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성균관대 신소재공학부 김상우 교수 연구팀, 정전기를 활용한 공기 중 병원체 제거 기술 개발
성균관대 신소재공학부 김상우 교수 연구팀, 정전기를 활용한 공기 중 병원체 제거 기술 개발
  • 이승주
  • 승인 2021.06.17 18:00
  • 댓글 3
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- 정전기와 나노와이어 기반 자가발전형 공기 중 병원체 제거 기술 개발
- 0.025초라는 짧은 시간 안에 별도의 전력공급 없이 공기 중 병원체 제거
- 향후 실내외 공조시스템 및 마스크 방호복으로 활용

 성균관대학교(총장 신동렬)는 신소재공학부 김상우 교수 연구팀이 정전기와 나노와이어를 활용하여 별도의 전력공급 없이 공기 중에 존재하는 병원체(바이러스, 박테리아)를 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이로써 우리 주변에 흔히 존재하지만 사용되지 못하고 버려지는 진동 등의 운동 에너지를 수확(energy harvesting)하여 정전기를 발생시키고 실내외 병원체를 단기간에 제거할 수 있게 되었다.

김상우 교수
김상우 교수

 공기 중으로 전염되는 병원체는 폐렴, 천식 및 인플루엔자 감염 등이 대표적이며 사스, 메르스, 신종플루 등 신종 감염병의 확산에 따라 심각한 사회적·경제적 손실이 발생하고 있다. 특히 현재 전 세계적인 팬데믹을 일으키고 있는 COVID-19도 공기 중으로 전염되는 바이러스 병원체로 수많은 감염자와 사망자를 발생시키고 있다.

 백신 개발에 필요한 시간을 고려하였을 때 전염병 확산 방지를 위한 초기 선제적 대응 기술이 요구되지만, 공기 중 병원체 제거를 위한 필터는 단순히 물리적으로 입자를 포집할 뿐, 자체로 병원체를 제거(비활성화)하지 못하며 압력강하 및 이에 따른 유량 저하 등의 문제가 있다. 또한 전기집진기의 경우 오존이 발생하고 수 kV 수준의 고전압을 필요로 하기 때문에 위험성이 있다.

 연구팀은 일상생활에서 흔히 존재하는 정전기와 나노와이어 구조에서 힌트를 찾았다. 정전기를 통해 전기장을 형성시키고, 이를 나노와이어를 통해 극대화시킴으로써 공기 중에 존재하는 병원체를 전기천공법(electroporation)을 활용해 손쉽게 제거할 수 있음을 입증했다.

 연구진은 설계된 유로 내에 박테리아인 대장균과 간균 및 바이러스인 MS2를 노출시켜 병원체 제거 효율을 확인하고, 나노미터 수준의 바이러스부터 마이크로미터 수준의 박테리아까지 실제 병원체를 정전기를 통해 손쉽게 제거할 수 있음을 입증했다. 나아가 2m/s의 높은 유속에서도 수십 나노미터의 크기를 갖는 매우 작은 MS2 바이러스도 99.99% 이상의 효율로 제거할 수 있음을 확인했다.

 이는 상업용 공기청정기에 활용되는 H13 등급 필터와 비교했을 때 유사한 수준이지만 차압은 50배 이상 낮으며, 0.025초라는 짧은 시간 안에 별도의 전력공급 없이 공기 중에 존재하는 병원체를 제거할 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다.

 김상우 교수는 “본 연구는 정전기 기반의 자가발전형 병원체 제거 기술로 공기 중에 존재하는 병원체를 물리적으로 단순히 포집한다는 기존의 필터가 가지는 한계를 극복한 기술이다”며 “높은 병원체 제거 효율에도 압력손실이 매우 낮아 순환시스템의 에너지효율을 극대화한 실내외 공조기술로 사용될 수 있으며, 추후 후속연구를 통해 마스크 및 방호복에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

 본 연구는 과학기술정보통신부 나노미래소재원천기술개발사업, 경기도 지역협력연구센터 등의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 6월 17일(목) 온라인 게재되었다.

   ※ 논문명 : Triboelectrification induced self-powered microbial disinfection using nanowire- enhanced localized electric field

   ※ 저자 : 김상우 교수(교신저자, 성균관대 신소재공학부), 김영준 연구원(제1저자, 성균관대 박사과정), Zheng-Yang Huo 박사(제1저자, 성균관대 연구교수), 서인용 연구원(참여저자, 성균관대 석사과정), 이동민 연구원(참여저자, 성균관대 박사과정), 이정환 박사(참여저자, 성균관대 박사후연구원), Ye Du 박사(참여저자, Sichuan University), Si Wang 연구원(참여저자, UESTC), 윤홍준 박사(참여저자, 성균관대 박사후연구원, 현 Northwestern University 박사후연구원)


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윤진한 2021-06-18 16:19:15
유일.2차대전이전 세계지배세력 서유럽.교황윤허資格작용되면 가능한현실.국사자격 Royal성균관대, 서강대(세계사 교황 윤허 반영, 성대다음 Royal대 예우).세계사의 태학.국자감(北京大),볼로냐.파리대資格상기.
​* 성균관대,개교 6백주년 맞아 개최한 학술회의. 볼로냐대(이탈리아), 파리 1대(프랑스), 옥스포드대(영국), 하이델베르크대(독일),야기엘로니안대(폴란드) 총장등 참석.

윤진한 2021-06-18 16:18:40
따라야 하는 경우도 있습니다. 비슷하게 적용하면 盡人事待天命이라는 고사가 있습니다. 모든일상이 天[하느님, 하늘(하느님)]과 결부된 동아시아 세계종교 유교의 수천년 관습입니다. 그러나 실패를 두려워 하지 않고, 도전해 보는것 또한, 하늘(天)의 뜻에 맡겨보아야 합니다. 至誠能感天의 심정으로...
​하느님을 숭배하는 유교문화권인 동아시아(중국,한국,베트남,몽고 및 2차대전후의 신생 유교문화권인 싱가포르.대만), 가톨릭문화권인 서유럽(중세이후 중남미도 가톨릭 국가가 됨)의 수천년 전통은 중요합니다. 가톨릭 국가들의 정신적 구심점인 교황성하를 중심으로 한 구대륙인 유럽과 아시아는 구대륙의 오랜 역사와 전통으로 인류문화를 이끌어왔습니다.국사 성균관(성균관대)자격뒤에서 경성제대 후신 서울대극복은 서강대 학구파가 유일

윤진한 2021-06-18 16:18:09
지속적인 발전 바랍니다. 국사 성균관(성균관대). 국사.헌법은 한국표준, 세계사,국제법은 세계표준.
​하느님(天)을 숭배하면서 天子가 제사하고, 설날.추석에 인구 대이동을 하고, 단오날(수릿날,天中節)은 높은 신이 오시는 날로 기풍제등의 소원을 빌고, 대보름.추석에 모든 국민들이 달님에 소원을 빌고, 유교문화 24절기를 가지며, 천자문을 배우고, 공자님.맹자님의 인의예지신과 삼강오륜을 수천년간 체화시켜온 동아시아 십수억명 유교신자들(중국,한국,베트남,몽고. 2차대전후의 싱가포르.대만 및 인도네시아.말레이시아 상권을 장악하고 있는 중국 화교등).

​​사람은 주어진 소명에 따라, 열심히 해야 하지만, 뜻대로 되지 않는 경우도 발생합니다. 인간 스스로는 최선을 다했지만, 그 결과에 대해서는 하늘의 뜻에 따라야