‘필터∙무풍∙디자인’ 그뤠잇! 공기청정기 ‘삼성 큐브’ 개발 스토리

미세먼지 위협이 계절을 넘어서고 있다. 더 깨끗한 생활환경을 찾는 소비자들을 위해 삼성전자는 최근 공기청정기 신제품 ‘삼성 큐브(CUBE)’를 출시했다. 미세먼지 차단률 99.999%^[1]를 구현한 ‘하이브리드 집진필터’, 삼성전자만의 독자적 기술인 ‘무풍 청정’, 따로 또 같이 사용할 수 있는 ‘모듈형 디자인’까지 혁신적인 기술이 대거 적용됐다. 미세먼지에 대한 치열한 고민과 노력 끝에 탄생한 공기청정기 삼성 큐브, 그 속에 담긴 특별함을 삼성전자 개발자와 디자이너에게 직접 들어봤다.

▲ 삼성전자 생활가전사업부 개발팀과 선행개발팀 연구원들. 왼쪽부터 김영재 씨, 신문선 씨, 윤소영 씨, 우동우 씨, 정세관 씨

삼성 큐브(CUBE), 소비자를 중심에 두다

날로 커져가는 미세먼지 위험 속에 우리나라 공기청정기 시장은 해마다 폭발적 성장세를 이어가는 중이다. 국내 공기청정기 연간 판매량은 지난해 약 100만대 규모로 전년 동기 대비 2~3배 늘었다. 올해 역시 50% 이상 성장할 것으로 전망되고 있다. 공기청정기가 필수 가전으로 자리잡아가는 만큼, 소비자들의 기대와 니즈도 더불어 높아졌다.

삼성 큐브(이하 ‘큐브’)는 지난해 출시된 ‘블루스카이 6000’ 이후, 삼성전자가 약 1년만에 선보인 공기청정기다. 완전히 새로운 제품인 만큼 기획 단계부터 공을 들였다. 삼성전자의 큐브 개발팀은 정밀한 소비자 조사를 바탕으로 개발에 착수했다.

생활가전사업부 개발팀 신문선 씨(위 사진)는 “불과 몇 년 전까지만 해도 대부분의 사람들은 공기청정기를 사치품으로 여겼다. 그러다 영유아가 있는 가정을 중심으로 차츰 붐이 일기 시작했고, 이제는 대부분의 가정에서 사용 중이다. 공기청정기는 온 가족이 사용하는 제품인 만큼 모두의 니즈를 만족시키는 것이 무엇보다 중요했다”고 설명했다. 큐브는 소비자들이 공기청정기에서 중요하다고 생각하는 △필터 성능과 교체 △조용하고 편안한 바람 △집안 다양한 장소에서 활용할 수 있어야 한다는 점을 반영해 탄생했다.

독보적인 99.999 필터시스템, 필터 수명도 2배

소비자가 공기청정기를 구입하는 가장 큰 이유는 미세먼지 때문이다. 먼지를 걸러내는 ‘필터’가 공기청정기의 핵심일 수밖에 없다. 큐브는 미세먼지 차단률 99.999%를 구현한다. 즉, 대기 속에 0.3㎛ 사이즈의 먼지 10만 개가 있다고 가정했을 때, 필터를 통과하면 단 1개의 먼지만 빠져나간다는 의미다.

선행개발팀 윤소영 씨(위 사진)는 “개발 초기 단계에서는 기존 제품에 필터를 하나 더 추가하는 방법을 고려했다. 하지만 단순히 필터가 촘촘하다고 해결되는 문제가 아니었다. 먼지가 계속 필터에 쌓이면, 바람이 들고 나는 길이 막혀 정화된 공기가 순환되지 않았다. 게다가 소음까지 발생해 전체적인 성능이 떨어졌다. ‘먼지를 잘 거르면서도 공기 순환이 잘되는 새로운 필터를 만들자’로 의견이 모아졌다”고 개발 배경을 설명했다. 그렇게 탄생한 것이 ‘하이브리드 집진필터’다.

▲(왼쪽부터) 하이브리드 집진필터, 숯 탈취필터, 필터 세이버, 극세필터. 극세필터가 큰 먼지들을 제거하면 숯 탈취필터를 통해 생활 악취와 유해가스를 제거하고 마지막으로 하이브리드 집진필터가 초미세먼지를 거른다

대부분의 공기청정기에 사용되는 집진필터는 ‘정전기’를 이용해 미세먼지를 모은다. ‘하이브리드 집진필터’는 집진필터에 고전압을 걸어 필터 섬유에 ‘정전기 유도 현상’을 일으켜서 미세먼지를 강한 정전기력으로 모을 수 있다. 강한 전기장은 필터 속 세균까지 살균하는 효과도 있다.

