초저가와 고효율 달성이 동시에 가능한 신구조 플렉서블 태양전지 기술개발 - 고가의 투명전도성 전극소재가 필요하지 않아 기존 소재의 절반 가격으로 고효율 플렉서블 태양전지 구현 가능 - 전사법을 이용하여 플렉서블한 다양한 기판에 광전극 구현이 가능해 향후 웨어러블 기기에 구현이 가능 태양전지 가격경쟁력은 전지를 구성하는 소재의 가격과 태양전지 효율에 의해서 결정된다. 국내 연구진이 현재 태양전지 가격에 큰 영향을 미치는 고가의 투명전도성 전극을 전혀 사용하지 않으면서도 고효율 달성이 가능한 신 구조 플렉서블 태양전지 원천 기술을 개발하였다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전하이브리드연구센터 고민재 박사팀은 고온에서 열처리 한 무기 광전극을 떼어내어 플라스틱처럼 잘 휘어지는 기판 (플라스틱, 종이, 섬유) 등에 전사하여 붙이는 방식을 이용한 신 구조 고효율의 염료감응 플렉서블 태양전지를 개발하였다고 밝혔다. 태양전지나 디스플레이 등의 전자소자는 소자의 효율 향상을 위해 가시광선 영역에서 85% 이상의 높은 광투과도와 전기 전도도를 요구하는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명전도성 전극(Transparent conducting oxide)이 필요하다. 하지만, ITO의 주원료인 인듐은 희귀 금속으로 가격이 비싸, 차세대 태양전지인 염료감응 태양전지의 재료비 중 가장 큰 부분을 차지하고 있다. 고효율의 태양전지를 제작하기 위해서는 이러한 값비싼 투명전도성 전극외에도 무기 광전극을 고온에서 열처리하는 과정이 반드시 필요한데, 이는 무기 광전극 내부가 단단히 연결이 되고 기판과의 접착력이 좋아져서 소자저항이 작아지기 때문이다. 플렉서블 태양전지를 만들기 위해 기존에는 유연하지만 열에 약한 플라스틱 기판을 활용하기 위해 효율이 낮은 저온 공정을 사용했다. 또한 투명전도성 전극을 사용하는 경우, 태양전지를 휘었을 경우 ITO가 깨져 전기적 특성이 감소하는 등의 단점이 있었다. 연구팀이 개발한 제작방법은 유리기판 위에 고온에서 열처리한 TiO2(산화타이타늄) 전극을 형성시킨 후, 플렉서블한 기판에 옮겨 붙이는 전사 방법을 적용하여 플라스틱 기판에서 고효율의 태양전지를 구현하였다. 전사방법을 사용하면 고온 열처리한 저항이 낮은 광전극을 다양한 플렉서블한 기판에 옮겨 붙일 수 있기 때문에 고효율 달성이 용이하다. 후면전극 역시 인듐보다 상대적으로 가격이 저렴한 타이타늄 질화물(nitride)로 만들었고, 상대전극도 투명 전도성 물질을 사용하지 않고 탄소와 백금 복합체를 사용하여 플라스틱 전극 위에 제작하였다. 이렇게 제작된 염료감응 태양전지는 기존 전지에 비해 소재가격은 50% 이하로, 전체 태양전지 가격은 30%이하로 가격이 낮아지는 효과를 보였다. 또한 개발한 전사법은 휘어짐에 강한 타이타늄 계열의 광전극을 고분자 필름위에 붙여, 태양전지를 휘었을 경우에도 기판의 손상과 효율의 감소 없이 특성이 좋은 태양전지를 제작할 수 있었다. 이렇게 개발한 태양전지는 투명 전도성 물질을 전혀 사용하지 않음에도 불구하고, 보고된 염료감응 플렉서블 태양전지 중 최고 수준인 8.10%의 광변환 효율을 기록하였다. 연구책임자인 고민재 박사는 “개발한 태양전지는 기판의 종류에 상관없이 제작할 수 있고, 잘 휘어지면서도 효율이 높아 웨어러블 태양전지, 휴대 전자 소자 등 다양한 분야의 핵심소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다” 며 “연구팀에서 개발한 전사법을 이용하면 태양전지 이외에도 다양한 전자 기기 및 전기화학 기기 등 전자소자를 사용하는 응용분야에서 직물이나 종이, 플라스틱, 금속 등 휘어질 수 있는 다양한 기판 위에 제작할 수 있어 광범위한 응용을 기대할 수 있다”고 밝혔다. 본 연구는 KIST 주요연구사업인 영 펠로우 연구사업과 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌프런티어사업 멀티스케일 에너지시스템연구단의 지원으로 수행되었다. 