국내에서는 미세먼지를 국가적 재난으로 지정하였으며 이를 저감하기 위한 노력이 진행되고 있다. 하지만 초미세먼지(PM2.5)의 경우 관측이 시작된 2015년 이후 연평균 농도 기준치인 25㎍/㎥를 지속적으로 초과하고 있는 실정으로 2019년에는 초미세먼지 농도가 150㎍/㎥일 경우 발령하는 경보의 횟수가 11회로 나타났다. PM2,5는 다양한 방법을 통해 저감할 수 있으며 그중 발생원인 물질인 ...
국내에서는 미세먼지를 국가적 재난으로 지정하였으며 이를 저감하기 위한 노력이 진행되고 있다. 하지만 초미세먼지(PM2.5)의 경우 관측이 시작된 2015년 이후 연평균 농도 기준치인 25㎍/㎥를 지속적으로 초과하고 있는 실정으로 2019년에는 초미세먼지 농도가 150㎍/㎥일 경우 발령하는 경보의 횟수가 11회로 나타났다. PM2,5는 다양한 방법을 통해 저감할 수 있으며 그중 발생원인 물질인 질소산화물(NOX)의 저감을 통해 PM2.5의 생성을 억제할 수 있다. NOX는 대기오염물질로 산성비, 오존, 입자상 오염물질의 발생원인이다. NOX는 TiO2와 자외선을 통한 광화학반응을 활용하여 저감이 가능하다. 본 연구에서는 환기장치에 TiO2와 UV-A Lamp를 활용한 모듈을 적용하여 NOX 저감 가능성을 제시하였다.
(1) 환기장치에 TiO2를 적용하기 위해 아나타제 구성의 TiO2가 혼입된 코팅제를 덕트 내부에 도포하였으며 이를 활용하여 NOX 저감 실험을 실시하였다. 또한, 다양한 환경조건에서의 NOX 저감 성능 변화를 확인하였다. UV-A 광량의 경우 7.5W/㎡, 10.0W/㎡, 12.5W/㎡, 15.0W/㎡을 적용하였으며 NO 가스주입 농도는 0.250ppm, 0.500ppm, 0.750ppm, 1.000ppm을 적용하였다.
(2) 실험 결과 UV-A 광량 모든 조건에서 NOX 93.07%에서 97.37%의 제거율을 나타냈으며 광량이 증가할수록 TiO2의 광 활성도에 영향을 주어 제거율이 증가하는 것으로 확인되었다. 또한, NO 가스 주입 농도 조건에서도 93.71% ~ 96.41%의 NOX 제거율을 나타내었으며 NO 가스의 농도가 낮을수록 제거율이 높은 것으로 확인되었다. 이는, 같은 광량 조건에서 저감할 수 있는 NOX의 양이 동일하기 때문에 낮은 농도의 조건에서 저감률이 상승하는 것으로 판단된다. 반면, NO2는 모든 실험 조건에서 농도가 증가하였으며 이는 NO의 산화 반응으로 인해 증가하는 것으로 사료된다.
(3) TiO2와 UV-A의 광화학반응을 통한 NOX 저감 여부를 확인하기 위해 중간생성물인 질산염(NO3-) 검출량을 확인할 수 있는 Ion Chromato graphy 분석을 실시하였다. 분석결과 약 2배 이상 검출량의 증가를 확인하였으며 이를 통해 축소모형 내의 NOX는 TiO2와 광화학반응을 통해 농도 저감이 이루어진 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 TiO2 코팅제가 적용된 환기 덕트 축소모형의 NOX 저감 가능성을 확인하였으며 다양한 실험 조건에서도 TiO2 광촉매의 광화학반응으로 NOX 저감이 가능할 것으로 사료된다. 본 연구는 한정적인 체적과 폐회로 상태인 축소모형을 통해 대기오염물질 중 NOX 저감 가능성을 확인하였다. 실험에 사용된 축소모형보다 체적이 증가하거나, 개방된 회로 상태의 환기 덕트를 통해 NOX 저감 성능변화 확인을 위한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
국내에서는 미세먼지를 국가적 재난으로 지정하였으며 이를 저감하기 위한 노력이 진행되고 있다. 하지만 초미세먼지(PM2.5)의 경우 관측이 시작된 2015년 이후 연평균 농도 기준치인 25㎍/㎥를 지속적으로 초과하고 있는 실정으로 2019년에는 초미세먼지 농도가 150㎍/㎥일 경우 발령하는 경보의 횟수가 11회로 나타났다. PM2,5는 다양한 방법을 통해 저감할 수 있으며 그중 발생원인 물질인 질소산화물(NOX)의 저감을 통해 PM2.5의 생성을 억제할 수 있다. NOX는 대기오염물질로 산성비, 오존, 입자상 오염물질의 발생원인이다. NOX는 TiO2와 자외선을 통한 광화학반응을 활용하여 저감이 가능하다. 본 연구에서는 환기장치에 TiO2와 UV-A Lamp를 활용한 모듈을 적용하여 NOX 저감 가능성을 제시하였다.
