[논문]UV-TiO<tex>$_2$</tex> 광촉매 기반의 공기 정화 시스템의 운전조건에 대한 연구

한창석; 장혁상

UV-TiO$_2$ 광촉매 기반의 공기 정화 시스템의 운전조건에 대한 연구
A Study on the Operational Variables of the UV-TiO$_2$ Based Photocatalytic Air Cleaning System 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.30 no.3, 2008년, pp.293 - 301

한창석 (영남대학교 건설환경공학부) , 장혁상 (영남대학교 건설환경공학부)

초록
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UV-TiO$_2$ 광촉매를 이용한 공기 정화 시스템에 운전조건에 대한 연구가 수행되었다. 이 연구에서 시스템의 운영 조건이 바뀜에 따른 오염물질 제거 특성을 관찰하기 위해 덕트 형태의 반응기를 제작하고, 스테인레스 격자망에 TiO$_2$를 코팅하였다. 또한 benzene을 이용하여 UV/TiO$_2$ 공정으로 유입농도를 변화시키고, 반응기로 들어오는 유량을 조절하여 TiO$_2$를 코팅한 스테인레스 격자망을 부착한 평판에서의 유속을 변화시켰으며, 코팅한 TiO$_2$ 광촉매량을 변화시키고, 일정한 양의 TiO$_2$ 광촉매를 코팅한 면적을 변화시켰으며, UV light intensity를 변화시켜 그에 따른 영향을 관찰하였다. 모든 실험에서의 상대습도는 55%, 반응기 온도는 45$^{\circ}C$를 유지하였다. 실험의 결과를 살펴보면, benzene의 유입농도가 증가할수록 제거효율이 감소하였고, 유속이 느려질수록, 즉 농도 경계층 두께(concentration boundary layer thickness)가 증가할수록, 코팅한 광촉매량, 광촉매를 코팅한 면적, 조사한 UV 램프의 intensity가 증가할수록 benzene 제거효율이 증가하였다. 본 연구 자료를 바탕으로 실내 공기 중 저농도의 VOCs를 대상으로 공기 정화 시스템을 설계할 경우 유용하게 적용할 수 있는 자료를 제시할 수 있다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

A study on the operational variables of the UV-TiO$_2$ based photocatalytic air cleaning system was tried. In this study, to examine effects as various air cleaning system conditions, a duct-type reactor was made, and TiO$_2$ was immobilized on a stainless mesh. Benzene was chosen as a target compound. Removal experiments for benzene were done under different initial benzene concentration, air velocity, TiO$_2$ loading, area coated TiO$_2$ as the same TiO$_2$ loading, and UV light intensity conditions. During the experiments, relative humidity was 55%, and reactor temperature was 45$^{\circ}C$. As a result, the photocatalytic degradation of benzene decreased as the inlet concentration increased. But the photocatalytic degradation increased as the concentration boundary layer thickness, amount of TiO$_2$, area coated TiO$_2$ as the same amount of TiO$_2$, and UV light intensity increased. Based on results of current study, they can be applied to the design of air cleaning system over low level VOCs in the indoor air.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이때, 건조 공기의 유량을 조절하여 항온수조(LCB-6D, (주)대한랩테크, Korea) 내 bubbler 내부의 액상 benzene 을 버블링하여 공급하였으며, 공급되는 benzene의 농도는 공기 정화 시스템 내부에서 일정한 농도(ppm 수준)로 유지 하였다. 본 실험은 실험 시 공급하는 오염물질을 극저농도로 일정하게 조절하는 것이 굉장히 어렵고 공기 정화 시스템에서의 오염물질 분해반응을 쉽게 관찰하기 위해 실제 실내에 존재하는 오염물질의 농도 보다 높은 농도에서 수행되었다.
본 연구를 통하여 실내 공기 중 저농도의 VOCs를 대상으로 UV/TiO₂ 반응을 이용한 공기 정화 시스템을 설계하여 운전할 경우 운전 조건을 조절함으로써 시스템을 유용하게 적용할 수 있는 자료를 제시했다고 판단된다.
본 연구에서는 UV/TiO₂ 광촉매 반응을 이용한 공기 정화 시스템의 운전 조건에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 자체 제작한 UV/TiO₂ 반응기를 이용하여 benzene의 처리에서 benzene의 처리효율에 미치는 인자와 반응기의 운전조건을 도출하기 위한 기초실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
이는 광촉매의 작용 특성상 광촉매 자체의 분해 성능과는 별도로 주어진 시간에 광촉매 용량당 접촉하는 처리기체의 용량을 최대화시키는 것은 전체 제거 효율 측면에서 중요한 변수가 되기 때문이고, 광촉매의 물성이 고정된 상황에서 시스템 운전조건을 조절하는 것이 더 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있는 하나의 방법이 되기 때문이다. 본 연구에서는 독일 Degussa사 제품의 TiO₂(P-25)를 기본 광촉매로 사용하여 여러 가지 시스템 운전 조건(유입농도, 농도 경계층 두께, 코팅한 광촉매의 양, 광촉매 코팅 면적, UV light intensity)에 따른 오염물질의 광분해 특성을 관찰하여 주어진 광촉매를 이용하여 광촉매 자체가 가지는 오염물질 분해 성능을 최대화시킬 수 있는 공기 정화 시스템 운전조건에 대한 연구를 수행하였다. 분석 대상 VOCs 물질로는 인체 발암성이 입증된 benzene을 사용하였다.

