초미세먼지 99% 제거 가능…재활용 가능한 첨단 세라믹 필터 개발

- KIST 장세규 박사팀, 초미세입자를 고온의 열로 태워 재사용

- 바이러스 정제, 수처리, 식품 등 대량정제공정 적용 가능

[헤럴드경제=구본혁 기자] 대기 중의 미세먼지를 제거할 수 있는 필터 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만 기존 미세먼지 필터를 구성하는 섬유 자체의 굵기가 굵고, 기공 크기가 커 초미세먼지를 걸러내는 데 한계가 있었다. 또한 대부분 일회용으로 제조되고 있으며, 주원료가 플라스틱 섬유여서 또 다른 환경오염 문제를 야기하는 문제가 있었다. 

질화붕소 나노튜브 필터의 재생을 보여주는 모식도. [제공=KIST]

한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 복합소재기술연구소는 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 이용해 재활용이 가능한 첨단 세라믹 필터 제조기술을 세계 최초로 개발했다고 2일 밝혔다.

미세먼지를 포함한 일반적인 유기 미립자들은 350℃ 이상으로 가열하면 연소돼 이산화탄소와 물로 분해된다.

연구진은 레이저, 플라즈마 등 초고온에서 성장해 900℃까지 타지 않는 고품질의 질화붕소 나노튜브로 필터를 제조, 기공에 걸린 미립자를 태워 제거하고 필터를 재활용하는 것이 가능한 기술을 개발했다.

개발된 필터는 매우 얇은 막의 형태로 제조가 가능, 커피콩 1개 무게(약 100mg)의 소량 나노튜브만으로도 명함 크기의 필터 제조가 가능하고, 초미세입자를 99.9% 이상 제거할 수 있다. 또한 미세입자를 제거하는데 가장 중요한 요소인 기공의 크기를 손쉽게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 미립자에 의해 막힌 필터를 태워 재생하는 반복 공정 후에도 우수한 입자의 제거 효율이 유지된다. 이는 대형 초미세먼지 발생원 등 대량 입자 제거 설비에 활용돼 필터 교체 비용 등을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

장세규 KIST 박사는 “이 필터는 미세입자의 제거뿐만 아니라 바이러스 정제, 수처리, 식품 등 대량 정제 공정 등에 적용할 수 있다”며 “질화붕소 나노튜브는 방열 및 방사선의 차폐 소재로도 응용 가능성이 높아 우주항공, 전자, 자동차, 원자력 등 고부가가치가 높은 대형시장에 광범위하게 적용할 수 있다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘저널 오브 멤브레인 사이언스’ 4월 1일자에 게재됐다.

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