[사회/CTN]정민준 기자ㅣ국립한밭대학교(총장 오용준)는 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀이 ‘물을 보조필터로 쓰는 습식 에어필터 및 미세플라스틱 제거를 위한 양쪽성 자성나노입자’를 개발했다고 12일 밝혔다.

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

본 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 밝혔다.

국제학술지 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 실린 국립한밭대학교 화학생명공학과 최원산 교수 연구팀의 표지 논문 이미지(한밭대 제공)

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

미세플라스틱(MPs: Microplastics)은 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 증명했고, 랩 테스트(친수 및 소수 MP 제거효율: 98.9% 및 97.8%) 및 산업체 폐수 테스트(MP 제거효율: 95.8%)에서도 뛰어난 제거 효율 및 재사용을 확인하여 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 환경(물/기름/물․기름)에서도 친수 및 소수성 MP의 제거가 가능한 전천후 미세플라스틱 제거제 개발에 큰 의미가 있다”고 말했다.

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