친환경 공기 정화 시스템 기술을 개발

서울대학교 공과대학은 기계공학부 고승환 교수 연구팀이 폐기물이 나오는 기존 고체 필터 대신 물을 이용한 미세 버블 필터를 사용한 친환경 공기 정화 시스템 기술을 개발했다고 밝혔다.

이에 연구팀은 인체의 호흡기와 순환계의 기체 교환 원리를 모사, 실내 미세먼지를 제거하는 동시에 축적된 이산화탄소와 휘발성 유기화합물을 실외로 배출해 부족한 산소를 공급하는 종합 공기 정화 시스템을 개발했다.

인체의 순환계와 호흡기관은 외부 오염물질의 유입을 막으면서 혈액이라는 매개체를 통해 세포에 필요한 산소를 공급하고, 불필요한 이산화탄소는 외부로 배출한다. 이때 폐포와 모세혈관에서 자연스러운 기체 교환이 이뤄지면서 미세먼지의 유입을 차단하는데, 이 과정에서 신장을 통해 노폐물이 배출된다.

이 원리에서 영감을 받은 연구팀은 혈액 순환을 모사한 물 순환 시스템을 구현했다. 이를 통해 실내 공기의 이산화탄소 농도까지 정상 유지할 수 있음을 확인했고, 레이저 기술을 활용해 개발한 탄성 필터가 기존의 버블 제작 방식을 사용할 때보다 더욱 작고 균일한 미세 버블을 형성할 수 있음을 입증했다.

이 마이크로 버블에 기반한 기체 교환 시스템은 간단한 원리와 구조로 이루어져 있어, 장치의 크기 또는 개수를 늘리는 것만으로도 스케일업이 가능하다. 연구팀은 탁상형과 차량용 소형부터 사무실, 회의실 등과 같은 대형 공간까지 적용 가능성을 실험적으로 증명했다.

고승환 교수는 이번 연구 성과에 관해 “여과식 필터 대신 물을 사용한 간단한 원리로 공기 중에 존재하는 오염 입자부터 분자까지 동시에 정화할 수 있을 뿐 아니라 필터 폐기물 없는 친환경 기술로 기존의 필터 시스템을 대체할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

 

출처 서울대 기계 공학과

 

공기흐름으로 마이크로 버블이 생성된다. 마이크로버블은 산소를 저장하고 이산화 탄소는 내보낸다. 이때 실내에서는 물 정화과정을 거쳐 이산화탄소를 내보내고 산소를 실내로 내보내는 순환과정을 보여준다.