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201708.23

플라즈마 기술로 친환경 광촉매 효율 높였다.

이하나   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/plasma/718

 국가핵융합연구소(핵융합(연)) 홍용철 박사 연구팀과 한국기초과학지원연구원(이하, KBSI) 이현욱 박사 연구팀이 핵융합(연) 창업기업인 ㈜엔팩과 공동연구를 통해 ‘수중 플라즈마’를 이용하여 환경 오염 물질 분해에 사용되는 ‘광촉매’의 효율을 높이고, 대량 생산할 수 있는 기술을 개발하는데 성공하였습니다.

 

 광촉매란 빛을 받아들여 화학 반응을 촉진시키는 물질로, 수중이나 공기의 오염물질을 분해할 수 있어 차세대 환경 기술로 주목받고 있습니다.

 

 그러나 환경 분야에서 활용되는 대표적 광촉매인 ‘이산화티탄’은 전체 태양광 스펙트럼 중 4% 밖에 차지하지 않는 ‘자외선’에만 반응하는 특수한 성질로 인해 활용 효율이 높지 않고 비용도 많이 드는 단점이 있었습니다. 

 

 이를 해결하기 위해서는 태양광의 많은 부분을 차지하는 가시광선에도 반응할 수 있는 이산화티탄을 개발하는 것이 활용을 확대할 수 있는 중요한 이슈로 대두되고 있었습니다.

 


핵융합(연) 홍용철 박사(오른쪽)와 KBSI 이현욱 박사(왼쪽)

 

 핵융합(연) 홍용철 박사와 KBSI의 이현욱 박사는 홍용철 박사가 보유한 수중 플라즈마 기술이현욱 박사의 나노물질 제조 및 표면특성 평가기술을 활용한 공동연구를 통해 실마리를 찾았습니다.

 

 공동연구팀은 광촉매에 수중 플라즈마 처리를 하면 광촉매가 보다 넓은 표면적을 갖게 되는 원리를 이용하였습니다. 넓은 표면적을 지닌 광촉매는 외부로부터 들어오는 빛의 흡수 범위도 그만큼 넓어져 기존 광촉매에서 사용하기 어려웠던 가시광선에서 광화학 반응을 극대화 할 수 있기 때문입니다.

 

 또한 수중 플라즈마 처리 기술은 별도의 열처리 과정 없이 주어진 액체 내에서 플라즈마를 직접 발생시키는 단일 공정 방식으로 제조 원가를 절감하고 공정처리 속도를 향상시키는데 일조하였습니다.

 

 이를 통해 공동연구팀은 기존보다 제조 공정을 단순화하여 비용을 절감하면서도 광촉매의 효율을 약 5배가량 향상시키는데 성공 수 있었습니다. 

 

 이후 연구진들은 수중 플라즈마 기술을 적용한 친환경 이산화티탄을 이용하여 일반 태양광에서 다양한 종류의 수질 오염물 제거 및 물속 미생물 제거 검사 등을 수행해 본 결과 사람에게 무해한 수준까지 물정화가 가능한 것을 확인하였습니다.

 

 광촉매를 이용하여 실질적인 수처리 사업 등에 적용할 수 있는 가능성이 열린 것입니다.

 

 

플라즈마 처리를 통한 친환경 이산화티탄 제조 도식

 

 핵융합(연)의 홍용철 박사는 “수중 플라즈마의 단일 공정을 이용하여 상온에서 고결정성 및 다공성을 갖는 친환경 이산화티탄을 대량으로 제조하였다는데 의의가 있다.”라고 설명하였습니다.


 또한, KBSI의 이현욱 박사는 “수처리 분야에서 태양광의 효율적인 활용을 위해서는 가시광선이 주어지는 조건에서도 오염물질을 효과적으로 분해할 수 있는 것이 매우 중요하므로, 이번 연구에서 제조된 친환경 이산화티탄은 수처리 분야의 유망한 물질로 기대된다.”며 공동개발 기술의 유용성에 대하여 기대감을 표했습니다.

 

 한편, 이번의 연구 성과는 저널의 인용정보를 수치로 나타내는 영향력지수(IF)가 상위 2%이내에 해당하는 환경 촉매 분야 유수의 저널인 ‘Applied catalysis B: Environmental誌’를 통해 발표되기도 하였습니다.

 

 환경오염 문제를 해결하는 일은 인류가 해결해야 할 가장 시급한 과제 중 한가지입니다. 다양한 응용기술로 산업계에서 주목받고 있는 플라즈마와 광촉매 기술이 만나 환경오염 문제 해결의 새로운 장을 여는 계기가 되기를 기대합니다.

 

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