중앙대 등, 미세먼지 삼키는 고성능 ‘초접착 에어필터’개발

- 필터효율 극대·수명 2배

- 공기청정기부터 반도체 클린룸까지 혁신

초접착성 필터소개 및 필터 성능 검증. (자료제공: 한국연구재단)

동적 결합 고분자와 일반 고분자의 입자 흡착 이미지 및 그림. (자료제공: 한국연구재단)

국내 연구진이 에어필터의 고질적 한계인 미세먼지 재비산 문제를 해결하고, 포집된 먼지를 스스로 흡수해 필터 수명을 2배 이상 늘린 차세대 에어필터 기술을 개발했다. 전력 소비와 필터 폐기물을 획기적으로 줄일 친환경 공기 정화 패러다임이 열릴 전망이다.

한국연구재단(이사장 홍원화)은 중앙대학교 우상혁 교수 연구팀 및 부산대학교 김채빈 교수 연구팀이 동적 결합 고분자 특성을 활용해 미세먼지를 강력하게 고정하고 자발적으로 흡수하는 새로운 방식의 초접착 에어필터 소재를 개발했다고 5월 29일 밝혔다.

기존 에어필터는 약한 반데르발스 힘에 의존해 먼지를 포집하므로, 풍속이 빨라지면 먼지가 다시 떨어지는 문제가 있었다. 이를 막으려 기공을 촘촘하게 만들면 공기 흐름을 막아 압력 손실이 커지고 에너지 소비가 늘어나는 한계가 존재했다.

연구팀은 물 분자를 매개로 상온에서 자발적으로 액체처럼 흐를 수 있는 ‘동적 이민 결합 접착제(DIBA:dynamic imine bond adhesive)’ 소재를 개발해 문제를 해결했다. 이 소재는 기존 고체 기판 대비 70배 이상 강력한 접착력(약 2000 nN)으로 미세먼지가 닿는 순간 입자를 감싸 강력하게 붙잡는다.

특히 포집된 먼지를 소재 내부로 자발적으로 흡수하는 메커니즘을 가져, 필터 표면에는 항상 깨끗한 접착면이 유지된다. 먼지가 내부에서 조밀하게 쌓여 기공을 막지 않으므로 공기 흐름이 원활하고, 필터 수명도 2배 이상 연장된다.

개발된 필터는 추가 설비 없이 기존 시스템에 도입 가능하다. 미세먼지 필터링 효율이 10~30% 향상돼 산업표준필터등급(MERV)을 6등급에서 11등급으로 상향시켰다. 20 m/s의 강풍에서도 먼지를 안정적으로 제거해 무전원 정화 필터로도 활용할 수 있으며, 일상 공기청정기부터 반도체 클린룸까지 적용 범위가 넓다.

우상혁 교수는 “입자를 자발적으로 흡수하는 신기술로 에어필터 시장의 주도권을 확보했다”라며 “대규모 필터 폐기물을 줄이고 전력 소비를 낮춰 탄소 배출 저감에 기여할 것”이라고 밝혔다. 이어 “향후 소재의 화학적 안정성을 강화해 가혹한 산업 환경에서도 내구성을 유지하도록 후속 연구를 진행할 계획”이라고 덧붙였다.

이번 연구성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 핵심연구와 기초연구 지원사업으로 수행됐으며, 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 2026년 4월 22일 게재됐다.

[Ceramic Korea (세라믹뉴스)=이광호 ]