▲ CuS 나노소재 기능성 필터 제조 공정

인류의 건강을 위협하는 초미세먼지를 저감하고 방지하기 위한 기술개발이 한창인 가운데 나노소재를 활용해 해로운 균을 99.9% 제거할 수 있는 필터 개발이 추진된다.

여과지 및 필터제조 전문기업 ㈜크린앤사이언스(대표 곽규범)는 CuS(황화구리) 나노소재 기능성 필터소재를 활용한 살균감소율 99.9% 정전필터 소재개발에 박차를 가하고 있다.

국내외에서 최악의 미세먼지로 인적·물적 피해가 날로 증대되면서 공기청정기, 의류관리기, 송풍기 등 에어가전이 호황을 누리고 있고 실내·외 악화된 공기를 정화시키는 공기산업시장이 날로 급성장하고 있다. 산업통상자원부에 따르면 국내 공기청정기 시장규모는 2016년 1조원에서 2018년 2조5천억원으로 2년만에 2.5배 성장했다.

이로 인해 에어가전의 필수부품으로 먼지를 걸러내고 유해세균을 제거하는 필터 수요도 지속 성장하고 있다. 필터내 먼지와 균은 박테리아 증식을 유발하기 때문에 살균·항곰팡이를 위한 첨가제가 사용된다. 그러나 유명 대기업들이 만든 공기청정기의 필터에 코팅한 유기항균제에서 옥틸이소티아졸론(OIT)과 같은 인체 유해한 물질이 검출되면서 소비자들은 물론 관련 업계에서도 안전한 소재에 대한 관심이 높아지고 있다.

크린앤사이언스가 선택한 CuS 나노소재는 무기항균제로 인체 안정성이 높고 항균력이 뛰어난 금속으로 알려진 구리의 성질을 활용하기 때문에 항균 성능이 반영구적으로 지속된다. 국내 시험연구기관을 통해 CuS 나노소재는 곰팡이, 대장균, 살모넬라 등에 대한 살균·항곰팡이 성능을 가지고 있음을 인정받았으며 유해물질과 피부자극성 시험도 통과했다.

크린앤사이언스는 CuS 나노소재를 공기청정기 HEPA 필터로 만드는데 있어 인체안정성과 내구성을 확보하기 위해 멜트 블론(Melt Blown) 방사를 선택했다. 이 방법으로 고분자 복합 소재를 녹여서 고온·고압의 바람을 이용해 나노 수준의 미세한 직경을 가지는 단섬유를 제조하는 것으로, 필터 생산시 안정성은 매우 높지만 항균성능 발현이 어려운 단점이 있다. 또한 높은 온도로 인해 기능성 첨가제로 사용되는 무기화합물이 분해되면서 기능성을 발현하지 못하는 문제가 있다.

크린앤사이언스는 이러한 공정상 문제를 지난 20년간 멜트 블론 공정을 운영한 경험으로 극복하면서 260℃ 이하의 멜트 블론 방사 공정을 이용한 기능성 필터 소재를 개발 중이다. 기능성 필터 소재를 2021년 개발 완료후 공기청정기, 자동차·에어컨 필터제조업체를 대상으로 제품 판매에 나설 예정이다.

특히 CuS 나노소재는 국내 대기업 K社가 단섬유로 만들어 2022년부터 국내·외 기능성 의류, 헬스케어, 어망제조 업체 등을 대상으로 마케팅을 추진한다는 계획을 가지고 있으며 크린앤사이언스와 성능평가를 공유하는 등 협력을 추진 중이어서 상호 시너지가 기대되고 있다.

크린앤사이언스 관계자는 “공기청정기 등 에어가전 시장은 전세계적으로도 이제 시작 단계이기 때문에 안전한 기능성 필터소재는 블루오션 시장”이라며 “개발이 완료되면 미국, 일본 등 수입산 필터 대체는 물론 해외 신규 수요처 확보에 적극 나설 예정”이라고 밝혔다.

한편 크린앤사이언스와 K社는 나노융합기술 공급-수요기업을 연결해 최종 융합제품 개발을 지원하는 산업통상자원부의 ‘나노소재 수요연계 제품화 적용기술사업’(총괄주관: 나노융합산업연구조합)에 올해부터 참여해 제품 상용화를 추진 중이다.