제안 방법

12) Fig. 1에 반응기의 스테인레스 격자망 표면에 형성되는 이론적인 농도 경계층을 나타내었으며, 위의 식을 이용하여 이론적인 동역학적 경계층과 농도 경계층의 두께를 계산하여 경계층이 화학 반응이 일어나는 공간으로 어느 정도 기여를 할 것인지 이론적으로 계산하였다. 이를 바탕으로 반응기 내 유속 조절을 통하여 평판에 생성되는 농도 경계층 두께를 이론적으로 계산하여 실험에 이용하였다.
TiO₂를 코팅한 스테인레스 격자망을 부착한 평판에 형성되는 이론적인 농도 경계층 두께가 benzene 제거효율에 미치는 영향을 조사하기 위해 유속을 변화시켰다. 이때 반응장치 출구 끝에 형성되는 이론적인 농도 경계층의 최대 두께는 유속에 따라 1.
공기 정화 시스템에서의 여러 운전 조건에 대한 영향을 파악하기 위해 Fig. 2와 같은 채널 형태의 공기 정화 시스템을 제작하여 benzene 분해 실험을 수행하였다. 본 실험에 사용한 공기 정화 시스템은 시료 발생 장치, 공급 공기용공기 정화 장치, 폭 160 mm, 높이 160 mm, 길이 410 mm 의 광촉매 반응장치, 평판에서의 유속을 조절하기 위해 시스템으로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 유속 조절 장치로 이루어져 있다.
공기 정화 시스템 설계 시 유입 가스의 농도와 농도 경계층 두께(유속), 광원의 세기, 코팅한 촉매의 양, 그리고 촉매를 코팅한 면적은 중요한 인자들이다. 동일한 조건에서 TiO₂를 코팅하지 않은 평판에 UV를 조사하여 benzene 분해 기본 실험을 수행하였고, TiO₂를 코팅한 스테인레스 격자망을 부착한 평판에 UV를 조사하여 실험을 수행하였다.
반응에 사용한 광원은 UV-C 파장영역을 가지고 최대 파장대가 250 nm이다. 또한 광촉매 반응장치 내부 벽면에 홈을 파 TiO₂를 코팅한 스테인레스 격자망을 부착한 평판을 장착할수 있도록 하였다.
, Korea)로 송풍기(삼상유도전동기, 1HP, 현대공업, Korea)를 제어하여 공급하였고, 반응기로 유입되는 공기 유량을 조절하여 반응기 내부의 TiO₂가 코팅된 스테인레스 격자망이 부착된 평판에서의 표면 속도를 조절하였다. 또한 반응이 일어나는 광촉매 반응장치 전단에 혼합 챔버(mixing chamber) 를 따로 설치하여 공급되는 benzene과 공기가 충분히 섞일 수 있도록 하였다.
또한 반응장치의 전․후단에 septum을 설치하여 gas tight syringe(50 μL, SGE)를 사용하여 반응기체 40μL를 채취한 후 FID가 장착된 GC(Varian, CP-3800, USA) 를 사용하여 광촉매에 의한 농도 감소를 측정하였다.
실험 초기 반응기로 유입된 오염물질이 촉매표면에 흡착 되어 제거되는 영향을 배제시키기 위해 공기 정화 시스템을 UV 램프가 작동되지 않은 상태에서 일정시간 가스를 흘려 반응장치 입․출구에서 채취한 오염물질의 농도가 일정하게 유지되는 것을 확인한 후에 본 실험을 수행하였다. 또한, UV 램프의 파장을 안정화시키기 위해 UV/TiO₂시스템 작동 10분 후에, 시료를 5회 이상 채취하여 분석하였다.