이 때 ‘필터세이버’로 미세먼지에 정전기를 부여해 전기적 성질(+)을 가지게 하면 더욱 효과적으로 미세먼지를 모을 수 있다. 뿐만 아니라 전기적 성질(+)을 가진 미세먼지가 고드름 형태로 쌓이기 때문에, 필터의 바람 구멍이 먼지로 막히는 일이 없어져 원활한 공기 순환이 가능하다.

▲개발팀이 많은 시간을 보내는 성능 실험실. 실제 미세먼지를 분사해 공기 청정에 걸리는 시간과 걸러진 양을 측정한다

윤소영 씨는 ‘하이브리드 집진필터’에 정전 커버(알루미늄 망)를 추가해 필터의 효율이 높아지고 교체주기가 길어졌다고 덧붙였다. ”큐브는 기존 필터 앞뒤에 있는 ‘정전 커버는 정전기 에너지가 감소되는 시간을 지연시키는 역할을 한다”라고 강조했다. 필터세이버가 있는 큐브의 경우 최대 2배까지 필터 수명을 연장시켜 유지보수에 대한 부담도 줄였다.

찬바람 없는 무풍 기술, 공기청정기에 심다

소비자 조사결과를 토대로 큐브 개발진이 새롭게 적용한 기술이 ‘무풍’^[2]이다. 이 기술은 무풍에어컨에 최초로 적용됐는데, 가까운 거리에서도 바람이 느껴지지 않는 장점이 있다. 삼성만의 독자적 기술이다. 에어컨과 공기청정기는 ‘바람이 나오는 가전’이라는 공통점이 있다. 하지만 제품의 목적과 작동 원리, 설계 과정이 다르기 때문에 에어컨에 적용된 원리를 공기청정기에 적용하기까지 개발팀의 고민이 많았다. 그렇다면 ‘무풍’ 기술은 어떻게 큐브에 담길 수 있었을까?

개발팀 김영재 씨(위 사진)는 “어느 겨울 공기청정기에서 나오는 찬바람에 아이가 깜짝 놀라는 모습을 본 적이 있다. 여름철뿐만 아니라 사계절 내내 사용하는 제품인 만큼, ‘무풍’ 기술을 적용하면 춥지 않으면서도 깨끗한 공기를 누릴 수 있을 것이라 생각했다”며 개발배경을 설명했다.

개발팀은 시중에 출시된 다양한 공기청정기를 수집해 바람 속도를 측정했다. 대부분 바람속도는 6~10m/s 정도였고, 실제로 가장 많이 사용하는 약풍에서도 1~5m/s에 달했다. 공기온도가 같더라도 이 정도의 속도에서는 약 2~4℃ 정도 차게 느껴지는데, 공기청정기 근처에서 어린이나 노약자가 불편함을 느낄 수 있는 수준이다.

개발팀은 오랜 연구 끝에 무풍에어컨에 적용한 하이패스 유로기술과 마이크로 홀 기술을 한 단계 업그레이드했다. 그 결과 에어컨 보다 저항이 큰 공기청정기에도 바람의 속도를 0.15m/s 이하로 낮춘 무풍 청정을 구현할 수 있었다.

▲무풍모드(사진 왼쪽)와 강풍모드(사진 오른쪽). 무풍모드를 사용할 경우 전면 패널을 제품 내부에 숨겨 직접적인 바람 없이 사용할 수 있다

큐브에 ‘무풍 모드’만 있는 것은 아니다. 유난히 공기질이 나쁘거나, 빠르게 공기를 정화하고 싶다면 ‘강한 풍량’ 모드를 가동시키면 된다. ‘강한 풍량’ 시 전면부 패널이 자동으로 약 3cm가량 앞으로 나오고, 바닥면을 제외한 좌측과 우측, 상단의 바람 토출구에서 깨끗한 공기를 강하게 내보낸다. 개발팀 김영재 씨는 “큐브를 가장 효율적으로 사용하는 방법은, ‘강한 풍량’ 모드로 어느 정도 공기질을 개선한 후 ‘무풍 모드’로 전환하는 것이다. 무풍 모드로 바꾸면 바람 토출구가 다시 내부로 사라져 냉기는 물론 소음도 줄어든다”고 설명했다. 무풍 모드의 경우 소음이 최대 22데시벨(도서관 권장 소음 45데시벨) 수준으로 떨어진다.

업계 최초 모듈 디자인, 안전함과 편리함을 더하다

큐브는 업계 최초로 분리∙결합이 가능한 모듈형 디자인이 적용됐다. 큐브 2개를 하나의 제품처럼 사용할 수 있어 공기청정기를 거실과 방 다양한 집 공간에 맞춰 사용하고 싶은 소비자의 니즈를 충족시켰다. 