(1) 환기장치에 TiO2를 적용하기 위해 아나타제 구성의 TiO2가 혼입된 코팅제를 덕트 내부에 도포하였으며 이를 활용하여 NOX 저감 실험을 실시하였다. 또한, 다양한 환경조건에서의 NOX 저감 성능 변화를 확인하였다. UV-A 광량의 경우 7.5W/㎡, 10.0W/㎡, 12.5W/㎡, 15.0W/㎡을 적용하였으며 NO 가스주입 농도는 0.250ppm, 0.500ppm, 0.750ppm, 1.000ppm을 적용하였다.
(2) 실험 결과 UV-A 광량 모든 조건에서 NOX 93.07%에서 97.37%의 제거율을 나타냈으며 광량이 증가할수록 TiO2의 광 활성도에 영향을 주어 제거율이 증가하는 것으로 확인되었다. 또한, NO 가스 주입 농도 조건에서도 93.71% ~ 96.41%의 NOX 제거율을 나타내었으며 NO 가스의 농도가 낮을수록 제거율이 높은 것으로 확인되었다. 이는, 같은 광량 조건에서 저감할 수 있는 NOX의 양이 동일하기 때문에 낮은 농도의 조건에서 저감률이 상승하는 것으로 판단된다. 반면, NO2는 모든 실험 조건에서 농도가 증가하였으며 이는 NO의 산화 반응으로 인해 증가하는 것으로 사료된다.
(3) TiO2와 UV-A의 광화학반응을 통한 NOX 저감 여부를 확인하기 위해 중간생성물인 질산염(NO3-) 검출량을 확인할 수 있는 Ion Chromato graphy 분석을 실시하였다. 분석결과 약 2배 이상 검출량의 증가를 확인하였으며 이를 통해 축소모형 내의 NOX는 TiO2와 광화학반응을 통해 농도 저감이 이루어진 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 TiO2 코팅제가 적용된 환기 덕트 축소모형의 NOX 저감 가능성을 확인하였으며 다양한 실험 조건에서도 TiO2 광촉매의 광화학반응으로 NOX 저감이 가능할 것으로 사료된다. 본 연구는 한정적인 체적과 폐회로 상태인 축소모형을 통해 대기오염물질 중 NOX 저감 가능성을 확인하였다. 실험에 사용된 축소모형보다 체적이 증가하거나, 개방된 회로 상태의 환기 덕트를 통해 NOX 저감 성능변화 확인을 위한 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
In Korea, fine dust has been designated as a national disaster, and efforts are being made to reduce it. However, in the case of ultrafine dust (PM2.5), it has exceeded the annual average concentration standard of 25㎍/㎥ since 2015 when observation began. In addition, in 2019, the number of warnings ...
In Korea, fine dust has been designated as a national disaster, and efforts are being made to reduce it. However, in the case of ultrafine dust (PM2.5), it has exceeded the annual average concentration standard of 25㎍/㎥ since 2015 when observation began. In addition, in 2019, the number of warnings issued when the ultrafine dust concentration was 150㎍/㎥ was 11 times. PM2.5 can be reduced through various methods, and the generation of PM2.5 can be suppressed by reducing Nitrogen Oxide (NOX), a substance that causes it. NOX is an air pollutant and causes acid rain(HNO3), Ozone(O3), and particulate pollutants. NOX can be reduced by utilizing TiO2 and photochemical reactions through ultraviolet rays. In this study, the possibility of NOX reduction was suggested by applying a module using TiO2 and UV-A Lamp to ventilation devices.
(1) In order to apply TiO2 to the ventilation system, a coating agent including TiO2 having an anatase configuration was applied inside the duct, and an NOX reduction experiment was conducted using the coating agent. In addition, changes in NOX reduction performance under various environmental conditions were confirmed. In the case of UV-A light, 7.5W/㎡, 10.0W/㎡, 12.5W/㎡, and 15.0W/㎡ were applied, and NO gas injection concentrations were 0.250ppm, 0.500ppm, 0.750ppm, and 1.000ppm.