연구결과는 나노 분야의 전문학술지인 ACS Nano 4월 28일자에 게재되었으며, 국내 및 해외 특허를 출원하였다. 이번 성과로 지난 '15.4.22(수) 정부가 발표한 "기후변화 대응을 위한 에너지 신산업 및 핵심기술개발전략"에서 제시한 차세대 태양전지 개발에도 더욱 탄력이 붙을 것으로 기대된다. <그림 1> 투명 전도성 전극이 없는 고효율 초저가 플렉서블 태양전지 / 전지 사이즈 2cm X 2cm의 태양전지 전류전압 곡선. (대면적인 10cm X 10cm에서도 가능) <그림 2> (a) 전사법을 이용하여 고온소성한 태양전지 광전극을 OHP 필름 위에 적용 (b) 전사법을 이용하여 염료가 흡착된 고온소성한 태양전지 광전극을 OHP 필름 위에 적용 (c) 전사법을 이용하여 고온소성한 태양전지 광전극을 염료 흡착하여 극세사(천) 위에 적용 (d) 전사법을 이용하여 고온소성한 태양전지 상대전극을 OHP 필름 위에 적용 (e) 전사법을 이용하여 고온소성한 태양전지 상대전극의 전도성을 보기 위해 밴딩 후에 LED연결 (f) 전사법을 이용하여 고온소성한 태양전지 상대전극을 극세사(천) 위에 적용 (g) 고온소성한 태양전지 상대전극을 전사법을 극세사(천) 적용 (접힌 후에도 전도성을 가지고 있음) (h) 전사법을 이용하여 고온소성한 Ag 전극을 전사하여 연필에 감싼 뒤에도 좋은 전도도를 가짐을 확인하였음. <그림 3> (a) 전사법을 이용하여 태양전지 광전극을 만드는 방법 (b) 전사법을 이용하여 태양전지 상대전극을 만드는 방법 <그림 4> 일반적인 태양전지와 신구조 태양전지의 구조 비교

2015년도 KIST 반부패청렴 추진시책

KIST 제작 청렴계약 안내 리플렛입니다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 이탈리아 국립연구회(CNR) 소속 에너지연구소(ITAE, 소장 Salvatore Freni)와 22일 상호 연구협력 협약을 체결했다. ※ ITAE : The Institute of Chemical Methods and Processes for the Transformation and Storage of Energy 이번 협약 체결은 수소·연료전지 분야 공동연구의 활성화를 위한 것으로, 양 기관은 앞으로 연료전지와 수소 제조 및 저장 분야에서 인력교류, 심포지엄 공동 개최, 공동연구과제 발굴 등에 상호 협력할 방침이다. 이번 협약은 2014년 11월 27일 이루어진 국가과학기술연구회와 이탈리아 국가연구회(CNR)와의 과학기술 분야 업무협약의 후속 조치로서, 수소·연료전지 분야 공동연구과제 수행과 인력교류 확대가 기대된다. 한편 이날 협약 조인식은 '한-이탈리아 수소·연료전지 심포지엄' 일정 중에 진행되었다. 한-이탈리아 수소·연료전지 심포지엄은 한국과학기술연구원과 이탈리아 대사관이 공동으로 주최하는 행사로서 미래창조과학부 글로벌연구실(GRL) 사업의 일환으로 개최됐다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 제48회 과학의 날을 맞아 지역 주민 및 직원 가족을 대상으로 4월 17일(금) 오후 1시 30분부터 ‘과학상상나눔 페스티벌’을 서울 하월곡동 본원에서 개최했다고 밝혔다. 4월 과학의 달을 맞아 진행된 본 행사는 올해 5회째로, 초등학교 꿈나무들의 ‘과학상상 그리기 대회’와 어린이들이 즐겁게 즐길 수 있는 부대행사로 진행되었다. 성북구, 동대문구와 직원 자녀 등 초등학생 300여명이 참가해, 과학에 대한 다양한 상상을 그림으로 표현했다. 이병권 KIST 원장은 “과학상상나눔 페스티벌이 초등학교 꿈나무들에게 연구소 방문을 겸한 그림그리기 대회를 통해 과학기술의 중요성을 알리고, 참가학생들이 과학기술에 대해 생각해보는 계기가 되기를 희망한다.”고 말했다. ‘과학상상나눔 페스티벌’은 대회 참가비가 없는 대신 행사 참여 어린이들이 가져온 헌 책이나 헌 옷을 기증 받아 생명의 전화 종합사회복지관에 기증하여 이웃돕기 활동으로도 일익을 담당하고 있다.

