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환기덕트 시스템에서 광촉매 적용에 따른 NOx 농도 저감 실험
송용우,김성은,정용기,유재윤,박진철 대한설비공학회 2020 설비공학 논문집 Vol.32 No.11
This study was conducted to prepare a plan to apply TiO2 photocatalysts to ventilation systems to reduce NOx, a representative particulate matter precursor, to solve the recent particulate matter problem. Ventilation is a typical way to reduce enclosed indoor pollutants. However, other than applying filters, the ability to reduce precursor substances is limited. Therefore, this study intended to verify NOx reduction by applying a TiO2 photocatalyst coating material to the inside of the ventilation duct and exposing it to UV-A light. The experiment was conducted by changing the reference light and light volume of ISO 22197-1. The results showed that the NOx reduction was proportional to the UV-A light volume change and that the duct ventilation system could reduce NOx by more than 95%, even at low light volume. 본 연구는 미세먼지의 원인 물질 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 NOx의 저감을 위해 공기정화 효과를 갖고 있는 TiO2 광촉매를 덕트 시스템에 결합하여 그 저감 효과를 확인하기 위해 실시한 실험으로 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) TiO2 광촉매와 건축 자재 혼합을 통한 연구는 콘크리트 및 시멘트계 재료들 연구가 활발하게 이루어졌으며, 도로 포장재료 공기정화 성능을 확인하는 연구가 주로 이루어졌다. TiO2 광촉매와 HVAC 시스템 적용 연구의 경우 공기청정기와 결합이 주로 이루어졌으나, 해당 시스템 적용이 어려운 주차장 등 시설에 활용할 수 있는 방안이 필요하다. (2) TiO2 광촉매 덕트 환기 시스템의 NOx 저감 성능 확인을 위해 축소모형 제작 및 TiO2 광촉매 코팅제를 덕트 내부에 도포하여 측정하였다. ISO 22197-1 시험법의 농도와 광량, 온․습도 조건을 기준으로 기본 성능을 측정하였으며, 120분간 UV-A와의 반응을 통해 약 95% NOx 저감이 가능한 것으로 확인하였다. (3) 기본 조건 대비 광량을 75%(7.5 W/m2), 125%(12.5 W/m2), 150%(15.0 W/m2)로 변화시켜 NOx 저감 성능 실험 결과 광량 변화에 따라 저감 성능의 감소와 증가가 비례하는 것으로 확인되었다. UV-A 광량 10 W/m2 이상 UV-A가 조사될 경우 저감 효율이 급격하게 증가하는 것으로 나타났다. 추후 본 연구 결과를 바탕으로 TiO2 광촉매를 건축 설비 시스템 등에 적용할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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광촉매 페인트와 UV 램프의 NOx(질소산화물) 농도 변화 Mock-up 실험
송용우,김민영,김미연,박진철 대한설비공학회 2019 설비공학 논문집 Vol.31 No.9
The objective of this study was to confirm the effect of nitrogen oxide reduction, which is a representative precursor of Particulate Matter in paint containing TiO2 (Titanic Oxide) photocatalyst. For photochemical reaction, A mock-up experiment using UV lamp was performed. TiO2 photocatalytic paint was applied to plaster board, which is a typical indoor finishing material. The concentration of nitrogen oxide was confirmed by changing UV lamp ON/OFF and UV lamp luminance. As a result, it was confirmed that the concentration reduction of TiO2 photocatalysts was changed based on the amount of light by reducing the concentration of nitrogen oxides by photochemical reaction. However, there was no proportional change in the concentration of nitrogen oxides as the amount of light increased. 본 연구는 미세먼지의 2차 오염물질 저감을 위한 TiO2를 혼합한 광촉매 페인트와 UV 램프에 따른 NOx 농도 변화를 Mock-up 실험을 통해 실시한 것으로 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 산화티탄(TiO2)을 활용한 광촉매는 자외선과의 광반응을 통하여 2차 오염물질 발생을 감소시킬 수 있는 대표적인 물질로 알려져 있다. 그러나, 실내인 경우 자외선 도입이 어렵고 광원도 약하여 지금까지 사용이 쉽지 않은 형편이었다. 최근 기술의 발달로 대표적인 건축 자재 중 페인트에 광촉매를 혼합한 재료가 NOx 농도를 감소한다고 하는데 아직까지 검증되지 않은 상황이다. 둘째 본 연구에서 Mock up 실험을 통하여 광촉매 페인트가 도포된 밀폐된 실내에서 UV 램프 ON/OFF에 따른 NOx 농도 변화를 확인한 결과 UV램프 ON 상태가 OFF 상태에 비해 약 11.87%(3회 평균 값) 정도 NOx 농도가 감소되는 것을 확인하였다. 셋째, 광촉매 페인트가 도포된 벽면에 UV 램프 광량크기를 2배, 4배, 6배로 증가하면서 질소산화물(NOx) 농도변화를 측정한 결과 광량의 증가에 따라 NOx 농도 저감이 비례하진 않는 것으로 나타났다. 그러나, UV 램프의 광량이 약 0.25 mW/cm2보다 2배인 0.5 mW/cm2에서 가장 높은 절감율(3회 평균 18.6%)을 나타내고 있었다. 또한, 마찬가지로 광촉매 페인트에서 UV 램프가동시(ON)에 램프비가동시(OFF) 보다 질소산화물(NOx) 농도는 15.44%~18.60% 저감되고 있음을 확인하였다. 추후 광촉매페인트의 면적과 UV 램프 광량의 크기에 따른 질소산화물(NOx) 농도 변화에 대한 세부 후속연구가 더 필요한 것으로 사료된다.
