• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.690-696
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• 2001

저가형 $TiO_2$ 광촉매의 개발과 광촉매의 활용범위를 확대하고자, 석탄회를 지지체로 이용하여 $TiO_2$ 광촉매를 제조하였다. 석탄회 표면에 $TiO_2$ 입자의 피복은 침전법에 의해서 수행되었다. $TiO_2$의 공급원으로는$ TiCl_4$수용액과 침전제로는 $NH_4$$HCO_3$가 사용되었다. 이들의 중화반응에 의해 석탄회 표면에 생성되는 Ti(OH)4$_4$는 $300~700^{\circ}C$의 열처리 과정에서 산화되었다. 여기서 생성된 $TiO_2$의 결정구조는 anatase형을 나타내었다. 피복 $TiO_2$의 결정립 크기는 열처리 온도의 상승에 따라 증가하였으나, NO가스의 제거능은 감소하는 경향을 보였다. $TiO_2$피복 석탄회를 $300~400^{\circ}C$의 온도 범위에서 2시간 동안 열처리할 경우, $TiO_2$의 결정립 크기는 약 9nm이었고, 질소산화물 제거율은 85~92%이었다. 또한, $TiO_2$피복 석탄회의 백색도는 $TiO_2$의 피복량이 증가할수록 열처리 온도가 증가할수록 상승하는 경향을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.705-713
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• 2017

독창적 물질인 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 나노복합체를 쉬운 수열법에 의해 성공적으로 합성하였다. 수열반응을 하는 동안, 그래핀 시트 위에 $Bi_2WO_6$와 $TiO_2$를 도포하였다. 합성한 $Bi_2WO_6-GO-TiO_2$ 복합체형 광촉매는 X-선 회절법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 에너지 분산 X-선(EDX) 분석, 투과전자현미경(TEM), 라만분광법, UV-Vis 확산반사 분광법(UV-vis-DRS), 및 X-선 광전자분광기(XPS)에 의하여 특성화하였다. $Bi_2WO_6$ 나노입자는 불규칙한 dark-square block 나노 플페이트 형상을 보였으며, 이산화티탄 나노입자는 퀜텀 도트 사이즈로 그래핀 시트 위 표면을 덮고 있었다. 로다민 비의 분해는 농도감소의 측정과 함께 UV 분광법에 의하여 관찰하였다. 합성된 물질의 광촉매 반응은 Langmuir-Hinshelwood 모델과 띠 이론으로 설명하였다.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.48-55
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• 2011

생활환경 수준의 이황화 메틸과 같은 황화 유기화합물의 제어를 위하여 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 이용한 연구는 아직까지 보고되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 섬유형 활성탄소-이산화 티타늄 복합재를 제조하여 엑스선 회절법, 입자 비표면 측정법 및 적외선 분광법을 이용하여 광학적/표면 특성을 조사하고 활성을 평가하기 위하여 황화 이메틸의 제거 효율을 결정하였다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 물리적/표면 특성 조사에서 이 복합재가 광촉매적 활성도를 가지는 것으로 나타났다. 비표면적, 총 기공크기, 마이크로 기공크기 및 메조 기공크기의 경우에 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 평균 기공크기는 이산화티타늄 코팅량이 증가함에 따라 오히려 증가하였다. 또한, 코팅된 이산화티타늄이 섬유형 활성탄소 자체의 황화 이메틸에 대한 흡착능에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 나타났다. 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 활성도 조사시험에서, 황화 이메틸의 초기 제거효율은 4가지 유량 조건(0.5, 1.0, 1.5, 2.0 L/min)에서 각각 93, 78, 71 및 57%로 나타났고, 4가지 유량 조건 모두에서 2시간째에는 제거효율이 다소 감소하였다가 그 이후에는 거의 일정하게 유지되었다. 유사 평형상태에서, 황화 이메틸 평균 제거효율은 4가지 유량조건에서 각각 75, 58, 53 및 36%로 나타났다. 한편, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재의 표면상에서 부산물들은 관찰되지 않았다. 따라서, 본 연구에서 이용한 실험 조건에서, 섬유형 활성탄소-이산화티타늄 복합재가 부산물에 의한 큰 영향 없이 생활환경 수준의 황화 이메틸을 제어하는데 활용될 수 있는 것으로 제안된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.311-316
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• 2018

최근 현대인들의 삶이 윤택해질수록 실내공기질 (Indoor Air Qulity)의 개선이 강하게 요구되고 있다. 생물학적 공기 오염원(세균, 진균, 바이러스 등)의 제거를 위해서 UV/광촉매 장치 또는 오존발생장치, 항균물질의 도포와 같은 방법을 사용하고 있다. 추가 에너지 소모 또는 높은 부식성과 독성, 낮은 항균력 등의 단점을 가지고 있으며, 이를 보완하기 위하여 항균력을 가진 구리를 이용하여 필터를 제작하였다. 항균동 필터의 항균력 검증을 위하여 2종의 곰팡이 (P. pinophilum, C. globosum) 와 1종의 균 (S. aureus) 에 대한 항균력을 측정하였고, 부유미생물 제거능력을 챔버 단계부터 건물의 공조시설까지 단계별 시험을 실시하였다. 그 결과 2종의 곰팡이에 대해서는 24시간 후 100% 항균력을 나타내었고, 1종의 균에 대해서는 18시간 후 99.9% 항균력을 나타내었다. 단계별 부유미생물 제거능력에서는 챔버와 공기청정기를 이용한 시험에서 항균헤파필터보다 높은 항균력을 나타내었다. 건물의 공조시설을 이용한 시험에서는 공간이 밀폐되지 않았고 지속적인 가동을 하지 않았지만 설치 후 약 2주 후부터 항균 효과가 나타나는 것으로 확인하였다. 항균동 필터의 항균력 검증 결과 제작 방법 및 소재의 연구가 더욱 필요하지만 항균 필터로써 충분한 항균력을 가진 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.483-489
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• 2020

