광촉매  해외기술정보

광촉매 주택,  2~3도 냉각
愛知縣 엑스포 長久手 회장(會場) 한 켠에 있는 무료 휴게실. 염천으로부터 도망치듯이 들어온 내장객은 한결같이 한숨 돌린 듯한 표정을 짓는다. 실온 26도, 그러나 에어컨만으로 식히고 있는 것이 아니다. 건물 표면적의 약 반을 덮는 수막이 섭씨 2~3도 정도를 낮추고 있다.
휴게실은 신에너지·산업기술총합개발기구(NEDO)의 ‘광촉매 주택 프로젝트’의 최종적인 실증실험의 장이다. 太陽工業(大阪市·사장 能村光太郞)과 日本板硝子 등의 연구팀이 휴게실의 냉각효과를 살피고 있다.
건물의 창이나 지붕에는 태양광이 닿으면 물과 잘 어우러지는 광촉매가 든 건재가 사용되었다. 그 표면에 물을 부어 수막을 만들면 물이 기화할 때 열을 빼앗아 건물이 차가워진다. 광촉매가 들지 않은 벽이나 지붕에 물을 부으면 줄기가 되어 흘러내리기만 할 뿐 냉각효과는 얻지 못한다.
愛知縣 엑스포에서의 실증실험에 앞서 재작년부터 東京대학이 주택, 東京이과대학이 빌딩을 대상으로 산 실증실험을 추진하고 있다.
“에어컨으로 강하게 식히지 않아도 서늘하기 때문에 소비전력을 20% 절약할 수 있다”고 東京이과대학의 武田仁 교수는 말한다. 프로젝트를 이끄는 東京대학 첨단과학기술연구센터는 橋本和仁 소장은 “지구온난화방지로 이어질 것”이라고 지적한다.
새 냉각시스템을 사용하면 에어컨의 실외기에서 방출되는 열이 적어져 도시의 기온이 올라가는 ‘히트아일랜드 현상’을 완화할 수 있을 가능성이 있다. 여름, 밖을 걸을 때의 괴로움이 줄어들지도 모른다.
東京 23구(區)에 있는 빌딩과 단독주택 4분의 1이 새 냉각시스템을 도입하면 도심부의 여름 기온이 1도 낮아진다. 東北대학은 이런 예측결과를 정리했다. 건물의 표면 60%를 광촉매로 덮는 것을 상정하고 있다. 東京공업대학의 梅干野晁 교수는 앞으로 밖을 걷는 사람의 체감온도가 어느 정도 낮아지는가 시산할 예정이다.
광촉매는 1967년에 神奈川과학기술아카데미의 藤嶋昭·이사장이 발견했다. 오염이 잘 부착되지 않는 외벽재와 유리 등으로 실용화가 진행되고 있다. 건물의 냉각은 새로운 응용분야이다. 업계단체의 시산으로는 2004년에 550억 엔이었던 광촉매의 일본 시장은 2010년에는 2천억 엔으로 확대될 것이라고 한다. 냉각시스템 시장은 250억 엔이 될 것으로 프로젝트 참가기업은 보고 있다.
올 3월에 프로젝트는 끝났지만 유리나 벽재에 뿜은 광촉매의 개발을 담당한 TOTO총합연구소의 下吹越光秀 그룹리더는 “3~4년 후에는 사업화가 가능”하리라 전망한다. 지붕재를 담당하는 松下電工도 3년 후의 상품화를 목표로 하고 있다.
단, 도입 시의 초기비용과 이용원가가 현행 냉방시스템보다 비싸지면 구입자는 한정된다. 프로젝트팀은 시스템을 도입할 때의 초기비용을 100만~200만 엔, 수도료와 순환펌프의 전기료를 월 1만 엔 이하로 시산하고 있다. 최종적인 가격은 앞으로 메이커가 잡겠지만 “일반인이 구입하기 적정한 가격이 아니면 보급은 어렵다”고 橋本 소장은 지적한다.
이 프로젝트에서는 광촉매를 사용한 건물의 냉각시스템 이외에 새집증후군의 원인이 되는 휘발성유기화합물(VOC)을 분해하는 벽지와 카펫 등의 개발도 추진하고 있다. (일경산업)

톨루엔의 기상분해에 의한 활성열화를 억제하는
황산 처리 산화티탄 광촉매 개발
東京工業大學의 岡田 교수, 中島 조교수의 연구팀은 톨루엔의 기상분해에 의한 활성열화가 적은 광촉매를 개발했다. 산화티탄 광촉매를 이용한 기상 속에서의 톨루엔의 분해는 지금까지 많은 보고가 있지만, 분해 과정에서 난분해성인 중간체가 생성되고 이것이 광촉매 표면에 축적되어 가기 때문에 활성이 서서히 저하된다는 문제점이 있었다.
한편 비정질 산화티탄에 적당한 조건에서 황산 처리를 하고, 열처리에 의해 산화티탄 표면에 고정화하면 초강산성이 발현한다는 것은 널리 알려져 있어 각종 반응촉진용 촉매로 실용화되어 있다. 이 연구팀은 이 방법으로 산화티탄 표면에 고도한 고체산성을 부여할 수 있게 되면 광촉매에 새로운 산화력을 부여할 가능성이 있으며, 황산의 전자흡인성이 효과적으로 작용하면 산화티탄 표면에서의 전하분리효율이 향상하여 산화티탄 광촉매 자체의 활성도 향상될 가능성이 있을 것이라고 생각했다.
이 연구팀에서는 티탄 알콕시드를 가수분해함으로써 비정질 산화티탄 분말을 제작, 이 분말에 소정의 농도로 황산처리를 한 후, 세정, 소성함으로써 황산처리 산화티탄을 제작했다. 얻어진 분말을 이용하여 배치계(系)에서 일정 농도의 톨루엔가스 분해를 거듭해서 실시함으로써 활성저하의 상태를 평가한 결과, 미처리 산화티탄에서는 기상의 톨루엔 농도가 28ppm인 경우, 분해반응을 반복함으로서 급속하게 활성이 저하되어 3회째의 측정에서 활성이 초기의 1/10이하가 되는데 비해, 황산처리한 산화티탄에서는 기상의 톨루엔 농도가 43ppm인 경우에도 3회째의 측정에서 활성이 초기의 1/3정도까지밖에 실활(失活)되지 않아 광촉매의 활성저하가 일어나기 어렵다는 것이 밝혀졌다. 이 연구팀에서는 현재, 이러한 광촉매를 KR막화하는 검토를 실시 중에 있으며 앞으로 더 넓은 응용을 검토해 나갈 것이다. (CJ)