날이 갈수록 환경에 대한 관심이 고조되면서 광촉매를 이용한 공기정화 기술이 최근 급속도로 발전하고 있다. 친환경 기술로 각광받고 있는 광촉매란 단어는 산업용가스 종사자들에게 친숙한 단어일 것이다.
광촉매는 말 그대로 빛을 받으면 촉매반응을 일으키는 물질이다. 즉 광촉매 위에 빛이 닿을 때 발생하는 활성산소가 공기 속의 세균을 없애고 유해물질을 분해하는 구실을 한다.
이는 이미 우리가 사용하고 있는 바닥재나 벽지 위에 광촉매 코팅을 하면 효과를 기대할 수 있다는 것을 뜻한다.
광촉매를 응용할 수 있는 분야는 무궁무진하다. 지구의 대기 및 수질 오염에 대해 특별한 에너지를 가하지 않고 빛만으로 오염물질을 분해시킬 수 있는 유해 유기물의 광분해와 대기 오염물질의 광산화, 환원, 각종 병원균의 내성증가로 위협 받고 있는 위생 문제에 있어서도 광촉매의 살균, 항균 작용이 문제를 간단히 해결해 줄 수 있어 여러 분야에서 응용될 수 있다. 또한 물을 광분해 시켜 수소와 산소를 생산함으로써 차세대 에너지와 환경문제를 동시에 해결할 수 있다는 점에서 많은 주목을 받고 있으며 기타 다양한 분야에서 획기적인 수요 증대를 가져올 것으로 예상될 뿐 아니라 독성이 가장 강한 다이옥신도 광촉매로 처리할 것으로 기대된다.
이렇게 광범위하게 쓰일 미래 친환경 기술인 광촉매에 대해 본지는 광촉매 소재의 응용 분야와 그 시장동향 등에 대해 살펴보기로 했다.
생산 공정
광촉매용 산화티탄 분말의 제조 방법(1차 재료)
안료용과 광촉매용을 포함한 산화티탄 분말의 제법에는 황산법과 염소법이 있으며 안료용산화티탄은 백색도료 등에 첨가제로 사용된다.
광촉매용 산화티탄은 분체를 거치지 않고 용액으로 제조하는 일도 있지만 이런 경우와 같이 용액 상태로 있는 것은 2차 재료로 분류한다.
광촉매용 산화티탄의 제법은 안료용 산화티탄과 거의 동일한 제법을 사용한다. 단 광촉매용 산화티탄은 입자 크기가 미세하기 때문에 특수한 가수분해 처리를 하고 있으며 미립자 산화티탄을 제조하기 위한 전용 방법도 있다.
안료용 산화티탄의 제법으로는 염소법이 황산법보다도 효율, 환경 등의 측면에서 우수한 것으로 알려져 있다. 일본 이외의 생산업체들은 염소법으로 제조하고 있지만 염소법의 Plant가 고가이기 때문에 Ishihara Sangyo(石原産業)을 제외한 대부분의 일본 업체들은 오래 전부터 사용하여 오던 황산법 설비를 그대로 사용하고 있다. 또한 황산법은 미세입자를 제조하는데 용이하기 때문에 광촉매용 산화티탄은 주로 황산법으로 제조하고 있다.
코팅액 도료의 제조 방법(2차 재료)
광촉매 대부분은 코팅액 또는 도료(塗料)로 도포하여 사용하고 있으며 이때 사용되는 Primer는 기재를 광촉매의 산화력으로부터 보호하고 광촉매의 부착력을 향상시키기 위하여 사용된다. 산화티탄 광촉매로만 도포하게 되면 강도가 약하고 분리되기 쉬워서 보편적 으로 실리카와 같은 바인더를 혼합하여 접착력을 높이고 광촉매의 안정화와 박리의 방지를 위해 가열한다.
2차 재료의 제조방법에는 1차 재료에 바인더를 혼합하고 용액에 분산 시키는 방법과 티탄화합물로부터 분체를 거치지 않고 산화티탄 용액을 제조하는 방법 등 두 가지가 있다.
최근의 산회티탄 제조 기술은 염소법과 황산법이 아닌 용액법과 기상법 등의 다양한 방법에 의해 제조하는 연구가 진행되고 있으며 용액법에는 Sol-gel법, 기상법에는 PVD와 CVD법이 있다. 이러한 방법은 산화티탄을 제조하는 방법으로도 이용할 수 있으며 또한 표면에 코팅할 수 있는 기법으로도 이용 가능하다.
발전방향
광촉매 응용 기술현황은 산화 분해력을 이용한 기술과 물과 기름의 친수성 제어 기술로 분류할 수 있다. 몇 년전 부터 산화 분해기술을 비롯한 광여기 친수화, 양친매, 광여기 소수화, 초발수재 등 표면의 유성을 제어하는 기술과 제품개발이 진행되고 있지만 현재까지 개발된 재료나 공법만으로는 해결해야할 문제점이 산재 돼있어 해소를 위한 보다 적극적인 지원과 정책방향 결정이 절실한 실정이다.
기술대체에 대한 예측
광촉매 시장의 위협 요인은 크게 낮은 소비자 이해도, 기술적 한계 및 물질 고유의 문제점, 그리고 부가기능이라는 인식의 세 가지로 구분된다.
이러한 응용 제품은 새로운 기능을 부가함으로써 새로운 시장이 생겨날 수도 있으나 종래 상품의 경쟁력을 높이는데 있어서는 판매 가격의 10% 이상의 상승은 곤란하며 시장의 상황에 따라 가격 상승은 아예 곤란한 경우도 다수 존재한다. 이처럼 광촉매 제품의 가격이 응용 상품의 시장 전개를 방해하는 커다란 요인으로 작용할 수도 있다.
