충남대학교 기계공학과 조성진 교수팀이 높은 여과 효율과 재사용성 모두를 지닌 새로운 구조의 전기방사 나노섬유 기반 미세먼지 필터를 개발했다.

대한기계학회(KSME)와 LG가 11월 10일, 제주국제컨벤션센터에서 ‘제1회 대한기계학회(KSME)-LG전자 퓨처 홈테크 챌린지’ 시상식을 개최한 가운데 조성진 교수팀이 ‘실내 공기질 향상을 위한 재사용 가능한 야누스(Janus) 구조 나노섬유 필터’를 주제로 금상을 수상했다. 

이번 연구는 충남대 기계공학과 조성진 교수를 비롯해 이하란 박사과정생, 박찬, 이병준, 김정민, 윤종원, 송치원 학생이 참여했다.

현재 대부분의 미세먼지 필터는 먼지로 인한 공극 막힘으로 주기적인 교체가 필요한데 이러한 주기적인 교체는 높은 유지보수 비용과 환경 오염을 발생시킴으로 많은 연구자가 재사용 가능한 미세먼지 필터 연구를 진행하고 있다.

하지만 지금까지 연구된 재사용성 미세먼지 필터는 물에 침지시킨 후 빨아 쓰는 방식을 사용하기 때문에 따로 필터만 분리하는 작업이 필요하고, 물을 말리는 시간도 수십 분이 소요된다. 또, 재사용할 때마다 필터의 수명을 결정하는 요인인 압력 차가 증가해 필터의 여과 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.

이에 충남대 조성진 교수, 이하란 연구원은 이번 연구에서 기존의 재사용성 미세먼지 필터와 차별되는 액적 세정법(water-droplet cleaning)을 활용해 새로운 ‘야누스(Janus) 구조’의 나노 섬유 기반 미세먼지 필터를 개발했다. 연구팀은 ‘야누스(Janus) 구조’라는 새로운 구조 도입으로 미세먼지 필터의 재사용성과 여과 효율을 모두 잡았다. 

‘야누스(Janus) 구조’의 나노 섬유로 제작된 미세먼지 필터는 친수성 섬유층과 초 소수성 자가세정(self-cleaning) 층으로 총 이중층 구조로 되어 있다. 해당 필터는 친수성 섬유층으로 인해 99.96%의 높은 여과 효율을 가지며, 초소수성 자가세정(self-cleaning) 층으로 인해 건조 시간 없이 15회 이상의 재사용이 가능하다. 

조성진 교수는 “이번 연구 결과는 기존의 재사용성 미세먼지 필터의 한계점들을 해결할 수 있는 기술”이라며, “높은 여과 효율을 지닌 야누스(Janus) 구조의 전기방사 나노섬유 필터가 상용화된다면 주기적인 교체가 필요하지 않아 상업용 필터, 마스크 필터 등에 응용돼 경제적 환경적인 이점을 줄 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 대회는 LG전자에서 처음으로 개최한 논문대회로 총 56팀이 지원했다. 이번 대회 수상자들은 상금뿐만 아니라 LG 입사 시 가산점을 부여받는다.

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