"인체 무해한 초미세 물방울로 코로나 잡는다" 국내서 개발

KAIST 기계공학과 이승섭 교수팀 개발, 인체 무해…“코로나19 바이러스 살균용 공기정화기를 개발 중”

(가) 초미세 물방울이 대량으로 정전분무되는 모습(나) (확대사진) 초미세 노즐에서 마이크론 단위의 물방울이 jet 모드로 나오는 모습. jet 모드 물방울은 다시 초미세 물방울로 분산된다./자료=KAIST

국내 연구진이 인체에 무해하면서 코로나19(COVID-19)바이러스를 살균할 수 있는 초미세 물방울 양산 기술을 개발했다. 이 기술은 앞으로 공기 중의 세균, 바이러스 등을 제거할 수 있는 공기살균정화기에 응용될 전망이다.

카이스트(KAIST) 기계공학과 이승섭 교수와 정지훈 박사팀이 코로나19 바이러스 살균 기능을 지닌 초미세 물방울을 대량으로 생성할 수 있는 정전분무 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

이 기술로 만들어진 마이크로·나노 크기의 초미세 물방울 안에는 ‘OH 래디컬(hydroxyl radical)’이 함유돼 있다. OH 래디컬은 불안정한 화학구조로 반응성이 매우 높고 강력한 산화력 때문에 세균과 바이러스 살균 기능을 보유하고 있지만 인체에는 전혀 해를 끼치지 않는 천연물질이다.

OH 래디컬은 높은 반응성으로 공기 중에서는 수명이 매우 짧아 효과적인 살균 기능에 어려움이 있으나, OH 래디컬을 물방울에 가두면 수명을 크게 늘릴 수가 있어 살균에 유용하게 이용할 수 있다.

OH 래디컬을 함유한 초미세 물방울은 일본 파나소닉의 나노이(nanoeTM) 기술이 세계적으로 가장 앞서 있다. 다만, 나노이 기술은 공기 중의 수분을 차가운 금속 팁 위에 응결시켜 정전분무 하는 방식이어서 생성되는 초미세 물방울의 양이 매우 적고, 인가전압이 높아 인체에 해로운 오존이 발생하는 단점이 있다. 파나소닉은 나노이 기술로 만들어진 초미세 물방울이 코로나19 바이러스에 살균 효과가 있다는 실험 결과를 지난 7월 말 발표한 바 있다.

(가) 폴리머 초미세 노즐 어레이 사진(나) (확대 사진) 외경 85μm, 내경 40μm, 높이 150μm의 폴리머 초미세 노즐과 주변의 마이크로 돌기자료=KAIST

이승섭 교수 연구팀은 세계 최초로 멤스(MEMS, 미세전자제어기술)로 제작된 폴리머 재질의 초미세 노즐을 이용해 정전분무 하는 방식으로, 인가전압이 낮아 정전분무가 오존 발생 없이 안정적으로 구현된다. 연구팀은 초미세 노즐 어레이를 이용, 외부 환경과는 무관하게 초미세 물방울을 대량으로 생성하는 데 성공했다.

머리카락보다 가는 초미세 노즐은 피뢰침과 같이 높게 솟아있는 구조로 초미세 노즐의 주위는 마이크로 돌기로 소수성 처리가 돼 있다. 이 교수팀은 지난 수년간 폴리머 초미세 노즐 개발과 물 정전분무 기술을 이용해 가습·탈취·미세먼지제거·항균 등과 같은 공기정화에 관한 연구를 수행해왔다.


연구팀은 “이번 기술을 기반으로 코로나19 바이러스 살균용 공기정화기를 개발 중”이라고 밝혔다. 순수한 물을 이용한 살균 방법으로 인체에 해가 없고 친환경이라는 장점 때문에 향후 코로나19 방역에도 큰 도움을 줄 것이란 설명이다.