국내 연구진이 공기청정 장비의 전력 소모량, 소음, 진동을 획기적으로 낮추는 초미세먼지 필터 제조에 성공했다.
한국생명공학연구원은 스마트IT융합시스템연구단, 전남대 고분자융합소재공학부와 함께 고성능 기능성 나노섬유 기반 초미세먼지 필터를 개발했다고 29일 밝혔다.
기존 상용 필터는 섬유를 기반으로 초미세먼지, 미세먼지를 필터링하는 방식이다. 공기가 필터를 통과하는 과정에서 높은 '압력 손실'이 발생해 여러 가지 문제를 야기한다. 압력 손실은 입구와 출구의 압력차가 커 유량이 적어지는 현상이다. 필터를 얇게 만들면 압력 손실을 낮출 수 있지만, 필터의 성능이 급감하게 된다. 그동안은 펜 속도를 높여 억지로 유량을 늘리는 방법을 써 전력 소모량이 많고, 소음·진동이 심했다.
연구팀은 필터의 두께를 줄이면서 필터 자체의 성능을 높이는 방법을 택했다. 전기방사한 고분자 나노 섬유 소재에 '반응성 이온 식각 공정 기술(RIE)'를 적용, 성능 문제와 압력 손실 문제를 모두 해결했다. RIE는 플라즈마 상태의 가스를 기판에 충돌시켜 표면을 깎는 기술이다. 여기에 산소 가스로 필터 표면에 먼지가 더 잘 붙도록 화학 표면 처리를 더했다. 특정 분자의 모양·성질을 예측하는 '밀도범함수이론'으로 필터 표면과 초미세먼지의 상호작용을 계산해 최적화된 표면을 구현하는 방법도 적용했다.
연구팀은 이 필터를 다양한 공기청정 분야에 쓸 수 있다고 설명했다. 차량용 공기청정기, 스마트 마스크, 윈도우 필터에 활용할 수 있다. 고효율 이차전지필터, 특수 의료용 섬유 소재를 비롯해 다른 분야 기반 기술로 기술 적용폭을 넓히는 것도 가능하다.
생명연 관계자는 “이전보다 성능과 효율을 높인 새로운 필터 제작 가능성을 제시했다”면서 “벤처기업인 쉐마를 통해 초미세먼지 대응 제품 개발도 진행하고 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
