고등부 | [화학 촉매 기술 활용으로 미세먼지 감축, 고병도 환경기자]

 1차 미세먼지의 경우, 배기가스, 공장, 건설 현상과 같은 발생원에서 고체 입자로 방출되는 오염물질입니다. 이의 종류로는 이산화황, 납, 일산화탄소와 일부 미세먼지의 성분으로 존재하는 토양, 금속성분 등이 있습니다.

 2차로 발생되는 미세먼지의 경우, 위에서 제시된 화석연료 연소, 자동차 배기가스, 공장 제조공정과 같은 발생원에서 가스 상태로 나온 물질이 공기 중의 다른 물질인 황산화물, 질소산화물, 암모니아,휘발성유기화합물과의 화학반응으로 나타나는 고체입자입니다. 이의 종류로는 오존, 이산화질소와 일부 미세먼지 성분으로 존재하는 황산염, 질산염 등이 있습니다.

 특히나, 초미세먼지 중 2/3 이상은 황산화물, 질소산화물, 암모니아, 휘발성유기화합물등의 물질이 대기 중의 특정 조건에서 반응해 생긴 2차 미세먼지입니다. 따라서 2차 미세먼지의 발생을 억제하는 목표로 전구물질을 제거하기 위한 방법에 대한 연구가 이루어지고 있습니다.

 미세먼지의 전구물질을 제거하기 위한 대표적인 방법으로는 촉매 활용이 있습니다. 촉매는 화학반응이 일어나는 최소한의 조건인 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 높이거나, 활성화 에너지를 높여 반응 속도를 낮추는 물질입니다.

즉, 미세먼지의 전구물질을 제거하는 화학 반응을 촉진해 초미세먼지의 발생을 억제하는 것이 이의 최종 목표입니다.

 광촉매를 이용한 전구물질 분해기술이 있습니다. 광촉매는 촉매의 한 종류로 산화·환원반응을 촉진시켜 NOx를 분해할 수 있습니다. 대표적인 광촉매 물질은 이산화티타늄은 빛과 반응해 전자와 정공이 생겨납니다. 전자는 TiO2 표면에 존재하는 산소와 반응해 슈퍼옥사이드 음이온을 생성하고 정공은 대기 중에 존재하는 수분과 반응해 하이드록실 라디칼를 생성합니다. 생성된 하이드록실 라디칼은 NOx와 같은 유기물질을 산화해 수분과 이산화탄소로 분해합니다.

 이러한 광촉매는 건설 산업에서 활용하려는 시도가 이루어지고 있습니다. 대표적으로는 멕시코에서 사용되고 있는 미세먼지 제거용 입간판이 있습니다. 이 옥외 입간판 하나는 30그루의 나무와 비슷한 효과를 냅니다. 이 광고판에 사용된 직물은 촉매제로 코팅되어 있어 햇빛을 받으면 식물의 광합성 작용과 유사한 광촉매 반응을 일으켜 미세먼지를 제거합니다.

 미세먼지의 전구물질을 제거하는 것을 목표로 위와 같은 기술의 발전과 함께 미세먼지의 발생을 줄이기 위한 개인·기업의 실천이 이루어진다면 미세먼지 감축이라는 목표에 한 발 빠르게 다가갈 수 있지 않을까 기대해 봅니다. 맑은 공기 아래, 푸른 하늘에서 생활할 수 있는 날들이 늘어나기를 바랍니다.