▲ 광열헤파필터 적용 열 회수 환기 장치 시제품

국내 연구진이 공기질 개선과 코로나 바이러스를 제거할 수 있는 기술을 개발, 기업에 이전해 올해 출시를 앞두고 있다.

한국에너지기술연구원(원장 김종남) 에너지ICT융합연구단은 광열효과 기반 헤파 필터를 개발했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 최초로 광열효과 기반 필터를 이용해 포집된 코로나와 같은 바이러스, 세균을 99.9% 사멸시키고, 포집 필터 발생 바이러스의 2차 증식을 막을 수 있다고 전했다.

공기정화 시스템에 설치된 헤파필터는 오염물질이 쌓여 곰팡이, 세균, 바이러스가 서식하기 유리해 다시 실내로 확산해 2차 오염을 유발할 수 있다. 바이러스, 박테리아 제거 자외선을 이용하지만 헤파필터에 직접 조사 시 필터 부식으로 수명이 급감한다. 환기 장치 부품 부식도 유발해 공기 흐름이 있는 부분만 자외선을 조사하고 있다.

연구팀은 기존 열회수 환기장치 적용 광열효과 살균기술로 코로나19 등 바이러스 99% 이상 사멸 기술을 개발했다. 이 기술은 상용 헤파필터에 금속 나노 입자 또는 탄소 나노 튜브와 같이 광열 효과를 일으키는 물질을 코팅해 광열 헤파 필터를 만든다. 여기에 인체에 무해한 가시광선 대역 LED를 조사해 약 10~15초 안에 60도 이상까지 발열 시, 바이러스가 사멸한다.

연구팀은 필터 전반 광열효과를 위한 LED 기반 면 발광 시스템 설계를 적용, 필터 전반에 균일도 95% 이상 수준으로 가시광을 조사했다. 이로 인해 필터 표면의 습기제거와 면 발광 시스템의 열에너지를 이용해 결로방지 효과까지 기대할 수 있다.

필터에 포집된 H1N1pdm09 인플루엔자(2009년 전 세계에 유행한 신종 인플루엔자 바이러스)와 코로나19 바이러스 제거 실험 결과 약 10~15분 가시광을 조사할 경우 각 99.9%, 99% 이상 사멸되는 결과를 보였다. 특히, 코로나19 바이러스는 발열 온도를 70도 이상으로 높이면 99.9% 이상 사멸된다.

이 기술은 시스템을 모듈 형태로 제작해 신규 장비뿐만 아니라 기존 설치 장비의 성능도 쉽게 개선할 수 있어 적용성이 매우 뛰어나다. 이미 환기 시스템 전문 업체인 크린테크㈜에 기술 이전 돼 상용화를 준비 중이다. 현재 크린테크㈜는 광열 필터 제작을 위한 설비 구축을 진행 중이며, 기술 인증 및 시험 평가를 거쳐 2022년 제품 출시를 앞두고 있다.

연구책임자인 류승환 선임연구원은 “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, 필터에서 박테리아 및 바이러스가 증식하지 않아 2차 오염까지 방지할 수 있다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 연구원 기본사업인 산업연계형 사업의 일환으로 수행됐으며, 연구성과는 국제 저명 학술지 ‘Scientific Reports’ 2월호에 게재돼 결과의 신뢰성을 검증받았다.