최원산 국립한밭대 교수 연구팀, 습식 에어필터 및 미세플라스틱 제거제 개발

국립한밭대 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 '물을 보조필터로 쓰는 습식 에어필터 및 미세플라스틱 제거를 위한 양쪽성 자성나노입자'를 개발했다. 최원산 교수(왼쪽)와 손수현 대학원생. 국립한밭대 제공

국립한밭대는 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 '물을 보조필터로 쓰는 습식 에어필터 및 미세플라스틱 제거를 위한 양쪽성 자성나노입자'를 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 서로 다른 2개의 연구에서 공통적으로 친수성 및 소수성 소재의 최적 조합 비율을 찾아내 '습식 에어필터' 및 '미세플라스틱 제거제'를 개발하는데 성공했다.

이번 연구를 통해 습식 에어필터는 에어필터 주변을 물이 에워싸고 있는 구조로, 미세먼지(PMs, Particulate Matters) 및 휘발성유기화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds)이 먼저 에어필터에 흡착되고, 흡착되지 않은 PM/VOC가 물 쪽으로 이동할 수 있게 설계하여 추가적인 제거가 가능하도록 했다.

이로써 제거효율을 향상시킬 수 있고 에어필터의 과부하를 막아주어 장시간 사용에도 낮은 압력강하를 유지할 수 있으며, 이는 HEPA필터(H13)의 성능을 뛰어넘고 주기적인 물 교체만으로 에어필터의 수명을 연장시킬 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 또 다른 연구의 하나로, 환경오염과 인체에 나쁜 영향을 끼치는 미세플라스틱에 대해 주목하고 실험을 통해 이를 제거하는 기술을 발표했다.

미세플라스틱은 플라스틱 및 일회용 제품 등에서 발생하는데, 보통 소수성을 보이지만 자연계에서 물리·화학적 식각·산화과정을 거치면서 친수성으로 변하기 때문에 지금까지의 연구는 친수성 MP 제거에 초점이 맞춰져 있었다.

하지만 MP 배출량의 상당부분을 차지하고 있는 세탁기로부터 배출되는 MP는 소수성을 보이므로 친수 및 소수 MP를 모두 제거할 수 있는 소재 및 기술이 필요한 상황이다.

연구팀은 자성나노입자 표면에 친수/소수성 소재들이 최적의 조합비율로 혼합되어 있으면 물 및 기름에 안정적으로 분산 될 수 있음을 증명, 랩 테스트 및 산업체 폐수 테스트에서도 뛰어난 제거 효율 및 재사용을 확인해 상업적 응용 가능성을 제시했으며, 학술지의 표지 논문으로도 선정됐다.

최 교수는 "물이 곧 보조 필터로 향후 에어필터 설계·제작 시 반드시 고려돼야 할 새로운 방향 및 기준을 마련한 점과 어떤 환경에서도 친수 및 소수성 MP의 제거가 가능한 전천후 미세플라스틱 제거제 개발에 큰 의미가 있다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지역대학 우수과학자 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 엘스비어(Elsevier) 및 미국화학회(ACS) 발행 국제학술지 'Separation & Purification Technology' 및 'ACS Applied Materials & Interfaces'(표지 논문 선정) 2024년 4월호에 각각 게재됐다.