[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국에너지기술연구원은 에너지효율연구본부 에너지ICT융합연구단이 광열효과 기반 헤파필터를 개발했다고 3일 밝혔다.
계절을 가리지 않는 미세먼지와 더불어 최근 코로나19로 인해 실내외 공기에 대해 관심이 높아지고 있다.
특히 실내외 간 공기의 유입과 순환 등을 통해 발생하는 미세먼지, 바이러스 등 각종 유해물질들은 공기청정기와 열회수환기장치에 대한 수요를 높이고 있다.
하지만 공기정화 시스템에 부착된 헤파필터는 오염물질이 쌓이면서 곰팡이, 세균, 바이러스가 서식할 수 있는 유리한 환경을 만들어 다시금 실내로 확산돼 2차 오염을 유발할 수 있다.
또 2차 오염을 막기 위해 바이러스, 박테리아를 제거하는 자외선(UV)을 이용하고 있지만 이를 헤파필터에 직접 조사할 경우 필터의 부식이 발생해 수명이 급감하고 환기 장치 내부 부품의 부식도 유발해 공기의 흐름이 있는 부분에만 자외선을 조사하고 있다.
이번 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 최초로 광열효과 기반 필터를 이용해 포집된 코로나와 같은 바이러스, 세균을 99.9% 사멸시키고 포집된 필터에서 발생 가능한 바이러스의 2차 증식을 원천적으로 막을 수 있는 기술을 개발했다.
광열효과(Photothermal effect)는 물질에 빛에너지를 조사하면 물질의 특성에 따라 그 에너지를 흡수해 열에너지로 변환되는 효과로 약물전달, 세포사멸, 센서, 태양전지 등 다양한 분야에서 활용 가능한 기술이다.
열회수환기장치는 열에너지의 손실을 최소화하면서 실내외 환기를 하는 기계장치이며 국내에서 실내공기질의 중요성이 부각되면서 지난 2006년부터 100세대 이상 공동주택에 대한 기계환기설비 설치가 의무화돼 있다.
이 연구과정을 보면 상용 헤파필터에 금속 나노 입자 또는 탄소 나노 튜브와 같이 광열 효과를 일으키는 물질을 코팅해 광열 헤파 필터를 제작했다.
이 과정을 통해 인체에 무해한 가시광선 대역의 LED를 조사해 약 10~15초 안에 60도 이상까지 발열시켜 바이러스 및 박테리아 세포를 사멸시켰다.
또 필터 전반에 걸쳐 광열효과를 발휘하기 위한 LED 기반 면 발광 시스템 설계를 적용해 필터 전반에 균일도 95% 이상 수준으로 가시광을 조사했다.
이로 인해 부가적으로 기존 열회수환기장치의 문제점인 필터 표면의 습기제거와 면 발광 시스템의 열에너지를 이용해 결로방지 등의 효과를 냈다.
이 연구결과에 의하면 연구팀이 개발한 광열 헤파 필터는 필터에 포집된 H1N1pdm09 인플루엔자(2009년 전 세계에 유행한 신종 인플루엔자 바이러스)와 코로나19 바이러스 제거 실험을 한 결과 약 10~15분 정도 가시광을 조사할 경우 각 99.9%, 99% 이상 사멸됐고 코로나19 바이러스는 발열 온도를 70도 이상으로 높이면 99.9% 이상 사멸될 것으로 판단했다.
현재 이 기술은 시스템을 모듈 형태로 제작해 신규 장비뿐만 아니라 기존 설치 장비의 성능도 쉽게 개선할 수 있는 등 적용성이 매우 뛰어난 장점이 있어 환기 시스템 전문 업체인 크린테크㈜에 이전됐고 기술 인증 및 시험 평가를 거쳐 오는 10월 제품이 출시될 예정이다.
연구책임자인 류승환 선임연구원은 “실내 공기질 향상을 위해 최근 고성능의 헤파필터를 이용한 환기장치로 코로나19를 비롯한 실내 부유 오염원을 99.9% 이상 필터에 포집 할 수 있다”며 “광열헤파필터 기술을 적용하면 필터에 포집된 바이러스를 99.9%까지 제거 가능하며 필터에서 박테리아 및 바이러스가 증식하지 않아 2차 오염까지 방지할 수 있다”고 말했다.
이어 크린테크㈜ 김종원 대표는 “한국에너지기술연구원의 광열살균필터로 유해성 없는 안전한 살균기술을 통해 주거공간, 교육기관, 사무실, 사업시설 등 일상 공간의 안전성을 확보했다”고 덧붙였다.
이 연구는 한국에너지기술연구원의 기본사업인 산업연계형 사업의 일환으로 수행됐고 국제 저명 학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 2월호에 게재됐다.