• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.84-89
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• 2014

본 연구에서는 초음파환원법을 이용하여 이산화티탄($TiO_2$) 미립자 표면에 은나노메탈이 도핑된 Ag-$TiO_2$ 나노복합체를 제조하였다. $TiO_2$ 표면에 생성되는 은나노금속은 약 1~3 nm의 사이즈분포를 나타내었고, 환원반응시 첨가되는 $AgNO_3$의 양이 증가할수록 $TiO_2$ 표면에 형성되는 은나노금속의 개수가 증가하였다. 이렇게 얻어진 일정량의 Ag-$TiO_2$ 나노복합체를 대장균(E-coli)과 함께 고체멸균배지에 도말하여 태양광모사 제논램프로부터 30 min간 $600{\sim}1800{\mu}w/cm^2$의 빛을 조사한 후 $37^{\circ}C$에서 24 h 배양한 후 생존한 콜로니의 개수를 측정하였다. 실험 결과 대조군대비 순수한 $TiO_2$를 첨가했을 때보다 Ag-$TiO_2$를 첨가 시 항균활성도가 더 높게 나타났다. 또한 Ag-$TiO_2$ 주입양이 증가할수록 콜로니의 개수가 감소하였고, 초기 30 min간 조사한 빛의 세기가 증가할수록 Ag-$TiO_2$의 항균효과가 증가하였다. 또한 은나노금속의 도핑양이 증가할수록 광촉매 효율은 감소하였지만 항균효과는 지속적으로 증가하는 경향을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.351-356
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• 2008

비이온성의 N P-10 (Polyoxyethylene Nonylphenol Ether: $C_9H_{19}C_6H_4(OCH_2CH_2)_{10}OH$) 계면활성제를 사용하여 나노크기의 $TiO_2$를 제조하였으며, TGA-DTA TEM, XRD, FT-IR 등을 사용하여 마이크로에멀젼을 이용한 나노입자 제조시 $W_o$ ($H_2O/AOT$)비에 따른 입자의 크기 및 결정성 등 물리적 성질을 조사하였다. 또한 제조된 $TiO_2$ 나노입자의 광촉매적 특성을 알아보기 위해 회분식 반응장치를 이용하여 p-nitrophenol의 광분해반응의 활성을 조사하였다. 제조된 $TiO_2$ 나노입자는 $300{\sim}600^{\circ}C$의 소성온도 범위에서 anatase 구조가 형성되었으며, 소성온도 $700^{\circ}C$에서 anatase 구조에서 rutile 구조로 전이되기 시작하였다. 입자크기는 $W_o$ 비가 증가함에 따라 증가하였고, 반면에 p-nitrophenol의 광분해반응에서 반응성은 감소하였다. 또한 $400{\sim}500^{\circ}C$에서 소성된 $TiO_2$ 촉매가 순수한 anatase 구조를 가지며 가장 높은 p-nitrophenol 분해활성을 보여주었다.

• 박물관보존과학
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• 제27권
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• pp.67-90
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• 2022

근현대 대형유물 C-46 수송기의 전시를 위해 도료분석 및 보존처리를 하였다. C-46 수송기는 우리 공군 최초의 해외 참전 항공기로서 베트남 전쟁에서 임무를 수행했다. 재질은 알루미늄이 대부분으로 표면에서는 움푹 파임(Pitting), 긁힘(Etching) 형태가 보이고 회색 또는 흰색 가루 모양의 부착물로 나타난다. 분석결과, 적색은 규조토(SiO₂·nH₂O), 백색의 이산화티탄(TiO₂), 흑색의 철흑(Fe₃0₄), 청색에서는 철단(鐵丹_ Fe₃0₄)이 혼합된 퍼티를 사용했다. 적외선 분광분석 결과는 알키드 수지(Alkyd Resin), 태극무늬 부분은 니트로셀룰로오스계 도료가 사용되었다. 처리는 샌딩 및 세척 등 기계적, 화학적 용제로 부식물을 제거하고 도료 도포 등을 진행하였다. 도료분석과 보존처리를 통하여 안정한 상태로 전시에 활용할 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.15-15
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• 2023