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송용우,Song, Yong Woo 한국토지주택공사 토지주택연구원 2022 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.13 No.2
본 연구는 대표적인 미세먼지와 실내유해물질인 질소산화물의 저감을 위해 이산화티탄 광촉매를 환기장치에 적용한 것으로 그 내용은 다음과 같다. 기존 연구는 실내에 자외선 적용의 한계로 인해 주로 건축자재에 광촉매 혼입을 통해 실외 자재를 대상으로 진행되었다. 자외선 실내 적용 한계를 극복하고자 기존 선행연구를 통해 확인된 이산화티탄 광촉매의 오염물질 분해 효과를 실내에 적용이 가능하도록 자외선램프의 설치가 가능한 반응장치를 설계 및 제작하였다. 해당 반응장치를 실내 환기장치에 적용하여 Mock-Up에 적용하였다. Mock-Up 실험은 그 체적을 시간당 1회, 5회 환기하는 풍량을 변화시켜 NOx 저감 성능을 확인하였다. 그 결과, 환기 풍량이 증가함에 따라 NOx 저감시간이 비례하여 감소되어 그 성능이 증가하는 것을 확인하였다. 해당 연구를 통해 오염물질 저감 효과를 가진 이산화티탄 광촉매의 실내 활용 방안과 그 성능을 확인할 수 있는 기초적인 연구 결과를 도출하였다.
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광촉매 건축자재와 환기시스템 적용에 따른 건축 환경 개선 방안
송용우,김성은,임세현,심성진 한국토지주택공사 토지주택연구원 2023 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.14 No.4
People who spend most of their day indoors are continuously exposed to internally and externally generated indoor pollutants. According to a 2022 report from the World Health Organization (WHO), air pollution is the cause of more than 7 million deaths annually worldwide, emphasizing the seriousness of indoor air pollutants. Air pollutants include nitrogen oxides (NOx), formaldehyde (HCHO), and volatile organic compounds (VOCs), which have serious effects on the human body. Photocatalyst is a material that can remove these indoor air pollutants. Photocatalysts not only have the ability to remove dust precursors, but also have antibacterial, sterilizing, and deodorizing functions, making them effective in improving indoor air quality. This study suggests areas and methods in which photocatalysts can be applied to buildings. Fields of application include interior and exterior construction materials such as concrete, as well as organic paints and ventilation devices. If appropriate utilization plans are developed, it may be possible to improve the built environment through reduced indoor and outdoor pollutant levels.
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공동주택 전열교환기 필터종류 및 두께에 따른 미세먼지 제거율 평가
송용우,Song, Yong-Woo 한국토지주택공사 토지주택연구원 2020 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.11 No.4
This study examined the particulate removal performance of three different types of air filters inside a heat exchanger. Of interest was the ability of each filter type in reducing the transmission of outdoor particulate matter of PM10 from entering an apartment while the heat exchanger was in operation. The study tested one commonly used medium filter (E11 grade) and two HEPA filters (H13 grade) of different thicknesses. Two different concentrations of particulate matter were used in the experiment to address different ambient air quality conditions in Korea, 32.75 ㎍/㎥ and 67.26 ㎍/㎥. Study results indicated that under the particulate matter concentration of 32.75 ㎍/㎥, all three filters were capable of removing more than 95% of the fine dust. However at a particulate matter concentration of 67.26 ㎍/㎥, the medium E11 grade filter was only able to remove about 90% of the particulates whereas the HEPA H13 grade filters were able to remove 95% or more of the particulates. The thicker HEPA filter (40T) was also more effective in removing particulates than the thinner HEPA filter (20T) by about 1.6 to 3 percentage points. Based on the findings of this study, it is recommended that HEPA filters of 20T thickness or greater be used during the high air pollution seasons of winter and spring in Korea while medium filters can be used during the other seasons to reduce outdoor air pollution transmission indoors.
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