BUGIL ACADEMY ASSOCIATED WITH KENTECH

광촉매로 열어나가는 미래

북일고등학교

강건원, 곽도현, 김지오, 박주안,

이동훈, 이서원, 이승민, 정찬용, 정현승

Abstract

광촉매는 미래 사회의 핵심 기술 중 하나입니다. 반도체형 광촉매, 퀀텀 닷 광촉매, 플라즈몬 광촉매, 2D 물질 광촉매에 대해 조사하여 각각의 장단점에 대해 알아보고, 단점을 보완하고 광촉매의 성능을 향상시킬 수 있는 촉매 물질의 특성들에 대해 탐구하였습니다. 이후에는 광촉매를 적용할 수 있는 산업 분야 혹은 제품군에 대해 알아보고, 시장에 가상 출시하여 고안한 결과물의 가치를 평가해보았습니다.

Ⅰ		서론

석탄과 석유와 같은 화석연료가 산업의 주요 에너지원으로 자리 잡으면서 이산화탄소를 포함한 온실가스의 배출량은 매년 증가해 왔습니다. 이는 지구온난화와 극심한 기후 변화 등 환경적 문제를 야기하여 인간의 삶에 직접적인 위협을 주고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 이산화탄소를 포집하고 다른 물질로 변환하여 높은 가치를 창출하는 연구나, 온실가스 발생 없이 수소를 생산하는 새로운 에너지원 연구가 주목받고 있습니다. 이 과정에서 무한한 태양광 에너지를 활용하여 공정 비용을 절감하고, 탄소 중립을 위한 이산화탄소 연료화 및 수소 생성에 필요한 기술적 요소가 바로 광촉매입니다.

광촉매 기술은 최근 몇 년간 급격한 발전을 이뤘습니다. 최근 환경·에너지 분야 산업이 주목받으며 환경정화와 에너지 전환 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이러한 상황에서 광촉매 기술을 바탕으로 다수의 친환경 기술과 제품이 연구, 개발되고 있습니다. 광촉매는 대부분 고온·고압의 조건을 요구하는 열촉매와 달리, 온화한 조건에서도 반응이 가능하다는 점에서 큰 장점을 가지고 있습니다. 한 번 반응을 시작하면 정지하거나 반응 조건을 섬세하게 조절하기 어려운 열촉매와는 달리, 광촉매는 반응 속도가 빠르고 빛의 강도와 파장을 통해 쉽게 제어할 수 있습니다. 또한, 광촉매의 가장 큰 장점은 무한한 태양광 에너지를 활용하여 에너지를 생산할 수 있는 재생 가능 에너지 기반의 기술로, 지속 가능성과 환경 친화성을 모두 갖추고 있다는 점에서 연구의 필요성이 강조됩니다.

본론에서는 총 4가지 광촉매(반도체형 광촉매, 퀀텀 닷 광촉매, 플라즈몬 광촉매, 2D 물질 광촉매)에 대해 조사하여 각각의 장단점에 대해 알아보고, 단점을 보완하고 광촉매의 성능을 향상시킬 수 있는 촉매 물질의 특성들에 대해 탐구할 것입니다. 이후에는 광촉매를 산업 분야 혹은 제품군에 적용하고, 시장에 가상 출시하여 고안한 결과물의 가치를 평가해 볼 것입니다.

Ⅱ		본론

반도체형 광촉매

광촉매는 빛과 촉매의 합성어로 빛을 에너지원으로 촉매 반응(산화, 환원 반응)을 촉진하여 각종 세균 및 오염물질을 분해해 주는 반도체 물질입니다. 광촉매에는 여러 종류가 있지만 그중에서도 반도체형 광촉매의 장점과 활용 방안에 대하여 알아보겠습니다.

먼저, 반도체 광촉매의 장점은 효율적인 에너지 변환입니다. 반도체는 빛 에너지를 효과적으로 흡수하고 화학 에너지로 전환할 수 있어, 다양한 화학 반응을 촉진하는 데 유리합니다. 여기서 언급된 빛 흡수는 어떻게 이루어질까요? 반도체 물질은 특정 파장의 빛(주로 자외선 또는 가시광선)을 흡수할 수 있는 특성을 갖고 있습니다. 이 과정에서 반도체의 전자가 빛 에너지를 얻어 높은 에너지 상태로 전이됩니다. 빛 에너지를 흡수한 전자가 정공(전자가 빠져나가면서 남는 양전하)과 쌍을 이루어 전자-정공 쌍을 생성합니다. 이 상태는 매우 불안정하며, 반응이 일어날 준비가 된 상태입니다. 반응 촉진은 생성된 전자와 정공은 화학 반응을 촉진합니다. 전자는 다른 화학종(물, 산소 등)과 반응하여 환원 반응을 일으키고, 정공은 산화 반응에 참여합니다. 이에 따라 다양한 화학 반응이 이루어질 수 있습니다.

다음 장점은 친환경적이라는 것입니다. 그 이유는 먼저 유해 물질 분해에 있습니다. 광촉매는 대기나 수중의 오염물질을 분해할 수 있는 능력이 있습니다. 예를 들어, 미세먼지, VOCs(휘발성 유기 화합물), 세균 등을 효과적으로 제거하여 공기와 물을 정화합니다. 광촉매는 화학 반응 후에도 변화하지 않으므로 여러 번 재사용할 수 있습니다. 이는 자원 낭비를 줄이고, 비용 효과적인 솔루션을 제공합니다. 다음으로는 저에너지 공정이 있습니다. 광촉매는 낮은 온도에서 작용할 수 있으며, 빛을 에너지원으로 사용하기 때문에 화석 연료를 사용하지 않고도 화학 반응을 유도할 수 있습니다. 이에 따라 온실가스 배출이 감소합니다. 마지막으로 주가 가치 창출이 있습니다. 광촉매를 활용하여 폐기물이나 오염물질을 처리하는 과정에서 새로운 자원이나 에너지를 생성할 수 있어, 자원 순환 경제에 기여합니다.

반도체형 광촉매의 종류로는 이산화 타이타늄이 대표적입니다. 이산화 타이타늄의 특성으로는 화학적으로 매우 안정적이며 촉매의 기능을 하기 자신은 변하지 않고 그 자체로 인체와 환경에 대한 독성이 낮아서 안전하게 사용할 수 있습니다. 만약 폐기하여도 2차 공해에 대한 염려가 없습니다. 또한 나노 형태로 제작할 경우 표면적인 증가하여 효율성이 좋아집니다. 모든 유기물을 산화시켜 이산화탄소와 물로 분해할 수 있고 다른 광촉매들에 비해 효율이 가장 높습니다.

