산화티탄 30% 싸게 정제하는 방법 개발, 광촉매용으로 개량

新潟大學의 戶田健司 조교수와 佐藤峰夫 교수 등은 안료나 촉매에 사용되는 산화티탄을 광석에서 싼값에 정제하는 방법을 개발했다. 고온의 염소가스나 강산 등의 극물을 사용하지 않기 때문에 안전성이 높고 정제 원가도 약 30% 줄일 수 있다. 현재는 안료용 산화티탄의 정제에 성공한 단계인데, 수요가 늘고 있는 광촉매용의 새 제법으로서도 유망. 메이커와 손잡고 조기 실용화를 추진한다.
산화티탄은 결정구조의 차이에 따라 도료나 화장품 안료로 사용하는 ‘루틸형’과 유기물을 분해하는 광촉매용인 ‘아나타제형’이 있다. 연구팀은 루틸형을 싼값에 정제하는데 성공. 같은 방법을 아나타제형에도 사용할 수 있으리라 보고 개량을 서두르고 있다.
신기술을 산화티탄을 약 95% 포함하는 광석에서 철분 등을 제거하여 순도를 높이는데 사용한다. 우선 광석에 나트륨과 희토류를 넣어 섭씨 800도 정도로 가열하여 결정구조를 바꾼다. 이것을 물로 희석한 초산에 녹여 건조시키면 산화티탄이 석출된다. 물로 씻어내자 거의 100% 순도의 안료용 산화티탄이 만들어졌다.
종래의 정제법은 광석을 고온의 진한 황산이나 염소가스 등과 반응시켜서 섭씨 1000도 정도의 고온에서 분해했다. 반응성이 높은 황산이나 염소의 고온가스를 사용하기 때문에 취급이 어렵고 제조장치가 부식하는 것도 과제였다.
신기술은 초산을 사용하기는 하지만 건조온도가 섭씨 90도 정도로 낮기 때문에 장치가 잘 부식되지 않고 안전성도 높다. 희토류나 초산 등은 회수하여 재이용할 수 있고, 플랜트도 소형이면 되기 때문에 제조 원가를 줄일 수 있다.
현재, 안료용 산화티탄의 가격은 1그램당 200~300엔, 광촉매용은 동 2천~5천 엔 정도. 신기술을 이용하면 안료용이 약 30%, 광촉매용도 적어도 같은 정도는 낮출 수 있을 것이라고 한다.
유기물을 분해하는 광촉매는 잘 더러워지지 않는 타일이나 유리창, 비 오는 날에도 흐려지지 않는 자동차의 거울, 공기청정기 등으로 용도가 확대되어 있다.  양산효과로 가격이 낮아지고 있으나 신기술에 의해 더 낮출 수 있는 여지가 생겼다고 한다.  (일경산업)

CO산화촉매를 사업화
연료전지의 수소개질기술 이용

가시광형 광촉매 벤처인 에코디바이스(埼玉縣 川口市, 사장 杉原愼一)은 수소 속의 일산화탄소(CO)를 실온에서 산화하는 새 촉매의 사업화에 착수했다. 田中虔一 埼玉공업대학 특임교수가 개발한 것으로 고체고분자형 연료전지(PEFC)에 사용되는 수소에 포함되어, 발전용 백금전극의 성능을 저하시키는 CO를 제거한다. 이 교수의 지도로 실용화를 추진, 공기조절기용 등에도 수요가 있다고 보고 사업화를 서두르고 있다.
PEFC에 사용되는 수소는 천연가스, 가솔린 등의 탄화수소연료를 개질해서 만드는데, 제조과정에서 1% 정도의 CO의 침입은 피할 수 없다고 한다. 이 CO로 PEFC에 사용되는 발전용 백금전극이 피독(被毒)되면 성능저하를 일으키므로 각종 대책기술의 연구가 진행되고 있다.
새 촉매는 백금을 담지한 산화티탄의 표면을 산화철로 감싼 고성능 타입의 하나. 30℃에서 약 80%의 CO를 이산화탄소(CO2)로 변환하는 능력을 가져, 종래의 대표적인 촉매의 전환율(20% 전후)에 비해 높은 성능이라고 한다. 이밖에 1~3%의 비교적 고농도의 CO를 실온 가까이에서 산화하는 이외에 CO는 산화하지만 수소는 산화가 잘 되지 않는 등의 특징이 있는데 이 때문에 수소연료의 전체적인 로스가 감소, 결과적으로 결제성이 향상된다.
이번에 이 회사에서는 산화티탄의 제조 노하우를 살려서, 田中교수의 지도를 받으며 사업화에 나섰다. PEFC에 사용되는 수소의 개질 이외에 새 촉매가 공기 중의 CO의 제거에도 높은 효과가 있다는 점에서 공기조절기, 재해용 마스크 등에도 수요가 있다고 보고 있으며, 조만간 샘플 제공을 개시할 예정이다.                    (NK)

