생명공학연구원·기계연구원 공기청정 분야 연구 주력
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 심각한 사회 문제로 떠오른 미세먼지를 잡기 위해 정부출연연구기관이 옷소매를 걷었다.
공기청정 분야를 주요 연구 과제로 삼고 관련 기술 개발에 안간힘을 쓰고 있다.
29일 과학기술계에 따르면 한국생명공학연구원은 스마트IT융합시스템연구단·전남대 고분자융합소재공학부와 공동연구를 통해 초미세먼지(PM2.5)를 포집할 수 있는 나노 섬유 기반 초미세먼지 필터를 만들었다.
현재 상용 중인 미세먼지 헤파 필터는 수십 ㎛(마이크로미터) 크기 섬유로 만든다.
미세먼지 포집 효율이 높아 가장 널리 사용되고 있으나 압력 손실이 높다는 한계가 있다.
압력 손실은 필터 입구와 출구 사이 압력 차를 뜻한다. 이를 줄이려고 공기 유동량(유량)을 낮추면 필터 성능이 그만큼 떨어진다.
반대로 유량을 늘리려고 팬 속도를 높이면 저력 소모량이 커지고 소음이 발생한다.
연구팀은 기존 나노 섬유 기반의 미세먼지 포집 필터 성능을 약 25％ 향상하는 기술을 구현했다.
상용 헤파 필터 대비 동일한 수준의 집진 효율을 가지면서도 압력 손실은 30％ 개선됐다.
PM2.5 기준 세계보건기구 일평균 권고기준 2.5배로 오염된 자동차 실내를 낮은 소비전력으로도 16분 만에 효과적으로 정화할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
핵심은 반응성 이온 에칭 공정 기술을 전기방사된 고분자 나노 섬유 소재에 적용한 것에 있다.
섬유 두께는 현저히 줄이는 동시에 주입된 산소 가스를 통해 미세먼지가 더 잘 붙도록 화학적으로 표면 처리했다.
연구팀은 아울러 밀도범함수이론(DFT)이란 계산법으로 표면 작용기와 미세먼지와의 분자 간 상호작용 에너지를 살폈다.
이를 토대로 미세먼지를 흡착할 때 최적화한 화학 작용기(활성 그룹)를 밝혀냈다.
쉽게 말해 고기능성 나노 섬유를 만들어 미세먼지 필터링 효율을 높인 것이라고 연구팀은 강조했다.
연구팀 관계자는 "차량용 공기청정기 필터뿐 아니라 스마트 마스크나 윈도 필터 등에 응용할 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다.
연구 결과는 지난 17일 '케미컬 엔지니어링 저널'(Chemical Engineering Journal) 온라인판에 실렸다.
생명연은 벤처기업 쉐마와 기술 상용화를 협의 중이다.
이미 상용화한 기술도 있다.
2008년부터 코로나를 이용한 집진기술을 연구한 한국기계연구원(기계연)은 2016년부터 에어비타와 손잡고 기술 사업화를 진행했다.
코로나는 에너지가 낮은 플라스마의 일종이다. 전력을 적게 쓰고 오존을 발생시키지 않는다는 장점이 있다.
에어비타 음이온과 더해져 오염물질을 99％ 제거하는 것을 실험으로 확인했다고 연구팀은 설명했다.
초미세먼지(PM 2.5)도 대부분 걸렀다.
미세먼지는 제품의 강력한 흡입 팬을 따라 제품 내부로 유입되고, 정전기의 힘으로 집진 필터에 모이는 원리다.
기계연 측은 "지난해 연구소기업 옹드컴퍼니를 설립해 제품을 개발했다"며 "지난 10년간 계속한 정전기 이용 공기청정 기술 개발 연구가 사업화 결실로 이어진 사례"라고 전했다.
walden@yna.co.kr
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