현재 상용되고 있는 미세먼지 헤파필터는 수십 마이크로미터 크기의 섬유를 기반으로 하는 필터링 방식으로 미세먼지 포집 효율이 좋아 가장 널리 사용되고 있으나 압력 손실이 높아 공기를 정화하는데 필요한 송풍장치의 전력 소모량이 크고 소음 및 진동 등이 발생한다는 한계가 있었다.
이번 연구 성과는 기존 나노 섬유 기반의 미세먼지 포집 필터의 성능을 약 25% 향상시킬 수 있는 기술이다. 상용 헤파필터 대비 동일한 수준의 집진 효율(PM2.5 기준 95%)을 가지면서도 압력 손실을 30% 개선시켰고 이를 차량용 공기청정기로 활용시 낮은 소비전력으로도 약 70μg/㎥의 농도(PM2.5 기준 WHO 일평균 권고기준의 2.5배)로 오염된 자동차 실내를 16분만에 효과적으로 정화할 수 있음을 실험적으로 증명했다.
연구팀은 반응성 이온 에칭 공정 기술(RIE)을 전기방사 된 고분자 나노 섬유 소재에 적용해 섬유의 두께를 현저히 줄이고 동시에 주입된 산소 가스를 통해 미세먼지가 더 잘 붙도록 화학적 표면 처리를 함으로써 미세먼지 집진 효율을 극대화하는데 성공했다.
이번 연구 결과는 화학 공학 분야의 세계적인 학술지 케미컬 엔지니어링 저널 온라인판에 3월 17일 게재됐다.
이번 연구로 나노 섬유가 필터 여재로서의 활용 가능성을 확인했고 차량용 공기청정기 필터 뿐만 아니라 스마트 마스크, 윈도우 필터 등에 응용될 수 있을 것으로 예상되며 미세먼지 필터 뿐만 아니라 고효율 이차전지필터, 더 나아가 특수 의료용 섬유 소재 등 다양한 분야로 확장할 수 있을 것으로 전망되고 있다.
이번 연구를 통해 개발된 기술은 현재 TIPS(민간투자주도형 기술창업지원)프로그램에 선정돼 벤처기업 쉐마를 통해 미세먼지 및 초미세먼지 대응 제품 개발을 협의중이다.
/대전=박희윤기자 hypark@sedaily.com
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