시스템 운전 조건에 따른 benzene 분해 특성을 알아보기 위하여 실험 시 UV 램프에 의한 온도 영향을 배제하기 위해 UV 램프 작동 시 방사되는 열에 의해 증가되는 온도 (40℃)를 측정하여 반응기를 해당 온도 이상(45℃)으로 유지하였다. 이를 위해 실리콘 열선과 단열재를 사용하여 반응기를 보온하였으며, 디지털 온도 조절계(DX4-KCSNR, (주)한영전자, Korea)를 사용하여 온도를 조절하였다.
시스템으로 공급되는 공기는 실험실 내부 공기를 인버터 컨트롤러(SV008iG5-1U, LS Industrial Systems Co., Ltd., Korea)로 송풍기(삼상유도전동기, 1HP, 현대공업, Korea)를 제어하여 공급하였고, 반응기로 유입되는 공기 유량을 조절하여 반응기 내부의 TiO₂가 코팅된 스테인레스 격자망이 부착된 평판에서의 표면 속도를 조절하였다. 또한 반응이 일어나는 광촉매 반응장치 전단에 혼합 챔버(mixing chamber) 를 따로 설치하여 공급되는 benzene과 공기가 충분히 섞일 수 있도록 하였다.
시스템의 입구에 설치된 공급 공기용 공기 정화 장치는 실험실 공기 중 입자상 물질을 제거하기 위하여 HEPA(high efficiency particulate air) filter를 제작하여 부착하였다. 실험용 benzene(99.
실험 초기 반응기로 유입된 오염물질이 촉매표면에 흡착 되어 제거되는 영향을 배제시키기 위해 공기 정화 시스템을 UV 램프가 작동되지 않은 상태에서 일정시간 가스를 흘려 반응장치 입․출구에서 채취한 오염물질의 농도가 일정하게 유지되는 것을 확인한 후에 본 실험을 수행하였다. 또한, UV 램프의 파장을 안정화시키기 위해 UV/TiO₂시스템 작동 10분 후에, 시료를 5회 이상 채취하여 분석하였다.
1에 반응기의 스테인레스 격자망 표면에 형성되는 이론적인 농도 경계층을 나타내었으며, 위의 식을 이용하여 이론적인 동역학적 경계층과 농도 경계층의 두께를 계산하여 경계층이 화학 반응이 일어나는 공간으로 어느 정도 기여를 할 것인지 이론적으로 계산하였다. 이를 바탕으로 반응기 내 유속 조절을 통하여 평판에 생성되는 농도 경계층 두께를 이론적으로 계산하여 실험에 이용하였다.
시스템 운전 조건에 따른 benzene 분해 특성을 알아보기 위하여 실험 시 UV 램프에 의한 온도 영향을 배제하기 위해 UV 램프 작동 시 방사되는 열에 의해 증가되는 온도 (40℃)를 측정하여 반응기를 해당 온도 이상(45℃)으로 유지하였다. 이를 위해 실리콘 열선과 단열재를 사용하여 반응기를 보온하였으며, 디지털 온도 조절계(DX4-KCSNR, (주)한영전자, Korea)를 사용하여 온도를 조절하였다. 또한 반응기로 공급되는 공기는 실험실 내 공기를 HEPA filter 로 정화하여 사용하였기 때문에 실험실 내의 상대습도를 디지털 온․습도계로 항시 체크하여 일정한 상대습도(55%) 가 유지되도록 하였다.
광촉매 반응을 이용한 공기 정화 시스템의 운전 조건에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 자체 제작한 UV/TiO₂ 반응기를 이용하여 benzene의 처리에서 benzene의 처리효율에 미치는 인자와 반응기의 운전조건을 도출하기 위한 기초실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