2020년 기준 국내 상수도 보급률은 99.1% 차지하고 있으며(환경부, 2019), 수도관리차원에서 수돗물은 먹는 물로 시판되어질 만큼 우수한 관리체계를 유지하고 있다. 그 반면에 지하수는 생활용수, 식품가공, 농·축산, 양어, 군부대를 비롯한 전국지역에서 연간 10억 8천만톤 용수를 소비하고 있음에도 (환겨례 신문, 2013; 환경부, 2019) 사용되는 지하수의 약 65%가 음용수 불가판정을 받았으며, 최근 지하수의 오염비율은 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 지하수관정의 관리부주의에 의한 수질오염 및 수인성 다제내성균(슈퍼박테리아) 등에 의한 오염사례가 국내는 물론, 국제적으로 다수 보고되고 있는 실정이다 (환경부, 2013). 현재 지하수 수질관리는 공공기관 및 지자체 지정기관을 통해 진행되고 있으며, 검사기간은 수질채취로부터 통상 7~15일정도 소요되어 수질 관리 및 기준, 검사주기에 대한 애로가 많다. 현장 지하수관정에서 실시간 수질을 모니터링하고 이에 연동된 자동 수처리 시스템의 개발 및 도입은 나날이 심각해지는 환경오염 상황에서 선제적 예방과 해결방법으로 중요한 요소기술이다. 현재 지하수오염 및 부적합 음용의 수질처리는 화학약품, 필터여과, UV살균, O₃ (플라즈마)을 이용하는 것이 대표적이나, 화학약품의 경우 2차 오염이나 식품 세척 및 가공에 있어 부적합성의 한계점이 있다. 필터여과의 대표적인 RO필터의 경우 약 50% 순손실이 발생하고, UV 살균의 경우 UV에 의한 사용관리자의 위험 및 장비의 광부식 문제, O₃ 의 경우 고압전류 사용에 따른 위험성 등의 한계점이 나타나고 있다. 지하수 수질정화를 위한 광유도 활성산소(¹O₂, ·O^-₂)는 광감응제에 가시광의 빛 조사를 통해 생성되는 활성산소로의 에너지 및 전자 전이가 동시 진행되어 단일항 산소(¹O₂)와 슈퍼옥사이드 이온(·O^-₂)을 생성하게 된다. 생성된 활성산소는 유해미생물 또는 유기화학물과 개열, 제거, 치환 반응 등을 통해 미생물사멸 및 유해화학물질들이 분해 가능하다. 이를 이용한 지하수 유해미생물 사멸기술, 장비, 실시간 지하수의 분석기술 및 정수처리, 지하수 물순환 시스템 개발뿐만 아니라 지하수 음용수 및 오염개선, 지하수 기저유출에 의한 오염원 저감으로부터 지류·지천, 하천 본류 수질개선 등의 대상지역에 활용 가능하다. 또한 광유도 활성산소는 기존 상수도 수처리에 있어 오존(O₃) 처리와 이산화티탄을 이용한 AOP과정을 단일처리 공정으로, 기존 O₃ 의 특성상 확산 거리가 매우 길어 사람을 포함한 생체 내에 유입 시 다양한 부작용 발생과 O₃ 차폐시설 요구의 문제점 극복의 대안으로 환경 및 인체에 무해한 광유도 활성산소 시스템을 적극적으로 도입 및 적용해야 한다. 본 연구 목적은 정류상태 흡광분광기술을 이용한 실시간 수질 모니터링과 광유도 활성산소를 이용한 유해 미생물의 멸균효능 및 지하수 수질관리 기술로의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

• 분석과학
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• 제20권4호
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• pp.279-288
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• 2007

본 연구에서는 염산처리에 의하여 표면 개질된 활성탄소 섬유에 TNB (titanium n-butoxide) 용액을 침투시켜 $ACF/TiO_2$ 광촉매를 제조하였다. 염산 처리에 의하여 표면 기능기가 증가된 다공성 탄소에 형성된 $TiO_2$의 특성화에 연구의 관점을 두었다. TNB가 $TiO_2$로 변화되는 산처리 효과는 $ACF/TiO_2$ 광촉매제조에 상당히 중요한 요소임을 확인하였다. 표면 특성분석 결과로부터, BET 비표면적과 전체 동공부피는 산처리 양이 증가함에 따라 표면의 이산화티탄 화합물 형성과 함께 감소함을 나타내었다. 염산처리에 의해 형성된 $ACF/TiO_2$ 계에 대한 X-선 회절 변화로부터, 염산을 처리하지 않은 FT와 0.05, 0.1 M 처리된 FT1, FT2의 3가지 시료의 경우, 주요한 회절선의 피크는 아나타제의 결정상을 나타내었으며, 0.5M 처리된 FT3의 경우 아나타제와 루타일의 두 가지 형상이 나타났다. SEM 결과로부터, 전처리 하기전과 후에 활성탄소섬유 주변에 형성된 화합물들의 분포가 현저하게 다름을 알 수 있었으며, 이러한 현상은 산처리 효과의 우수성을 설명하고 있다. EDX 결과에 의하면, 모든 시료의 스펙트럼은 C, Ti와 O의 피크가 주요한 특징적 피크로 크게 나타났음을 보여 주고 있다. 마지막으로 MB (methylene blue)의 제거 효율에 근거하여, MB 농도 감소는 활성탄소섬유의 흡착효과와 $TiO_2$의 우수한 광분해 효과에 대한 두 가지 복합적인 결과로 설명할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권1호
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• pp.63-68
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• 2014

