생기원, 실내조명 빛으로 공기중 미생물 죽이는 필터 개발…항균성 99.9%

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가시광반응 이산화티탄-유기염료 항균 필터 작동 원리 및 성능(제공: 한국생산기술연구원 최동윤 선임연구원) © 뉴스1

연구성과를 소개하는 나노 레터스 저널 표지그림(한국생산기술연구원 최동윤 선임연구원)© 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 국내 연구진이 햇빛과 실내조명의 가시광선으로 필터에 포집된 공기 중 미생물을 죽일 수 있는 항균필터를 개발했다.

한국연구재단은 한국생산기술연구원 최동윤 선임연구원과 세종대 기계공학과 정재희 교수 연구팀이 가시광을 이용해 부유 미생물을 살균하기 위한 필터를 개발했다고 5일 밝혔다.

현재 대부분의 항균필터들은 미생물이 항균처리된 섬유표면에 직접 접촉해야 하며 시간이 흐를수록 퇴적된 미세먼지로 효과가 저하될 우려가 있었다.

이에 연구팀은 필터 표면상의 주변 미생물에까지 영향을 미칠 수 있는 필터를 고안했다.

연구팀은 가시광선을 쬐면 활성산소를 만드는 이산화티탄-유기염료의 복합나노입자를 제조하고 표면을 높은 수분 내구성과 광화학적 살균 성능을 가지도록 개선했다.

연구팀은 물을 밀어내는 성질인 소수성(疏水性) 표면의 품질을 개선한 이산화티탄 나노입자에 가시광반응 유기염료를 염색해 제조공정을 간소화 했다. 이어 단일 에어로졸 공법을 통해 복잡한 섬유구조를 갖는 필터에 3차원 나노구조체를 형성했다.

이를 통해 활성산소 생성효율을 높이면서 우수한 미세먼지 제거 성능과 수분 안정성을 동시에 확보했다.

실제, 연구팀이 제작한 필터는 표피 포도상구균에 대하여 실내조명 (2.9 mW/cm2)에서 4시간 후 99.9%, 태양광(18~21 mW/cm2)에서는 1시간 후 99.98%의 항균성을 각각 나타냈다.

다만, 실용화를 위해서는 나노입자 부착의 안정성 향상과 활성산소 농도에 따른 인체 안전성 평가와 연계한 활성산소 생성 최적화 연구가 필요하다.

연구팀은 향후 유기염료의 광분해로 인한 제한적인 수명을 극복하고 더 낮은 광량에서도 우수한 항균성을 달성하기 위해 광재생과 광반응 성능 개선을 위한 연구를 계속할 계획이다.

이번 연구 성과는 나노기술분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 2021년 2월24일자 표지논문으로 게재됐다.

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