국내 연구진이 공기질 개선은 물론 바이러스까지 제거할 수 있는 기술을 개발해 기업에 이전하고 사업화를 앞두고 있어 주목받고 있다.
한국에너지기술연구원(원장 김종남) 에너지ICT융합연구단은 광열효과(Photothermal effect) 기반 헤파필터를 개발했다고 밝혔다. 국내 최초로 광열효과 기반 필터를 이용해 포집된 코로나와 같은 바이러스, 세균을 99.9% 사멸시키고 포집된 필터에서 발생 가능한 바이러스의 2차 증식을 원천적으로 막을 수 있다.
실내외에서 유입, 발생하는 미세먼지, 바이러스 등 각종 유해물질들로 인해 이 모든 것을 해결할 수 있는 공기청정기 및 열회수환기장치에 대한 수요가 높아지고 있다. 공기정화시스템에 설치된 헤파필터는 오염물질이 쌓이면서 곰팡이, 세균, 바이러스가 서식할 수 있는 유리한 환경을 만들어 다시금 실내로 확산돼 2차 오염을 유발할 수 있다.
2차 오염을 막기 위해 바이러스, 박테리아를 제거하는 자외선(UV)을 이용하고 있지만 이를 헤파필터에 직접 조사할 경우 필터부식이 발생해 수명이 급감한다. 또한 환기장치 내부 부품의 부식도 유발해 공기흐름이 있는 부분에만 자외선을 조사하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 기존 열회수환기장치에 적용 가능한 광열효과 살균기술로 코로나19와 같은 바이러스를 99% 이상 사멸시킬 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술은 상용 헤파필터에 금속나노입자 또는 탄소나노튜브와 같이 광열 효과를 일으키는 물질을 코팅해 광열 헤파필터를 제작하는 것이다. 여기에 인체에 무해한 가시광선 대역의 LED를 조사해 약 10~15초 안에 60℃ 이상까지 발열시키면 바이러스 및 박테리아 세포가 사멸한다.
연구팀은 필터 전반에 걸쳐 광열효과를 발휘하기 위한 LED 기반 면 발광 시스템 설계를 적용해 필터 전반에 균일도 95% 이상 수준으로 가시광을 조사하도록 했다. 이로 인해 부가적으로 기존 열회수환기장치의 문제점인 필터 표면의 습기제거와 면 발광시스템의 열에너지를 이용해 결로방지 효과까지 기대할 수 있다.
연구팀이 개발한 광열 헤파필터를 이용해 필터에 포집된 H1N1pdm09 인플루엔자(2009년 전 세계에 유행한 신종 인플루엔자 바이러스)와 코로나19 바이러스 제거 실험을 한 결과 약 10~15분 정도 가시광을 조사할 경우 각 99.9%, 99% 이상 사멸됐다. 특히 코로나19 바이러스는 발열 온도를 70℃ 이상으로 높이면 99.9% 이상 사멸된다.
개발기술은 시스템을 모듈 형태로 제작해 신규 장비뿐만 아니라 기존 설치 장비의 성능도 쉽게 개선할 수 있어 적용성이 매우 뛰어난 장점이 있어 환기시스템 전문기업인 크린테크에 기술이전돼 상용화를 준비 중이다. 현재 크린테크는 광열 헤파필터 제작을 위한 설비 구축을 진행 중이며 기술 인증 및 시험평가를 거쳐 올해 중 제품 출시를 앞두고 있다.
연구책임자인 류승환 선임연구원은 “실내 공기질 향상을 위해 최근 고성능의 헤파필터를 이용한 환기장치로 코로나19를 비롯한 실내 부유 오염원을 99.9% 이상 필터에 포집할 수 있다”라며 “광열헤파필터 기술을 적용하면 필터에 포집된 바이러스를 99.9%까지 제거 가능하며 필터에서 박테리아 및 바이러스가 증식하지 않아 2차 오염까지 방지할 수 있다”고 밝혔다.
김종원 크린테크 대표는 “에너지기술연구원의 광열 살균필터로 유해성 없는 안전한 살균기술을 통해 주거공간, 교육기관, 사무실, 사업시설 등 일상 공간의 안전성을 확보할 수 있게 됐다”라며 “위드 코로나시대를 맞이해 팬데믹의 불안감을 극복하고 일상으로의 회복에 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 연구원 기본사업인 산업연계형 사업의 일환으로 수행됐으며 연구성과는 국제 저명 학술지 ‘Scientific Reports’ 2월호에 게재돼 결과의 신뢰성을 검증받았다.
목록
