[논문]고로슬래그<tex> $\\cdot$</tex>광촉매담체를 이용한 무기도료의 개발과 질소산화물 및 실내오염물질의 제거 특성에 관한 연구

채한식; 이준철; 김화중

문제 정의

본 연구는 실내외의 오염이 심화되고 있는 국내 대기환경오염 물질 중 많은 비중을 차지하고 있는 VOCs(Benzene, Toluene)와 질소산화물(NOx) 그리고 실내 환경오염의 주 인자인 포름알데히드를 제거 흡수하고자 고로슬래그 . 광촉매담체를 제조하고 이에 무기재료를 이용하여 도료를 개발하여 VOCs와 NOx 및 HCHO를 제거 홉수할 수 있는 기능이 부여된 도료를 개발하고자한다.
도료를 개발하는 과정에서 첨부되는 각종 무기재료에 따른 VOCs와 NOx 및 HCHO의 제거 성능시험과 기타의 물리적 특성 실험을 통하여 친환경 무기도료의 개발을 위한 기초 자료의 확보와 친환경 무기도료 의 실용화 방안에 대한 검토를 하고자 한다.
본 연구는 실내외의 오염이 심화되고 있는 국내 대기환경오염 물질 중 많은 비중을 차지하고 있는 VOCs(Benzene, Toluene)와 질소산화물(NOx) 그리고 실내 환경오염의 주 인자인 포름알데히드를 제거 흡수하고자 고로슬래그 . 광촉매담체를 제조하고 이에 무기재료를 이용하여 도료를 개발하여 VOCs와 NOx 및 HCHO를 제거 홉수할 수 있는 기능이 부여된 도료를 개발하고자한다.

제안 방법

고로슬래그·광촉매 담체에 pH값이 크며 초결과 종결의 사이의 속도가 빠른 NaOH를 알칼리 자극제 로 사용하였으며 외장용 도료로써의 기능을 갖추기 위해 무기방수제를 첨가하였다. 바인더로 내수성과 접착성이 크며 표면상태가 양호한 카세인을 이용하여 표1의 배합비로 도료를 제조하였다.
단 고로슬 래그와 TiO₂을 담는 용기는 고온에서도 파열되지 않는 재질의 용기로 한다. 고로슬래그의 중량비 40%의 물을 용기에 혼입한 후 다시 30분가량 충분한 비빔을 한 후 고온 가열기를 이용하여 아나타제 형 Ti0의 결정형이 바뀌지 않는 500℃의 온도에서 4시간 정도 하소시킨 후 굳어진 분말덩어리를 공 냉시켜 볼밀기를 이용하여 분말의 입자를 도료원료 기준인 25μ이이하로 분쇄시켰다.
도료의 유해물질 제거 실험은 제조된 도료를 30cmx30cm의 밤라이트 판에 바름하여 48시간 건조시 킨 후 밀폐식 진공 시험장치와 태양광 시험 장치를 이용하여 유해물질 제거 실험을 실시하였다. 진공 밀폐된 공간.
고로슬래그·광촉매 담체에 pH값이 크며 초결과 종결의 사이의 속도가 빠른 NaOH를 알칼리 자극제 로 사용하였으며 외장용 도료로써의 기능을 갖추기 위해 무기방수제를 첨가하였다. 바인더로 내수성과 접착성이 크며 표면상태가 양호한 카세인을 이용하여 표1의 배합비로 도료를 제조하였다.
진공 밀폐된 공간. 속에 유해가스를 일정량 투입하여 UV라이트, 형광등, 태양광을 각각 광원으로 하여 가스 검지관법으로 4시간동안 분해된 유해가스의 농도를 1시간 간격으로 2회 측정하였다.
제조된 도료를 10cmx6cm의 밤라이트 판에 바름을 실시하여 48시간 건조하여 부착강도 시험용 판 (4cmx4cm)에 접착제를 이용하여 적정시간 고정시킨 후 부착강도 시험기를 이용하여 부착강도를 시험 하였다. 실험에 의해 측정된 강도는 16.
흡수성시험은 일반적으로 용매를 사용하지 않은 원액상태를 대상으로 하지만 본 실험에서 행해진 도 료는 분말상태에 물을 용매로 사용한 도료를 이용하여 측정하였다. 시험결과 가장 멀리 번져나간 흡수 거리는 2.

