중앙대 우상혁 교수팀, 초접착 에어필터 기술 개발

미세먼지 포집 성능·수명 혁신 달성

중앙대학교는 화학공학과 우상혁 교수 연구팀이 부산대학교 김채빈 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 미세입자를 강하게 붙잡은 뒤 흡수까지 가능한 동적결합 고분자 기반의 새로운 흡착강화 에어필터 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

(왼쪽부터) 중앙대 박준용 박사과정생, 중앙대 전혜리 박사과정생, 중앙대 우상혁 교수, 부산대 김채빈 교수. 중앙대학교

이번 기술은 기존 에어필터의 한계를 극복하며 공기 정화 효율과 필터 수명을 획기적으로 향상시킨 차세대 공기 정화 기술로 주목받고 있다.

기존 에어필터는 먼지를 단순히 '여과'하는 방식에 초점이 맞춰져 있었다. 그러나 포집된 먼지를 붙잡는 힘이 나노뉴턴(nN) 수준으로 약해 한번 걸러진 먼지가 다시 공기 중으로 날리는 재비산 문제가 지속적으로 제기돼 왔다.

이를 해결하기 위해 필터 구조를 더욱 촘촘하게 만드는 방식이 사용됐지만, 공기 흐름 저항 증가로 인한 높은 에너지 소비와 짧은 필터 교체 주기라는 새로운 문제가 뒤따랐다.

연구팀은 이런 한계를 해결하기 위해 기존 필터 여재 표면에 얇은 초접착막을 도입한 새로운 접착강화 필터 소재를 개발했다.

이 초접착막은 안정적인 고체막을 형성하면서도 동적 결합교환 특성을 정밀하게 제어해 상온에서 액체와 같은 거동을 동시에 구현할 수 있도록 설계됐다.

이를 통해 기존 필터 대비 수백 배 이상 높은 모세관력 기반 접착력을 구현했으며, 포집된 먼지를 필터 내부로 자발적으로 흡수해 재비산을 효과적으로 억제하는 데 성공했다.

특히 흡수된 먼지가 필터 기공을 막지 않아 더 많은 미세먼지를 걸러내면서도 필터 수명은 기존 대비 2배 이상 증가하는 성과를 보였다.

연구팀은 이번 기술이 대형 건물 공조 시스템, 클린룸, 데이터센터, 자동차, 가스터빈, 가정용 공기청정기 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

또한 필터 교체 주기 감소에 따른 폐기물 저감과 에너지 절감 효과를 통해 탄소 배출 저감에도 기여할 수 있을 것으로 전망했다.

연구를 주도한 우상혁 교수는 "이번 연구는 기존 공기 필터의 한계를 필터 구조가 아닌 소재 자체의 혁신으로 해결했다는 점에서 의미가 크다"며 "초접착성과 입자 흡수 기능을 갖춘 새로운 필터 소재 플랫폼으로 차세대 공기 정화 및 필터 소재 시장을 선도할 수 있는 원천기술이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 성과는 세계적 학술지 'Advanced Materials'에 'A Super-Adhesive Air Filter With Capillarity-Mediated Spontaneous Particle Absorption via Dynamic Bond Exchange'라는 제목으로 게재됐으며, 한국연구재단 기초연구사업과 원천기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

이지예 기자 easy@asiae.co.kr