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[IT뉴스]'나노' 물방울로 초미세먼지 99% 제거한다

온카뱅크관리자

2025-12-08 11:47:29

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 (왼쪽부터) 우성윤 KAIST 박사과정생, 김일두 KAIST 교수, 이승섭 KAIST 교수, 채지환 KAIST 박사과정생, A2US 소속 유지연 연구원(상단), 조유장 KAIST 연구원. KAIST 제공
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 나노 크기의 물방울로 필터 없이 초미세먼지를 99% 제거하는 기술이 나왔다.  
 KAIST는 김일두 신소재공학과 교수와 이승섭 기계공학과 교수 공동연구팀이 필터 없이 초미세먼지를 빠르게 제거하고 오존이 발생하지 않으며 초저전력으로 구동되는 새로운 물 정전 분무 기반 공기정화 장치를 개발했다고 8일 밝혔다.
 연구팀은 ‘나노 물방울이 먼지를 붙잡는 기술’과 ‘스스로 물을 끌어올리는 나노 스펀지 구조’를 결합해 공기청정기를 만들었다. 개발한 공기청정기는 필터 없이도 나노 물방울로 먼지를 제거하고 스스로 물을 공급하며 오랫동안 조용하고 안전하게 작동한다. 
 장치 내부에는 고전압 전극, 물을 스스로 끌어올리는 나노섬유 흡수체, 모세관 현상으로 물을 이동시키는 폴리머 미세채널이 포함돼 있다. 이 같은 구조 덕분에 펌프 없이도 물이 자동으로 공급되는 자기펌핑(self-pumped) 구조가 구현된다. 장시간 안정적인 물 정전분무가 가능하다.
 연구팀이 0.1m³ 크기의 실험 챔버에서 시험한 결과 개발한 장치는 PM0.3~PM10 범위의 다양한 입자를 20분 내 99.9% 제거했다. PM0.3은 지름이 0.3μm(마이크로미터, 1μm=100만분의 1m) 이하의 먼지를 의미한다. 
 개발한 장치는 특히 기존 필터식 공기청정기로 제거가 어려운 극초미세먼지인 PM0.3도 5분 내 97% 제거하는 뛰어난 성능을 보였다.
 또 30회 연속 테스트와 50시간 연속 구동에서도 성능이 저하되지 않고 안정적으로 작동했다. 전력소모는 스마트폰 충전기보다도 적은 수준의 전력인 약 1.3W로 기존 헤파(HEPA,High Efficiency Particulate Air, 미세먼지를 매우 잘 걸러주는 고성능 공기필터) 기반 공기청정기의 약 20분의 1 수준에 불과했다.
 필터가 없어 공기 흐름의 압력손실이 없고 소음도 거의 발생하지 않는다.
 이번 기술은 오존이 전혀 발생하지 않으면서도 고효율 정화 성능을 유지해 차세대 친환경 공기정화 플랫폼으로의 가능성을 제시했다.
 특히 필터 교체 비용 제거, 초저전력 구동, 장시간 안정성 확보 등의 장점을 통해 실내 환경뿐 아니라 차량용·클린룸·휴대형·웨어러블 공기정화 모듈 등 다양한 분야로의 확장이 기대된다.
 개발한 기술은 이승섭 교수의 연구실 창업기업인 'A2US'를 통해 사업화가 진행 중이다. A2US는 CES 2025 혁신상을 수상했다. 2026년 휴대용 공기청정기 제품을 출시할 예정이다. 해당 제품은 나노 물방울만으로 미세먼지 제거뿐 아니라 냄새 제거 및 병원균 살균 기능도 갖추고 있다.
 연구에 채지환 KAIST 기계공학과 박사과정생, 조유장 KAIST 신소재공학과 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했다.
 연구 결과는 재료과학 및 나노기술 분야에서 세계적 권위를 인정받는 와일리(Wiley)사의 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, AFM)'에 11월 14일 게재됐다. 
 &lt;참고자료&gt; -DOI: 10.1002/adfm.202523456
 [이채린 기자 rini113@donga.com]
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