초미세먼지, 재활용 세라믹 필터로 잡는다

[아이뉴스24 김문기 기자] 최근 미세먼지가 한국을 강타해 역대 최악의 공기상태를 보이고 있다. 미세먼지는 주로 공장, 자동차, 가정 등에서 사용하는 화석연료를 태우면서 발생하는 유기 탄화물로 폐 기능 장애 등 인체 유해성이 큰 것으로 알려졌다.

대기 중의 미세먼지를 제거할 수 있는 필터 개발에 대한 연구가 활발히 진행되어왔으나 기존 미세먼지 필터를 구성하는 섬유 자체의 굵기가 굵고, 기공 크기가 커 초미세먼지를 걸러내는 데 한계가 있었다. 대부분 일회용으로 제조되고 있으며, 주원료가 플라스틱 섬유이어서 또 다른 환경오염 문제를 야기했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전북분원 복합소재기술연구소는 과학기술정보통신부(장관 유영민)의 지원을 받아 지난해부터 우주 승강기용 극한환경소재 개발을 목표로 KIST 개방형 연구 프로그램(Open Research Program) 4U 복합소재 프로젝트(단장 KIST 전북분원 홍재민 분원장, 포항공대 이건홍 교수)를 수행해 왔다고 2일 발표했다.

최근 KIST 연구진은 4U 프로젝트의 핵심 소재 중 하나인 질화붕소 나노튜브(BNNT)를 이용해 재활용이 가능한 첨단 세라믹 필터 제조기술을 세계 최초로 개발했다.

미세먼지를 포함한 일반적인 유기 미립자들은 350℃ 이상으로 가열하면 연소되어 이산화탄소와 물로 분해된다. 연구진은 초고온에서 성장돼 900℃까지 타지 않는 고품질의 질화붕소 나노튜브로 필터를 제조해 기공에 걸린 미립자를 태워서 제거하고 필터를 재활용하는 것이 가능한 기술을 개발했다.

개발된 필터는 매우 얇은 막의 형태로 제조가 가능하여 커피콩 1개 무게 약 100mg의 소량 나노튜브만으로도 명함 크기의 필터 제조가 가능하며, 초미세입자를 99.9% 이상 제거할 수 있다. 미세입자를 제거하는데 가장 중요한 요소인 기공의 크기를 손쉽게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 미립자에 의해 막힌 필터를 태워서 재생하는 반복 공정 후에도 우수한 입자의 제거 효율이 유지된다.

장세규 KIST 박사는 “본 필터는 미세입자의 제거뿐만 아니라 바이러스 정제, 수처리, 식품 등 대량 정제 공정 등에 적용할 수 있다.”라고 말하여, “질화붕소 나노튜브는 방열 및 방사선의 차폐 소재로도 응용 가능성이 높아 우주항공, 전자, 자동차, 원자력 등 고부가 가치가 높은 대형시장에 광범위하게 적용할 수 있다.”라고 설명했다.

홍재민 KIST 분원장은 “미국 NASA가 극한 우주환경 소재를 개발하는 과정에서 약 2,000 여건의 기술파급효과를 통해 실생활에 이용되는 기술을 개발한 것처럼, 이번 극한 소재개발 프로젝트는 기존 소재의 한계를 극복하는 신소재 개발과 실용화를 통해 국민 삶의 질을 높이는데 중요한 의미를 지닌다.”라고 말했다.

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