공장 지붕에 광촉매 도포, 오수를 효율적으로 정화
東海旅客鐵道(JR東海)는 빛이 닿으면 오염 등 유기물을 분해하는 광촉매를 경사면에 도포하고 거기에 더러워진 물을 얇은 막 상태로 흘려보내어 정화하는 장치를 시작했다. 공장이나 축사 등의 지붕에 설치하여 폐수 등을 처리하는 방법으로 타 기업에도 소개하여 실용화할 계획이다.
광촉매가 물에 상당히 잘 스며드는 초친수성과 물을 떨어뜨리면 얇은 막처럼 균일하게 퍼지는 성질을 가졌다는데 주목했다.
물에 녹아있는 유기물이 효율적으로 광촉매 입자와 접촉하므로 높은 정화효율을 기대할 수 있으리라 보고 있다. 실험에서는 광촉매를 도포한 세로 20센티미터, 가로 30센티미터의 아크릴판 경사면에 위에서부터 살수 파이프로 소량씩 메틸렌 블루라는 색소를 녹인 물을 흘려보내며 자외선램프를 조사하여 색소의 분해량을 조사했다. 색소용액을 순환시켜서 처리한 결과, 8시간 후에는 색소가 약 60분의 1로 감소했다.
앞으로 메틸렌 블루보다 분해가 잘 안 되는 색소 등의 처리효과도 확인할 계획.
지붕처럼 이용되지 않는 곳을 정화에 활용할 수 있다는 이점이 있는 이외에 경사면에 유로를 만들어서 물이 흘러내리는 시간을 길게 하면 처리효율이 더욱 향상될 것이라고 연구팀은 보고 있다.                  (일경산업)

광촉매 반응을 이용한 무좀치료기 개발
5~6일 만에 가려움 경감
山田技硏(川崎市 高津區, 사장 山田景得)은 산화티탄 광촉매 반응을 사용한 무좀치료기를 개발, 이 상품의 특허권과 전용실시권의 판매에 나섰다. “임상실험 등의 비용부담을 생각하면 단독으로 상품화하기가 어렵다”(山田사장)고 판단했기 때문이다. 특허권의 매각희망액은 6750만 엔. 전용실시권의 경우는 보증금 1000만 엔과 실시료로 출하가격의 약 3%를 희망하고 있다.
새로 개발된 무좀치료기는 산화티탄 표면에 활성산소를 생성하여 항균작용으로 무좀균을 사멸시킨다. 산화티탄을 코팅한 헤드 부분을 발가락 사이 등 환부에 하루 30분 정도 대면, 5~6일 만에 통증과 가려움을 해소할 수 있다고 한다.
장치는 핸디 타입 본체와 자외선(UV)발광소자를 내장한 수지(樹脂) 헤드로 구성. 헤드에 도포한 산화티탄에 380나노미터 이하의 UV를 조사함으로써 광촉매 반응을 일으켜 강력한 산화제가 되는 활성산소를 생성하는 구조이다. 발광다이오드로 UV를 발생시키기 때문에 열에 의한 화상의 염려 없이 안전하게 치료할 수 있다. 주요 무좀균에 대한 치료효과도 나와 있다고 한다.
특허출원은 99년 12월에, 취득은 04년 3월. 개발에 약 10년, 약 4000만 엔을 투자했다. 이 회사는 광화이버 관련 기기나 광학측정기기의 개발을 주체로 하고, 광화이버 노래방 시스템과 심전계 등의 개발실적을 가지고 있다.
         (NK)

공조용(空調用) 에어필터
광촉매 부직포로 제품화, 탈취성능 3~10배
日本바이린은 광촉매로 가공한 부직포를 사용한 공조용 에어필터를 상품화, 올봄부터 생산을 시작했다. 이 부직포는 열가고성 재료를 사용한 부직포에 열 가공으로 산화티탄을 담았다는 것이 특징으로, 이것으로 광촉매의 유효면적을 크게 하여 탈취성능 등을 높인다. 작년 이후, 샘플출하하고 있는데, 자사 상품으로 滋賀공장(滋賀縣 守山市)에서 에어필터 생산을 개시했다.
日本바이린이 개발한 광촉매 담지 부직포는 소재에 폴리에스테르, 폴리올레핀 등 열가소성 재료를 사용하여 열가공에 의해 산화티탄을 직접 섬유 표면에 담았다. 종래의 바인더 함침법으로 가공한 제품에 비해 같은 양의 광촉매일 때 3~10배의 속도로 아세트알데히드 등을 분해할 수 있다고 한다. 탈취, 방오, 항균, 초친수, 물 속의 유해물질 분해, 유독가스분해 등의 기능이 있다. 에어필터의 생산규모는 밝히지 않았다.
이 회사는 2년 전에 광촉매 담지 부직포의 개발에 착수하고 용도개발도 추진해 왔다. 탈취성능이 우수하여 공조용 에어필터로서의 수요가 전망되며 또한 사내에서 에어필터를 사용하는  제품을 다루는 일도 있어 자사 제품화를 추진할 수 있어, 東京공장(茨城縣 總和町)에서 가공한 광촉매 담지 부직포를 사용하여 滋賀공장에서 에어필터를 생산한다.
광촉매 기능 활용 면에서는 탈취 이외에 히트아일랜드 현상의 완화 등을 지향하여 광촉매 코팅 부재에 물을 뿌려 기화열을 이용한 냉각에 관한 연구가 이루어지고 있다.
이 회사에서는 폴러스(다공질)구조에 의한 높은 보수성이 특징인 부직포와 광촉매의 초친수성의 상승효과를 기대하며 실험하고 있다. 실험에 사용한 상자 안의 중심부 온도는 광촉매 담지 부직포에 대한 살수로 3번 이상의 냉각효과가 확인된 이외에, 높은 보수성으로 간헐적인 살수로도 냉각효과를 얻을 수 있었다고 한다.   (NK)