[그림1] 이산화 타이타늄

이산화 타이타늄은 물을 분해해 만드는 수산화 라디칼이라는 물질을 이용하여 미세플라스틱, 폐 염료와 같은 유기 오염물질을 분해하고 살균효과도 있어서 폐수 처리나 공기 정화 기술에 널리 사용될 수 있습니다. 이산화 타이타늄은 루타일, 아나타제, 브루카이트 등의 결정 구조를 갖는데, 세 결정 구조 모두 다른 특징을 띄기 때문에 필요에 따라 다른 결정 구조를 사용합니다.

[그림2] 이산화 타이타늄의 광촉매 매커니즘

저희는 이산화 타이타늄(반도체형 광촉매)가 여러 온도에서 반영구적 사용이 가능하다는 점과 인체와 환경에 무해하다는 장점을 부각해 방독면 필터에 이 광촉매를 사용해보면 어떨까 하는 생각이 들어 구상해보았습니다.

실제 사례를 보면 CCF 필터가 있습니다. 삼성전자의 SAIT 연구팀은 하나의 필터로 미세먼지와 유해가스를 동시에 제거하고, 간단한 물 세척만으로 최대 20년 동안 사용할 수 있는 신기술을 개발했다. 기존에는 공기정화 시스템을 구성할 때, 미세먼지와 유해가스 제거를 위한 필터가 각각 필요해서 공기정화 설비의 공간 효율을 높이는 데 한계가 있었으며, 재사용이 어려워 6개월, 혹은 1년에 한 번씩 교체가 필요했습니다. 삼성전자 SAIT 연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해 세계 최초로 아산화동(Cu[eqn: {}_{2}]O), 이산화 타이타늄 등과 같은 광촉매를 적용하여 신개념 필터 기술을 구현하고 상용화 가능성을 보여주었습니다. 이 기술이 상용화되면 공기정화 기기나 설비의 공간 효율을 높이고, 교체에 드는 유지비용 절감은 물론 필터 폐기물을 대폭 줄일 수 있을 것으로 예상됩니다.

[그림3] SAIT 필터 구조

새로운 필터 구조는 세라믹 소재의 다공성 공기정화 필터 입구에 무기물 소재의 막을 코팅해 미세먼지를 제거하고, 출구통로에는 광촉매를 코팅해 유해가스를 제거합니다. 이를 통해 미세먼지와 유해가스 필터의 이중 구조가 단일화되고 먼지 포집 용량도 기존 고성능 헤파 필터보다 4배 정도 증가합니다. 또한 아산화동과 이산화 타이타늄과 같이 방수 특성을 가진 소재가 적용돼 물 세척을 해도 성능이 유지됩니다. 물 세척을 통해 10회 재사용한다고 하면 20년 동안 사용할 수 있어 기존 헤파필터보다 수명이 최대 40배까지 증가합니다. 삼성전자는 이 기술을 적용한 시제품을 제작하여 반도체 사업장 내 건물과 버스터미널, 지하 주차장 등의 먼지나 유해가스가 많이 존재하는 공간에 적용하고 성능을 검증할 계획을 하는 중입니다. 광촉매를 적용한 신개념 공기정화 필터 기술 연구 결과는 그 우수성을 인정받아 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐습니다.

이렇게 기존의 필터보다 효율적인 필터를 위한 대책으로 반도체형 광촉매가 주목받고 있습니다. 이러한 기술을 방독면에 적용한다면 여러 위험 지역에서 일하는 노동자들이이나 화재 현장에서 유독가스에 노출이 많은 소방대원들이 많이 사용할 수 있을 것입니다.

하지만 이산화 타이타늄 광촉매는 고에너지의 자외선을 쬐어 활성화 되어야 공기를 정화하는 능력이 생깁니다. 아무래도 방독면입니다. 얼굴 가까이에서 고에너지의 자외선을 쬐는 것이 건강에 좋지 않을뿐더러 그런 고에너지를 저장할 만한 배터리나 전기 공급원을 비치할 여유가 되지 않습니다.

이러한 단점을 보완하기 위해 UNIST 신형준 교수팀이 개발한 빛 없이도 오염물 분해 물질을 만들 수 있는 광촉매를 사용해야 합니다. 기존 이산화 타이타늄 광촉매 위에 탄소 나노 소재를 증착시킨 형태로 광촉매를 설계했다고 합니다. 연구팀이 개발한 복합 촉매는 햇빛이 광촉매를 활성화하는 과정 없이 물을 분해해 수산화 라디칼을 만듭니다. 이는 이산화 타이타늄과 탄소 나노소재인 풀러렌 사이에 생긴 ‘전자 수용 에너지 준위’ 덕분이라고 합니다. 갭 상태(에너지 밴드 갭 내부에 생성되는 에너지 준위로, 이 연구에서는 풀러렌과 이산화 타이타늄 접합으로 이산화 타이타늄 밴드 갭 사이에 갭 상태가 생성되었습니다.)의 전자구조와 이를 통해 물이 분해된 촉매 표면의 전자 구조를 주사터널링현미경으로 자세히 관찰하여 촉매로 사용할 수 있는 방법을 고안하였다고 합니다. 이종 접합을 통해 생성된 갭 상태의 에너지 준위가 반응을 일으키기 위한 에너지 준위에 해당한다면 다른 촉매에도 적용이 가능한 기반 기술입니다. 연구팀은 먼저 풀러렌 분자가 흡착된 이산화 타이타늄 표면에 물을 흡착시킬 경우 빛이 없는 상태에서도 물이 수산화 라디칼로 분해되는 것을 주사터널링현미경을 사용하여 발견하였습니다. 이를 주사터널링현미경 분광법으로 분석하여, 표면에 갭 상태의 전자 구조가 생성되었고, 이 갭 상태가 물을 분해하는 에너지이기 때문에 물이 수산화 라디칼로 분해 될 수 있었음을 밝혀냈습니다. 연구팀은 이러한 원자 수준 해상도의 분석 결과를 기반으로 이산화 타이타늄과 풀러렌을 사용한 촉매를 제작하여 암흑 상태에서의 촉매 성능을 측정하였습니다. 오염물질을 대표하는 염료 분자 분해 성능을 확인한 결과, 빛이 없는 조건에서 70%가량의 염료 분자가 분해되는 것을 확인했습니다. 또한 스캐빈저 실험을 통해 물 분해의 활성 종을 구분하여 물 분해에 작용하는 수산화 라디칼의 존재를 확인했습니다. 자외선이 없을 때는 광촉매 효과가 없는 이산화 타이타늄을 자외선의 유무와 상관없이 사용할 수 있는 촉매를 만들어낸 것입니다.