대상 데이터

고로슬래그의 중량비 5%의 아나타제형 이산화티탄(TiO₂)을 혼입하여 건조비빔을 하였다. 단 고로슬 래그와 TiO₂을 담는 용기는 고온에서도 파열되지 않는 재질의 용기로 한다.
도료의 물리적 특성 실험은 KS M 2221, KS M 2411, KS M 2511에 의해 실시하였다.

성능/효과

도료의 건조시험에 있어서는 지촉건조시간과 점착건조시간의 간격은 그리 크지 않았으며 고착건조와 고화건조 사이의 시간은 약 1시간에 가까운 시간차를 보였다. 또한 완전 건조의 경우 고로슬래그의 초 기강도 지연 특징으로 인하여 약 6시간 이상이 소요되는 것으로 나타났다.
스프레이 작업성 시험결과 세워서 건조하는 특성에 의해 끝 부분에서 세징 현상이 약간 있었으며 미 세분말의 결합에 의해 나타나는 뜬반점 현상도 나타났다. 또한 일정량 분사되지 못한채 분말은 남고 수분이 미약하게나마 단독으로 출현하는 버블링 현상도 나타났다.
붓용이성 시험결과 스트리킹 및 붓 자국현상 등은 나타나지 않았으나 본 실험시 사용된 배합이 세로 방향으로 세워져서 건조되었을 경우 약간의 흘러내림 현상이 발생하였다.
스프레이 작업성 시험결과 세워서 건조하는 특성에 의해 끝 부분에서 세징 현상이 약간 있었으며 미 세분말의 결합에 의해 나타나는 뜬반점 현상도 나타났다. 또한 일정량 분사되지 못한채 분말은 남고 수분이 미약하게나마 단독으로 출현하는 버블링 현상도 나타났다.
HCHO의 경우 UV라이트 시험과 마찬가지로 1회 측정의 경우는 매우 우수한 제거율을 나타냈으나 2회 측정시에는 Benzene과 마찬가지로 낮은 제거율을 나타냈다. 태양광의 경우는 순수 자 외선만을 포함한 UV라이트에 비해서는 제거성능이 약간 떨어졌으나 형광등 광원과 비교하였을 때는 형광등 보다 우수한 제거 성능을 보여주었다.

후속연구

고로슬래그·광촉매담체를 이용하여 제조된 도료를 사용하여 대기유해 인자인 NOx, VOCs(Benzene, Toluene) 및 실내 유해인자인 HCH。를 제거 제거할 수 있음을 확인하였다. 또한 실내 및 실외의 도료 로 사용되어질 경우 유해인자를 제거할 수 있는 친환경재료로서의 가능성을 증명하였다.
본 실험의 결과를 바탕으로 친환경재료로서의 가능성은 제시되었다고 할 수 있으나 도료로서 실용화 되기엔 약간의 미비한 점이 남아 있으며 장기적인 안목으로 충분한 시간을 두고 도료의 내구성 및 정 화효과 등을 측정할 필요성이 있다고 보는 바이다.
제조된 도료를 10cmx6cm의 밤라이트 판에 바름을 실시하여 48시간 건조하여 부착강도 시험용 판 (4cmx4cm)에 접착제를 이용하여 적정시간 고정시킨 후 부착강도 시험기를 이용하여 부착강도를 시험 하였다. 실험에 의해 측정된 강도는 16.25kg/ciif으로서 일반 수성도료와 비슷한 강도를 나타냈으며 고 로슬래그의 장기적인 강도를 고려한다면 더 높은 강도를 나타낼 것이다.

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