본 연구에서는 UV-A 조사를 통해 titanium dioxide($TiO_2$), hydroxyapatite(HAP)와 germanium(Ge)의 다양한 복합촉매를 통한 항생제(lincomycin, LM)의 광촉매 제거를 조사하였다. 우선, 다양한 복합촉매의 향상된 광촉매능을 비교하였고, 도출된 제거효율은 $TiO_2/HAP/Ge$ > $TiO_2/Ge$ > $TiO_2/HAP$ 순으로 관찰되었다. $TiO_2/HAP/Ge$의 조성은 반응표면법의 하나인 혼합물분석(mixture analysis)에 기초하여 통계적 방안이 수행되었다. 각 인자별 6개의 조건을 포함하도록 설정한 독립변수 $TiO_2(X_1)$, HAP($X_2$)와 Ge($X_3$)의 LM($Y_1$)과 TOC($Y_2$) 제거에 대한 영향을 살펴보았다. 분산분석(ANOVA)의 회귀분석항은 유의한 p값(p<0.05)과 높은 결정계수 값($R^2$ of $Y_1=99.28%$ and $R^2$ of $Y_2=98.91%$)을 나타냈다. 등고선도와 반응곡선을 통해 UV-A 조사조건에서 $TiO_2$/HAP/Ge 조성에 따른 LM의 제거를 나타냈다. TOC($Y_2$) 제거를 기준으로 도출된 최적조성비는 코드화 값으로 $X_1=0.6913$, $X_2=0.2313$과 $X_3=0.0756$으로 나타났다. 실제 적용에 따른 비교 실험 결과는 LM과 TOC의 평균제거율이 각각 99.2%와 49.3%로 나타나 모델의 예측과 잘 부합하였다.

• 청정기술
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• 제11권3호
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• pp.123-128
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• 2005

$TiO_2$는 금속 산화물의 일종으로서 자체가 가지고 있는 물리화학적 안정성, 무독성, 탁월한 유기물의 산화분해력 등으로 인해 저농도의 환경 유해물질 정화 분야로 응용이 활발히 연구되고 있는 반도체 물질이다. 그러나 $TiO_2$는 자외선 영역대(${\lambda}$ < 387 nm, 태양광의 2.7%가 UV)의 빛을 통해서 활성을 나타내고, 여기된 전자의 빠른 전자-정공 재결합속도로 인해 광 효율이 저하되는 단점을 갖는다. 따라서 광 감응 파장대를 넓히고 재결합속도를 길게 함으로써 광효율을 높이고, 광촉매 활성을 증대하는 방향으로 연구의 초점이 모아지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 $TiO_2$ 광촉매의 광 감응 파장대를 가시광선 영역으로 확대함과 동시에 여기된 전자와 정공의 재결합시간을 연장하기 위하여 백금(Pt)이 광침적(photodeposition)된 탄소(C) 도핑 $TiO_2$를 제조하였다. 제조한 $Pt-C-TiO_2$의 특성은 전자투과현미경(Transmission Electron Microscopic; TEM), 질소흡탈착법(Brunauer-Emmett-Teller method; BET), X-ray 회절 분석법(X-ray Diffractometer; XRD), 분광 산란 광도계(UV-visible diffuse reflectance spectroscopy; UV-Vis DRS), X-ray 광전자 광도계(X-ray Photoelectron Spectroscopy; XPS)를 통하여 살펴보았다. $Pt-C-TiO_2$의 광촉매 활성을 검증하기 위하여 아조 계열의 붉은색 염료인 Acid Red 44 ($C_{10}H_7N=NC_{10}H_3(SO_3Na)_2OH$)의 광분해 실험을 수행하였다. 광원은 Xe arc 램프(300 W, Oriel)를 사용하였으며 420 nm 이하 제거 필터를 사용하여 가시광 영역대의 빛만을 조사되도록 하였다. 그 결과, 제조한 $Pt-C-TiO_2$는 가시광선 하에서 사용제품과 비교하여 월등히 뛰어난 분해력을 보이며 $C-TiO_2$의 활성을 한 층 더 향상시킴을 확인하였다. 이는 무한 에너지 자원인 태양광을 이용한 염료 폐수 정화 시스템 응용으로의 유용한 결과라 할 수 있겠다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.591-610
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• 2020

