초록 ▼

1. 최종목표
발광물질에 광촉매 물질을 코팅시킨 광촉매물질-발광체 복합 소재를 제조하며, 제조된 복합소재 분말을 공기청정기 필터에 적용
· 정량적 목표
- 유해물질 제거성능 : 기존 공기청정기 필터 성능을 10% 이상 개선
- 광촉매반응: 암시야 상태에서 2시간 이상 광반응
2. 개발내용 및 결과
- (Sr,Ba,Ca)$(NO_{3})_{2}$와 Al($NO_{3})_{3}$·$9H_{2}O$ 혼합물에, 부활제와 공부활제로서 $Eu_

1. 최종목표
발광물질에 광촉매 물질을 코팅시킨 광촉매물질-발광체 복합 소재를 제조하며, 제조된 복합소재 분말을 공기청정기 필터에 적용
· 정량적 목표
- 유해물질 제거성능 : 기존 공기청정기 필터 성능을 10% 이상 개선
- 광촉매반응: 암시야 상태에서 2시간 이상 광반응
2. 개발내용 및 결과
- (Sr,Ba,Ca)$(NO_{3})_{2}$와 Al($NO_{3})_{3}$·$9H_{2}O$ 혼합물에, 부활제와 공부활제로서 $Eu_{2}O_{3}$와 $Dy_{2}O_{3}$를첨가하고, 융제인 $B_{2}O_{3}$를 첨가하여 공침반응시킨 후, 95%Ar+5%$H_{2}$의 환원분위기에서 열처리함으로서 장잔광 및 발광휘도가 높은 (Sr,Ba,Ca)$Al_{2}O_{4}$:$Eu^{2+},Dy^{3+}$ 형광체 분말을 제조
- (Sr,Ba,Ca)$Al_{2}O_{4}$:$Eu^{2+},Dy^{3+}$ 축광성 형광체의 발광 및 장잔광 특성은 소결 온도가 높을수록 우수하게 나타났고, 소결 온도가 1400℃에서 최대 발광강도 및 잔광강도를 나타냄
- (Sr,Ba,Ca)$Al_{2}O_{4}$:$Eu^{2+},Dy^{3+}$ 축광성 형광체 분말입자는 소결온도가 높아짐에 따라 입자클러스터의 크기가 증가하고, 이는 입자클러스터의 크기가 발광세기와 장잔광 세기와 비례
- X-선 회절 분석에 의해 $anatase-TiO_{2}$ 상의 생성을 확인하였고, 최적의 열처리 온도는450℃였으며, EDS와 TEM분석에 의해 형광체 분말 표면에 20∼50 nm 정도의 $TiO_{2}$ 코팅 층이 비교적 균일하게 생성되었음을 확인
- Visible-light 광원 하에서 MB 수용액에 대한 광분해 특성을 고찰한 결과, 일반적으로 사용되고 있는 상용화된 P-25 $TiO_{2}$ 분말은 전혀 광반응을 일으키지 않았으나, 형광체-$TiO_{2}$ 복합재료는 5 시간정도 경과되었을 때 거의 모든 분해가 이루어짐. 이는 형광체에서 발광된 빛이$TiO_{2}$의 광촉매를 여기시킴으로서 광분해를 촉진
3. 사업성과
○ 기술적 성과
- 차량의 대중화와 더불어 가솔린 연료 사용 급증으로 인하여 배기가스로부터 유해한 가스(CO, HC, $NO_{x},\;SO_{x},\;O_{3}$ 등)에 의한 도시의 대기오염 악화와 유해가스에 노출이 잦은 도시인들의 건강문제가 사회문제로 대두되고 있음. 이러한 유해가스의 발생을 억제하는 배기가스시스템의 개선이 이루어지고 있지만 연소에 의한 가스 발생의 문제는 여전히 남아 있어 배기가스 유해물질을 배기구로부터 사전에 제거할 수 있는 배기구 공기정화 시스템 개발이 필요하며, 본 과제의 성공적인 수행에 의해 친환경적인 고성능 광촉매 소재를 개발하고 이를 활용함으로서 자동차배기가스 정화용 시스템 개발이 가능할 것으로 기대
○ 경제적 성과
- 자동차 배기가스로 인한 대도시의 대기오염으로 인한 도시인들의 건강 문제가 큰 사회적문제로 대두되면서 대기오염에 대한 관심의 급증, 자동차 배기가스에 대한 법적인 규제가 강화되고 있는 실정이며, 본 연구개발에서 개발한 $TiO_{2}$-형광체 복합 분말 소재의 경우 친환경적인고성능 광촉매 소재를 이용한 자동차 배기가스 정화용 시스템 개발이 가능하고 전 세계 자동차시장의 규모를 고려하여 볼 때 무한한 경제적·산업적 효과가 기대
- 각종 소각로 연소 배가스로부터 방출되는 유해성 물질의 광촉매 분해방법에 의한 정화시스템 환경소재로서 활용이 가능하며, 특히 자동차와 소각로의 배기가스 정화시스템에 활용이 가능할 경우 엄청난 경제적·산업적 효과를 기대
○ 활용성과 등
- 산업화 시대가 발전할수록 에너지 소비량은 비례하여 증가되고, 이에 따라 화석연료의 사용량 또한 꾸준하게 증가하는 추세이며 화석연료 연소로부터의 환경오염물질 발생은 필연적일 수밖에 없으므로, 이러한 화석연료 사용으로부터 발생되는 각종 유해물질들은 환경을 파괴하고 인류의 건강과 생존을 위협할 수 있는 큰 사회문제이기 때문에, 이 문제를 해결하기 위해서 환경유해물질을 분해 처리할 수 있는 환경소재의 개발과 활용이 시급한 실정임. 본 연구개발에서 개발한 $TiO_{2}$-형광체 복합 분말 소재의 경우 특히 자동차의 배기가스, 소각로의 연소배기구로부터방출되는 각종 유해가스 $NO_{x},\;SO_{x},$ 다이옥신 등을 친환경적인 광촉매반응에 의해 분해시킴으로서 대도시에 쾌적한 공기를 제공하고, 도시인의 건강을 유해가스로부터 안전하게 지켜줄 수 있을 것으로 기대
4. 향후추진계획
화학기상증착법(CVD) 방법에 의해 형광체 분말에 $TiO_{2}$ 박막층이 코팅되도록 함으로서$TiO_{2}$-형광체 복합분말을 합성
- 적정 화학기상증착 조건 확립: 전구체 설정, 증착속도, 증착온도 등 여러 가지 실험조작변수들의 영향 검토
- 고기능성 나노 $TiO_{2}$ 박막 코팅 기술의 최적화

