[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)은 경북대학교 화학과 정성화 교수팀이 제올라이트를 섬유에 소량 도입해 섬유의 미세먼지 제거효율이 면 같은 섬유 대비 2배 이상으로 향상되는 필터제조 기반 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

우리 실생활에서 미세먼지는 피할 수 없는 숙제가 됐다.

산업 현장이나 차량 등에서 미세먼지 발생을 차단하려는 노력에도 불구하고 여러 요인으로 인해 우리 주위에 높은 농도로 미세먼지가 존재할 수 있다.

이에 대처하기 위한 가장 간단한 방법으로 안면 마스크 같은 필터가 널리 사용된다.

이 필터로 미세먼지를 제거하는 것은 효과가 있으나 착용감, 사용가능 시간, 재사용성, 투명성 등에서 개선할 여지가 있다.

또한 사용 후 폐기 시 환경에 미치는 영향이 적고 구하기 쉬운 소재를 발굴하는 것이 필요하다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 제올라이트를 섬유에 소량 도입해 필터제조 기반 기술을 개발했다.

제올라이트(zeolite)는 실리콘, 알루미늄 및 산소를 주요 성분으로 가진 다공성(多孔性) 광물질로 촉매와 흡착제, 세제 및 동물사료 등에 쓰인다.

연구과정을 보면 쉽게 구할 수 있고 사용 후 잘 분해되는 면(cotton) 같은 섬유를 기본 소재로 활용해 안면 마스크나 산업용 필터로 적용될 수 있는 필터의 미세먼지 제거성능을 향상시키고자 했다.

먼저 면 같은 섬유에 쉽게 구할 수 있고 무해한 제올라이트라는 광물을 도입하면 필터의 성능이 크게 향상됨을 알아냈다.

지난 2016년 이후 폴리아크릴로니트릴과 폴리스티렌 같은 고분자에 금속–유기 골격체(MOF) 같은 다공성 물질을 도입해 필터 성능을 개선하려는 연구가 알려졌으나 유사한 다공성 물질인 제올라이트를 적용한 예는 없었다.

이후 금속-유기 골격체 대신 전하분리 효과가 우수한 제올라이트를 필터 소재로 적용한 결과로 알루미늄과 나트륨 농도가 높은 경우 면에 비해 미세먼지 제거효율이 제올라이트가 없는 필터 소재 대비 최소 2배로 향상됐다.

이 연구결과에 의하면 미세먼지는 표면에 전하를 띄는 작은 크기의 성분들이 존재하고 이러한 작은 성분들이 제올라이트의 작은 구멍으로 들어가 전하분리된 제올라이트 성분과 정전기적 상호작용을 잘 하기에 미세먼지 제거 효율이 높은 것을 알아냈다.

특히 제올라이트를 포함한 면 필터는 미세먼지 농도가 700 ppm 이상인 심한 오염조건에서도 12시간 이상 안정적으로 성능을 유지하며 사용할 수 있다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원 사업으로 수행됐고 재료화학 분야 국제학술지 저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A(J. Materials Chemistry A)에 9월 21일 게재됐다.