흡연자도 싫은 흡연실 담배연기 나노촉매로 잡는다 - 니코틴, 타르 등 입자상 물질은 물론 아세트알데히드와 같은 가스상 물질을 크게 감소시키는 청정화장치 기술 KIST-KT&G 공동 개발 전국적으로 금연구역이 확대됨에 따라, 흡연실 수요가 증가하는 추세이지만 흡연실 공기질 개선방안은 미흡한 실정이다. 국내 연구진이 담배연기의 가스성분 중 가장 많은 양을 차지하는 1급 발암물질인 아세트알데히드를 100% 제거하는 흡연실 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 개발한 촉매는 이 외에도 니코틴, 타르 등 담배의 입자성분 역시 100% 제거해 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발한 촉매로 만든 공기정화기를 흡연실에 설치하면 약 5평 규모 흡연실에서 10명이 동시에 피운 담배연기를 30분 내에 약 80% 이상, 1시간 내에는 100% 처리할 수 있다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 환경복지연구단 정종수, 배귀남 박사 연구팀은 “흡연실에 사용 가능한 망간산화물계 나노촉매를 코팅한 나노촉매 필터를 ㈜KT&G와 공동으로 개발하여 흡연실 실내의 담배연기의 주요 성분을 크게 감소시킬 수 있는 청정화시스템을 개발했다”고 밝혔다. 기존 흡연실에서 담배연기 제거에 쓰이는 필터는 가스상 물질의 제거를 위한 활성탄 필터를 사용하지만, 아세트알데히드 등 가스상 물질의 제거 효과가 적고, 흡연실과 같은 시설에서는 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야해 관리가 어려웠다. 연구팀은 망간산화물계열(Mn/TiO2)의 나노촉매를 세라믹계열의 필터에 균일하게 코팅하여 나노촉매필터를 제조했다. 나노촉매필터는 필터에 코팅한 나노촉매 표면에서 공기 중의 오존을 분해시켜 발생된 산소라디칼을 이용하여 담배연기 성분을 분해하는 기술이다. 담배연기의 가스상 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물(total volatile organic compounds: TVOC)을 이용하여 본 개발 촉매의 성능을 평가한 결과, 98% 이상 분해하는 성능이 확인되었다.(그림 3 참고) 망간 촉매 표면에서 생성된 산소라디칼은 유해성분 분해 후 인체에 무해한 산소의 형태로 외부로 배출된다. 연구팀은 제조한 나노촉매필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작하여, 약 8평 규모의 실제 흡연실에 설치하여(처리유량 4 CMM) 성능 평가를 진행한 결과, 30분 내 약 80%, 1시간 내에 100% 담배연기 성분이 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 처리되는 것을 확인했다. 이는 약 8평 규모 흡연실 실내의 전체 공기를 15분마다 1회 순환시킬 수 있는 처리유량으로 설계한 것이다. *처리유량 4 CMM : 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량이 4 입방미터 연구팀은 이미 나노촉매 및 필터 코팅 기술 개발이 완료된 만큼 1년 정도의 시간이면 상용화가 가능할 것으로 예상했다. 연구를 주도한 정종수, 배귀남 박사는 "간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 흡연실 담배연기처리기술에서 처리가 어려웠던 가스상물질 처리 문제를 해결했다는 것이 연구의 의의”라며 “이러한 장치의 단순화 및 경제성 확보를 달성하여 안전하고 쾌적한 흡연 공간의 제공에 크게 도움이 될 수 있으며, 또한 이 기술의 연계 개발을 통해 공기청정기, 에어컨 등 다양한 공기청정 분야에서 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다“라고 전했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업과 환경부 “나노기술 기반의 오염제어용 필터소재 개발 과제” 등을 통해 지원되었고, 관련하여 “담배연기 청정화 처리장치 및 방법(대한민국 특허 출원번호: 2015-0039021, 2015.3.20.)” 