혁신적인 코팅으로 전등갓을 실내 공기 청정기로 바꿀 수 있습니다.

이러한 실내 공기 청정기는 유해한 오염 물질을 무해한 화합물로 변환하여 실내 공기 오염 물질을 파괴합니다.

전등갓은 할로겐 및 백열 전구와 함께 작동하며 팀은 LED와 호환되도록 기술을 확장하고 있습니다.

연구진은 가을에 열리는 미국화학회(ACS) 회의에서 결과를 발표할 예정이다.

이 프로젝트의 수석 조사관인 김형일 박사에 따르면, 실내 공기 청정기는 대부분의 실내 대기 오염 물질을 차지하는 휘발성 유기 화합물(VOC)을 대상으로 합니다.

이러한 화합물에는 아세트알데히드와 포름알데히드가 포함되어 있으며 페인트, 세척제, 공기 청정제, 플라스틱, 가구, 요리 및 기타 소스에서 방출됩니다.

김씨는 “가정이나 사무실의 VOC 농도는 낮지만, 사람들은 하루의 90% 이상을 실내에서 보내기 때문에 시간이 지날수록 노출량이 늘어난다.

“실내 공기에서 VOC를 제거하는 기존 방법은 활성탄이나 기타 유형의 필터를 사용하는데, 정기적으로 교체해야 합니다.”라고 연세대학교 김 연구실 대학원생 이민형 씨가 덧붙였습니다.

고온에 의해 활성화되는 열촉매나 빛에 반응하는 광촉매를 사용하여 VOC를 분해하는 다른 실내 공기 청정기가 개발되었습니다.

그러나 이들 중 대부분은 별도의 히터나 자외선(UV) 광원이 필요하므로 원치 않는 부산물이 생성될 수 있습니다.

따라서 연구진은 열을 생성하는 가시광선 광원과 열촉매로 코팅된 전등갓만 필요로 하는 보다 간단한 접근 방식을 원했습니다.

할로겐 전구는 사용하는 전력의 10%만 빛으로 변환하고 나머지 90%는 열로 변환한다고 Lee는 말합니다. 백열전구는 더욱 심각하여 5%의 빛과 95%의 열을 방출합니다.

김씨는 “이 열은 일반적으로 낭비되는데 이를 실내공기청정기의 열촉매를 활성화해 VOC를 분해하는 데 활용하기로 했다”고 말했다.

연구팀은 지난해 발표한 논문에서 이산화티탄과 소량의 백금으로 만든 열촉매를 합성했다고 보고했다.

연구진은 알루미늄 전등갓 내부를 촉매로 코팅하고 공기와 아세트알데히드 가스가 들어 있는 테스트 챔버의 100와트 할로겐 전구 위에 전등갓을 배치했습니다.

램프를 켜면 전등갓이 약 250°F까지 가열되었습니다. 이는 촉매를 활성화하고 아세트알데히드를 분해할 만큼 충분히 따뜻한 온도입니다. 이러한 산화 과정에서 실내 공기청정기는 VOC를 아세트산, 포름산, 이산화탄소, 물로 변환했습니다.

두 산 모두 약하고 방출되는 이산화탄소의 양은 무해합니다. 더욱이 연구진은 동일한 조건에서 포름알데히드가 분해될 수 있으며 이 기술이 백열전구에서도 작동한다는 사실도 발견했습니다.

최근 연구에서 연구진은 보다 저렴한 백금 대체품으로 눈을 돌렸습니다. 팀은 이러한 새로운 철 또는 구리 기반 실내 공기 청정기가 VOC를 분해할 수 있음을 이미 보여주었습니다.

그들은 이제 오염을 파괴하는 전등갓 개념을 조명 시장에서 빠르게 성장하는 부문인 LED로 확장할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 그러나 할로겐 및 백열전구와 달리 LED는 열촉매를 활성화하기에는 너무 적은 열을 방출합니다.

따라서 연구팀은 LED에서 방출되는 근자외선 빛에 의해 자극되는 광촉매와 LED의 가시광선 출력 중 일부를 열로 변환하는 기타 촉매를 개발하고 있습니다.

김 교수는 “자외선, 가시광선 등 광원과 폐열을 모두 활용할 수 있는 하이브리드 촉매를 개발하는 것이 최종 목표”라고 말했다.

블로그