2와 같은 채널 형태의 공기 정화 시스템을 제작하여 benzene 분해 실험을 수행하였다. 본 실험에 사용한 공기 정화 시스템은 시료 발생 장치, 공급 공기용공기 정화 장치, 폭 160 mm, 높이 160 mm, 길이 410 mm 의 광촉매 반응장치, 평판에서의 유속을 조절하기 위해 시스템으로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 유속 조절 장치로 이루어져 있다.
본 연구에서는 기상 및 액상 VOCs 처리 분야에 널리 사용되고 있는 독일 Degussa P-25를 사용하였다. P-25는 anatase가 80%, rutile이 20% 인 혼합구조를 가지고 있으며^,13) 입경이 20∼30 nm, 비표면적이 55 m2/g 인²⁾ 비다공성 구형입자 형태이다.
본 연구에서는 독일 Degussa사 제품의 TiO₂(P-25)를 기본 광촉매로 사용하여 여러 가지 시스템 운전 조건(유입농도, 농도 경계층 두께, 코팅한 광촉매의 양, 광촉매 코팅 면적, UV light intensity)에 따른 오염물질의 광분해 특성을 관찰하여 주어진 광촉매를 이용하여 광촉매 자체가 가지는 오염물질 분해 성능을 최대화시킬 수 있는 공기 정화 시스템 운전조건에 대한 연구를 수행하였다. 분석 대상 VOCs 물질로는 인체 발암성이 입증된 benzene을 사용하였다.
실제 분해 반응이 일어나는 광촉매 반응장치는 두께가 10 mm인 아크릴 재질로 폭 160 mm, 높이 160 mm, 길이 205 mm인 반응장치 두 개를 연결하여 benzene 분해 실험을 할수 있도록 제작하였고, 반응장치 높이 방향 가운데에 UV 램프(germicidal 15W, G15T8-AN, Sanyo Denki Co., Japan) 3개를 장착하여 광촉매를 활성화하는데 사용하였다. 반응에 사용한 광원은 UV-C 파장영역을 가지고 최대 파장대가 250 nm이다.
시스템의 입구에 설치된 공급 공기용 공기 정화 장치는 실험실 공기 중 입자상 물질을 제거하기 위하여 HEPA(high efficiency particulate air) filter를 제작하여 부착하였다. 실험용 benzene(99.9%, Duksan) 가스는 soap film bubble test 로 보정한 MFC(mass flow controller, 5850E, Brooks Instrument, USA)로 건조 공기를 조절하여 반응기 내로 공급 하였다.

이론/모형

광촉매 반응장치 후단에는 반응장치 내부에 장착된 평판의 표면 유속을 측정하기 위해 Hot Wire Thermo-Anemometer( Model 407123, Extech Instruments cop., USA)를 사용하였다. 또한 반응장치의 전․후단에 septum을 설치하여 gas tight syringe(50 μL, SGE)를 사용하여 반응기체 40μL를 채취한 후 FID가 장착된 GC(Varian, CP-3800, USA) 를 사용하여 광촉매에 의한 농도 감소를 측정하였다.
이 과정을 반복하여 스테인레스 격자망에 부착되는 TiO₂ 양을 조절하였다. 스테인레스 격자망 및 TiO₂가 코팅된 스테인레스 격자망 표면 상태를 관찰하기 위하여 FE-SEM(field emission-scanning electron microscope, Hitachi model s-4100, Japan)을 사용하였다. FE-SEM의 분석 결과를 Fig.