특허를 출원하였다. <그림설명> <그림 1> 흡연실 담배연기 청정화 장치 나노촉매 및 코팅 필터 제조 공정 모식도. (1단계) CVC(화학기상응축법)에 의한 나노 TiO2 지지체 입자 합성, (2단계) TiO2 지지체에 망간계 촉매 담지시켜 담배연기 분해 기능성 촉매 소재 합성. (3단계) 합성된 촉매를 하니컴 구조체에 코팅하여 나노촉매필터를 제조하는 방법을 나타내고 있다. <그림2> (1) 청정화장치 내의 유동을 위해 상부에 순환 팬이 설치되어 있고, 오존을 공급하는 UV 램프, 그리고 오염물질 처리 나노 촉매 필터 순으로 장치가 구성되어 있다. 순환 팬은 5평형 기준으로 약 4 CMM(m3/min)으로 작동된다. (2) 실제 흡연실 현장에 설치된 담배연기 청정화장치 시제품 사진 <그림 3> 담배연기 및 연기 성분이 제거 되는 것을 보여주는 그래프나 증빙자료 <그림 4>흡연실 실내에서의 흡연 시 측정 결과, 타르 등 입자상 물질은 약 5배 수준으로 급격히 증가하는데, (그림참조) 청정장치 가동 후 5분 이내 초기 농도 대비 약 70% 감소한다. <그림 5>약 8평 규모 흡연실(체적 60 m3) 실내의 공기를 15분 기준으로 1회 정도 순환시킬 수 있는 유량으로 설계한 것이다. 흡연시 발생되는 TVOC의 양은 1명 흡연시 약 40 ppb 정도이며, 12명이 동시에 흡연 시 흡연실내의 TVOC 농도는 약 350±50 ppb 정도가 된다. (아래 그림 참조) 4 CMM의 의미는 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량(입방미터)

흡연자도 싫은 흡연실 담배연기 나노촉매로 잡는다 - 니코틴, 타르 등 입자상 물질은 물론 아세트알데히드와 같은 가스상 물질을 크게 감소시키는 청정화장치 기술 KIST-KT&G 공동 개발 전국적으로 금연구역이 확대됨에 따라, 흡연실 수요가 증가하는 추세이지만 흡연실 공기질 개선방안은 미흡한 실정이다. 국내 연구진이 담배연기의 가스성분 중 가장 많은 양을 차지하는 1급 발암물질인 아세트알데히드를 100% 제거하는 흡연실 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 개발한 촉매는 이 외에도 니코틴, 타르 등 담배의 입자성분 역시 100% 제거해 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발한 촉매로 만든 공기정화기를 흡연실에 설치하면 약 5평 규모 흡연실에서 10명이 동시에 피운 담배연기를 30분 내에 약 80% 이상, 1시간 내에는 100% 처리할 수 있다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 환경복지연구단 정종수, 배귀남 박사 연구팀은 “흡연실에 사용 가능한 망간산화물계 나노촉매를 코팅한 나노촉매 필터를 ㈜KT&G와 공동으로 개발하여 흡연실 실내의 담배연기의 주요 성분을 크게 감소시킬 수 있는 청정화시스템을 개발했다”고 밝혔다. 기존 흡연실에서 담배연기 제거에 쓰이는 필터는 가스상 물질의 제거를 위한 활성탄 필터를 사용하지만, 아세트알데히드 등 가스상 물질의 제거 효과가 적고, 흡연실과 같은 시설에서는 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야해 관리가 어려웠다. 연구팀은 망간산화물계열(Mn/TiO2)의 나노촉매를 세라믹계열의 필터에 균일하게 코팅하여 나노촉매필터를 제조했다. 나노촉매필터는 필터에 코팅한 나노촉매 표면에서 공기 중의 오존을 분해시켜 발생된 산소라디칼을 이용하여 담배연기 성분을 분해하는 기술이다. 담배연기의 가스상 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물(total volatile organic compounds: TVOC)을 이용하여 본 개발 촉매의 성능을 평가한 결과, 98% 이상 분해하는 성능이 확인되었다.(그림 3 참고) 망간 촉매 표면에서 생성된 산소라디칼은 유해성분 분해 후 인체에 무해한 산소의 형태로 외부로 배출된다. 연구팀은 제조한 나노촉매필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작하여, 약 8평 규모의 실제 흡연실에 설치하여(처리유량 4 CMM) 성능 평가를 진행한 결과, 30분 내 약 80%, 1시간 내에 100% 담배연기 성분이 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 처리되는 것을 확인했다. 