앞서 설명한 광촉매를 사용하면 자외선을 사용하지 않아서 인체에도 무해하고 빛을 내는 에너지를 만들어내기 위한 무거운 장비나 배터리를 소지할 필요가 없어지게 되어 방독면에 유용하게 사용될 것입니다. 현재 이산화 타이타늄(반도체형 광촉매)은 에어컨이나 공기 청정기의 필터로 사용되는 중입니다. 이런 필터를 참고하여 다른 유독가스와 먼지 등을 분해할 수 있는 필터를 제작한다면 방독면에 충분히 사용할 수 있을 것으로 예상됩니다.

현재 사용되는 소방용 방독면 필터는 재사용이 불가능하며 지속 시간도 6분에서 180분 정도로 그리 길지 않기 때문에 만약 구조 시간이 길어지거나 불길 속에 갇히는 사고가 발생한다면 소방관들의 목숨이 위태로워질 것입니다. 또한 한번 쓰고 버리는 필터의 양도 적지 않아서 환경 보호에도 이바지할 수 있을 것입니다.

2. 퀀텀 닷 광촉매

1. 퀀텀닷

1.1 퀀텀닷

퀀텀닷은 양자점이라고도 하며 지름이 수 나노미터 이하 크기의 초미세 나노입자를 의미합니다. 퀀텀닷은 Core, shell, Ligand로 이루어져 있고 이들은 엑시톤 방사 재결합으로 인해 날카롭고 좁은 방출 최댓값을 가집니다. 또한 낭비되는 빛이 적기에 순색을 만들어내며 생생한 색조와 효과적이고 강렬한 색상을 만들 수 있고 높은 전력을 가지고 있기에 전력 소비를 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.

[그림4] 퀀텀닷의 구조

퀀텀 닷은 구조의 발광하는 Core, core을 덮고 core 표면의 결점들을 제거하며 운도 습도에 의한 손상을 막는 shell, 외부 환경으로부터 core을 보호하고 나노입자의 뭉침을 막는 Ligand로 이루어져 있습니다.

1.2 밴드갭 효과

보통의 원자 또는 수십 개의 원자로 구성된 분자는 여러 원자 안에 있는 전자의 궤도로 구성되어 있기에 연속적이지 않은 에너지 준위를 가지고 있습니다. 즉 양자화(quantized) 되어 있다고 말할 수 있습니다. 이때 더 많은 원자가 모여 고체 상태를 이루게 된다면 오비탈의 개수가 계속해서 늘어나게 됩니다. 각 오비탈의 에너지 준위 차는 계속해서 작아지기 때문에 연속적인 밴드를 형성하게 됩니다. 형성된 밴드는 가전자대와 전도대로 나뉘게 되고 이 가전자대와 전도대 사이를 밴드갭이라고 부릅니다.

밴드갭의 크기에 따라 전지가 흐르는 정도가 달라지며 일반적인 유기물질의 경우 밴드갭의 크기가 크기 때문에 전기가 흐르지 않는 절연체 상태로 존재합니다. 이때 퀸텀 닷의 경우 반도체의 특성을 나타내기에 적절한 외부 자극에서 광을 방출하는 특성을 가집니다.

[그림5] 밴드갭

1.3 양자 구속 효과( quantum confinement effect)

[그림6] 양자 구속 효과

1.2에서 언급하였듯이 벌크 반도체 결정의 경우 밴드라는 연속적인 에너지 준위를 가집니다. 절대온도를 기준으로 가전자대의 경우 전자로 완전히 채워져 있고 전도대의 경우 완전히 비워져 있는 상태인데 이때 전자가 가전자대에서 밴드갭(가전자대와 전도대 사이의 공간)을 뛰어 넘는 경우 전도대로 여기되고 전자가 있던 자리는 정공이 남아있게 됩니다.

퀀텀 닷의 경우 입자의 반지름이 보어 반지름보다 작을 때 외부 에너지에 의해 전도대로 여기된 전자가 정공과의 약한 결합, 즉 엑시톤(exciton) 상태를 형성하게 됩니다. 엑시톤을 형성하는 보어 반지름을 엑시톤 보어 반지름이라고 하는데 모든 반도체 물질은 각각의 특정 엑시튼 보어 반지름에서 양자 구속 효과를 나타냅니다. 퀀텀 닷 안에서의 전자는 완전히 구속되기에 양자 구속 효과는 커진다. 이때 퀀텀 닷의 크기가 작아지면 양자 구속 효과는 더 커집니다. 또한 가전자대에서 전조대로의 전이를 위한 밴드갭 역시 더 커지게 됩니다.

2. 퀀텀 닷 광촉매 반응

2.1 반도체 광촉매 및 퀀텀 닷 광촉매

반도체에서 빛이 조사될 경우 그 반도체의 밴드갭 이상의 에너지를 갖는 빛 에너지를 갖는 광자가 흡수되어서 가전자대(공유띠)에서 전도대(전도띠)로 전자 여기(electron excitation)을 일으킵니다. 밴드갭이 큰 반도체는 짧은 파장의 빛만을 흡수하고 밴드갭이 작은 반도체는 가시광선을 흡수하여 여기됩다. 이러한 과정을 반도체의 광여기(photoexicitation)가 빛에너지가 화학 에너지로 전환되는 첫 번째 단계입니다. 금속의 경우 에너지 준위가 연속적이므로 전자와 정공의 재결합 속도가 매우 빠르지만 반도체의 경우 밴드갭의 존재로 인해 전자와 정공의 일부는 재결합을 피해 표면으로 이동할 수 있는 충분한 시간을 가집니다.

서두에서 언급하였듯이 퀀텀닷은 나노미터 크기의 반도체 입자이기에 작은 크기 때문에 광촉매로서 활용될 수 있습니다. 퀸텀 닷 광촉매는 우선 빛 에너지를 흡수하여 전자와 정공을 생성하고 산화환원반응을 촉진한다는 특징이 있습니다.

2.2 퀀텀 닷 광촉매의 종류

대표적인 퀀텀 닷 광촉매는 Carbon dots, Graphene dots, CdSe , CdTe 등이 있는데, 이에 대해 자세히 다루어보도록 하겠습니다.

Carbon Dots

탄소 기반의 20nm 이하의 재료를 기반으로 하며 carbon nano dots로도 불립니다. 이를 간단하게 CQD라고도 하는데 CQD의 구조 및 구성 요소는 다양한 속성을 결정합니다. CQD 표면의 많은 카르복실 부분은 물에 대한 우수한 용해성과 생체 적합성을 부여하는데, 이러한 표면 부분은 CQD가 양성자 전도성 나노 입자 역할을 할 수 있게 합니다. CQD는 다양한 유기, 고분자, 무기 또는 생물학적 물질을 사용한 화학적 변형 및 표면 패시베이션에도 적합하며 표면 패시베이션을 통해 CQD의 형광 특성과 물리적 특성이 향상된다는 특징이 있습니다.

