TiO2이용 친환경 소변기 3조 조동현 200811777 김동수 200811644 김낙천 200911993 2012/12/14 TiO2이용 친환경 소변기 3조 조동현 200811777 김동수 200811644 김낙천 200911993 노선균 200912007 이건희 200912031 정권호 200912050 연성흠 200720379 한규진 201112152 김지은 201112101

목차 소변기 구조 및 조건 문제제기 아이디어 및 컨셉 적용 결과 및 기대효과

소변기의 조건 1. 구조제작의 용이함 2. 위생적인 재료 3. 튼튼한 정도 4. 방수능력

소변기의 기본 재료 장석(長石) 칼륨, 나트륨, 칼슘, 바륨을 함유한 알루미늄 규산염광물. 장석은 지각을 구성하는 광물 중 가장 많음 (약 39프로)->구하기 쉽다->가격이 저렴 특징: 흡착능력이 뛰어남 동석(凍石) 변성암의 일종. 매우 연질이며 회색 또는 암녹색을 띠고, 때로는 납(蠟)과 간은 표면을 가짐. 가공이 용이 공예, 소조각 재료로 쓰였다. 특징:내열성,내산성,가공의 용이성

소변기 제조 공정과정 동,장석 분쇄 과정 석고틀 건조 및 유약 스프레이 원료가 되는 동석 장석을 인페라라고 부르는 기계로 잘게 부순 후, 점토와 함께 볼밀 속에 물이나 물유리와 같이 집어넣고 분쇄한다. 이것들을 교반기로 옮겨 섞으면서 며칠간 숙성, ->원료는 잘 융합된다. 이 원료를 석고의 틀에 흘려 넣어 성형, 틀에 석고를 사용하는 것은 물과 같이 되어 있는 원료 속의 수분을 석고가 빨아내 성형을 가능 성형된 것은 건조로 로 50∼70 C에서 2일 정도 걸려서 건조 그리하여 나온 것에 유약을 스프레이로 정량 뿌리는데, 채색은 이 공정에서 동시에 이루어짐. 동,장석 분쇄 과정 석고틀 건조 및 유약 스프레이

소변기 제조 공정과정2 다음에 소성 공정으로 전해진다. 100m 정도의 노 속을 1,200 C의 온도에서 약 20시간 구워내는 공정으로, 변기는 튼튼하게 구워짐. 노(爐)를 나온 변기는 최초의 성형 시의 것에 비해서 체적이 13%나 수축되어 있다. 그 때문에 석고 틀을 만드는데 있어서는 이 수축률도 계산에 넣어 실시해야 하는 것이다. 소성이 끝나면 변기는 완성, 그 후는 검사 공정으로 품질⋅기능의 체크를 실시하여 탱크나 변좌, 쇠 장식물 등 필요한 것을 조립해서 완성품으로 출하

문제제기 기존 소변기의 문제점 소변의 암모니아 성분으로 악취발생 황변 현상 발생(미관상 보기 안 좋음) 강염기성 화학물질 소량이라도 반복적 흡입하면 폐를 부식, 유해한 화학물질. 뇌에 산소 공급을 방해. TiO2소변기 악취 및 인체 해로움 제거, 깨끗한 소변기 기대

아이디어 및 컨셉 소변기에 TiO2를 흡착 후 LED 광원에너지를 받아 TiO2의 광촉매 역할을 활발히 하여 소변기의 문제점 해결

TiO2 이산화 타이타늄(titanium dioxide) 이산화 티타늄 or 이산화 티탄이라고 불림. 화학식은 TiO2. 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2개가 결합된 분자, 분자량은 79.866g/ml 무미, 무취의 흰색 가루. 티타늄을 공기 중에 노출시키면 산소와 반응하여 이산화 티타늄 피막을 형성.

TiO2(2) 산화력이 매우 크다. 음폐력이 커서 거의 모든 용매에 녹지 않는다. 매우 안정한 물질이다. 생물학적으로 반응을 하지 않아 환경 및 인체에 무해하다. 판티탄석(brookite), 예추석(anatase), 금홍석(rutile)의 동질다상 형태로 존재한다. 산화력이 커서 향균 작용이 크고, 악취제거 및 살균작용. 절연체 이다.

TiO2상의차이점 특징/종류 금홍석(rutile) 예추석(anatase) 은폐력(cm2/g) 294 230 착 색 력 1250 1050 비 중 4.2 3.94 굴절률 2.71 2.52 광촉매특성(상대값) 30 100

TiO2상의차이점2 루타일상이 안료상으로는 비교적 아나타제상 보다는 뛰어나지만 광촉매로써의 효율은 떨어짐으로 아나타제상 사용. 공급량과 수요량 차이

염소법 염소법 Rutile, 그 외의 고함산화티탄원료에 석유콕크스와 그 외의 탄소물질을 첨가해서 분쇄, 혼합. 콜타르, 당밀(엿과 밀)등을 점고제로 해서 봉탄 또는 숫가루를 묻혀 연료상태에서 성형 후 고온에서 건조하여 수분 을 완전히 제거. 졸겔법으로 직경 1마이크로미터의 크기로 제조 장점: 염소를 계속해서 재활용이 가능 800도 이상으로 보존한 염소화로에 넣고 하부부터 염소를 통하도록 하면, 사염화티탄이 생성. 이것을 정류 및 화학적 처리를 행하여 불순물을 제거 한 뒤 정제사염화티탄으로 만들어 예열 후 산화분해로(공기, 기타 산소함유기체) 보내어 반응시키면 순간적으로 산화티탄의 결정 및 염소로 분해. 이 산화티탄의 결정을 분쇄하고, 입경별로 분류하여 입경이 0.02-0.3㎛인 것 을 모아서 사용목적에 따라 표면처리를 하고 건조, 분쇄해서 제품화 한다.