이는 약 8평 규모 흡연실 실내의 전체 공기를 15분마다 1회 순환시킬 수 있는 처리유량으로 설계한 것이다. *처리유량 4 CMM : 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량이 4 입방미터 연구팀은 이미 나노촉매 및 필터 코팅 기술 개발이 완료된 만큼 1년 정도의 시간이면 상용화가 가능할 것으로 예상했다. 연구를 주도한 정종수, 배귀남 박사는 "간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 흡연실 담배연기처리기술에서 처리가 어려웠던 가스상물질 처리 문제를 해결했다는 것이 연구의 의의”라며 “이러한 장치의 단순화 및 경제성 확보를 달성하여 안전하고 쾌적한 흡연 공간의 제공에 크게 도움이 될 수 있으며, 또한 이 기술의 연계 개발을 통해 공기청정기, 에어컨 등 다양한 공기청정 분야에서 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다“라고 전했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업과 환경부 “나노기술 기반의 오염제어용 필터소재 개발 과제” 등을 통해 지원되었고, 관련하여 “담배연기 청정화 처리장치 및 방법(대한민국 특허 출원번호: 2015-0039021, 2015.3.20.)” 특허를 출원하였다. <그림설명> <그림 1> 흡연실 담배연기 청정화 장치 나노촉매 및 코팅 필터 제조 공정 모식도. (1단계) CVC(화학기상응축법)에 의한 나노 TiO2 지지체 입자 합성, (2단계) TiO2 지지체에 망간계 촉매 담지시켜 담배연기 분해 기능성 촉매 소재 합성. (3단계) 합성된 촉매를 하니컴 구조체에 코팅하여 나노촉매필터를 제조하는 방법을 나타내고 있다. <그림2> (1) 청정화장치 내의 유동을 위해 상부에 순환 팬이 설치되어 있고, 오존을 공급하는 UV 램프, 그리고 오염물질 처리 나노 촉매 필터 순으로 장치가 구성되어 있다. 순환 팬은 5평형 기준으로 약 4 CMM(m3/min)으로 작동된다. (2) 실제 흡연실 현장에 설치된 담배연기 청정화장치 시제품 사진 <그림 3> 담배연기 및 연기 성분이 제거 되는 것을 보여주는 그래프나 증빙자료 <그림 4>흡연실 실내에서의 흡연 시 측정 결과, 타르 등 입자상 물질은 약 5배 수준으로 급격히 증가하는데, (그림참조) 청정장치 가동 후 5분 이내 초기 농도 대비 약 70% 감소한다. <그림 5>약 8평 규모 흡연실(체적 60 m3) 실내의 공기를 15분 기준으로 1회 정도 순환시킬 수 있는 유량으로 설계한 것이다. 흡연시 발생되는 TVOC의 양은 1명 흡연시 약 40 ppb 정도이며, 12명이 동시에 흡연 시 흡연실내의 TVOC 농도는 약 350±50 ppb 정도가 된다. (아래 그림 참조) 4 CMM의 의미는 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량(입방미터)

흡연자도 싫은 흡연실 담배연기 나노촉매로 잡는다 - 니코틴, 타르 등 입자상 물질은 물론 아세트알데히드와 같은 가스상 물질을 크게 감소시키는 청정화장치 기술 KIST-KT&G 공동 개발 전국적으로 금연구역이 확대됨에 따라, 흡연실 수요가 증가하는 추세이지만 흡연실 공기질 개선방안은 미흡한 실정이다. 국내 연구진이 담배연기의 가스성분 중 가장 많은 양을 차지하는 1급 발암물질인 아세트알데히드를 100% 제거하는 흡연실 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 개발한 촉매는 이 외에도 니코틴, 타르 등 담배의 입자성분 역시 100% 제거해 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 바뀌는 것으로 나타났다. 연구팀은 개발한 촉매로 만든 공기정화기를 흡연실에 설치하면 약 5평 규모 흡연실에서 10명이 동시에 피운 담배연기를 30분 내에 약 80% 이상, 1시간 내에는 100% 처리할 수 있다고 밝혔다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 환경복지연구단 정종수, 배귀남 박사 연구팀은 “흡연실에 사용 가능한 망간산화물계 나노촉매를 코팅한 나노촉매 필터를 ㈜KT&G와 공동으로 개발하여 흡연실 실내의 담배연기의 주요 성분을 크게 감소시킬 수 있는 청정화시스템을 개발했다”고 밝혔다. 