[그림7] CQD

최근에는 아민과 하이드록사믹 산 기능성 CD가 다른 pH 환경에서 도입될 때 삼색(녹색, 노란색 및 적색) 방출을 생성할 수 있게 되었으며 이 삼색 방출은 ORMOSIL 필름 매트릭스에서 보존될 수 있음이 밝혀지기도 하였습니다. CQD는 800°C의 높은 온도를 견딜 수 있다는 것이 최근 밝혀지며 고온 환경에서 CQD를 적용할 수 있게 되었습니다.

Graphene Dots

Graphene Quantom Dots은 그래핀의 나노 분자로 일반적으로 20nm이하의 직경을  갖습니다. GQDs의 독특한 속성에는 낮은 독성, 좋은 용해성, 조절 가능한 광발광(PL), 생체 적합성, 그리고 빛에 의해 유도되는 전자 전달 등 여러 다양한 특징이 있습니다. GQDs는 가수열 반응, 레이저 어블레이션, 마이크로파 방사, 전기화학적 산화 등을 사용하여 생산할 수 있으며 이러한 GQDs를 생산하는 절차는 탄화, 산화, 열분해, 중합 등의 다양한 화학 반응을 포함합니다. GQDs는 작은 입자 크기 덕분에 강력한 조절 가능한 형광 특성을 가지며, 높은 광발광 방출을 나타낸다는 특징이 있습니다. GQDs는 촉매를 통한 오염물 및 유기 염료 제거, 중금속 흡수, 그리고 여과를 통한 미생물 오염 정화와 같은 다양한 응용 분야에 적합한 것으로 인정받고 있는 상황입니다. 그러나 환경 응용을 위한 GQDs 개발 과정에서 고품질의 QD를 생성하고, 재현할 수 있는 크기 분포를 보장하는 대규모 합성 절차를 고안하는 것과 같은 도전 과제가 있습니다. 현재까지는 높은 수율과 쉬운 정제가 가능한 새로운 방법 개발을 위한 이론적, 실용적 연구가 필요하다는 점에서 미래에 더욱 발전할 자원으로서 주목받고 있습니다.

Cdse

Cdse의 경우 카드뮴과 셀레늄이 결합하여 생성되는 결정 구조입니다. 주로 구형의 나노구조로 인해 퀀텀 크기 효과를 일으켜 밴드갭의 크기를 조절합니다. 이를 간단히 설명해보겠습니다. 전자와 정공이 양자화되어 입자 내 에너지 준위가 분리되고 밴드갭이 확장됩니다. 이때 CdSe 퀀텀 닷의 크기가 작을수록 밴드갭이 커지고, 결과적으로 퀀텀 닷은 짧은 파장(고에너지)의 빛을 흡수하게 됩니다. 반대로 입자 크기가 커지면 밴드갭이 좁아져 더 긴 파장의 빛을 흡수할 수 있습니다. CdSe 퀀텀 닷은 일반적으로 코어-셸 구조로 제작되며, 표면에 실리카 또는 다른 금속 산화물로 코팅을 하여 안정성을 증가시키기도 합니다. 이 코팅은 활성 산소 종에 의한 구조 손상 및 환경 변화로부터 보호하여 퀀텀 닷의 수명을 연장할 수 있습니다. CdSe 퀀텀 닷은 빛을 흡수해 전자와 정공 쌍을 생성하며, 이 전자-정공 쌍이 광촉매로서 유기 오염 물질의 분해, 수소 생산, CO₂ 환원 반응 등 다양한 반응을 촉진한다는 특징이 있습니다.

CdTe

CdTe(카드뮴 텔루라이드) 퀀텀 탓은 반도체 나노 입자로서 빛을 흡수해 여러 화학 반응을 촉진할 수 있는 광촉매로서 주목받고 있습니다. CdTe 퀀텀 닷의 경우 보통 구형의 나노 입자로 형성되며 2-10nm 정도의 크기를 갖는다고 알려져 있습니다. 나노 크기의 입자는 양자 크기 효과에 의해 밴드갭의 에너지를 조절할 수 있습니다. 밴드갭의 조절은 빛의 흡수에 영향을 끼칩니다. 특히 이들은 수소 생산 반응에서 효율적인 촉매 역할을 한다고 알려져 있었습니다. CdTe가 빛을 흡수하면 이로 인해 전자는 전도대로 여기됩니다. 이때 퀀텀 닷에 물이 반응물로서 공급되면 전자가 물을 환원시켜 수소를 생성하고 정공이 물의 산화 반응을 촉진해 산소를 방출하게 됩니다.

[그림8] CdTe

CdTe 퀀텀 닷은 수소 생산, 유기물질 분해 등의 반응에서 높은 효율성을 보이며, 특히 환경 오염 물질을 효과적으로 분해하는 친환경 촉매로 사용됩니다. 또한, 에너지 변환 장치나 바이오 이미징 같은 다양한 산업 분야에서도 응용이 가능합니다.

2.3 퀀텀 닷 광촉매의 한계

퀀텀 닷 광촉매의 가장 큰 한계는 외부 환경 변화, 즉 다시 말해 열, 빛, 화학적 환경 변화 즉 습도, 산소, 산도 변화 등에 대한 안전성이 낮다는 것입니다. 퀀텀 닷은 ‘광흡수와 전자 들뜸 [eqn: rarrow] 전자 전공 쌍 생성 [eqn: rarrow] 활성 산소 종 형성’ 등의 과정을 거치며 광화학 반응을 통해 자유 라디칼 및 활성 산소를 형성합니다. 이렇게 형성된 활성 산소 종이 퀀텀 닷의 표면을 공격해 퀀텀 닷으로 하여금 빠르게 열화되거나 반응성을 저하시킵니다.

