국립 한밭대학교(총장 최병욱)는 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 ‘유비쿼터스 소재를 활용한 고성능 야누스 에어필터(PM2.5/PM0.3)’를 개발했다고 12일 밝혔다.[사진=한밭대 제공]

미세먼지의 대부분은 친수성(물을 좋아하는 성질)의 특성을 갖고 있어 소수성(물을 싫어하는 성질)보다는 친수성 소재의 에어필터에서 훨씬 뛰어난 제거효율을 나타낸다.

이런 이유로 친수성 소재가 고성능 에어필터에 적극 활용되어 왔고, 학계 및 산업계에서는 고성능 에어필터 구현을 위해 극성이 높은 다양한 친수성 소재의 개발에 매진해왔다. 

하지만 최 교수 연구팀은 친수성의 미세먼지가 친수성 필터를 만나면 빠른 속도로 흡착이 되지만 소수성의 필터를 만나면 흡착 속도가 느려지면서 미세먼지가 친수와 소수의 경계면에서 지연되고, 이로 인해 친수 부분에 더 많이 흡착된다는 사실을 알아내었다. 

연구팀은 이를 이용해, 고성능 에어필터에서는 금기시 되던 소수성 소재를 친수성 소재와 적절히 조합하였고 최적의 조합비율(친수:소수=3:1)을 갖는 고성능 ‘야누스 에어필터’를 개발하여 친수성 에어필터 대비 획기적인 성능 향상[C0: 642,000μg/m3, RE: 99.99% for PM2.5(ΔP: 61 Pa), RE: 99.99% for PM0.3(ΔP: 152 Pa, 1 m/s)]을 구현하였다.

특히 주목할 점은 기존의 에어필터는 고가의 장비 및 소재를 사용해 왔지만 최 교수 연구팀에서 사용한 소재는 놀랍게도 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 스펀지 및 면 수건으로, 간단한 처리를 통하여 고성능 에어필터로 변신 시킬 수 있었다는 것이고 기존의 상업용 헤파 필터(H13)와의 성능비교 결과, 2개 기업의 제품 성능보다 우수함을 알아냈다. 

최 교수는 “향후 에어필터 설계 및 제작 시, 반드시 고려되어야 할 새로운 방향 및 기준을 마련한 것에 큰 의미가 있다”고 전했다.

한편 최 교수 연구팀의 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단에서 기초연구사업(일반연구) 지원을 받아 실시됐고, 연구결과는 엘스비어(Elsevier) 발행 국제학술지인 ‘Chemical Engineering Journal’ (IF:10.652) 1월호에 게재되었다.