오피니언
논단
[기고] 검증된 공기정화 ‘광촉매’…건설현장 적용 기대
광촉매 혼합 자재 건설현장 사용…실외공기정화 연구 활발
변완영 기자
필자의 다른기사 보기 인쇄하기 메일로 보내기 글자 크게 글자 작게
기사입력: 2020/03/22 [08:52]
트위터 페이스북 카카오톡

‘표면분석법’ 이용…대기오염정화능력 정량적 환산 가능

 

▲ 김영독 성균관대 교수 

최근 가장 사회적으로 심각한 환경문제로 대두되고 있는 것은 단연코 미세먼지에 의한 대기 오염 및 이로 인한 질병 유발이다. 언제부턴가 아침에 일어나면 그날의 미세먼지 수치를 확인하는 것이 우리의 일상이 되어 버렸다. 미세먼지는 크게 입자의 크기에 따라서 PM 2.5와 PM10으로 나뉘며, 입자의 생성 경로에 따라서 1차 또는 2차 미세먼지로 나뉘기도 한다. 상대적으로 크기가 작으며 인체 유해성이 더 크다고 알려져 있는 PM2.5의 경우 대부분 2차 미세먼지인 것으로 알려져 있다.

 

2차 미세먼지는 대기중의 가스상 오염물질들인 질소산화물, 황산화물, 휘발성유기화합물 등이 화학반응을 일으켜 형성된다. 질소산화물, 황산화물은 산성비의 주범이며, 휘발성유기화합물은 발암물질로 알려져 있어 그 자체로도 심각한 대기오염물질인데 이들이 화학반응을 일으켜 2차미세먼지를 일으키니, 이러한 가스상 오염물질을 대기 중에서 제거하는 것이 미세먼지를 포함한 오염물질을 줄이고 깨끗한 대기환경을 만들기 위해 필수적으라고 볼 수 있겠다.

 

 광촉매 소재는 태양광에 노출되었을 때 표면위에 형성되는 활성탄소가 표면에 흡착된 질소산화물, 황산화물, 휘발성유기화합물등을 산화시켜 대기중으로부터 제거시키는 능력을 가지는데그 가장 대표적인 예로는 이산화티탄 (TiO2) 나노입자를 들 수가 있겠다.

 

최근 들어 광촉매 소재를 페인트, 콘크리트에 섞어 건설현장에 사용하여 실외 공기정화기능을 하는 건축자재를 제조하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 독일 STEAG 사의 경우 Bottrop이라는 독일의 도시에 광촉매 콘크리트 블록을 설치한 바가 있으며, 그 외에도 이탈리아, 벨기에 등의 유럽국가와 일본에서 광촉매를 이용한 건축 자재 개발이 활발히 이루어지고 있다. 광촉매가 함유된 건축자재는 질소산화물 등을 대기 중으로부터 제거함으로써 산성비를 줄이고 미세먼지 저감에도 기여할 것으로 기대되고 있다.

 

이러한 광촉매 소재의 대기 정화 능력이 실험실에서는 이미 검증이 되었다. 그러나 문제는 이러한 광촉매가 실제 현장에서도 실험실에서 검증된 효율을 그대로 발휘하면서 대기 정화에 기여하는지를 규명하는 것이 쉽지 않다는 것이다. 실험실에서는 질소산화물 한가지의 오염물질이 대기에 존재하는 경우에 광촉매의 질소산화물 제거 능력을 시험하는 경우가 대부분이다. 반면 실제 대기 중에는 다양한 오염물질이 복합적으로 존재하기 때문에 실험실에서의 효율이 실제 현장에서도 유효할 것이라고 기대하기 어렵다는 의견이 있으며 이러한 의견에 귀를 기울일 필요가 있다.

 

광촉매 페인트 또는 보도블록을 적용한 작은 구간 (예를 들어 아파트 한 동 또는 학교 운동장 한 개의 면적)과 적용하지 않은 구간의 공기질을 비교하여 광촉매 적용구간의 공기질이 더 좋다는 것을 증명하면 되지 않겠느냐는 의견을 제시할 수도 있을 것이다.

 

그러나, 이러한 측정결과가 과학적인 신뢰도를 얻기는 쉽지 않을 것으로 생각되는데, 이는 구간마다의 대기오염도가 모두 다르고, 실외 공기의 빠른 이동으로 광촉매의 효과를 공기질 측정으로 검증하기는 어려울 것이기 때문이다. 굉장히 넓은 아파트 단지 전 구역에 광촉매를 적용한다면 공기질 측정을 통해 광촉매 효과를 확인할 수 있을 지도 모른다. 하지만 작은 범위의 시범사업에서 확실한 효과를 확인하지 못한 채로 더 큰 범위의 광촉매 적용사업을 강행하기는 어려운 노릇이다.
 
아주 최근 표면과학의 분석법을 이용하여 광촉매 건축자재의 현장 효과를 검증하는 연구들이 제안되어 국내 지방자치단체 등의 광촉매 시범사업에 적용되었으며 그 결과가 일차적으로는 긍정적인 것으로 나타나고 있다. 질소산화물 등의 대기오염물질들이 광촉매 표면위에서 흡착 및 분해되는 과정을 표면분석법을 이용하여 검증할 수 있으며, 특정기간동안 표면위에서 분해된 대기오염물질 분자의 수를 측정하여 광촉매의 대기오염정화 능력을 정량적으로 환산해 낼 수 있다. x-선 광전자 분광법, FT-IR 등 화학이나 물리를 전공하지 않은 사람들에게는 생소할 수도 있는 분석방법을 이용하면 눈에는 보이지 않는 대기오염물질들이 광촉매 표면위에 흡착되어 분해되는 과정을 관찰할 수가 있다.

 

향후 좀 더 장기적으로 한 현장에 설치된 광촉매 건축자재의 대기정화 효과 및 광촉매의 안정성에 대한 현장 연구를 표면분석법으로 수행하여 광촉매 효과를 과학적으로 검증하면서 건설현장에 적용한다면 광촉매가 조금 더 신뢰할 수 있는 기술로 자리잡을 수 있을 것으로 기대된다.

 

 

김영독 성균관대 화학과 교수

 

 

ⓒ 매일건설신문, 무단 전재 및 재배포 금지 

▶본 칼럼은 외부필진에 의해 작성된 칼럼으로 본지의 편집방향과 다를 수 있습니다.

ⓒ 매일건설신문. 무단전재 및 재배포 금지
트위터 페이스북 카카오톡
닉네임 패스워드 도배방지 숫자 입력
내용
기사 내용과 관련이 없는 글, 욕설을 사용하는 등 타인의 명예를 훼손하는 글은 관리자에 의해 예고 없이 임의 삭제될 수 있으므로 주의하시기 바랍니다.
 
광촉매, 김영독, 공기정화 관련기사목록
트렌드 ISsUe
국내 공간정보 ‘구원투수’… “‘디지털 트윈국토’ 박차”
많이 본 뉴스