(2) Experimental results showed that NOX 93.07% to 97.37% removal rate under all conditions of UV-A light volume, and it was confirmed that the higher the light amount, the higher the removal rate by affecting the light activity of TiO2. In addition, the NOX removal rate was 93.71% to 96.41% under NO gas injection concentration conditions, and it was confirmed that the lower the NO gas concentration, the higher the removal rate. Since the efficiency that can be reduced under the same light amount condition is the same, it is judged that the reduction rate increases under low concentration conditions. On the other hand, NO2 increased in concentration under all experimental conditions, which is thought to increase due to the oxidation reaction of NO
(3) Ion Chromatography analysis was performed to confirm the detection amount of Nitrate(NO3-), an intermediate raw gift, to confirm whether NOX was reduced through photochemical reactions between TiO2 and UV-A. As a result of the analysis, it was confirmed that the amount of detection was increased by about twice or more, and through this, it was judged that the concentration of NOX in the scale model was reduced through a photochemical reaction with TiO2.
This research confirmed the possibility of reducing NOX in the ventilation duct scale model to which the TiO2 coating agent is applied, and it is believed that it would be possible to reduce NOX through a photochemical reaction of the TiO2 photocatalyt even under various experimental conditions. This study confirmed the possibility of NOX reduction among air pollutants through a reduced model in limited volume and closed circuit conditions. It is judged that additional research is needed to confirm the volume increase compared to the reduced model used in the experiment and the change in NOX reduction performance using the ventilation duct in the open circuit state.
In Korea, fine dust has been designated as a national disaster, and efforts are being made to reduce it. However, in the case of ultrafine dust (PM2.5), it has exceeded the annual average concentration standard of 25㎍/㎥ since 2015 when observation began. In addition, in 2019, the number of warnings issued when the ultrafine dust concentration was 150㎍/㎥ was 11 times. PM2.5 can be reduced through various methods, and the generation of PM2.5 can be suppressed by reducing Nitrogen Oxide (NOX), a substance that causes it. NOX is an air pollutant and causes acid rain(HNO3), Ozone(O3), and particulate pollutants. NOX can be reduced by utilizing TiO2 and photochemical reactions through ultraviolet rays. In this study, the possibility of NOX reduction was suggested by applying a module using TiO2 and UV-A Lamp to ventilation devices.
(1) In order to apply TiO2 to the ventilation system, a coating agent including TiO2 having an anatase configuration was applied inside the duct, and an NOX reduction experiment was conducted using the coating agent. In addition, changes in NOX reduction performance under various environmental conditions were confirmed. In the case of UV-A light, 7.5W/㎡, 10.0W/㎡, 12.5W/㎡, and 15.0W/㎡ were applied, and NO gas injection concentrations were 0.250ppm, 0.500ppm, 0.750ppm, and 1.000ppm.
(2) Experimental results showed that NOX 93.07% to 97.37% removal rate under all conditions of UV-A light volume, and it was confirmed that the higher the light amount, the higher the removal rate by affecting the light activity of TiO2. In addition, the NOX removal rate was 93.71% to 96.41% under NO gas injection concentration conditions, and it was confirmed that the lower the NO gas concentration, the higher the removal rate. Since the efficiency that can be reduced under the same light amount condition is the same, it is judged that the reduction rate increases under low concentration conditions. On the other hand, NO2 increased in concentration under all experimental conditions, which is thought to increase due to the oxidation reaction of NO
(3) Ion Chromatography analysis was performed to confirm the detection amount of Nitrate(NO3-), an intermediate raw gift, to confirm whether NOX was reduced through photochemical reactions between TiO2 and UV-A. As a result of the analysis, it was confirmed that the amount of detection was increased by about twice or more, and through this, it was judged that the concentration of NOX in the scale model was reduced through a photochemical reaction with TiO2.
This research confirmed the possibility of reducing NOX in the ventilation duct scale model to which the TiO2 coating agent is applied, and it is believed that it would be possible to reduce NOX through a photochemical reaction of the TiO2 photocatalyt even under various experimental conditions. This study confirmed the possibility of NOX reduction among air pollutants through a reduced model in limited volume and closed circuit conditions. It is judged that additional research is needed to confirm the volume increase compared to the reduced model used in the experiment and the change in NOX reduction performance using the ventilation duct in the open circuit state.
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