활성탄(Activated carbon) 및 이산화티탄(TiO₂)이 혼합된 콘크리트는 질소산화물(NOx) 저감에 있어 우수한 성능을 나타내기 때문에 지하공간 및 터널 내부의 미세먼지 저감 목적으로 활용되고 있다. 환경 및 구조물 노후 영향으로 터널 내부에 설치된 미세먼지 저감 콘크리트 표면에서 손상이 발생된다. 따라서 미세먼지 저감 콘크리트의 성능 유지를 위해 손상(박리) 유무평가가 필요하다. 본 연구에서는 전기비저항 특성을 이용하여 콘크리트 박리 유무 평가를 위한 기초연구를 수행하였다. 활성탄(0~15%) 및 TiO₂ (0~25%) 혼합비(시멘트 중량 기준)가 증가함에 따라 전기비저항 값은 감소하였다. 건조 조건에서 활성탄 및 TiO₂가 혼합된 시멘트 경화시편은 일반 시멘트 경화시편보다 전기비저항 값이 최대 2.3배 감소되었다. 또한, 포화 조건(포화도 = 85~98%)에서 활성탄만 혼합된 경화시편은 일반 시멘트 경화시편보다 전기비저항 값이 최대 3.5배 감소하는 결과를 보였다. 시편 상태(건조 또는 포화)와 관계없이 활성탄(15%) 및 TiO₂ (25%)가 혼합된 미세먼지 저감 시편의 경우, 일반 시멘트 시편과 비교하여 전기비저항 값은 약 2.3~2.8배 차이를 보였다. 본 연구결과는 전기비저항을 이용하여 터널 내 미세먼지 저감 콘크리트의 박리를 평가하기 위한 기초자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.107-113
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• 2019

2단 유동층 염화로에서 일메나이트광의 선택염화반응과 이산화티탄의 탄소염화반응의 염화도를 예측하기 위해서 shrinking core 모델과 유출률 및 입자파손을 고려한 수치 모델을 개발하였다. 입자분포를 고려하여 입자별 물질 수지와 염화반응을 반영할 수 있는 유동층 염화 반응 해석이 가능하다. 유동층 염화로의 실험값과 비교하여 약 6% 오차율의 정확성을 보였다. 입자 크기에 따라서는 입자 크기가 작을수록 염화도의 변화가 더 크게 나타났으며 염화도 1의 값에 도달하는 반응시간 차이가 약 100 min 정도로 나타났다. 온도의 변화($800{\sim}1000^{\circ}C$)에 대한 염화도의 변화는 염화도 0.9에 도달하는 반응시간이 약 10 min 차이로 크게 나타나지 않았다. 1단계 선택염화공정에서 일메나이트광의 질량감소율은 180 min 경과 시에 이론값인 0.4735 값에 근접하고, Fe 성분의 염화도는 $FeCl_2$ 또는 $FeCl_3$로 변환되어 180 min 경과 시에는 거의 1의 값을 보인다. 2단계 탄소염화공정에서 $TiO_2$의 염화도는 180 min 경과 시 0.98에 근접하고, 질량분율은 0.02에 도달하여 $TiCl_4$로 변환되는 것으로 나타났다. 1단계 선택염화공정에서 $TiO_2$는 180 min 경과 시에 98%까지 생성되었다가 연속적인 2단계 탄소염화공정에서 추가로 90 min 경과 시(총 경과 시간 270 min)에 99% $TiCl_4$로 전환되는 것으로 나타나고, 질량감소율도 99% 이상 감소하였다.