필터 없이 나노 크기의 물방울로 초미세먼지를 99.9% 제거하는 기술을 우리 연구진이 개발했어요. 살균을 위한 오존장치도 필요없고, 물을 끌어올리는 펌프도 필요없어 전기 소모도 매우 적다는군요.
KAIST 김일두 신소재공학과 교수와 이승섭 기계공학과 교수 공동연구팀은 필터 없이 초미세먼지를 빠르게 제거하고, 오존이 발생하지 않으며, 초저전력으로 구동되는 새로운 물 정전 분무 기반 공기정화 장치를 개발했어요.
장치는 이승섭 교수의 '오존 없는 물 정전분무' 기술과 김일두 교수의 '고흡습 나노섬유' 기술을 결합해 탄생했어요. 필터 교체가 필요 없고, 오존도 발생하지 않으면서, 머리카락 굵기 약 200분의 1에 불과한 PM0.3(지름 0.3㎛) 이하 크기 극초미세먼지까지 단시간에 제거할 수 있어요. 오랜 시간 사용해도 성능이 떨어지지 않는 안정성과 내구성도 입증했다는군요.
장치 내부에는 고전압 전극, 물을 스스로 끌어올리는 나노섬유 흡수체, 모세관 현상으로 물을 이동시키는 폴리머 미세채널이 포함돼 있어요. 이 구조 덕에 펌프 없이 물을 자동 공급하는 자기펌핑 구조를 구현하며, 장시간 안정적인 물 정전분무가 가능한 거죠.
0.1m³ 챔버 시험 결과, 이 장치는 PM0.3~PM10 범위 다양한 입자를 20분 내 99.9% 제거했어요. 특히 기존 필터식 공기청정기로 제거가 어려운 PM0.3 극초미세먼지도 5분 내 97% 제거하는 뛰어난 성능을 보였어요.
30회 연속 테스트와 50시간 연속 구동에서도 성능 저하 없이 안정적으로 작동했으며, 전력소모는 스마트폰 충전기보다도 적은 수준의 전력인 약 1.3W로 기존 헤파(HEPA) 기반 공기청정기의 약 20분의 1 수준에 불과해요. 또 필터가 없어 공기 흐름 압력손실이 없고 소음도 거의 발생하지 않는다는 장점이 있죠.
기술은 오존이 전혀 발생하지 않으면서도 고효율 정화 성능을 유지해, 차세대 친환경 공기정화 플랫폼으로 채택될 가능성이 높아요.
특히 필터 교체 비용 제거, 초저전력 구동, 장시간 안정성 확보 등 장점을 통해 실내 환경뿐 아니라 차량용·클린룸·휴대형·웨어러블 공기정화 모듈 등 다양한 분야로 확장이 기대됩니다. 이승섭 교수의 연구실 창업기업인 A2US를 통해 사업화가 진행 중이예요.
A2US는 CES 2025 혁신상을 수상했으며, 2026년 휴대용 공기청정기 제품을 출시할 예정이예요. 해당 제품은 나노 물방울만으로 미세먼지 제거뿐 아니라 냄새 제거 및 병원균 살균 기능도 갖추고 있다고 합니다.
이번 연구결과는 재료과학 및 나노기술 분야에서 권위 있는 국제 학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(AFM)에 논문으로 11월 14일자 게재됐어요.
최정훈 기자 jhchoi@etnews.com
