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성균관대 연구팀, 무전력 바람으로 미세먼지 제거 국내 최초 개발

성균관대 연구팀, 무전력 바람으로 미세먼지 제거 국내 최초 개발

기사승인 2019. 07. 06. 21:25
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김상우 교수
3D 프린팅 기술과 생활 속 마찰 정전기를 활용한 무전원·무압력손실 미세먼지 포집 시스템이 국내 최초 구현·개발됐다.

6일 성균관대학교에 따르면 김상우 신소재공학부 교수<사진> 연구팀은 3D 프린팅 기술로 표면적이 극대화된 고분자 물질 융모구조(villus structure)를 구현, 바람을 활용해 다수의 마이크로미터 크기의 고분자 볼(ball)과 융모 구조와의 마찰접촉을 극대화시켜 효과적으로 마찰정전기를 발생시켰다.

이를 통해 압력손실 없이 건물 내 미세먼지 제거가 가능할 뿐만 아니라 실외에 항상 존재하는 바람에 의해서도 전원 공급 없이 실외 다량의 미세먼지를 손쉽게 대량으로 포집 가능함을 확인했다.

연구팀은 또 마찰물질을 통한 자가 발전으로 외부 전력을 사용하지 않고 미세먼지를 압력손실 없이 포집할 수 있는 방법을 본 연구를 통해 개발하기도 했다.

내부에 형성돼 있는 대전 매개체가 바람에 의한 마찰을 통해 외벽전체가 대전이 되며 먼지들이 포집될 수 있는 포집부 역할을 한다. 마찰대전에 의해 생성된 전하는 3D 프린팅 기술로 높은 표면적을 지닌 외벽과 불소계열 구체(PTFE)를 대전시키고 이를 통과하는 미세먼지는 효율적으로 포집된다.

이는 기계식 필터 기반 조밀한 면에서의 물리적 입자 포집·전기식필터 기반 고전압을 사용한 대기방전에 의한 포집과 달리 압력손실이 거의 발생하지 않으며 외부 전력 없이 접촉대전을 이용, 마찰정전기를 발생시켜 미세먼지를 포집할 수 있는 새로운 기술이다.

김 교수는 “향후 무전원의 미세먼지 제거 기술로 에너지 저감형 공조시스템(클린룸), 전기자동차의 무전원 에어필터, 일반 가정의 환기시스템, 숨쉬기 쉬운 마스크 등에 적용할 수 있으며 특히 실외의 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 기술로도 사용될 수 있을 것”이라고 기대감을 드러냈다.

이번 연구 결과는 국제학술지 나노에너지(Nano Energy) 7월 4일 온라인판에 게재됐다.
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