폐기물이 나오는 기존 고체 필터 대신 물을 이용한 미세 버블을 이용한 친환경 공기 정화 시스템 기술이 개발됐다. 한국연구재단은 서울대 고승환 교수 연구팀이 인체를 모사(模寫)해 실내 미세먼지를 제거하고 휘발성 유기화합물을 실외로 배출하는 순환식 공기 정화 시스템을 개발했다고 14일 밝혔다.

밀폐된 실내 환경에서는 산소 감소와 이산화탄소 축적, 미세먼지, 휘발성 유기화합물 등으로 인한 공기 오염이 생긴다. 환기가 필수지만, 외부 오염물질 유입 위험도 있다. 기존에 사용되는 여과식 필터는 미세먼지 축적에 따른 성능 저하, 휘발성 유기화합물과 같은 분자 상 물질 제거에 어려움이 있다.

또 필터를 주기적으로 청소·교체하는 과정에서 발생하는 폐기물로 환경 오염 요인도 된다.

연구팀은 인체 호흡기와 순환계의 기체 교환을 모사, 밀폐된 실내의 미세먼지를 제거하는 동시에 축적된 이산화탄소를 배출해 부족한 산소를 공급할 수 있는 종합 공기 정화 시스템을 개발했다.

인체는 외부로부터 오염물질의 유입을 막으면서 혈액이라는 매개체를 통해 세포에 필요한 산소를 공급하고, 필요 없는 이산화탄소는 외부로 배출한다. 이때 폐포와 모세혈관에서 자연스러운 기체 교환이 이뤄지면서 외부 환경으로부터 미세먼지 유입을 차단하는데, 이 과정에서 신장을 통해 노폐물이 배출된다.

연구팀은 혈액 순환을 모사한 물순환 시스템을 구현했고, 이를 통해 실내 공기의 이산화탄소 농도까지 정상 유지할 수 있음을 선보였다. 또 레이저 기술을 활용해 개발한 탄성 필터가 기존 버블 제작 방식보다 작고 균일한 미세 버블을 형성함을 입증했다. 마이크로 버블 기반 기체 교환 시스템은 탁상형 또는 차량용 소형부터 사무실·회의실 등과 같은 대형 공간까지 적용 가능하며, 이에 대한 가능성을 실험적으로 증명했다고 연구팀은 설명했다.

고승환 교수는 "여과식 필터 대신 물을 사용한 간단한 원리로 공기 중에 존재하는 오염 입자부터 분자까지 동시에 정화할 수 있을 뿐 아니라 필터 폐기물 없는 친환경 기술로 기존 필터 시스템을 대체할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구 성과는 재료 분야 국제 학술지 '어드벤스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 실렸다.