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[충남대학교] 충남대 조성진 교수, 물방울만으로 세척되는 신개념 나노 섬유 필터 개발


작성일 : 2023-01-02  

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

 

충남대 기계공학과 조성진 교수김형욱 연구원이하란 연구원과 포스텍 홍성경 연구원의 공동 연구로 진행된 이번 연구 결과는 학계로부터 중요성을 인정받아 국제 저명학술지 <Journal of Cleaner Productions>(IF: 11.072) 1 1일자로 게재될 예정이다.

 

최근 코로나19 팬데믹 이후 보건용 필터와 미세먼지(PM, Particulate matter) 필터에 대한 관심이 높아지고 있으나 현재 대부분의 미세먼지 필터는 먼지로 인한 공극 막힘으로 주기적인 교체가 필요하다이러한 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 필요하고물을 말리는 시간도 수십 분이 소요된다재사용할 때마다 필터의 수명을 결정하는 요인인 압력 차가 증가해 필터의 여과 효율이 다소 낮다는 단점이 있다.

 

이에 연구팀은 이번 연구에서 기존의 재사용성 미세먼지 필터와 차별되는 액적 세정법(water-droplet cleaning)을 활용해 새로운 ‘야누스(Janus) 구조의 나노 섬유 기반 미세먼지 필터를 개발했다연구팀은 ‘야누스(Janus) 구조라는 새로운 구조 도입으로 미세먼지 필터의 재사용성과 여과 효율을 모두 잡았다.

 

‘야누스(Janus) 구조의 나노 섬유로 제작된 미세먼지 필터는 친수성 섬유층과 초 소수성 자가세정(self-cleaning) 층으로 총 이중 층 구조로 돼 있다해당 필터는 친수성 섬유층으로 인해 99.96%의 높은 여과 효율을 가지며초소수성 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 기술이라며, “높은 여과 효율을 지닌 야누스(Janus) 구조의 전기방사 나노섬유 필터가 상용화된다면 주기적인 교체가 필요하지 않아 상업용 필터마스크 필터 등에 응용돼 경제적 환경적인 이점을 줄 것이라고 밝혔다.

 

한편이번 연구는 연구재단 기초연구실과 지역우수과학자의 지원으로 수행됐다이번 연구 결과는 지난 11월에 개최된 ‘1회 대한기계학회(KSME)-LG전자 퓨처 홈테크 챌린지에서 우수성을 인정받아 금상을 받은 바 있다.

 

□ 논문 링크 : https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.134972

 

오민영 PD

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