한밭대는 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 로또 머신 형태의 고성능, 초고속, 고에너지 효율 미세먼지 제거 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.
미세먼지를 포함하는 공기가 필터를 통과하며 제거되는 미세먼지는 필터의 구조를 복잡하게 만들거나 두께를 두껍게 하면 자연스럽게 필터의 효율이 향상된다.
그러나 공기가 두껍거나 복잡한 구조의 필터를 통과하려면 높은 압력강하가 발생하는 것이 일반적이다. 높은 에너지 소비도 불가피하다.
특히 고속 필터는 압력강하의 증가로 이어지고 제거효율이 감소해 일반적으로 낮은 필터 속도(0.1-0.5m/s)를 유지한다.
기존 미세먼지 필터는 모두 고정형으로 공기가 필터에 유입될 때 고정형 필터에 의해 공기흐름의 방해가 생긴다. 이는 높은 압력강하로 이어진다.
최근 낮은 압력강하에서 고속·고성능으로 미세먼지를 제거하는 기술 개발이 관심을 받는 것도 이런 이유에서다.
스펀지 볼이 회전할 때 금속 나노입자의 극성과 유리챔버 내에 발생하는 강력한 정전기를 이용해 낮은 압력강하에서 고속·고효율로 초고농도 미세먼지를 15분 만에 '좋음' 수준의 공기 질로 개선하는데 성공했다.
이는 기존 고정형 필터의 문제점과 기술적 한계를 극복한 것이라고 연구팀은 설명했다.
최원산 교수는 "기존 미세먼지 필터의 성능을 평가하는 QF(quality factor)에는 공기의 속도 부분이 포함되지 않아 미세먼지 필터에 대한 제대로 된 평가가 어려웠다"며 "연구팀은 공기의 속도를 포함하는 새로운 평가 기준을 제안하고 이를 인정받아 향후 미세먼지 필터의 성능을 좀 더 체계적으로 평가할 수 있을 것"이라고 설명했다.
그러면서 "이를 활용하면 기존의 높은 전력소비를 획기적으로 낮출 수 있을 것"이라며 "특히 제거효율은 유지한 채 낮은 전력으로 빠른 미세먼지 제거가 가능해 산업적으로도 큰 의미가 있다"고 덧붙였다.
이번 연구결과는 영국왕립화학회에서 발행하는 국제 학술지 'Journal of Materials Chemistry A'의 3월 최근 호에 실렸다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단에서 기초연구 사업(일반연구) 지원을 받아 이뤄졌다.