[더테크 이지영 기자]  KAIST 연구진이 나노 물방울을 이용해 필터 없이도 미세먼지를 제거하고, 스스로 물을 끌어올려 지속적으로 작동하는 새로운 개념의 물 기반 공기청정기 기술을 공개했다. 이 기술은 소음과 오존을 없애고 필터 교체 비용까지 제거한 차세대 친환경 공기정화 방식으로 주목받고 있다.

KAIST 신소재공학과 김일두 교수와 기계공학과 이승섭 교수 공동 연구팀은 초미세먼지를 빠르게 제거하면서도 오존이 발생하지 않고, 스마트폰 충전기보다 낮은 전력으로 구동되는 ‘물 정전 분무 기반 공기정화 장치’를 개발했다고 8일 밝혔다. 연구팀은 나노 물방울이 공기 중 먼지를 강하게 포획하는 원리와, 물을 스스로 끌어올리는 나노 스펀지 구조를 결합해 기존 공기청정기의 구조적 한계를 넘는 새로운 방식을 구현했다.

이번 장치의 핵심은 오존 없는 물 정전분무 기술과 고흡습 나노섬유 기술의 융합이다. 장치 내부는 고전압 전극, 나노섬유 흡수체, 모세관 현상을 이용한 폴리머 미세채널로 구성돼 별도의 펌프 없이 물이 자동 순환되는 자기펌핑 구조를 갖는다. 이를 통해 장시간 안정적인 물 분무가 유지되며 장치 성능 저하도 없다.

연구팀의 실험에 따르면, 0.1m³ 실험 챔버 환경에서 PM0.3~PM10 범위의 다양한 입자를 20분 내 99.9% 제거했다. 특히 기존 헤파 기반 공기청정기로는 제거가 어려운 PM0.3 극초미세먼지도 5분 안에 97% 제거하는 성능을 기록했다. 30회 연속 테스트와 50시간 연속 구동에서도 효율은 거의 변하지 않았다. 전력 소모는 약 1.3W로 일반 헤파 공기청정기 대비 약 1/20 수준이며, 필터가 없기 때문에 공기 흐름의 압력 손실과 소음도 거의 없는 것이 특징이다.

오존이 전혀 발생하지 않는 것도 장점이다. 이 기술은 물 기반 정전 분무를 활용해 정화 효율을 유지하면서도 인체 유해 우려를 제거해 차량용, 클린룸, 웨어러블, 휴대형 공기정화 모듈 등 다양한 시장에 적용 가능성이 제시되고 있다.

해당 기술은 이승섭 교수 연구실의 창업기업 ㈜A2US를 통해 사업화가 진행 중이다. A2US는 CES 2025 혁신상을 수상했으며, 2026년 휴대용 공기청정기 제품 출시를 예고했다. 이 제품은 나노 물방울을 활용해 먼지 제거뿐 아니라 냄새 제거, 병원균 살균 기능까지 갖춘 것으로 알려졌다.

이번 연구에는 채지환 박사과정과 조유장 박사가 공동 제1저자로, 이승섭 교수와 김일두 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 와일리(Wiley)사의 국제 저널 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 11월 14일 자로 게재됐다.