퀀텀 닷은 고온에서 결정 구조가 붕괴되거나 비활성화 될 가능성이 높기에 안전성이 부족하다는 단점이 있습니다. 또한 퀀텀 닷의 종류 부분에서 언급하였던 CdSe(카드늄 셀레나이드)의 경우 중금속에 해당해 환경오염에 치명적이라는 약점, 폐기물 처리 과정에서 발생할 수 있는 중금속의 오염 가능성 등에 의해 안전성이 떨어진다는 특징이 있습니다. CdSe의 경우 언급하였듯이 중금속의 일종이므로 높은 독성을 가지고 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 우려도 있기에 현재 시점에서 실용화 하기에는 한계가 있습니다. 또한 퀀텀 닷은 서두에서 언급하였던 것과 같이 매우 크기가 작다는 특징이 있는데 이는 실험실 수준에서는 효율성이 뛰어나지만 이를 큰 규모로 확장하기에는 어려움이 있다는 특징이 있습니다. 또한 현대 기술로는 생산 공정에서 퀀텀닷을 일관된 크기나 성능을 유지하며 생산하는데 어려움이 있기에 대량 생산 등의 영역에서 큰 문제로서 작용합니다.

3. 퀀텀 닷 광촉매 반응 실생활 활용 예시

3.1 퀀텀 닷 광촉매의 산업적 활용의 문제점에 대한 해결방법 제시

퀀텀 닷 광촉매는 안전성, 높은 비용, 대량 생산의 어려움, 환경 오염에 대한 우려 등에 대한 한계를 가지고 있습니다. 이를 해결하기 위한 방안을 안전성과 대량생산을 중심으로 간단하게 제시를 한 후 실생활에 활용할 수 있는 광촉매를 제시한 후 이를 활용한 예시에 대해 설명해보도록 하겠습니다.

우선 안전성 측면에서 이에 대한 해결책은 퀀텀 닷의 표면을 코팅하여 안전성을 확보하는 것입니다. 이때 가장 많이 활용되는 물질이 실리카(SiO[eqn: {}_{2}])를 활용하는 것입니다. 실리카를 활용하여 코팅을 할 경우 아까 언급하였던 부작용, 즉 물과 산소에 대한 물리적인 보호막을 제공하며 퀀텀 닷의 구조적 손상을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다. 또한 실리카 그 자체가 화학적으로 안정적이고 높은 열적 내구성을 가지고 있기에 2-3에서 언급하였던 화학적 환경 변화에 대한 어느 정도의 대처가 가능하다는 특징이 있습니다.

현재 퀀텀 닷 광촉매를 대량 생산하기 위한 기술로 용액 합성법이 제시되고 있습니다. 우선 용액 합성법의 경우 반응물들을 용액 상태에서 혼합하여 반응을 진행하고 나노입자를 자발적으로 형성하게 만들어 퀀텀 닷 광촉매를 생성하게 하는 방법으로 CiGs와 같은 반도체 물질 생산에 적합하다는 특징이 있습니다. 또한 고온 고압에서 열분해법을 통해 고품질의 퀀텀 닷을 얻을 수 있다는 특징이 있습니다.

3.2 퀀텀 닷 광촉매 반응 실생활 활용 제안

이에 따라 필자는 CuInSe₂를 활용할 것을 제안합니다. 구리 인듐 셀레나이드는 광촉매 및 태양 전지등의 분야에서 에너지 변환 과정에서 기존 광촉매의 단점을 극복할 가능성이 높다고 평가받습니다. 우선 구리 인듐 셀레노이드의 경우 태양광 스팩트럼의 대부분을 흡수 할 수 있는 밴드갭 에너지를 가지기에 가시광선에서 높은 효울로 빛을 흡수하여 광촉매 반응을 유도한다는 특징이 있습니다. 또한 인듐, 갈륨 등을 첨가하여 밴드갭을 조절할 수 있는데 이는 다양한 에너지 대역에서 맞춤형 반응을 일으켜 산업적 요구에 맞는 반응의 효율성을 높일 수 있다는 특징이 있습니다. 이는 기존 밴드갭 에너지의 조정이 쉽지 않았던 기존 광촉매와 대비되는 특징이기도 합니다. 또한 구리 인듐 셀레나이드의 경우 화학적으로 안정하며 열화가 적다는 특징을 가지고 있습니다. 아까 언급하였던 카드뮴 셀레나이드과는 달리 내구성이 우수하기에 장기적인 반응에 유리하다는 특징을 가지고 있습니다. 또한 비독성 물질로 구성되어 있어 안전성 및 친환경적 특징을 가지고 있다는 평가를 받습니다.

구리 인듐 셀레나이드의 활용 예시 제안

구리 인듐 셀레나이드 광촉매를 활용할 방안으로 제시할 것은 구리 인듐 셀레나이드, 즉 (CIS 퀀텀 닷)을 수질 정화에 활용하는 것입니다. 구리 인듐 셀레나이드의 경우 밴드갭을 조절할 수 있다는 것 외에도 친환경적이며 물속 유해 물질 제거에 두각을 드러냅니다. 구리 인듐 셀레나이드 퀀텀 닷의 경우 빛을 흡수에 광에너지를 받으면, 내부에서 전자 정공 쌍이 형성되는데 생성된 정공이 활성 산소종을 만들고 이를 활용해 수중 오염 물질을 산화 및 분해할 수 있다는 것입니다. 이를 최종적으로 상용화한다면 아마 정수기로서 활용할 것 같습니다. 정확히 하면 정수기에 광촉매 필터를 삽입하는 것입니다. 이에 대해 간단히 서술해보겠습니다. 가정용 소형 정수기 모델(높이 45cm x 너비 20cm x 깊이 25 cm) 기준으로 10cm 정도의 구리 인듐 셀레나이드 광촉매 필터 층을 사용하여 물 여과 필터에서 걸러지지 않은 유기 오염물과 미생물을 완전히 분해하고 2차 정수 필터를 제작해 잔여 미세물질을 제거하는 방식으로 작동하는 정수기를 제작하여 이를 실생활에 사용하는 것을 제시해보겠습니다. 이렇게 설계된 광촉매를 활용한 정수기는 유기 오염물 제거, 높은 살균력, 에너지 효율성 등의 영역에서 기존 정수기가 가지고 있던 단점을 보완할 수 있을 것으로 예상됩니다.

3. 플라즈몬 광촉매

플라즈몬 광촉매는 빛과 나노입자가 상호작용하여 플라즈몬 공명을 발생시키는 현상을 활용한 광촉매입니다. 플라즈몬 광촉매의 장점과 활용 방안을 알아보겠습니다.

플라즈몬 광촉매의 장점은 기존의 광촉매보다 높은 광흡수율입니다. 특히나 가시광선 영역에서도 반응이 가능하여 대부분의 태양광을 효율적으로 사용할 수 있습니다. 가시광선 영역에서 반응할 수 있는 이유는 표면 플라즈몬 공명에 기반하는데, 광촉매의 나노입자 표면에 특정 파장의 빛이 입사하면, 자유전자가 빛 에너지와 공명해 진동하면서 전자가 밀집하게 되는 전자기장이 형성되게 됩니다. 이 전자기장에 의해 반도체와 촉매 입자 사이에 전자 정공 쌍이 형성되고, 이러한 현상이 촉매 반응을 발생시킵니다. 이 중에서도 특히 금속 나노입자는 가시광선에서 강한 표면 플라즈몬 공명 효과를 발생시킬 수 있어 기존의 자외선을 기반으로 하는 광촉매와 다르게 가시광선 흡수를 통하여 더 많은 에너지를 반응에 사용할 수 있습니다.

