비정질 TiO2와 물의 혼합물에서 플라즈마 발생을 통한 친환경 TiO2 제조. <자료=국가핵융합연구소 제공>비정질 TiO2와 물의 혼합물에서 플라즈마 발생을 통한 친환경 TiO2 제조. <자료=국가핵융합연구소 제공>


국내 연구진이 수질 정화 등 각종 오염 물질 분해에 사용되는 광촉매 제조에 플라즈마 기술을 적용시켜 기존보다 5배 이상 효율을 높이는 데 성공했다. 

국가핵융합연구소(소장 김기만) 홍용철 박사 연구팀과 한국기초과학지원연구원(원장 이광식) 이현욱 나노표면연구팀은 국가연구시설장비진흥센터와 공동연구를 통해 수중 플라즈마를 이용한 다공성의 친환경 이산화티탄(Ti02) 광촉매 재료를 제조했다고 23일 밝혔다. 

이산화티탄(TiO2)은 빛을 이용해 오염물질을 분해시키는 정화 기능을 가진 광촉매 재료 중 하나로 수질 정화 등 환경 분야에 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나 낮은 효율과 높은 비용 등의 문제로 상용화에는 어려움을 겪고 있다. 

이에 연구팀은 수중 플라즈마를 이용한 TiO2 제조 기술을 개발, 열처리 과정 없이 주어진 액체 내애서 플라즈마를 직접 발생시키도록 했다. 이는 기존보다 결정성이 높고 표면적이 넓은 다공성 구조로 친환경 TiO2의 대량 생산이 가능하다. 

수중 플라즈마 처리를 통해 보다 넓은 표면적을 갖게 된 광촉매는 외부로부터 들어오는 빛의 흡수 범위를 확장시켜, 기존 광촉매에서 사용하기 어려웠던 가시광선에서 광화학 반응을 극대화할 수 있게 됐다.

연구팀은 수중 플라즈마 기술을 적용한 친환경 TiO2를 이용해 일반 태양광에서 다양한 종류의 수질 오염물 제거 실험과 물 속에 존재하는 미생물 제거 검사 등을 진행했다. 그결과 인간에게 무해한 수준까지 물정화가 가능함을 확인했다. 

홍용철 박사는 "수중 플라즈마의 단일 공정을 이용해 상온에서 고결정성과 다공성을 갖는 친환경 TiO2를 대량으로 제조했다"고 말했다. 

이현욱 박사는 "수처리 분야에서의 태양광의 효율적인 활용을 위해서는 가시광선이 주어지는 조건에서도 오염물질을 효과적으로 분해할 수 있는 것이 매우 중요하다"며 "이번 연구에서 제조된 친환경 TiO2는 수처리 분야의 유망한 물질로 기대된다"고 덧붙였다. 


박은희 대덕넷 기자 kugu99@hellodd.com

Posted by KIST PR

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