성능/효과

1) 유입되는 benzene 농도가 증가함에 따라 제거효율이 감소하는 것을 바탕으로 광분해 반응을 이용한 기체상 오염물질 처리의 경우 고농도의 기체상 오염물질 보다는 저농도의 기체상 오염물질을 보다 효율적으로 분해, 처리할수 있다고 판단된다. 이는 실내 대부분의 오염물질이 저농도 존재하기 때문에 공기 정화 시스템을 실내 환경에 적용할 수 있는 가능성을 충분히 제시한다고 판단된다.
2) 평판에 형성되는 농도 경계층의 두께가 두꺼워질수록 benzene 제거효율이 증가하였고, TiO₂를 여기시키기 위해 조사한 UV 램프의 개수를 증가할수록, 즉 조사되는 UV light intensity가 증가할수록 benzene 제거효율이 증가하였다. 이는 공기 정화 시스템 운전 시 평판에서의 유속 조절을 통하여 평판에 형성되는 경계층의 두께를 증가시켜 더 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있다고 판단된다.
이것은 일정 수준 이상으로 광촉매를 사용하였을 경우 이미 반응에 필요한 촉매가 충분히 존재하기 때문이고, 지나치게 많은 양의 촉매를 코팅하게 되면 코팅된 두께로 인해 광에너지의 흡수와 투과를 방해하여 그 이상의 광촉매 활성을 나타내지 않게 되기 때문이라고 보고하였다.²⁾ 하지만 본 연구에서는 코팅한 양에 따라 제거효율이 증가함을 알 수 있었다. 이는 본 실험에서의 짧은 체류시간으로 오염물질이 촉매가 가지는 충분한 활성점과 촉매의 코팅 두께에 대한 영향을 적게 받은 것이라고 사료된다.
3) 동일한 면적에 코팅한 광촉매의 양을 증가시켰을 경우와 동일한 양의 광촉매를 면적을 증가시켜 코팅하였을 경우 둘 모두의 경우에서 benzene 제거효율이 증가하였다. 이는 스테인레스 격자망에 코팅되는 광촉매의 양이 증가할수록 TiO₂ 단위량에 대한 전체적인 처리대상 오염물질의 부하율이 낮아지기 때문인 것으로 판단되고, 또한 동일한 양의 광촉매를 넓게 펼쳐 얇은 두께로 코팅한 경우에는 TiO₂ 입자가 가지는 비표면적이 여러 겹으로 쌓였을 경우 다른 TiO₂ 입자들에 의해 간섭되는 비표면적의 영향이 작기 때문에 광촉매와 오염물질 간의 접촉 빈도를 증가시키고, 광에너지 흡수에서도 다른 입자의 간섭 없이 충분히 광촉매가 활성화되어 실제 오염물질의 광분해가 더 유리 했기 때문인 것으로 판단된다.
4) 본 연구의 실험결과 각 항목별로 조사된 제거율 차이가 대부분 10% 미만이며, 체류시간이 20.5 s인데 반하여 VOCs 제거율이 대부분 30% 미만으로 나타났다. 절대적인 제거효율측면에서 취약성이 있으나 이는 현재 개발되고 있는 광촉매적용 공기 정화 시스템의 공통적인 사항이며 본 실험 연구에서 얻어진 연구 결과는 향후 광촉매의 기초적인 성능의 개선효과와 관계없이 시스템 운영적인 측면에서 의미 있는 자료를 제공해 주는 것이기 때문에 실내 공기질 개선 시스템의 운전요소 검토측면에서 중요한 의미가 있다고 판단한다.
8에 나타내었다. Fig. 8에서 보듯이 동일한 양의 광촉매를 사용하였을 경우 코팅한 면적을 증가시킬수록 benzene 제거효율이 증가함을 확인할 수 있었다. 이때, 실제 코팅한 단위면적당, 단위 무게당 촉매가 받는 부하는 6.
광원의 세기에 따른 영향은 Fig. 6에서 보듯이 실험범위 안에서는 램프의 개수가 증가함, 즉 광원의 세기가 증가함(15, 30, 45 W)에 따라서 benzene 제거효율이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 UV light intensity를 직접 측정하지는 않았지만 선 연구¹⁹⁾에서 사용했던 UV 램프와 동일한 것(UV-C type)을 동일한 거리(5 cm)에서 사용하였기 때문에 UV 램프 하나의 경우 최대 파장 250 nm 에서 2.