다음 장점은 전하 분리 효율이 높다는 것입니다. 표면 플라즈몬 공명이 발생하는 과정에서 금속과 반도체의 결합이 전하 재결합을 억제하여 전자가 빠르게 반도체 쪽으로 이동하게 해 더 많은 전자가 반응에 활용할 수 있도록 합니다.

플라즈몬 광촉매의 종류로는 금, 은, 구리와 같은 금속 나노입자가 있습니다. 이 중에서 금, 은이 가시광선 영역에서 플라즈몬 공명을 잘 발생시키는데, 대표적인 금(Au)과 은(Ag) 나노 입자에 대해 알아봅시다. 은(Ag)은 이산화티타늄과 복합적으로 이용하여 유기 화합물의 분해와 같이 환경 정화에도 많이 이용되며, 대기 및 수질 오염물질을 제거하는 데에도 효과적입니다. 또한 은(Ag)은 금보다 비교적 저렴하여 상업적으로 이용되는 경우도 많습니다. 금(Au)도 유기 오염물질 분해나 수소 생산 등에서 이용됩니다. 그리고 금과 이산화티타늄의 복합체는 물의 광분해를 통해 수소를 생산하는 과정에서 우수한 성능을 보입니다. 이처럼 금속은 플라즈마 광촉매에서 필수적인 역할을 담당하고, 환경 정화나 에너지 전환같은 분야에서도 효과적입니다.

저희는 플라즈몬 광촉매가 더 낮은 에너지로 반응을 유도 시킬 수 있는 점을 이용하여 산업에 사용된 사례에 대해 찾아보았습니다.

플라즈몬 광촉매를 활용한 산업은 화학 산업에서 볼 수 있습니다. 이 광촉매를 응용한 것은 유기 합성과 촉매반응 효율화가 있습니다. 먼저 유기 합성은 여러 화학 물질을 조합해 새로운 화합물을 만드는 과정입니다. 유기 합성에서 촉매의 역할은 화학 반응을 더 빠르고 효율적으로 진행되도록 도와줍니다. 촉매는 반응물과 결합하여 활성화 에너지를 낮추고, 그 결과 반응이 더 낮은 온도와 더 빠른 속도로 일어나도록 합니다. 촉매를 통해 원하는 제품을 더 효율적으로 생성할 수 있으며, 특정 화합물을 선택적으로 합성할 때도 촉매가 중요한 역할을 합니다. 여기서 플라즈몬 광촉매를 사용하면 빛을 활용한 유기 합성 반응을 효율적으로 수행할 수 있습니다. 유기 합성에서 플라즈몬 광촉매를 활용해 빛을 흡수하고 높은 에너지 상태의 전자와 양공을 생성합니다. 이 활성화된 상태는 화학 반응의 활성화 에너지를 낮추고, 반응 속도를 높이며, 보다 선택적인 반응을 유도할 수 있습니다.

[그림9] 플라즈몬 광촉매 유기합성

그리고 유기 합성에서 광화학 반응은 플라즈몬 광촉매를 활용는데, 활용한 반응 중 하나는 빛에 의한 산화·환원 반응입니다. 이 기술은 의약품, 특수 화학 물질, 고부가가치 화합물의 합성에 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 빛에 의해 자극된 플라즈몬 광촉매는 유기 화합물의 구조 변형을 유도하여 기존 방법보다 빠르고 경제적인 방식으로 새로운 물질을 만들 수 있습니다.

다음으로 플라즈몬 광촉매는 기존의 촉매보다 높은 효율과 선택성을 제공할 수 있습니다. 이것은 반응 조건을 보다 낮은 온도와 압력에서 가능하게 하여, 화학 공정의 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.

[그림10] 플라즈마 광촉매 효율성

플라즈몬 광촉매는 금속 나노입자에 빛을 비추면 전자가 흥분해 반응 물질과 상호작용을 하여 화학 반응을 촉진합니다. 이때 플라즈몬 광촉매의 전자 구동 능력 덕분에 반응 속도가 기존 촉매보다 훨씬 빨라집니다. 또 기존의 화학 공정은 종종 고온·고압 조건에서 진행되며, 다량의 에너지를 필요로 합니다. 하지만 플라즈몬 광촉매는 빛 에너지를 이용해 더 낮은 에너지로 반응을 유도할 수 있어, 공정이 효율적입니다.

이 화학 산업에서 응용한 유기 합성과 촉매반응 효율화의 문제점은 공통적으로 환경 문제가 있습니다. 먼저 두 산업 모두에서 유해한 화합물이나 부산물이 발생할 수 있습니다. 이때 부산물이란 생산 과정, 제조 공정, 화학반응에서 파생되는 부차적 산물입니다. 부산물은 생산되는 1차적 산물이나 서비스가 아닙니다. 이 부산물은 처리하는 과정이 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 또 이러한 부산물은 환경 오염 문제를 일으킬 수 있습니다.

이 화학 산업의 안정적인 실행을 위해서는 부산물 및 폐기물 관리가 잘 되어야 합니다. 먼저 유해 부산물의 발생을 줄이기 위해 반응 중간체나 촉매를 선택적으로 개선하여 불필요한 부반응을 억제해야 합니다. 이를 통해 부산물 자체를 줄일 수 있습니다. 만약 부산물이 생길 경우, 이를 다른 산업 공정이나 화학 반응에 재사용할 수 있도록 설계해야 합니다. 예를 들어, 유기 합성 과정에서 발생한 부산물을 다른 반응에서 원료로 사용하거나, 에너지 자원으로 전환하는 것입니다. 또 친환경 용매 사용하는 것인데, 반응 과정에서 발생하는 유기 용매의 환경적 영향을 줄이기 위해 친환경적인 대체 용매를 도입해야 합니다. 예를 들어, 물, 에탄올, 초임계 이산화탄소(supercritical CO₂)와 같은 무독성 또는 재활용할 수 있는 용매를 사용하는 것입니다.

