우상혁(왼쪽) 중앙대 교수와 김채빈 부산대 교수.[한국연구재단 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 흡입력이 약해 빨아들인 미세먼지가 다시 공기중으로 흩어지는 기존 에어필터의 한계를 일거에 해소할 신기술이 등장했다.

한국연구재단은 중앙대학교 우상혁 교수, 부산대학교 김채빈 교수 연구팀이 동적 결합 고분자 특성을 활용해 미세먼지를 강력하게 고정하고 자발적으로 흡수하는 새로운 방식의 초접착 에어필터 소재를 개발했다고 밝혔다. 이 에어필터는 포집된 먼지를 스스로 흡수해 필터 수명을 2배 이상 늘리고 전력 소비와 필터 폐기물을 획기적으로 줄일 것으로 기대된다.

기존 에어필터는 약한 반데르발스 힘에 의존해 먼지를 포집, 풍속이 빨라지면 먼지가 다시 떨어지는 문제가 있었다. 이를 막으려 기공을 촘촘하게 만들면 공기 흐름을 막아 압력 손실이 커지고 에너지 소비가 늘어나는 한계가 존재했다.

연구팀은 물 분자를 매개로 상온에서 자발적으로 액체처럼 흐를 수 있는 ‘동적 이민 결합 접착제’ 소재를 개발해 이 같은 문제를 해결했다. 이 소재는 기존 고체 기판 대비 70배 이상 강력한 접착력(약 2000 nN)으로 미세먼지가 닿는 순간 입자를 감싸 강력하게 붙잡는다.

초접착성 필터소개 및 필터 성능 검증.[중앙대학교 제공]

특히 포집된 먼지를 소재 내부로 자발적으로 흡수하는 메커니즘을 가져, 필터 표면에는 항상 깨끗한 접착면이 유지된다. 먼지가 내부에서 조밀하게 쌓여 기공을 막지 않으므로 공기 흐름이 원활하고, 필터 수명도 2배 이상 연장된다.

이 필터는 추가 설비 없이 기존 시스템에 도입 가능하다. 미세먼지 필터링 효율이 10~30% 향상돼 산업표준필터등급(MERV)을 6등급에서 11등급으로 상향시켰다. 20 m/s의 강풍에서도 먼지를 안정적으로 제거해 무전원 정화 필터로도 활용할 수 있으며, 일상 공기청정기부터 반도체 클린룸까지 적용 범위가 넓다.

우상혁 교수는 “입자가 강력히 고정되기 때문에 강한 역풍이나 물리적 충격이 가해져도 포집된 먼지가 다시 떨어져 나가지 않는다”면서 “대형 건물 공조시스템, 가정용 공기청정기, 반도체 클린룸, 데이터 센터, 바이오 실험실 등 고도의 청정환경 유지가 필요한 시설에 적용이 가능할 것”이라고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 핵심연구와 기초연구 지원사업으로 수행된 이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 4월 22일 게재됐다.