기존의 필터식, 집진식 혼합
서울대 공대는 기계항공공학부 고승환 교수가 지도하는 응용나노 및 열공학 연구실(조현민 박사과정, 정성민 석사)이 금속 나노와이어 네트워크를 이용해 고효율 미세먼지 필터를 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단과 중견연구자 지원사업 및 서울 도시 데이터 사이언스 연구소 프로젝트의 지원을 받았으며 연구 결과는 '나노 레터스'(Nano letters) 온라인 6월13일자에 실렸다.
상용화된 공기청정 방식은 미세섬유 구조를 통해 먼지를 걸러내는 필터식과 전기방전을 이용해 입자를 대전시켜 반대 극성을 가진 집진판에 먼지를 모으는 집진식 방식으로 나뉜다. 다중 필터를 사용하는 필터식 공기청정은 공기의 자연스러운 흐름을 방해하며 필터의 공극 크기보다 작은 입자는 걸러내기 어렵고 필터의 주기적인 교체가 필요하다. 집진식 공기청정은 전기방전 과정에서 신체에 해로운 오존이나 질소산화물을 발생시키고 전기 에너지를 많이 소모한다는 단점이 있다.
연구팀은 기존 방식보다 더 효과적으로 먼지를 걸러내기 위해 필터식과 집진식의 장점을 복합하는 시도를 했다고 설명했다. 연구팀은 투명전극에 주로 쓰이던 나노와이어를 기존 필터 구조에 적용하고 1차 섬유망에 은나노 와이어를 적용해 2차 금속나노와이어 네트워크를 형성했다. 2차 금속나노와이어 네트워크에 전압을 가해줄 때 와이어 표면에 미세한 전기장이 형성되며 공극 크기보다 작은 미세먼지 입자도 전기 인력으로 효율적으로 집진할 수 있다.
또한 한 장의 필터로도 미세먼지를 효율적으로 포집할 수 있으며 용매를 이용해 필터를 세척해 재사용할 수 있다. 아울러 투명한 형상을 띠어 일상 속 다양한 분야에 활용 가능성이 클 것으로 연구팀은 내다봤다. 고승환 교수는 "이번 연구에서 개발된 필터를 이용하면 초미세 먼지도 효과적으로 거를 수 있다"며 "환경친화적인 고효율 필터 상용화에 앞장설 것"이라고 말했다.