이 플라즈몬 광촉매를 활용한 사회적 수요가 있는 제품은 먼저 수처리 시스템입니다. 이 시스템에서 플라즈몬 광촉매는 물속의 오염 물질, 특히 유기 오염 물질과 같은 난분해성 물질을 태양광 아래에서도 분해할 수 있어서 정수 시스템이나 폐수 처리에 적용할 수 있습니다. 공공 수처리 시설뿐만 아니라 산업 폐수 처리, 가정용 정수기 등에서 사용할 수 있어 깨끗한 물을 공급하는 데 기여할 수 있습니다.

다음으로 스마트 태양광 패널입니다. 여기서 플라즈몬 광촉매는 빛을 흡수하고 효율을 높이는 데 유리하므로, 태양광 패널의 표면에 적용해 태양 에너지를 더 효과적으로 활용할 수 있습니다. 특히 이 기술을 적용하면 더 적은 빛에서도 에너지를 생성할 수 있어 날씨와 환경에 상관없이 일정한 전력 생산이 가능해집니다.

4. 2D 광촉매

2D 물질 광촉매는 2차원 구조를 가진 물질이 빛을 사용하여 화학 반응을 촉진하는 역할을 하는 것을 의미합니다. 대표적인 예로는 그래핀, 이산화 타이타늄(TiO₂), 그리고 전이 금속 칼코겐화물 같은 물질들이 있습니다. 이들 물질은 높은 표면적과 독특한 전자적 성질 덕분에 효율적으로 빛을 흡수하고, 그 에너지를 이용해 화학 반응을 진행하게 할 수 있습니다.

[그림11] 2D 광촉매의 장점

2D 광촉매의 장점에는 첫 번째로 높은 표면적이 있습니다. 2D 구조는 표면적이 매우 커서 반응할 수 있는 사이트가 많아 반응 효율이 높아집니다. 두 번째로는 유연성이 있습니다. 2D 물질은 유연하게 조작할 수 있어 다양한 형태로 제작할 수 있고, 특정 응용에 맞게 최적화할 수 있습니다. 세 번째로는 전자 이동성입니다. 많은 2D 물질은 우수한 전자 이동성을 가지고 있어 광전환 효율이 높고 반응 속도가 빠릅니다. 네 번째로는 조절 가능한 밴드갭입니다. 밴드갭이란 하나의 전자가 그 결합된 상태로부터 벗어나는데 필요한 최소량의 에너지인데 화학적 조작이나 다른 물질과의 복합체 형성을 통해 밴드갭을 조절할 수 있어, 다양한 파장의 빛을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 다섯 번째는 경량성입니다. 2D 물질은 일반적으로 가벼워서 다양한 응용 분야에 적용하기 용이합니다. 마지막으로 환경친화적인 것입니다. 많은 2D 광촉매는 비독성이며, 지속 가능한 에너지 솔루션을 위한 연구에 적합합니다.

2D 광촉매의 성능을 향상시킬 수 있는 촉매 물질에는 전이 금속 칼코겐화물, 그래핀 및 그래핀 산화물, 이산화 타이타늄 (TiO₂), 비소화물, 질화물 (g-C₃N₄) 등이 있습니다. 전이 금속 칼코겐화물은 우수한 전자 이동성과 조절 가능한 밴드갭의 특징을 가집니다. 예시로는 MoS₂, WS₂ 등이 존재합니다. 그래핀 및 그래핀 산화물은 높은 전도성과 큰 표면적을 가집니다. 전자 전이 효율이 높고, 화학적 변형을 통해 성능을 조절할 수 있습니다. 이산화 타이타늄(TiO₂)은 넓은 밴드갭과 뛰어난 내구성을 특징으로 합니다. 또한 자외선에 대한 높은 활성도를 가지고 있으며, 2D 형태로 제작 시 성능이 개선될 수 있습니다. 비소화물은 전자와 구멍의 재결합을 최소화하는 구조를 가진다는 특성이 있습니다. 예시로는 NiPS₃, CoPS₃ 같은 물질들이 있습니다. 질화물(g-C₃N₄)은 비금속 기반의 반도체로, 우수한 광촉매 성능을 가지고 있습니다. 또한 비독성이며 친환경적인 특성을 가집니다.

2D 광촉매의 성능을 향상할 수 있는 촉매를 분석하는 방법에는 여러 가지가 존재합니다. 첫 번째로 물리화학적 분석 방식에는 X선 회절(XRD), 주사 전자현미경(SEM) 및 투과 전자현미경(TEM), 표면적 측정(BET) 등을 이용하는 방법이 있습니다. X선 회절(XRD)은 촉매의 결정 구조와 상을 분석하여 물질의 결정성을 평가합니다. 주사 전자현미경(SEM) 및 투과 전자현미경(TEM)을 통해서 촉매의 표면 형태와 나노구조를 관찰할 수 있습니다. 표면적 측정(BET)를 사용하여 촉매의 표면적을 측정할 수 있습니다. 두 번째는 광학적 특성을 분석하는 방법에는 UV-Vis 분광법, 형광 분광법이 존재합니다. UV-Vis 분광법은 촉매의 광흡수 특성을 분석하여 광활성 영역을 파악할 수 있고 형광 분광법은 전자 상태와 에너지 수준을 분석하여 재결합 현상을 조사할 수 있습니다. 세 번째로 화학적 분석 방법에는 X선 광전자 분광법(XPS), 푸리에 변환 적외선 분광법이 있습니다. X선 광전자 분광법(XPS)을 통해서 표면 화학 조성과 원소 상태를 분석할 수 있습니다. 푸리에 면환 적외선 분광법은 촉매의 화학적 결합 및 기능성 그룹을 확인할 수 있습니다. 마지막으로 전산화학적 방법에는 양자역학적 계산이 존재합니다. 양자역학적 계산을 통해서 촉매의 전자 구조와 반응 메커니즘을 이론적으로 모델링하여 성능을 예측할 수 있습니다.

건축물에서의 유해물질은 목재, 합판, 가구 등 각종 건 축자재로부터 분출되며, 가정에서 사용하고 있는 가전제품 및 각종 옷가지들의 섬유제품에서 휘발성유기화합물들 이 분출되어 나오며, 특히 건축마감재를 부착하기 위해 사용되는 접착제가 포름알데히드를 분출하는 주요 원인이라 할 수 있습니다. 유해 물질이 인체에 미지는 영향 신축 공동주택에서 다량의 휘발성유기화합물과 포름알데히드가 분출됨에 따라 실내공기 질이 오염되고 이것으로 인하여 아이들이나 노약자들에게 큰 피해를 입히고 있으며, 노약자들은 두통과 구토 및 목에 입증이 발생하는 등 큰 피해 사실들이 나타났습니다. 즉 신축 공동주택에서는 인체에 해로운 물질들이 매우 많은 것으로 알려져 있습니다. 이는 우리가 꼭 해결해야 할 문제로 여길 수 있습니다. 이를 '광촉매'를 활용하여 해결해보겠습니다.

