초록 ▼

1. 최종목표
$TiO_{2}$ 광촉매와 각종 첨가제가 포함된 비수계 슬러리를 제조한 후, 이 슬러리에 발포유리와 콘크리트 블록 담체를 침지하여 담체 위에 광촉매 층을 코팅하고, 건조 및 소성 등 공정을 통해, 광촉매 코팅층과 담체 사이에 큰 접합력을 가지며, 우수한 정화율과 내구성을 가지며, 환경친화적인 고성능 광촉매 세라믹 구조재를 개발함.
2. 개발내용 및 결과
- 발포유리와 콘크리트 블록 담체 위에 코팅할 $TiO_{2}$(P25) 분말, 결합제(PVB), 가소제(EG)

1. 최종목표
$TiO_{2}$ 광촉매와 각종 첨가제가 포함된 비수계 슬러리를 제조한 후, 이 슬러리에 발포유리와 콘크리트 블록 담체를 침지하여 담체 위에 광촉매 층을 코팅하고, 건조 및 소성 등 공정을 통해, 광촉매 코팅층과 담체 사이에 큰 접합력을 가지며, 우수한 정화율과 내구성을 가지며, 환경친화적인 고성능 광촉매 세라믹 구조재를 개발함.
2. 개발내용 및 결과
- 발포유리와 콘크리트 블록 담체 위에 코팅할 $TiO_{2}$(P25) 분말, 결합제(PVB), 가소제(EG), 분산제(α-terpineol), 계면 활성제(Photo-Flo 200) 및 용매(toluene 및 alcohol)로 구성된 슬러리 조성을 개발하였음.
- 광촉매 슬러리를 다공성 발포유리와 콘크리트 블록 담체 위에 코팅하는 딥 코팅(dip coating) 공정을 개발하였음.
- 담체 위에 있는 광촉매 코팅층은 고순도 $TiO_{2}$이었으며, 비결정질 상을 포함하지 않았고, 우수한 결정성을 가지고 있었음.
-발포유리와 콘크리트 블록 담체 위에 있는 광촉매 코팅층의 미세구조와 두께는 균일하였고, 코팅층에 균열이 발생하지 않았음.
- 발포유리와 콘크리트 블록 담체와 코팅층 사이에 큰 접착력과, 또한 우수한 정화 효과를 가진 코팅층이 형성되도록 소성 온도 및 시간을 도출하였음.
- 발포유리와 콘크리트 블록 담체 위에 슬러리를 코팅하여 다공성 $TiO_{2}$ 세라믹 구조재를 개발하였음. 발포유리 담체 위에 코팅한 시편의 기공도는 36%이었고, 콘크리트 블록 담체 위에 코팅한 시편의 기공도는 12%이었음.
- 실험실적 연구와 현장적용 실험에서, 제조한 $TiO_{2}$ 세라믹 구조재 시편의 정화율은 아주 우수하였으며, 개발목표를 만족시켰음.
3. 사업 성과
○ 기술적 성과
- 발포유리와 콘크리트 블록 담체 위에 코팅할 $TiO_{2}$(P25) 분말, 결합제(PVB), 가소제(EG), 분산제(α-terpineol), 계면 활성제(Photo-Flo 200) 및 용매(toluene 및 alcohol)로 구성된 슬러리 조성을 개발하였음.
- 딥 코팅 공정을 이용하여 발포유리와 콘크리트 블록 담체 위에 슬러리를 코팅하였으며, 유기 오염물의 정화율이 우수한 다공성 $TiO_{2}$ 세라믹 구조재를 개발하였음.
- 담체와 코팅층 사이에 큰 접착력과, 또한 우수한 정화 효과를 가진 광촉매 코팅층이 형성되도록 소성공정을 개발하였음.
○ 경제적 성과
- 종래 정화 방법은 고가의 정화시설이 필요하고, 2차 오염물을 발생하고, 고가의 화학물질을 사용하기 때문에 정화 비용이 많이 드는 문제점이 있음. 본 연구에서 개발한 $TiO_{2}$ 세라믹 구조재에 의한 정화방법은 종래 정화 방법에 비해 아주 경제적임.
- 다공성 $TiO_{2}$ 세라믹 구조재는 수질 정화를 위한 재료로 널리 사용될 것이고, 국내외에서 막대한 시장창출이 가능하며, 큰 산업적, 경제적 효과를 예상함.
○ 활용성과
- 본 연구에서 획득한 결과를 이용하여 참여기업인 (주)우일이알에스에서는 하천호안블록의 생산 및 시공에 활용할 수 있음.
- 다공성 $TiO_{2}$ 세라믹 구조재는 오염수 정화 기능뿐만 아니라 공기 청정, 항균, 살균, 방취 등 기능이 있기 때문에 공해가 심한 사업장 및 대도시, 병원, 화장실 등에 활용이 가능함.
4. 향후추진계획
- $TiO_{2}$ 광촉매 세라믹 구조재를 이용하여 광원, 담체, 오염수의 흐름 조절 장치등을 통합한 오염수 정화 시스템을 개발함.
- 수중 오염물의 정화이외에 대기 오염물의 정화, 다이옥신 및 중금속 등의 제거에 활용할 수 있도록 다양한 광촉매를 개발함.

목차 Contents

• 최종보고요약서 (초록) ... 1
• 목 차 ... 3
• 제 1 장 서론 ... 4
• 제 1 절 광촉매에 의한 광분해 ... 5
• 1.1 광분해 원리 ... 5
• 제 2 절 광촉매 분말의 고정화 ... 6
• 1.2.1 광촉매 분말의 고정화 기술 ... 6
• 1.2.2 고정화된 광촉매 담체에서의 광분해 ... 6
• 1.2.3 담체 위에 광촉매를 고정하는 방법 ... 7
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 8
• 제 1 절 과제개발 내용 ... 8
• 제 2 절 실험방법 ... 8
• 제 3 장 사업성과 ... 10
• 제 1 절 P25 광촉매 분말의 정화율 ... 10
• 제 2 절 발포유리와 콘크리트 블록 위에 광촉매 분말을 코팅한 시편의 특성 ... 11
• 3.2.1 광촉매 P25 분말의 소성 ... 11
• 3.2.2 담제에 광촉매 P25 분말의 고정화 ... 12
• 제 3 절 발포유리와 콘크리트 블록 위에 광촉매 분말을 코팅한 시편의 정화율 ... 17
• 제 4 절 콘크리트 블록 위에 광촉매 분말을 코팅한 시편의 실제 하천수의 정화율 ... 21
• 제 4 장 결론 ... 22
• 참고문헌 ... 23