[논문]실내공기정화를 위한 흡착강화 광촉매 필터의 적용

윤정호; 윤우석; 황철순; 김동형; 이태규

실내공기정화를 위한 흡착강화 광촉매 필터의 적용
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윤정호 ((주) 나노팩) , 윤우석 ((주) 나노) , 황철순 ((주) 나노) , 김동형 ((주) 나노) , 이태규 ((주) 나노팩)

최근에는 실내공기질에 관한 관심이 매우 높아지고, 주거 공간의 재실자들은 좋은 실내환경에서 거주하고 싶은 기대감이 증가되면서 실내환경 개선을 위한 노력과 함께 그 중요성을 새로이 인식하고 있다. 특히, 인간이 실내에서 생활하는 시간이 하루 중 90 % 이상을 차지하며, 실내공기가 오염될 경우 쉽게 정화되지 않아 Sick House 등 재실자들의 건강을 위협하기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급하다. 본 연구는 실내공기 중의 주요 문제로 인식되고 있는 악취성 물질의 효과적인 제어를 위하여 광화학 반응이 적용되는 필터 시스템을 개발하고자 하였다. (중략)

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문제 정의

특히, 인간이 실내에서 생활하는 시간이 하루 중 90 % 이상을 차지하며, 실내 공기가 오염될 경우 쉽게 정화되지 않아 Sick House 등재실자들의 건강을 위협하기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급하다. 본 연구는 실내 공기 중의 주요 문제로 인식되고 있는 악취성 물질의 효과적인 제어를 위하여 광화학반응이 적용되는 필터시스템을 개 발하고자 하였다. 필터시스템은 하니컴타입의 흡착 기능에 광촉매 필터를 결합시켜 모듈화한 것으로써, 악취성 오염물질을 흡착 및 광촉매 분해를 통해 제거하고자 하였다.

제안 방법

광촉매 필터는 알루미늄 메쉬 위에 TiO₂ 졸을 코팅한 것으로서 흡착필터 후 단부에 장착하였으며, 흡착 필터의 포화흡착으로 인해 탈착되어 재배출되는 오염물질 및 미흡착되어 통과하는 오염물질에 대해서 광촉매 분해를 통해 최종적으로 제거하고자 하였다. 대상 오염물질은 일본전기공업회규격(JEM1467- 탈취성능시험)에 제시된 측정대상 가스 중 하나인 초산(CH₃COOH)을 선정하였으며, 측정기는 검지관식가스측정기(No.
)를 사용하였다. 그리고 실제 반응기 실험에 앞서 30 x 100 (mm)의 광촉매 필터 샘플에 대해서 선행 실험을 함으로써 필터의 광화학 반응 활성을 확인하고자 하였으며, 이때 분석은 FT-IR(Perkin Elmer Co.)을 이용하였다.
) 2개를 장착해 주었다. 기본적으로 필터의 구조적 특성 및 효율과 관계되는 압력 강하를 측정하였으며, Air velocity meter(Model-8386, TSI, Inc.)를 이용하여 유속을 측정하였다.
대상오염물질인 초산은 초기 농도를 7 ppm으로 일정하게 유지할 수 있도록 bubbling하여 공급해 주었다. 유량은 800 1/min으로써 일반적인 공조시스템에서의 유량과 비슷하게 설정해 주었으며, 필터 모듈은 150 X 150 (mm) 크기의 흡착필터와 광촉매 필터를 일체로 조합하였다. 필터의 형상은 Fig.
필터 모듈의 성능을 평가하기 위하여 Fig. 1과 같은 one-pass tunnel 형 반웅기를 제작하였다. 대상오염물질인 초산은 초기 농도를 7 ppm으로 일정하게 유지할 수 있도록 bubbling하여 공급해 주었다.
본 연구는 실내 공기 중의 주요 문제로 인식되고 있는 악취성 물질의 효과적인 제어를 위하여 광화학반응이 적용되는 필터시스템을 개 발하고자 하였다. 필터시스템은 하니컴타입의 흡착 기능에 광촉매 필터를 결합시켜 모듈화한 것으로써, 악취성 오염물질을 흡착 및 광촉매 분해를 통해 제거하고자 하였다.

대상 데이터

3에 나타내었다. 광원은 UVC lamp(254 nm, Sankyo Denki Co.)를 이용하였으며, 초산의 초기 농도는 830 ppm이었다. 분석 결과 1800 crrL의 파장 부근에서 초산의 전형적인 C=0 peak가 나타났으며, 10분 이후에 대부분 제거되었다.
광촉매 필터는 알루미늄 메쉬 위에 TiO₂ 졸을 코팅한 것으로서 흡착필터 후 단부에 장착하였으며, 흡착 필터의 포화흡착으로 인해 탈착되어 재배출되는 오염물질 및 미흡착되어 통과하는 오염물질에 대해서 광촉매 분해를 통해 최종적으로 제거하고자 하였다. 대상 오염물질은 일본전기공업회규격(JEM1467- 탈취성능시험)에 제시된 측정대상 가스 중 하나인 초산(CH₃COOH)을 선정하였으며, 측정기는 검지관식가스측정기(No. 81L, Gastech Co.)를 사용하였다. 그리고 실제 반응기 실험에 앞서 30 x 100 (mm)의 광촉매 필터 샘플에 대해서 선행 실험을 함으로써 필터의 광화학 반응 활성을 확인하고자 하였으며, 이때 분석은 FT-IR(Perkin Elmer Co.
1과 같은 one-pass tunnel 형 반웅기를 제작하였다. 대상오염물질인 초산은 초기 농도를 7 ppm으로 일정하게 유지할 수 있도록 bubbling하여 공급해 주었다. 유량은 800 1/min으로써 일반적인 공조시스템에서의 유량과 비슷하게 설정해 주었으며, 필터 모듈은 150 X 150 (mm) 크기의 흡착필터와 광촉매 필터를 일체로 조합하였다.

성능/효과

본 실험에 적용한 필터 시스템은 흡착, 광촉매 필터 두 가지 타입의 필터를 조합하여 모듈화한 것으로서, 흡착필터는 10 mm 두께의 폴리 프로필렌 재질하니컴에 자체 제조한 TiOz를 함유한 흡착용 졸을 코팅한 것이며, 하니 컴 구조상 대상 오염물질과의 접촉반웅시간을 효과적으로 증가시킬 것으로 판단된다. 광촉매 필터는 알루미늄 메쉬 위에 TiO₂ 졸을 코팅한 것으로서 흡착필터 후 단부에 장착하였으며, 흡착 필터의 포화흡착으로 인해 탈착되어 재배출되는 오염물질 및 미흡착되어 통과하는 오염물질에 대해서 광촉매 분해를 통해 최종적으로 제거하고자 하였다.
)를 이용하였으며, 초산의 초기 농도는 830 ppm이었다. 분석 결과 1800 crrL의 파장 부근에서 초산의 전형적인 C=0 peak가 나타났으며, 10분 이후에 대부분 제거되었다. 따라서 흡착필터 후 단부에 광촉매 필터가 장착됨으로써 탈착으로 인해 재발생되는 오염물질을 효과적으로 분해 제거할 수 있을 것으로 판단되며, 실내공기 정화용 필터로 다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

분석 결과 1800 crrL의 파장 부근에서 초산의 전형적인 C=0 peak가 나타났으며, 10분 이후에 대부분 제거되었다. 따라서 흡착필터 후 단부에 광촉매 필터가 장착됨으로써 탈착으로 인해 재발생되는 오염물질을 효과적으로 분해 제거할 수 있을 것으로 판단되며, 실내공기 정화용 필터로 다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

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