신축 공동주택의 경우 HCHO(포름알데히드)에 대한 오염농도는 최고 0.82ppm으로 나타났고, 세계보건기구 권장 수치인 0.08ppm 보다 10배나 높은 수치로 나타났으며, 실내공기를 오염시키는 종류로는 실내마감재인 무늬목과 마감재를 부착하기 위해 사용되는 접착제가 그 원인으로 판단됩니다.

화학반응이 일어나기 위해서는 어떠한 에너지가 필요하며, 빛이 표면에 닿으면 반응이 촉진되어 촉매작용을 하는 물질을 광촉매라고 합니다. 여러 가지 광촉매 물질 중에서 이산화티타늄(TiO₂)의 경우 Band gap이 약 3eV로서, 태양광의 파장으로 볼 때 410nm 이하의 자외선에 해당합니다. 즉, TiO₂에 자외선을 쪼이면 전자의 이동이 일어난다는 뜻입니다.

Band gap에 해당되는 에너지를 가진 빛이 닿았을 때 발생된 전자와 정공은 주변의 산소나 수소 혹은 OH- 등과 여러 가지 반응을 하게 됩니다. 오염물질을 분해하고 살균효과를 나타내며, 유해가스제거, 흡수하는 작용을 할 수 있다는 것입니다. 광촉매는 대기오염 정화 기능, 항균 및 살균기능 유기 오염물질 분해 및 방취 및 탈취기능, 방오기능, 수질환경문제 해결 등의 응용 가능한 기능들이 있습니다.

광촉매를 적절히 신축 공동주택 건축에 활용한다면 뛰어난 성과를 기대할 수 있을 것입니다. 광촉매를 코팅한 신축 공동주택의 경우 TVOCs는 권장치의 1.5배 정도로 신축 공동주택에 비해 15배 정도 적게 나타났으며, HCHO의 경우는 세계보건기구 0.08ppm 기준으로 최고 0.03ppm정도 초과하는 것으로 나타났다.

기초실험1과 기초실험2에서 증명한 바와 같이 신축 공동주택에 적용하였을 때 실내공기에 대한 개선 효과가 있다고 합니다.

결론적으로 신축 공동주택에서의 유해 물질 방출은 심각한 환경 및 건강 문제를 초래하고 있으며, 특히 어린이나 노약자에게 더 큰 위험을 안겨줍니다. 위에서 언급한 문제를 해결하기 위한 효과적인 방법으로 광촉매 기술을 도입할 수 있습니다. 광촉매의 한가지인 이산화 타이타늄(TiO₂)과 같은 광촉매 물질을 활용하면, 자외선을 이용하여 실내공기 중의 포름알데히드(HCHO)와 휘발성 유기 화합물(TVOC)을 효율적으로 분해하고 제거할 수 있습니다. 실제 연구 결과에서도 광촉매를 적용한 공동주택의 공기 질 개선 효과가 입증되었습니다. 이는 각 가정에 대한 건강을 향상하는데 크게 기여할 수 있습니다. 따라서 신축 공동주택 건축에 광촉매를 적절히 활용하는 것은 실내 공기 질 개선과 함께 안전하고 쾌적한 주거 환경을 제공하는 데 중요한 해결책이 될 것입니다.

Ⅲ		결론 및 제언

광촉매는 미래 사회의 핵심 기술 중 하나입니다. 반도체형 광촉매, 퀀텀 닷 광촉매, 플라즈몬 광촉매, 2D 물질 광촉매에 대해 조사하여 각각의 장단점에 대해 알아보고, 단점을 보완하고 광촉매의 성능을 향상시킬 수 있는 촉매 물질의 특성들에 대해 탐구하였습니다. 이후에는 광촉매를 적용할 수 있는 산업 분야 혹은 제품군에 대해 알아보고, 시장에 가상 출시하여 고안한 결과물의 가치를 평가해보았습니다.

이번 탐구를 통해 생소했던 광촉매에 대해 자세히 알아볼 수 있었습니다. 탐구 중 가장 인상 깊었던 것은 광촉매의 적용 가능한 분야와 제품이 무궁무진하다는 것이었습니다. 높은 범용성과 효과를 가진 광촉매를 활용하여 우리의 삶을 더 윤택하게 만들고 지속 가능한 미래에 한발짝 더 다가야 할 것입니다.

Ⅳ		출처

https://www.reseat.or.kr/portal/cmmn/file/fileDown.do?menuNo=200019&atchFileId=bc9f33bcffd74c0da9fe4cb56ddce520&fileSn=1&bbsId=%27)

https://kosen.kr/info/kosen/761759

https://www.reseat.or.kr/portal/cmmn/file/fileDown.do?menuNo=200019&atchFileId=235b209ff7434691bb37c37c2ef711a0&fileSn=1&bbsId=%27

https://www.dbpia.co.kr/journal/detail?nodeId=T14453204

https://koreascience.kr/article/JAKO200966759248595.page?lang=ko

https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchTrend.do?cn=GTB2018004608

https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO200500019468

https://m.blog.naver.com/nfripr/221080914326

https://www.yna.co.kr/view/AKR20170823057800063

https://koreascience.kr/article/JAKO200966759248595.page?lang=ko

https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO202200011792

https://www.nature.com/articles/s41467-023-36050-w

https://koreascience.kr/article/JAKO201811648109164.pdf

https://www.materialssquare.com/blog/photocatalyst-research-application

https://news.samsung.com/kr/%ec%82%bc%ec%84%b1%ec%a0%84%ec%9e%90-%ec%84%b8%ea%b3%84-%ec%b5%9c%ec%b4%88-%ea%b4%91%ec%b4%89%eb%a7%a4-%ec%a0%81%ec%9a%a9-%ec%9e%ac%ec%82%ac%ec%9a%a9-%ea%b0%80%eb%8a%a5-%ea%b3%b5%ea%b8%b0

https://news.unist.ac.kr/kor/newsletter/20220524/?frame=0

https://able119.co.kr/product/%EB%B0%A9%EB%8F%85%EB%A9%B4-%ED%95%84%ED%84%B0%EC%A0%95%ED%99%94%ED%86%B5-ks-m-6685%EC%9A%A9-%EB%8F%85%EA%B0%80%EC%8A%A4%EC%A0%84%EC%9F%81%ED%99%94%EC%83%9D%EB%B0%A9%EC%9A%A9/298/

https://m.blog.naver.com/hflily/40144482741

https://www.jaenung.net/tree/2945?t=0&page=9

한국과학 기술 정보 연구원 논문 광촉매 2002. 12