초록
최근 대기오염 물질을 제거하기 위하여 $TiO_2$ 등의 광촉매 재료를 사용한 기능성콘크리트에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이들 연구에서 $TiO_2$의 흡착은 콘크리트에 직접 혼합하거나, 현탁액을 표면에 직접 도포하는 방법을 사용하고 있다. 이 중 콘크리트에 $TiO_2$를 직접 혼합하는 방법은 $TiO_2$의 사용량에 비하여 효능이 떨어져 표면에 직접 도포하는 방법이 많이 이용된다. $TiO_2$의 표면도포는 광촉매의 활성화와 접착성 증대를 위하여 $400^{\circ}C$ 이상의 고온 열처리를 실시하게 되며, 이는 콘크리트 수화생성물의 탈수 수축으로 내부균열을 발생시키는 원인이 되기도 한다. 이에 이 연구에서는 $TiO_2$의 저온도포가 가능한 Sol-gel법으로 $TiO_2$를 제조하였으며 펄라이트 사용 경량골재콘크리트에 저온 고정화하여 $TiO_2$ 도포 성능을 평가하였다. 또한 펄라이트 입경을 2.5~5.0 mm와 5.0 mm이상으로 구분하여 펄라이트 입경, $TiO_2$ 혼입방법과 혼입률 및 시간경과에 따른 $CH_3CHO$ 제거 특성을 검토하였다. 실험결과, Sol-gel법으로 제조한 $TiO_2$를 $120^{\circ}C$에서 저온 도포할 때 XRF 정량분석에서 $TiO_2$ 38%, $SiO_2$ 29%, CaO 18% 순으로 나타나 $TiO_2$ 도포율은 높게 나타났다. 또한 펄라이트 입경 2.5~5.0 mm에서 $TiO_2$를 저온도포한 경량골재콘크리트의 $CH_3CHO$ 제거 특성은 Sol-gel법으로 제조된 $TiO_2$를 7% 표면 도포하였을 경우 94%로 나타나 10%를 혼입할 때 72%에 비해 약 20%정도 높게 나타났다. 또한 펄라이트 입경 5.0 mm이상에서 $TiO_2$를 10%로 치환하여 혼합하였을 경우 $CH_3CHO$ 제거율은 69%로 펄라이트 입경 2.5~5.0 mm에 대한 72%와 비슷하게 나타나 펄라이트 입경이 $CH_3CHO$ 제거율에 미치는 영향은 크지 않았다. 시간 경과에 따른 $CH_3CHO$ 제거 특성은 전 시험편의 10시간 평균 제거율이 20시간 전체 제거율의 84% 수준으로 나타나 반응 초기에 제거율이 높은 것으로 나타났다.
Recently studies on functional concrete with a photocatalytic material such as $TiO_2$ have actively been carried out in order to remove air pollutants. The absorbtion of $TiO_2$ from those studies is applied by it being directly mixed into concrete or by suspension coated on the surface. When it comes to the effectiveness, the former process is less than that of the latter compared with the $TiO_2$ use. As a result, the direct coating of $TiO_2$ on materials' surface is more used for effectiveness. The Surface spread of it needs to have a more than $400^{\circ}C$ heat treat done to stimulate the activation and adhesion of photocatalysis. Heat treat consequently leads hydration products in concrete to be dehydrated and shrunk and is the cause of cracking. The study produces $TiO_2$ used Sol-gel method which enables it to be coated with a low temperature treat, applies it to pearlite using Lightweight Aggregate Concrete fixed with a low temperature treat and evaluates the spread performance of it. In addition to this, the size of pearlite is divided into two types: One is 2.5 mm to 5.0 mm and the other is more than 5.0 mm for the benefit of finding out the removal characteristics of $CH_3CHO$ whether they are affected by pearlite size, mixing method and ratio with $TiO_2$ and elapsed time. The result of this experiment shows that although $TiO_2$ produced by Sol-gel method is treated with 120 temperature, it maintains a high spread rate on the XRF(X ray Florescence) quantitative analysis which ranks $TiO_2$ 38 percent, $SiO_2$ 29 percent and CaO 18 percent. In the size of perlite from 2.5 mm to 5.0 mm, the removal characteristic of $CH_3CHO$ from a low temperature heated Lightweight concrete appears 20 percent higher when $TiO_2$ with Sol-gel method is spreaded on the 7 percent of surface. In other words, the removal rate is 94 percent compared with the 72 percent where $TiO_2$ is mixed in 10 percent surface. In more than 5.0 mm sized perlite, the removal rate of $CH_3CHO$, when $TiO_2$ is mixed with 10 percent, is 69 percent, which is similar with that of the previous case. It suggests that the size of pearlite has little effects on the removal rate of $CH_3CHO$. In terms of Elapsed time, the removal characteristic seems apparent at the early stage, where the average removal rate for the first 10 hours takes up 84 percent compared with that of 20 hours.
