한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김일두 교수와 기계공학과 이승섭 교수 공동연구팀이 필터 없이 극초미세먼지를 제거하고 오존이 발생하지 않으며 초저전력으로 구동되는 물 정전분무 기반 공기정화 장치를 개발했다고 8일 밝혔다.
이번 장치는 기존 필터식 공기청정기의 구조적 한계를 넘어, 필터 교체 없이도 지름 0.3㎛ 이하의 극초미세먼지(PM0.3)까지 단시간 내 제거할 수 있도록 설계됐다. 오존이 발생하지 않는 동시에 장시간 사용에도 성능 저하가 거의 없는 안정성과 내구성도 확인됐다.
이 장치는 오존 없는 물 정전분무 기술과 고흡습 나노섬유 기술을 결합한 구조다. 장치 내부에는 고전압 전극, 물을 스스로 끌어올리는 나노섬유 흡수체, 모세관 현상으로 물을 이동시키는 폴리머 미세채널이 탑재됐다. 외부 펌프 없이도 물이 자동으로 공급되는 자기펌핑 구조를 구현해 장시간 안정적인 물 정전분무가 가능하다.
연구팀이 0.1㎥ 실험 챔버에서 성능을 시험한 결과, PM0.3~PM10 범위의 미세 입자를 20분 내 99.9% 제거했다. 기존 헤파(HEPA) 필터 기반 공기청정기로 제거가 어려운 PM0.3 극초미세먼지도 5분 내 97% 제거하는 성능을 보였다.
전력 소모는 약 1.3W로 스마트폰 충전기보다 낮은 수준이며, 기존 헤파 기반 공기청정기 대비 약 20분의 1 수준이다. 필터가 없어 공기 흐름에 따른 압력 손실이 없고, 작동 소음도 거의 발생하지 않는다.
연구팀은 이번 기술이 필터 교체 비용이 들지 않고 초저전력으로 장시간 안정적인 운용이 가능하다는 점에서 차세대 친환경 공기정화 플랫폼으로 활용 가능성이 크다고 설명했다. 적용 분야로는 실내 공기질 개선을 비롯해 차량용, 클린룸, 휴대형, 웨어러블 공기정화 모듈 등이 거론된다.
김지윤 기자/ hello@sciencewave.kr
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