폐기물 걱정 '뚝'···필터 교체 필요없는 공기 정화 시스템 나왔다

서울대, 친환경 공기 정화 시스템 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 서울대 연구진이 폐기물이 나오는 기존 고체 필터 대신 물을 이용한 미세 버블을 필터로 사용한 친환경 공기 정화 시스템 기술을 개발했다.

한국연구재단은 고승환 서울대 교수 연구팀이 인체를 모사해 실내 미세먼지를 제거하고 휘발성 유기화합물을 실외로 배출할 수 있는 순환식 공기 정화 시스템을 개발했다고 14일 밝혔다.

고승환 서울대 교수.(사진=한국연구재단)

밀폐된 실내에서는 산소가 줄어들고 이산화탄소가 축적될 수 있다. 또 미세먼지나 휘발성 유기화합물 때문에 공기가 오염될 수 있다. 환기가 필수지만 외부 오염물질이 유입될 수 있기 때문에 정화 방법이 필요하다.

기존 여과식 필터는 미세먼지가 축적되면서 성능이 떨어지거나 휘발성 유기화합물과 같은 분자 상 물질 제거의 어려움으로 인한 문제에 직면해 밀폐된 실내에서 적용하기 어렵다.

연구팀은 보다 친환경적인 공기 정화 기술을 개발하기 위해 인체의 호흡기와 순환계의 기체 교환을 모사했다. 이를 통해 밀폐된 실내 미세먼지를 없애고, 축적된 이산화탄소를 배출해 부족한 산소를 공급할 수 있는 종합 공기 정화 시스템을 개발했다.

인체 순환계와 호흡기관을 살펴보면 외부로부터 오염물질의 유입을 막으면서 혈액이라는 매개체를 통해 세포에 필요한 산소를 공급하고, 필요 없는 이산화탄소는 외부로 배출한다.

이때 폐포와 모세혈관에서 자연스러운 기체 교환이 이뤄지면서 외부 환경으로부터 미세먼지의 유입을 차단한다. 이 과정에서 신장을 통해 노폐물이 배출된다.

연구팀은 이 부분에서 영감을 받아 혈액 순환을 모사한 물 순환 시스템을 구현했다. 그 결과, 실내 공기의 이산화탄소 농도까지 정상 유지하게 했다. 레이저 기술을 활용해 개발한 탄성 필터도 기존 버블 제작 방식보다 작고 균일한 미세 버블을 형성했다.

마이크로 버블 기반 기체 교환 시스템은 간단한 원리와 구조로 이뤄져 규모를 키울 수 있다. 탁상형이나 차량용 소형부터 사무실, 회의실 등과 같은 대형 공간까지 적용할 수 있다.

고승환 교수는 “여과식 필터 대신 물을 사용한 간단한 원리로 공기 중에 있는 오염 입자부터 분자까지 동시에 정화할 수 있다”며 “필터 폐기물 없는 친환경 기술로 기존의 필터 시스템을 대체할 수 있다”고 말했다.

연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 ‘어드벤스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 지난 달 10일자로 게재됐다.

인체 순환계·호흡기관을 모사한 공기 정화 시스템 개념과 실제 구성.(자료=한국연구재단)

강민구 (science1@edaily.co.kr)