기존 흡연실에서 담배연기 제거에 쓰이는 필터는 가스상 물질의 제거를 위한 활성탄 필터를 사용하지만, 아세트알데히드 등 가스상 물질의 제거 효과가 적고, 흡연실과 같은 시설에서는 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야해 관리가 어려웠다. 연구팀은 망간산화물계열(Mn/TiO2)의 나노촉매를 세라믹계열의 필터에 균일하게 코팅하여 나노촉매필터를 제조했다. 나노촉매필터는 필터에 코팅한 나노촉매 표면에서 공기 중의 오존을 분해시켜 발생된 산소라디칼을 이용하여 담배연기 성분을 분해하는 기술이다. 담배연기의 가스상 성분 중 가장 많은 양을 차지하는 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물(total volatile organic compounds: TVOC)을 이용하여 본 개발 촉매의 성능을 평가한 결과, 98% 이상 분해하는 성능이 확인되었다.(그림 3 참고) 망간 촉매 표면에서 생성된 산소라디칼은 유해성분 분해 후 인체에 무해한 산소의 형태로 외부로 배출된다. 연구팀은 제조한 나노촉매필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작하여, 약 8평 규모의 실제 흡연실에 설치하여(처리유량 4 CMM) 성능 평가를 진행한 결과, 30분 내 약 80%, 1시간 내에 100% 담배연기 성분이 인체에 무해한 물과 이산화탄소로 처리되는 것을 확인했다. 이는 약 8평 규모 흡연실 실내의 전체 공기를 15분마다 1회 순환시킬 수 있는 처리유량으로 설계한 것이다. *처리유량 4 CMM : 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량이 4 입방미터 연구팀은 이미 나노촉매 및 필터 코팅 기술 개발이 완료된 만큼 1년 정도의 시간이면 상용화가 가능할 것으로 예상했다. 연구를 주도한 정종수, 배귀남 박사는 "간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 흡연실 담배연기처리기술에서 처리가 어려웠던 가스상물질 처리 문제를 해결했다는 것이 연구의 의의”라며 “이러한 장치의 단순화 및 경제성 확보를 달성하여 안전하고 쾌적한 흡연 공간의 제공에 크게 도움이 될 수 있으며, 또한 이 기술의 연계 개발을 통해 공기청정기, 에어컨 등 다양한 공기청정 분야에서 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다“라고 전했다. 본 연구는 KIST 기관고유사업과 환경부 “나노기술 기반의 오염제어용 필터소재 개발 과제” 등을 통해 지원되었고, 관련하여 “담배연기 청정화 처리장치 및 방법(대한민국 특허 출원번호: 2015-0039021, 2015.3.20.)” 특허를 출원하였다. <그림설명> <그림 1> 흡연실 담배연기 청정화 장치 나노촉매 및 코팅 필터 제조 공정 모식도. (1단계) CVC(화학기상응축법)에 의한 나노 TiO2 지지체 입자 합성, (2단계) TiO2 지지체에 망간계 촉매 담지시켜 담배연기 분해 기능성 촉매 소재 합성. (3단계) 합성된 촉매를 하니컴 구조체에 코팅하여 나노촉매필터를 제조하는 방법을 나타내고 있다. <그림2> (1) 청정화장치 내의 유동을 위해 상부에 순환 팬이 설치되어 있고, 오존을 공급하는 UV 램프, 그리고 오염물질 처리 나노 촉매 필터 순으로 장치가 구성되어 있다. 순환 팬은 5평형 기준으로 약 4 CMM(m3/min)으로 작동된다. (2) 실제 흡연실 현장에 설치된 담배연기 청정화장치 시제품 사진 <그림 3> 담배연기 및 연기 성분이 제거 되는 것을 보여주는 그래프나 증빙자료 <그림 4>흡연실 실내에서의 흡연 시 측정 결과, 타르 등 입자상 물질은 약 5배 수준으로 급격히 증가하는데, (그림참조) 청정장치 가동 후 5분 이내 초기 농도 대비 약 70% 감소한다. <그림 5>약 8평 규모 흡연실(체적 60 m3) 실내의 공기를 15분 기준으로 1회 정도 순환시킬 수 있는 유량으로 설계한 것이다. 흡연시 발생되는 TVOC의 양은 1명 흡연시 약 40 ppb 정도이며, 12명이 동시에 흡연 시 흡연실내의 TVOC 농도는 약 350±50 ppb 정도가 된다. (아래 그림 참조) 4 CMM의 의미는 1분당 청정화장치로 투입되는 공기량(입방미터)