 유리 등의 재료표면에 물이 잘 어울리는 현상으로, 많은 재료에서 물을 떨어뜨리면 물방울이 생기는데 반해 광촉매를 코팅한 재료에 자외선이 닿은 후에는 물은 물방울이 되지 않고, 거의 완전히 퍼져버리는 것을 볼 수 있다. 빛이 조사된 TiO2은 공기중의 H2O가 반응하여 친수성이 매우 좋은 친수기(-OH)가 생성되어 TiO2 표면은 오염물질의 부착을 방지하는 내오염성을 갖게 되며, 부착된 오염물질은 강우나 물에 의해 쉽게 세척되게 하는 자정성(self-cleaning)을 가진다.

광촉매의 5대 응용효과

구분		응용분야
항균, 살균,방취		병원, 화장실, 부엌 등 세균이 있을 곳에는 모두 적용가능
유기물분해	청소편리	터널 전등, 터널벽, 욕실, 각종 주방용품, 가구, 컴퓨터, 모니터 등
초 친수성	방오작용	유리창, 새시, 타일, 천장, 도로표지판, 전등, 차음벽, 굴절 유리판, 강판, 알루미늄 패널, 벽돌, 유리막, 안내 표지판, 진열장유리, 외장유리, 태양전지 상판유리,헤드라이트, 플라스틱/유리 그린하우스 등.
초 친수성	성애방지	도로 거울, 욕실 거울, 장식장 유리, 창내벽, 헬멧, 광학렌즈, 에어컨 열교환기, 고전압 케이블, 자동차 사이드 미러, 백미러, 오토바이 앞 유리 등
기타	특수용도	수질/해양 오염물질 분해, 토지 오염물 분해
물분해		수소와 산소 분해에 의한 크린 에너지 생성

산화티탄의 안전성

광촉매로 사용되는 산화티탄은 물리화학적으로 안전한 물질이며 식품첨가물로 미국에서는 1968년, 일본에서는 1983년에 인증받았으며 식품(화이트 초코렛 등), 화장품(기능성 화장품 및 립스틱)등이 널리 사용되고 있다. 특히 일본의 경우 T사에서 광촉매를 코팅한 타일로 일본식품분석센터(1995년3월3일) 및 미쯔비시 화학안전 과학연구소(2000년2월24일)에서 피부 일시 자극시험 및 급성경구독성시험을 통해 그 안전성이 입증되었다.

활성산소의 안전성

활성산소란 통상 대기중에 존재하며 체내에서도 늘 생성된다. 이 활성산소는 대량으로 체내에 흡입되는 경우에 인체에 악영향을 주는 경우가 많다. 광촉매 작용에 의해 생성된 활성산소는 어디까지나 코팅표면에서 진행되는 물질이며 공기중에 부유하는 물질은 아니다. 일상생활에서 활성산소가 도움이 되는 예로써 일반적으로 사용되는 과산화수소를 들 수 있다. 과산화수소는 피부표면에 활성산소를 생성시켜 세균, 잡균을 소독하는 작용을 한다.

구분	주요적용처	광촉매 효과
가정	병원, 화장실, 부엌 등 세균이 있을 곳에는 모두 적용가능	공기정화, 탈취, 항균
사무실/공장	벽면, 흡연실, 집기류, 식품공장, 화학공장, 인쇄공장	공기정화, 담배냄새, 유해물질 제거
식품/창고	식당, 레스토랑, 대형급식소, 냉장고, 주방, 창고	식중독예방, 탈취, 항균, 항곰팡이
아동/노인복지시설	유치원, 아동시설, 카페트, 침구류, 커텐, 유니폼, 노인시설	질병감염예방, 탈취, 항균
건물외벽/유리창	외벽, 유리, 간판, 텐트, 도로표지판	외벽의 방오, 곰팡이 방지
자동차	승용차, 화물차, 택시, 버스, 냉장차	차내 탈취, 방오, 담배냄새, 항균, 항곰팡이
병원/동물병원	입원실, 수술실, 침구류, 바닥, 벽면, 커텐, 환자복, 동물취	병원내 감염예방, 탈취, 항균, 멸균
유흥업소/숙박시설	노래방, 주점, 여관, 호텔, 침구류, 카페트, 커텐, 가구류	담배, 향수냄새, 항균, 탈취, 항곰팡이

