한국생산기술연구원(원장 이상목)이 공기 중 각종 유해물질을 빠르게 검출·제거할 수 있는 '통합형 스마트 공기정화 시스템'을 개발했다.
생기원은 도성준 섬유솔루션부문 수석연구원팀이 유해가스와 초미세먼지를 제거하고, 공기 중 병원체까지 실시간 탐지할 수 있는 'HAPs-Solver'를 개발했다고 20일 밝혔다.
유해가스, 미세먼지, 병원체는 입자 크기와 화학적 특성, 공기 중 체류 방식이 달라 각기 다른 기술·장치가 필요한데, 이번 기술 개발로 하나의 통합 제품 구현이 가능해졌다.
연구팀은 공기 중 병원체를 효과적으로 포집하기 위해 자체 설계·제작한 '고성능 사이클론 기반 포집기'를 상단에 적용했다.
포집기는 자가 회전하는 원뿔 구조로, 강한 원심력을 만들어 공기 중 미세입자를 외벽으로 밀어내 액상 형태로 모은다. 수집한 액상물질은 별도 전처리 없이 '금 나노구조체 표면증강라만분광(SERS) 면역분석' 기술을 활용, 항원·항체 결합에서 발생하는 라만 신호를 정밀 측정해 데이터로 변환할 수 있다.
변환 데이터는 연구팀이 고안한 디지털 카운팅 기법과 데이터 분석 방법으로 극미량의 병원체까지 검출 가능하며, 포집부터 분석까지 150분 내에 마칠 수 있다.
하단에는 유해가스를 제거할 수 있는 필터를 적용했다. 개발된 유해가스 제거 필터는 금속-유기 복합체(MOF) 기반의 섬유 필터로 암모니아·포름알데하이드·황화수소를 99.9%까지 흡착할 수 있다.
초미세먼지 차단을 위해서는 자체 개발한 'ePTFE 멤브레인' 복합 필터를 적용했다.
ePTFE 멤브레인은 미세 기공 구조를 가진 초미세 여과막으로, 연구팀은 여기에 멜트블로운 부직포를 결합해 다중 구조 복합 필터를 구현했다. 개발 필터는 초미세먼지를 99.9% 이상 차단하면서도 내구성과 공기 투과성이 높아 장시간 여과 성능을 유지할 수 있다.
이번 성과는 생기원 대표과제로 창출돼 20일 개막한 '프리뷰 인 서울 2025'에 전시됐다.
도성준 수석연구원은 “다양한 공기 부유 유해물질을 단일 시스템에서 관리할 수 있는 통합 솔루션”이라며 “향후 실증을 거쳐 요양시설, 어린이집과 같은 다중이용시설 적용을 추진할 계획”이라고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
