“아빠 ‘이것’ 삐져 나왔다고 놀렸지?”...네이처에 실린 ‘자연필터 혁신기술’ 코털에서 착안

국내 연구팀이 공기 속 먼지를 걸러주는 자연 필터인 ‘코털’에 착안해 기존 공기 필터의 성능과 수명을 대폭 늘린 새 필터를 개발했다.

코털이 자연적으로 공기를 순화하는 원리. 챗GPT

22일 과학기술계에 따르면 우상혁 중앙대 화학공학과 교수 연구팀은 사람의 코털을 둘러싼 얇은 점액이 입자를 효과적으로 걸러내는 원리를 모방한 필터를 18일 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다.

공기 필터는 모든 실내시설에서 활용되는 공기조화 설비나 공기청정기에 광범하게 쓰이고 있다.

기존 필터는 소재와 먼지 사이 작용하는 분자간 인력으로 먼지가 필터에 달라붙으며 걸러지는데, 흡착력이 10~30나노뉴턴(nN, 1nN은 10억분의 1N) 수준에 머물러 필터 성능을 높이기 어렵고 먼지가 다시 비산하는 문제도 있었다.

이에 연구팀은 사람 콧속 점액으로 덮인 코털이 공기 중 입자를 잘 포획하는 데 착안해 필터 표면에 얇고 안정적인 액상막을 만드는 기술을 개발했다.

이러면 액체가 물체에 달라붙는 모세관 힘으로 먼지를 흡착할 수 있어 흡착력이 마이크로뉴턴(μN, 1μN은 100만분의 1N) 수준으로 늘어난다고 연구팀은 설명했다.

우상혁 중앙대 교수팀, 코털 모사한 공기 필터 개발. 네이처 캡처

이 필터는 먼지 포집 성능뿐 아니라 먼지가 소재에 잘 뭉친 형태로 달라붙어 통기성이 잘 떨어지지 않아 더 많은 먼지를 포집할 수 있고, 빠른 풍속에서도 효율이 높은 것으로 나타났다.

또 포집된 먼지가 다시 비산하는 것을 억제할 수 있는 최초의 필터라고 연구팀은 설명했다.

새로 개발된 필터는 기존에 쓰이는 공기청정 설비 변경 없이도 활용할 수 있어 활용도가 높다고 연구팀은 덧붙였다.

연구팀은 우 교수가 2021년 창업한 와이즈앤드이롭을 통해 서울시와 협력해 고척스카이돔에 필터 834개를 설치하고 1년간 검증하며 성능을 확인했다.

우 교수는 “실증 결과 20% 정도 에너지가 절약되는 것을 확인했고 필터 수명은 2배 이상 늘어난 것으로 나타났다”고 설명했다.

연구팀은 무중력 환경과 같은 곳에서도 활용할 수 있으며 수명을 늘린 만큼 필터 폐기물도 줄이는 데 일조할 것으로 기대했다.

우 교수는 “필터 및 공기정화 분야에서 세계적 혁신을 주도할 수 있는 원천기반기술을 개발했다”며 “지속적 성장이 예상되는 필터 소재 시장의 새로운 한 축을 개척하고 선점할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.