가정

새로 입주하는 아파트나 주택에 사용되는 내장재 및 페인트에서는 여러 가지 유해물질(환경호르몬, 포름알데히드, VOCs등)을 배출하여 쾌적한 공간조성에 걸림돌이 되고 있다. 이런 유해물질은 실내 공기질의 수준을 떨어뜨리고 실내에서 주로 생활하는 현대인에게 있어서 신축건물증후군과 같은 병을 발생시키기도 한다. 또한 주방이나 화장실 같이 습기가 많은 곳은 곰팡이나 세균의 서식환경으로 적당해 악취와 세균성 질병 발생의 원인이 되기도 한다. 이런 장소에 탈취, 항균의 기능이 탁월한 광촉매를 사용해 코팅 시공을 해주면 유해물질과 악취 등을 효과적으로 제거하여 쾌적한 공간을 만들어 갈 수 있다.

사무실/공장

직장인들이 활동하는 사무실이나 흡연실, 벽면, 집기 등에 담배냄새가 베어 있다면 외부인에게 쾌적하지 못한 모습을 보여주게 된다. 또한 화학, 인쇄공장에서는 인체에 유해한 유기물질을 다루기 때문에 작업환경의 안전성을 높이기 위해서는 유해물질을 제거할 수 있는 환경이 조성되어야 한다. 이곳에 광촉매 코팅시공을 해주면 사무실이나 흡연실 내 담배냄새 등 악취를 제거하고 공장 내 유해물질을 분해하여 쾌적하고 안전한 환경을 조성해 줄 것이다.

식품/창고

레스토랑이나 대형 급식소 같은 식당, 냉장고, 식품창고들은 많은 양의 식품들을 다루거나 머무르기 때문에 어떠한 곳보다 위생과 청결에 신경을 써야 한다. 많은 양의 식품을 다루다 보면 주변 환경에 위생상태가 취약해질 수 있고 이럴 경우 만약 고객들에게 좋지 못한 모습을 보이게 된다면 음식점에서는 매출과 이미지에 큰 타격을 받게 될 것이다. 광촉매는 자칫 잘못하면 취약해질 수 있는 식당 주방과 식품창고 등의 위생상태를 살균, 항균, 탈취 작용을 통하여 깨끗하고 안전하게 만들어 주므로 식중독같은 음식성 질병을 사전에 예방할 수 있다.

아동/노인복지시설

어린아이들과 노인들은 성인들에 비해 상대적으로 호흡기가 약해서 공기가 조금이라도 안 좋아지면 호흡기 질병에 쉽게 걸릴 수 있다. 또한 노인들에게는 피부노화로 인한 신진대사 능력 감소로 인해 피부에서 불포화 알데히드라는 성분이 발생하여 특유의 노인냄새가 나는데 이러한 냄새는 노인들에게 생활의 자신감과 활동을 위축시키기도 한다. 광촉매는 공기정화와 탈취효과를 통해 아동과 노인들의 건강하고 정상적인 활동을 보장한다.

건물외벽 / 유리창

건물 외벽과 유리창은 자동차의 매연가스, 먼지, 유기물질에 의해 항상 노출되어 있어 정기적인 청소를 실시하지 않을 경우 쉽게 더러워져 건물외관을 망칠 경우가 많다. 외관청소를 실시할 경우에도 일시적으로 깨끗해질 뿐 근본적인 해결책이 될 수 없다. 이때 광촉매를 사용하면 광촉매의 방오효과 (self cleaning)로 외관과 유리창에 묻어있는 유기물이나 NOx, SOx, Cl2, NH3등을 분해하여 제거한다.

자동차

자동차 내 카페트나 의자, 트렁크에는 담배냄새나 차내 악취가 나고 곰팡이가 서식할 수 있는데 광촉매를 사용하면 항균, 탈취 효과를 통하여 냄새와 곰팡이를 제거하여 새 차와 같은 느낌을 들게 해준다.

트리 설명

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