이는 스테인레스 격자망에 코팅되는 광촉매의 양이 증가할수록 TiO₂ 단위량에 대한 전체적인 처리대상 오염물질의 부하율이 낮아지기 때문인 것으로 판단되고, 또한 동일한 양의 광촉매를 넓게 펼쳐 얇은 두께로 코팅한 경우에는 TiO₂ 입자가 가지는 비표면적이 여러 겹으로 쌓였을 경우 다른 TiO₂ 입자들에 의해 간섭되는 비표면적의 영향이 작기 때문에 광촉매와 오염물질 간의 접촉 빈도를 증가시키고, 광에너지 흡수에서도 다른 입자의 간섭 없이 충분히 광촉매가 활성화되어 실제 오염물질의 광분해가 더 유리 했기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 UV/TiO₂를 이용하는 공기 정화 시스템 운전 시 충분한 양의 광촉매를 코팅하는 것도 필요하지만, 그와 더불어 동일한 양이라도 광촉매를 코팅하는 면적을 증가시켜 광촉매와 오염물질이 접촉할 수 있는 기회를 늘려주는 것이 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 좋은 방법이 될 수 있다고 판단된다.
따라서 위의 결과로 볼 때, 반응기 내로 통과하는 유속을 줄여 줌으로써 평판에 형성되는 농도 경계층의 두께를 증가시켜 실제 광분해에 사용되는 반응기 내의 유효 공간 (effective volume)을 증가시켜 광촉매 반응의 효율을 증가시킬 수 있다고 판단된다.
이는 공기 정화 시스템 운전 시 평판에서의 유속 조절을 통하여 평판에 형성되는 경계층의 두께를 증가시켜 더 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있다고 판단된다. 또한 과도한 세기의 UV 빛을 조사하면 오히려 전체적인 광분해 효율은 낮아지지만, 본 연구에서는 UV 세기에 따라 분해율도 증가됨을 알 수 있었다. 이는 공기 정화 시스템 운전 시 평판에서의 유속과 광촉매에 조사해야할 광의 세기를 결정해 줄 수 있는 좋은 자료가 될 수 있다고 판단된다.
6에서 보듯이 실험범위 안에서는 램프의 개수가 증가함, 즉 광원의 세기가 증가함(15, 30, 45 W)에 따라서 benzene 제거효율이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 UV light intensity를 직접 측정하지는 않았지만 선 연구¹⁹⁾에서 사용했던 UV 램프와 동일한 것(UV-C type)을 동일한 거리(5 cm)에서 사용하였기 때문에 UV 램프 하나의 경우 최대 파장 250 nm 에서 2.83 mW/cm²인 것을 알 수 있다. 이 결과는 몇몇의선 연구^20∼22)에서와 유사한 결과를 보였는데, UV light intensity에 따른 반응 차수는 많은 유기화합물의 경우 비균일계 광촉매 반응에 대하여 0.
이와 같은 결과로 살펴보면, 광촉매 공정은 저농도의 오염물질에 대한 제거 효과가 고농도 오염물질에 대한 제거 효과 보다 더 좋은 것으로 보이고, 유입되는 오염물질의 농도에 따라 오염물질의 제거효율이 달라질 것이라고 생각된다. 이는 실내에는 오염물질이 대부분 저농도로 존재 하기 때문에 이 결과를 이용하여 공기 정화 시스템을 운전할 경우 대상오염물질 처리를 위해 충분히 적용될 수 있다고 판단된다.
이의 결과로 광촉매 반응을 이용한 기체상 오염물질 처리의 경우, 높은 농도의 기체상 오염물질보다는 낮은 농도의 기체상 오염물질에 대 하여 광촉매 시스템을 적용하는 것이 좋다고 판단된다.

