2025. 11. 12.

빛만으로 장기간 항균 유지… 고려대 연구진, 차세대 공기정화 필터 선보여

□ 고려대학교(총장 김동원) 보건환경융합과학부  원승현 교수 연구팀이 실내조명 수준의 빛만으로 스스로 재생되어 장기간 항균력을 유지하는 차세대 공기정화 필터를 개발했다. 

□ 이번 연구 성과는 환경과학기술 분야 세계적 권위의 학술지 ‘Environmental Science & Technology(IF=11.3)’ 온라인에 표지논문으로 지난 8월 20일 게재됐다.

*논문명: Photo-Regenerable Antimicrobial Air Filter Using Monolithic Cu-Grafted TiO2 Nanotube Mesh

*DOI: 10.1021/acs.est.5c05296

*URL:http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.5c05296

□ 기존 고성능 공기입자 제거 필터(High Efficiency Particulate Air Filter, 이하 HEPA 필터)는 공기 중 미생물을 물리적으로 걸러내지만, 일부 미생물이 필터 내부에 남거나 다시 공기 중으로 퍼질 위험이 있다. 실제로 환기시설이나 냉방장치 관리가 미흡한 환경에서는 이러한 현상으로 공기 감염이 발생한 사례도 보고됐다.

□ 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 구리 나노입자를 이산화티타늄 나노튜브 메쉬(TiO₂ Nanotube Mesh, mTNT)에 균일하게 결합한 항균 필터를 제작했다. 나노튜브 구조는 넓은 표면을 제공해 미생물과의 접촉 효율을 높였으며, 균일하게 결합된 구리 입자는 높은 항균·항바이러스 효과를 나타냈다.

□ 실험 결과, 해당 필터는 대장균, 황색포도상구균, 인플루엔자 A 바이러스 및 인간 코로나바이러스를 신속하게 비활성화시켰다.

□ 일반적인 구리 기반 물질은 시간이 지날수록 항균 효과가 감소하지만, 연구팀은 구리 입자를 이산화티타늄 표면에 화학적으로 결합시켜 계면 전하 이동이 실내 빛에서도 활성화되도록 설계했다. 이 현상은 구리와 이산화티타늄 사이에서 전자가 이동해 구리의 항균 활성 상태를 스스로 회복시키는 원리로, 빛이 닿을 때마다 항균 기능이 재생되는 자가회복형 시스템을 가능하게 했다.

□ 개발된 필터를 상용 공기청정기에 적용한 결과, 실내 공기 중 미생물을 빠르게 제거했으며 10회 이상 재생 후에도 항균 효과를 유지했다. 또한 6개월 이상 안정적인 성능을 보였고, 실제 시험에서도 기존 HEPA 필터와 달리 완전한 살균 효과를 입증했다.

□ 원승현 교수는 “이번 연구는 단순한 공기 여과를 넘어, 빛으로 스스로 항균 기능을 회복하는 자가재생형 필터 기술을 제시했다는 점에서 의미가 크다”라며, “병원·연구실·공공시설 등에서 공기 중 감염병 확산을 줄이는 핵심 기술로 발전할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

□ 본 연구는 한국산업기술기획평가원 알키미스트프로젝트 사업의 지원을 받아 수행됐다.

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