목차 Contents

• 3. 과제별 세부 집행내역(과제별 작성) ...1
• Ⅰ. 조성 금액 ...1
• Ⅱ. 과제개발비 집행내역 ...1
• 개발결과의견서 ...3
• 최종보고요약서(초록) ...4
• 1. 과제명 ...6
• 2. 요약문 ...6
• 1. 대상기술(제품)의 개요 ...6
• 2. 기술개발의 필요성(기존의 애로사항 등) 및 성공시 파급효과 ...6
• 3. 기술개발의 목표 ...6
• 4. 개발방법 ...7
• 5. 기술개발 성공 시 판매.수출등 사업화 방법 ...7
• 3. 개발목표 ...7
• 가. 개요...7
• 나. 연구개발사업 최종목표...7
• 4. 계획대비 진도표 ...9
• 5. 주요기술개발 내용 ...10
• 1. 습식공정에 의한 발광체 분말의 제조공정 ...10
• 2. Sol-gel 방법에 의한 축광체 분말의 광촉매 코팅 ...15
• 3. TiO₂-축광체 복합 소재분말의 광촉매 반응 평가 ...18
• 6. 결 과 ...21
• 7. 기대되는 성과 ...22
• 제 1 절 ...22
• 제 2 절 ...22
• 제 3 절 ...22
• 제 4 절 ...22
• 8. 문제점 및 건의사항 ...22
• 9. 특기사항 ...23
• 1. 특허 출원 ...23
• 2. 기초사업 등 중소기업지원 사업수행 실적, 대학연구시설 개방 등 ...23
• 3. 전담연구진의 현장 방문지도 등 기술개발 수행 ...23
• 4. 홍보실적 ...24
• 10. 개발 전후 사업성과 비교분석 ...24