미세먼지는 머리카락 두께의 약 1/5 수준인 PM10(입자의 지름 10㎛이하)과 PM2.5(입자의 지름 2.5㎛이하)로 구분되며, 인체에 미치는 영향으로 폐질환, 혈관을 통한 동맥경화 및 심장 질환 등 각종 질병을 유발하는 발암물질로 알려져 있다. 이러한 미세먼지의 주요 원인은 도심지 도로변에서 발생되는 약 57.3%가 자동차에서 배출되는 이산화질소(NOx)로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 도로이동오염원에서 발생하는 NOx를 저감하기 위한 기능성 건설재료 개발의 일환으로 시멘트를 다공성 소재로 치환한 시멘트 모르타르의 치환율에 따른 NOx저감성능 비교 평가를 실시하였다. 또한 시멘트 모르타르의 광촉매 적용방법 및 도포 횟수에 따른 NOx저감성능을 비교 평가하였다. 실험결과 활성황토를 30% 치환하여 사용한 경우 약 32.7%의 저감효과를 나타내 가장 우수한 저감성능을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국환경보건학회지
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• 제47권6호
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• pp.540-547
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• 2021

Background: Indoor air pollutants are caused by a number of factors, such as coming in from the outside or being generated by internal activities. Typical indoor air pollutants include nitrogen dioxide and carbon monoxide from household items such as heating appliances and volatile organic compounds from building materials. In addition there is carbon dioxide from human breathing and bacteria from speaking, coughing, and sneezing. Objectives: According to recent research results, most indoor air pollution is known to be greatly affected by internal factors such as burning (biomass for cooking) and various pollutants. These pollutants can have a fatal effect on the human body due to a lack of ventilation facilities. Methods: We fabricated a polydopamine (PDA) layer with Ti substrates as a coating on supported glass fiber fabric to enhance its photo-activity. The PDA layer with TiO₂ was covalently attached to glass fiber fabric using the drop-casting method. The roughness and functional groups of the surface of the Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric were verified through infrared imaging microscopy and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The obtained hybrid Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric was investigated for photocatalytic activity by the removal of ammonia and an epidermal Staphylococcus aureus reduction test with lamp (250 nm, 405 nm wavelength) at 24℃. Results: Antibacterial properties were found to reduce epidermal staphylococcus aureus in the Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric under 405 nm after three hours. In addition, the Ti substrate/PDA coated glass fiber fabric of VOC reduction rate for ammonia was 50% under 405 nm after 30 min. Conclusions: An electron-hole pair due to photoexcitation is generated in the PDA layer and transferred to the conduction band of TiO₂. This generates a superoxide radical that degrades ammonia and removes epidermal Staphylococcus aureus.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권2A호
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• pp.129-136
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• 2011

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.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.388-395
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• 2016

본 논문에서는 폐수슬러지에서 제조된 재활용 이산화티탄($TiO_2$)을 혼입한 시멘트 모르타르의 NOx 저감 성능에 대해 고찰하였다. 일반적으로, 이산화티탄은 클러스터 형태로 입자가 붙어 있어, 시멘트의 응결과 경화 전에 타설체 하면에 침강하는 특징이 있다. 그 결과로 타설체의 상면과 하면에는 이산화티탄의 분포도가 서로 상당한 차이를 나타내고, 광촉매 효과도 하면에서 우수하게 나타난다. 건물이나 주택과 같은 건축구조물에서는 이를 해결하기 위해, 이산화티탄을 혼입한 프리캐스트 제품을 미리 제작 후, 조립 시에는 타설 시 상면과 하면을 뒤집어 거치하여 상대적으로 높은 이산화티탄 분포면을 대기에 노출시키는 방식을 사용한다. 그러나 콘크리트 도로포장과 같은 현장 타설의 경우, 상면과 하면을 뒤집어 거치할 수 없기 때문에 이산화티탄의 분산성은 중요하다. 이를 개선시키기 위한 본 논문의 결과로 실리카퓸, 고성능감수제, 증점제, 고로슬래그 등 전형적인 시멘트성 재료의 분산에 기여하는 재료는 이산화티탄 클러스터의 분산효과에 미미한 영향을 주었다. 급결제, 발포제, 작은 크기의 잔골재의 조합이 이산화티탄 클러스터의 분산성을 개선하였다. 분산성 개선에도 불구하고, 타설체 상면과 하면의 NOx 제거효율은 하면에 큰 효율을 지속적으로 나타내었고, 이는 표면에 분포하는 공극량에 따라 달라지는 것을 디지털 표면 이미지 분석을 통하여 확인하였다. 많은 공극분포를 갖는 표면은 상대적으로 매끄러운 표면에 비해 NO가스 흡착을 기본적으로 높이게 되고, 이를 기준으로 상대적인 NOx 제거효율이 높아지는 것으로 사료된다.