"초미세먼지 99.9% 제거" 생기연, 통합형 스마트 공기정화 시스템 개발

미세먼지 등 공기 중 유해물질을 빠르게 검출·제거할 수 있는 '통합형 스마트 공기정화 시스템'이 개발됐다.

한국생산기술연구원(이하 생기연)은 섬유솔루션 부문 도성준 수석연구원 연구팀이 유해가스와 초미세먼지 제거와 공기 중 실시간 병원체 탐지가 가능한 'HAPs-Solver(Hazardous Air Pollutants Solution)'를 개발했다고 20일 밝혔다.

(왼쪽부터) 이규동 연구원, 도성준 수석연구원, 강애연 박사후연구원, 김주란 수석연구원, 형준호 수석연구원, 이우성 수석연구원. 한국생산기술연구원 제공

유해가스, 미세먼지, 병원체 등은 입자 크기와 화학적 특성 그리고 공기 중 체류 방식이 달라 공기정화를 위해선 각각의 기술과 장치가 필요했다. 이와 달리 연구팀이 개발한 HAPs-Solver는 하나의 통합 제품으로 공기정화가 가능한 이점을 가졌다.

먼저 연구팀은 공기 중 병원체를 효과적으로 포집하기 위해 자체적으로 설계·제작한 '고성능 사이클론 기반 포집기'를 상단에 적용했다.

포집기는 자가 회전하는 원뿔형(Cone) 구조로 강한 원심력을 만들어 공기 중 미세입자를 외벽으로 밀어내 액상 형태로 모으는 역할을 한다.

수집된 액상물질은 별도 전처리 없이 '금 나노 구조체 표면증강라만분광(SERS) 면역분석' 기술로 항원·항체 결합에서 발생하는 라만 신호를 정밀 측정해 데이터로 변환한다. 이어 변환된 데이터는 연구팀이 고안한 디지털 카운팅 기법과 데이터 분석방법으로 극미량의 병원체까지 검출한다. 포집부터 분석에 이르기까지 소요되는 시간은 150분 이내다.

HAPs-Solver 하단에는 유해가스를 제거할 수 있는 필터를 적용했다. 유해가스 제거 필터는 금속-유기 복합체(MOF) 기반의 섬유 필터로 암모니아, 포름알데하이드, 황화수소를 99.9%까지 흡착할 수 있다.

초미세먼지 차단을 위해선 자체 개발한 ePTFE 멤브레인 복합 필터가 적용됐다. ePTFE(Expanded Polytetrafluoroethylene) 멤브레인은 미세 기공 구조를 가진 초미세 여과막이다. 연구팀은 여기에 멜트블로운 부직포를 결합해 다중 구조의 복합 필터를 구현하는 데 성공했다.

개발된 필터는 초미세먼지를 99.9% 이상 차단하면서도 내구성과 공기 투과성이 높아 장시간 사용에도 여과 성능이 유지된다.

도성준 수석연구원은 "HAPs-Solver는 공기 중 다양한 부유 유해물질을 단일 시스템에서 관리할 수 있는 통합 솔루션"이라며 "향후 실증을 거쳐 요양시설, 어린이집 등 다중이용시설에서 실제 활용될 수 있도록 하겠다"고 말했다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr
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