KITECH 생산기술 전문지

과학기술의 놀라운 진보와 산업화로 야기되는 환경오염문제로 인해 생태계는 생존의 커다란 위협을 맞고 있다. 지구 온난화 등의 세계적인 문제뿐만 아니라 개인의 삶의 질에도 막대한 영향을 미치고 있어 20세기 중반부터 오염물질을 유해 잔류물 없이 완전히 분해하는 방법에 대한 연구개발이 세계적으로 집중되었다. 그리고 1970년대 후반에 TiO₂ 기반 광촉매 기술이 등장하면서 이산화티타늄의 산화력을 활용한 오염물질 제거가 본격화된 이후 이 기술은 실내외 공기 중 휘발성 유기화합물(VOCs)과 유해 미생물을 분해하는 데 주로 사용되었으며, 자외선과 가시광선 하에서 작동할 수 있는 촉매 개발을 중심으로 연구개발이 발전하고 있다[1]. 특히, COVID-19 팬데믹을 계기로 실내 공기 정화의 중요성이 급부상하면서, 효과적이고 안전한 공기 정화 기술의 개발 필요성이 강조되었으며 TiO₂광촉매는 자외선이나 실내조명과 같은 광원 하에서 활성화되어 공기 중 유해 물질과 바이러스(예: SARS-CoV-2)를 효율적으로 제거할 수 있는 솔루션으로 연구되고 있다 [2]. TiO₂광촉매는 활성 산소종을 생성하여 유기 오염물질과 코로나 바이러스 변이종을 포함한 여러 바이러스를 신속하고 효율적으로 분해하며 2차 오염물질을 생성하지 않는 장점을 가지고 있다. 이러한 광촉매 기반 정화 기술은 HVAC (Heating, Ventilation and Air-Conditioning)시스템에 통합하여 실내 공기를 지속적으로 정화하고, 산업현장에서도 사용되어 작업자들의 건강을 보호하는 데 기여할 수 있기 때문에 다양한 산업 및 의료 환경에서 활용함으로서 미래 감염 병에 대비한 중요한 실내 공기 정화 기술로서의 잠재력이 크다. 그러나 TiO₂광촉매는 가시광선 영역인 실내조명 하에서는 활성화 효율이 상대적으로 낮고, 광촉매 표면의 오염이나 노화로 인해 성능이 저하될 수 있는 한계가 존재한다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 본 연구에서는 유해 물질 및 병원체를 보다 효율적이고 신속하게 분해할 수 있도록 나노 크기의 TiO₂ 입자를 활용한 최적화된 바인더 조성 코팅 방식을 적용한 필터 기반 공기 청정기를 제조하고 공기 정화 성능을 평가하였다.

키워드 이산화티타늄, 공기청정기, 바이러스, 세균, 휘발성유기화합물