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청소년과학창의연구(학술지)

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TiO2나노입자를 이용한 광촉매 섬유의 미세플라스틱 제거성능 평가

페이지 정보

  • 연번 5-03 
  • 제목(국문) TiO2나노입자를 이용한 광촉매 섬유의 미세플라스틱 제거성능 평가 
  • 제목(영문) Evaluation of Removal of Micro Plastic for Photocatalytic Fibers Coated by TiO2 Nanoparticles 
  • 학술지명 청소년과학창의연구 
  • 호수 Vol.5 
  • 발간일 2020-01-31 
  • 저자 기채운,도호성,최환유 
  • 분야 물리 
  • 페이지 구간 pp.67-78 
  • 총 페이지 수 11 
  • 키워드(국문) 미세플라스틱 제거, 친환경,이산화티타늄,광촉매,탄소 섬유 
  • 키워드(영문) removal of airborn fine dust, eco, titanium dioxide (TiO2), photocatalyst, carbon fiber 
  • 초록(국문)
    현재 해양에 존재하는 플라스틱 쓰레기는 거대한 섬의 크기로 발달하여 해양 생태계에 매우 큰 영향을 미치고 있다. 바다에
    버려진 플라스틱 쓰레기들이 해류를 따라서 순환하며 한곳으로 모이는 과정을 겪게 되는데 이 과정 내에서 플라스틱이 해수와의
    마찰과 주변 환경의 영향으로 미세한 크기로 부서지게 된다. 플라스틱 입자는 길이나 지름이 5 mm이하로 작아지면 미세플라스틱이
    라고 부르는데,미세플라스틱은 쉽게 분해되지 않고 바다에 떠돌며 환경에 악영향을 끼치기 때문에 환경오염의 주요한 원인이
    되었다. 수질 정화를 위한 광촉매는 UV 나 햇빛의 조사 하에서 유기 오염 물질 및 마이크로플라스틱과 같은 수중의 오염 물질을
    이산화탄소 및 물와 같은 무해한 제품으로 분해할 수 있어 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 특정한 결정 구조를 가진 이산화티
    타늄 TiO2 광촉매를 탄소 섬유 (carbon cloth)에 코팅함으로써 탄소 도핑 효과에 의해 기존에 일반 면섬유 (cotton)보다 광촉매
    반응 효율이 50% 증가된 것으로 확인되었다. 또한,UV 조사 시간에 따라 탄소 섬유 표면에 흡착된 polystyrene (PS) 마이크로
    입자가 광촉매 반응을 통해 점차 분해된 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구결과를 기반으로 섬유에 TiO2안정적인 나노입자
    코팅 시술이 확보된다면 수질 정화 및 해양 미세플라스틱 제거뿐만 아니라 개인용 마스크,집안 커튼,옷 등에서도 활용해서
    대기 미세먼지에 대한 효율적 제거,친수성,UV 차단 등의 다기능을 기대할 수 있다.
  • 초록(영문)
    The plastic waste present in the ocean has developed to the size of a huge island, and is having a big impact
    on the marine ecosystem. The process of plastic waste dumped in the ocean circulates along the ocean currents
    and converges into one place, where plastic breaks down to a fine size due to friction with seawater and
    environmental impacts. Plastic particles are called microplastics when they are smaller than 5 mm in diameter, which have been a major cause of environmental pollution because they do not break down easily, float in the sea, and adversely affect the environment. Photocatalyst for water purification is receiving much attention because under UV or irradiation of sunlight, water pollutants such as organic pollutants and microplastics can be decomposed into harmless products such as carbon dioxide and water. In this study, it was found that coating of TiO2 photo catalysts with a specific crystal structure on carbon fiber resulted in a 50% increase in photo catalyst reaction efficiency compared to conventional cotton fibers. It was also confirmed that polystyrene micro - particles adsorbed on the surface of carbon fiber were gradually decomposed through photocatalytic reactions over time. Therefore, if TiO2 stable nanoparticle coating procedure is secured on fiber based on the results of this study, it can be utilized not only in water purification and removal of marine microplastics, but also in personal masks, household curtains, and clothing to expect multifunctional functions such as efficient removal of airborne fine dust, water quality, and UV protection.
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