필터 제조공정에 유기소금 분자수준서 병합해 비용 상승 최소화… R&D ‘성과’
김병석 원장 “코로나·대장균·폐렴균 등 항균성능 99.9% 확보 ‘획기적’”

[국토일보 하종숙 기자] 한국건설기술연구원(원장 김병석/이하 건설연)은 유기소금(Organic Salts)을 활용해 환기 및 공조설비에 적용 가능한 항바이러스 필터(Organic Salts For Anti-Microbial Filter, 이하 오스팜 필터)를 개발, 고농도 세균·바이러스·곰팡이 오염문제 해결에 일익을 담당할 전망이다.

환기 및 공조설비에서 필터는 여러 가지 오염물질과 유해물질을 포집, 실내공간을 쾌적하고 건강하게 유지하는 역할을 하는 매우 중요한 요소다. 환기설비에 일반적으로 사용되는 필터는 상대적으로 입자가 큰 오염물질을 포집하는 프리필터와 미세먼지 및 초미세먼지 등의 유해물질을 포집하는 미디엄필터로 구성된다. 미디엄필터의 포집 성능이 99.75% 이상인 필터를 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air Filter)라고 한다.

환경조건에 따라 바이러스, 세균, 곰팡이 등과 같은 유해물질이 필터에 포집된 이후, 필터 표면에서 오히려 증식되고, 다시 실내로 유입될 우려가 있다. 최근 코로나19 이슈로 자외선(UV, Ultraviolet Rays) 살균과 같은 다른 기능성 필터의 적용이 활발해지고 있으나 기존 환기설비에 적용하기 위해서는 별도의 상세 변경 및 추가 설치작업 등이 필요하다.

이에 건설연 건축연구본부 연구팀(팀장 배상환 박사)은 유해물질 증식 억제기능이 있는 유기소금을 고분자 합성수지 필터에 분자 수준 크기로 분산 용해시켜 항바이러스, 항균 및 항곰팡이 성능을 안정적으로 발현하는 제조기술을 개발했다. 일상에서 사용하는 마스크나 부직포 같은 고분자 섬유소재는 멜트블로운(Melt-Blown) 공정을 통해 만들어진다. 멜트블로운 공정이란 고분자 합성수지 알갱이를 고열로 녹인 다음, 액체 상태의 고분자 합성수지를 고압으로 분사하여 마치 솜사탕을 만들 듯이 필터원단(섬유)을 제조하는 방식이다.

연구팀은 멜트블로운 과정에 유기소금(Organic Salts)을 최적 비율로 첨가, 섬유와 유기소금이 일체화된 필터를 제작하는 기술을 개발한 것이다.

개발된 기술 특장점은 필터 본연의 포집 성능을 유지하면서도 필터의 모든 표면에서 항바이러스 및 항곰팡이 성능을 균일하게 가질 수 있도록 했으며 이에 따른 생산 비용 상승을 최소화했다. 즉, 기존 필터 생산의 5% 수준인 유기소금 생산에 소요되는 비용만 추가된 것이다.

오스팜 필터는 초미세먼지 등의 오염물질을 99.9% 이상 포집하는 필터 본연의 성능을 확인했을 뿐만아니라 항바이러스, 항균 및 항곰팡이 성능도 99.9% 이상으로 나타났다. 또한 식약청의 ‘의약품등의 독성시험기준’에 따라 인체 및 환경에 대한 유해성 검증을 위해 쥐를 대상으로 한 유해성 및 피부 독성 실험을 완료하였다. 한편 연구팀은 현재 교정시설, 공공시설 및 종합병원 등 7곳을 대상으로 환기 및 공조설비에 대한 실증연구를 수행했다.

건설연에서 개발한 기술은 유기소금 제조기업인 (주)루미나노에 기술이전됐으며, 현재 환기설비 및 필터제조 전문기업인 (주)힘펠 등을 통해 환기설비용 필터를 소비자에게 공급할 수 있도록 공급망을 구축하고 있다.

건설연 김병석 원장은 “과거에는 환기설비 필터를 통해 미세먼지와 같은 오염물질만을 관리해 왔다면, 이제는 바이러스나 세균·곰팡이도 소멸시키거나 증식을 억제하는 기능이 필요한 상황”이라며 “오스팜 필터는 기존 필터를 간단하게 교체하는 것만으로 고농도 세균·바이러스·곰팡이로 오염되는 문제를 해결할 수 있어 친환경성 및 경제성 측면에서도 우수한 기술”이라고 밝혔다.

한편 이번 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 건설연 주요사업 ‘감염병 확산방지와 신속대응이 가능한 모듈러 설비 및 검역시스템 개발(2021~2023)’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.