황산법 황산법 광석을 건조 , 분쇄 후 황산에서 반응을 하여 용해. 불순물인 금속류를 제거하기 위해 슬러리를 여러 차례의 세척을 한 후 로타리키른에서 소성하고 분쇄하여 최종제품을 만든다. 황산법 장점: 가수분해시 첨가제를 통해서나 소성 전 첨가된 루타일 촉진제를 통해 루타일을 만들 수 있음으로 황산법은 염소법과 달리 루타일과 아나타제를 모두 만들 수 있다. 비율 조정 가능 원하는 상으로 순도 높은 상의 조성을 기대 가능. --> 졸겔법 이용 따라서 아나타제상을 순도 높게 제작하기 위해서 황산법을 이용.

졸(sol)-겔(gel)법 졸(sol)이 불안정하게 되어, 유기분산제에 부유되어 있는 졸에 물을 첨가하여 겔화시켜, 초미립 분말, 섬유, 박막 등을 제조하는 방법. 여기서 사용된 물은 가수분해와 동시에 응축중합 반응을 한다. 이를 가열하여 액상을 제거하면 건조 겔이 되며, 더 가열하면 산화물이 된다. 우리조는 건조-겔을 소결하여 미립의 입자를 1um의 크기의 입자로 제조함.

도포 방법 졸겔법으로 제조된 분말을 물유리에 넣음. 알칼리성분: 소결 온도와 재료의 수축률을 낮춰서 고르게 표면에 도포한 뒤 소결 후에도 고르게 분포되어있음. 무기물바인더(규산염): Tio2가 소결한 변기에 붙이기 위한 접착제. 변기자체에 규산알류미늄으로 소결시에 기판과 접착 되는 물질의 격자구조나 결정의 방향이 비슷하기 때문에 접착력이 좋아짐. (변기의 주성분이 알루미늄규산염) 유기물이 존재 하지 않으므로 짧은 시간의 고온 처리를 이용 spray 분사법으로 spray nozzle이용

Spray nozzle 분말액체를 내부에 넣고 양 옆의 공기를 유입하여 함께 분사시켜 제품표면에 분말을 도포 . 고정된 노즐을 이용하면 가격이 비교적 저렴. 공정기구 설치가 비교적 용이. 복잡한 구조의 변기에는 외진 곳까지 도포가 안 될 수 있음.

Spray ball 분사구멍이 한 곳이 아닌 범위형으로 되어있는 볼이 적합 적합하여 사용. 외진 곳까지도 볼의 형태에 따라서 충분하게 도포 가능.

LED원리(Light Emitting Diode) -p형 반도체 부분에 ‘+’전압을 걸어 전자를 빼어내 정공(hole)을 생성 n형 반도체 부분에는 ‘-‘극을 걸어 전자를 주입시키면 확산이 일어나고 접합 면에서 결합할 때 빛을 냄. PN접합 반도체 가시광선, 적외선 방출

LED의 장점 저전압 구동의 발광소자 낮은 소비전력 빠른 응답속도 긴 수명 내충격성 소형 및 경량의 소자 구현 고휘도, 높은 시야각 Chip Type LED

적용방안(1) TiO2 소변기와 LED램프 사용시 장점 위의 대표적 장점을 토대로 적용 했을 때 고려할 점 소변의 암모니아 성분으로 악취발생 황변 현상 발생(미관상 보기 안 좋음) 강염기성 화학물질 소량이라도 반복적 흡입하면 폐를 부식, 유해한 화학물질. 뇌에 산소 공급을 방해. 위의 대표적 장점을 토대로 적용 했을 때 고려할 점 - LED 빛이 소변기 안쪽의 TiO2에 제대로 전달 될 것인가 - LED 빛의 확산을 넓히는 구조 - 소변기 내의 LED 램프 배치를 경제성 높게 했는가 - 양산의 경제적 가능성과 인체에 무해한 점 비교해서 이득인가

TiO2 소변기 경제성 기존 소변기 아나타제 TiO2(Kg당 1만원)

Tio2 코팅 상태

환경적, 인체적, 국가적 효과 적용 예상 결과 ● 암모니아로 인한 인체에해로운 물질 미 발생 ● 관광도시 세계적 인식 향상 - Ex)서울,수원시.. 쾌적환 화장실 문화로 다른 경쟁나라보다 좋은 인식 심어줄 수 있음. ● 화장실 관리에 있어 수월함 ● 화장실의 기본적인 더럽고 칙칙한 분위기를 바꿀 수 있음. ● 초기 비용은 조금 더 들어가지만 거시적 관점으로 봤을 때 환경적, 인체적, 국가적 효과