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성능 높이고 소비전력 낮춘 '초미세먼지 나노필터' 개발

생명연과 전남대 고분자융합소재공학부 공동연구

(서울=뉴스1) 최소망 기자 | 2018-03-29 10:32 송고
미세먼지 심각성 및 기능성 나노 섬유 기반 초미세먼지 필터 제조 모식도

국내 연구진이 '초미세먼지'(PM2.5)까지 걸러내는 나노필터를 개발했다. 공기청정기 필터나 스마트 마스크 등으로 활용할 수 있을 전망이다.

한국생명공학연구원은 스마트IT융합시스템연구단(CISS)과 전남대 고분자융합소재공학부가 초미세먼지를 포집할 수 있는 고성능 나노섬유로 초미세먼지 필터를 개발하는데 성공했다고 29일 밝혔다.

현재 미세먼지 포집을 위해 상용된 헤파필터는 수십 마이크로미터 크기의 섬유를 기반으로 하는 필터링 방식으로 나노필터보다 미세먼지 포집 효율이 좋다는 장점이 있었다. 하지만 필터 입구와 출구 차이의 압력차이가 커 공기를 정화하는데 필요한 송풍장치의 전력소모가 크고 소음과 진동이 크다는 한계가 있었다.

이번에 연구진이 개발한 기술은 기존 나노섬유 기반 초미세먼지 포집 필터보다 포집 성능을 약 25% 높였다. 이는 헤파필터와 동일한 수준의 집진 효율을 가지면서도 압력 손실은 30% 개선한 것이다. 차량용 공기청정기로 활용하면 낮은 소비전력으로도 초미세먼지 기준 WHO 일평균 권고기준의 2.5배(약 70μg/m³의 농도)로 오염된 자동차 실내를 16분만에 효과적으로 정화할 수 있었다.

연구진은 반응성 이온 에칭 공정 기술(RIE)을 전기방사된 고분자 나노 섬유 소재에 적용해 섬유의 두께를 현저히 줄였다. 또 동시에 주입된 산소 가스로 미세먼지가 더 잘 붙도록 화학적 표면 처리를 진행해 미세먼지 집진 효율을 극대화했다.

권오석 생명연 박사는 "이번 연구 성과는 나노 섬유가 필터 여재로서의 활용 가능성을 확인한데 의미가 크고 차량용 공기청정기 필터 뿐만 아니라 스마트 마스크, 윈도우 필터 등에 응용될 수 있을 것"이라면서 "미세먼지 필터 뿐만 아니라, 고효율 이차전지필터, 더 나아가 특수 의료용 섬유 소재 등 다양한 분야로 확장할 수 있을 것"이라고 전망했다.

이번 연구 결과는 지난 17일 화학 공학 분야의 세계적인 학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'(Chemical Engineering Journal) 온라인판에 실렸다. 이 기술은 현재 민간투자주도형 기술창업지원(TIPS)프로그램에 선정돼 벤처기업 '㈜쉐마'를 통해 초미세먼지 대응 제품 개발을 협의하고 있다.


somangchoi@