후속연구

또한, 이 실험에서 광촉매 코팅량은 오염 물질 부하 증가에 따른 영향을 받지 않을 만큼 충분히 스테인레스 격자망에 코팅되어 있었기 때문이라고 판단된다. 따라서 TiO₂ 광촉매를 이용한 공기 정화 시스템을 제작할 경우 동일한 조건(촉매량, UV light intensity, 체류시간)에서 광촉매를 코팅하는 면적을 넓혀줌으로써 더 효과적으로 처리대상 물질을 처리할 수 있을 것으로 사료된다.
또한 과도한 세기의 UV 빛을 조사하면 오히려 전체적인 광분해 효율은 낮아지지만, 본 연구에서는 UV 세기에 따라 분해율도 증가됨을 알 수 있었다. 이는 공기 정화 시스템 운전 시 평판에서의 유속과 광촉매에 조사해야할 광의 세기를 결정해 줄 수 있는 좋은 자료가 될 수 있다고 판단된다.
하지만, 많은 연구가 있음에도 불구하고 현재 성능면에서 그리 만족스럽지 못한 것이 사실이다. 이러한 조건에서 판단해 보면, 촉매 및 촉매 활성화 기술의 선택 및 개선도 중요하지만 주어진 광촉매 재료와 광촉매 활성화 기술을 이용하여 광촉매가 가지는 오염물질 분해 성능을 최대로 발휘할 수 있도록 시스템적인 운전조건을 결정해주는 것도 중요한 연구가 될 수 있다고 판단된다. 이는 광촉매의 작용 특성상 광촉매 자체의 분해 성능과는 별도로 주어진 시간에 광촉매 용량당 접촉하는 처리기체의 용량을 최대화시키는 것은 전체 제거 효율 측면에서 중요한 변수가 되기 때문이고, 광촉매의 물성이 고정된 상황에서 시스템 운전조건을 조절하는 것이 더 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있는 하나의 방법이 되기 때문이다.
5 s인데 반하여 VOCs 제거율이 대부분 30% 미만으로 나타났다. 절대적인 제거효율측면에서 취약성이 있으나 이는 현재 개발되고 있는 광촉매적용 공기 정화 시스템의 공통적인 사항이며 본 실험 연구에서 얻어진 연구 결과는 향후 광촉매의 기초적인 성능의 개선효과와 관계없이 시스템 운영적인 측면에서 의미 있는 자료를 제공해 주는 것이기 때문에 실내 공기질 개선 시스템의 운전요소 검토측면에서 중요한 의미가 있다고 판단한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	촉매 및 촉매 활성화 기술의 선택 및 개선도 중요하지만 주어진 광촉매 재료와 광촉매 활성화 기술을 이용하여 광촉매가 가지는 오염물질 분해 성능을 최대로 발휘할 수 있도록 시스템적인 운전조건을 결정해주는 것도 중요한 연구가 될 수 있는 이유는 무엇인가?	이러한 조건에서 판단해 보면, 촉매 및 촉매 활성화 기술의 선택 및 개선도 중요하지만 주어진 광촉매 재료와 광촉매 활성화 기술을 이용하여 광촉매가 가지는 오염물질 분해 성능을 최대로 발휘할 수 있도록 시스템적인 운전조건을 결정해주는 것도 중요한 연구가 될 수 있다고 판단된다. 이는 광촉매의 작용 특성상 광촉매 자체의 분해 성능과는 별도로 주어진 시간에 광촉매 용량당 접촉하는 처리기체의 용량을 최대화시키는 것은 전체 제거 효율 측면에서 중요한 변수가 되기 때문이고, 광촉매의 물성이 고정된 상황에서 시스템 운전조건을 조절하는 것이 더 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있는 하나의 방법이 되기 때문이다. 본 연구에서는 독일 Degussa사 제품의 TiO2(P-25)를 기본 광촉매로 사용하여 여러 가지 시스템 운전 조건(유입농도, 농도 경계층 두께, 코팅한 광촉매의 양, 광촉매 코팅 면적, UV light intensity)에 따른 오염물질의 광분해 특성을 관찰하여 주어진 광촉매를 이용하여 광촉매 자체가 가지는 오염물질 분해 성능을 최대화시킬 수 있는 공기 정화 시스템 운전조건에 대한 연구를 수행하였다.
	공기 정화 시스템에서 benzene의 유입농도와 benzene의 분해율은 어떠한 상관관계가 있는가?	공기 정화 시스템에서 benzene의 유입농도에 따른 실험 결과를 Fig. 4에 나타내었는데, benzene의 유입농도가 증가함에 따라 benzene의 분해율이 감소하는 것을 볼 수 있다. 이 결과는 다른 연구들과 유사한 결과를 보여 준다.
	오염물질의 광분해 특성을 실험하기 위해 선택한 시스템 운전 조건 항목은 무엇인가?	이는 광촉매의 작용 특성상 광촉매 자체의 분해 성능과는 별도로 주어진 시간에 광촉매 용량당 접촉하는 처리기체의 용량을 최대화시키는 것은 전체 제거 효율 측면에서 중요한 변수가 되기 때문이고, 광촉매의 물성이 고정된 상황에서 시스템 운전조건을 조절하는 것이 더 효과적으로 오염물질을 제거할 수 있는 하나의 방법이 되기 때문이다. 본 연구에서는 독일 Degussa사 제품의 TiO2(P-25)를 기본 광촉매로 사용하여 여러 가지 시스템 운전 조건(유입농도, 농도 경계층 두께, 코팅한 광촉매의 양, 광촉매 코팅 면적, UV light intensity)에 따른 오염물질의 광분해 특성을 관찰하여 주어진 광촉매를 이용하여 광촉매 자체가 가지는 오염물질 분해 성능을 최대화시킬 수 있는 공기 정화 시스템 운전조건에 대한 연구를 수행하였다. 분석 대상 VOCs 물질로는 인체 발암성이 입증된 benzene을 사용하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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