▲두 제품을 이어주는 전원연결부. 돌출 형태로 생긴 전원연결부는 제품 한 개만 사용할 때 뒤집어 놓으면 노출되지 않는다. 두 제품을 사용할 땐 연결부 위에 제품을 올려놓기만 하면 자동으로 전원이 연결된다. 한 대만 컨트롤해도 두 제품이 동일하게 작동하는 것이다

선행개발팀의 정세관 씨는 “한 제품만 단독으로 사용할 경우 14평형(47제곱미터), 두 제품을 결합하면 28평(94제곱미터)까지 공기청정이 가능하다. 기존에 없던 개념의 공기청정기를 개발하다 보니 새로운 리소스를 개발하고 만들어야 한다는 점이 가장 어려웠다”라고 말했다.

분리와 결합이 가능한 모듈형 디자인으로 방향을 정한 후, 최종 디자인 확정이 나기까지 4개월이란 시간이 걸렸다. 제품이 출시되기 직전까지 많은 영역에서 개발팀과 디자인팀은 긴밀한 협업을 진행했다. 특히 중점을 둔 부분은 ‘결합∙분리의 편리함’과 ‘내구성’ 두 가지 요소다.

▲(왼쪽부터)삼성전자 생활가전사업부 디자인팀 김강두 씨, 신영선 씨, 최정아 씨, 엄동혁 씨

디자인의 중심에는 역시 ‘사람’에 있었다. 디자인팀 신영선 씨는 “큐브는 소비자의 필요에 따라 더하고 나눌 수 있는 새로운 스타일의 제품이다”라며 안전함을 최우선으로 고려한 외관 설계임을 밝혔다. 제품명처럼 ‘큐브’ 모양의 디자인을 적용했고 모서리를 라운딩 처리해 영유아가 있는 가정에서도 안심하고 사용할 수 있게 했다. 여기에 모듈 2개를 연결한 큐브도 마찬가지. 전원연결부가 밀착돼, 쉽게 분리되지 않도록 했다. 큐브를 단독으로 사용했을 때와 결합해서 사용했을 때를 모두 고려한 최적의 디자인이다.

▲현재 큐브는 2개까지 연결이 가능하다

▲큐브는 별도의 도구나 장치 없이도 두 제품을 쉽게 연결해 사용할 수 있다. 연결부 주변에 있는 12개의 스테인리스 볼은 반대편 연결부 고무링 안쪽으로 숨어 들어간다. 이 덕분에 수직 방향으로 일정한 힘을 가하기 전까지는 쉽게 분리되지 않는다

개발팀은 디자인팀의 의견을 토대로 두 개의 모듈을 연결해 안전하고 편리하게 사용하는 방법을 연구했다. 특히 영유아가 있는 가정에서 많이 사용하는 가전인 만큼 전도의 위험을 최소화하기 위해 애썼다. 개발팀 신문선 씨는 “2개의 모듈을 연결했을 때 발생할 수 있는 위험을 수동으로 체크해야 했다. 개발자들과 디자이너들 모두 하루 최소 500번에서 1000번씩 제품을 들었다 놓으며 결합∙분리해보는 작업을 반복했다”고 전했다. 기기 내부에 액체류가 흘러 들어갈 상황을 대비해 별도의 배수구도 만들었다. 배수가 잘 되는지 확인하기 위해 개발자가 직접 우유 1리터를 직접 부어봤을 정도라고. 일상에서 발생할 수 있는 모든 경우의 수를 놓고 다양한 실험을 거쳐 탄생한 디자인이 바로 큐브다.

독보적 필터 성능에 무풍 청정, 심플한 디자인까지 삼박자를 갖춘 큐브. 미세먼지를 염려하며 보다 쾌적한 삶을 추구하는 소비자의 마음을 고스란히 담았다. 공기청정기의 기준을 한 단계 높인 삼성 큐브를 통해 더욱 건강하고 편리해질 라이프스타일의 변화를 기대해 본다.

^[1]※99.999 %는 필터를 통과하는 공기 중의 0.3 ㎛ 사이즈 먼지의 제거율을 의미하며, 흡입된 공기에 한함
※인터텍 검증을 통한 자사 실험치이며 실사용 환경에 따라 다를 수 있음 (필터 1회 통과 시 제거 효율 시험 기준, 시험입자 : 0.3 ㎛ KCl 입자, 풍속 : 1.0 m/s)
※필터 부착균의 살균율 99 % 이상, 국내 연구기관에서 시험 후 인터텍 검증하였으며, 실사용 환경과 다를 수 있음 (균종 : 대장균, 황색포도상구균, 제품 작동 3시간 후 필터 내 세균 잔존량 비교 결과)
※필터세이버를 사용할 경우에는 최대 2배까지 하이브리드 집진필터 수명이 연장될 수 있음 (사용기간은 실사용 환경에 따라 다를 수 있음)
※성능검증 시험방법 : 필터세이버 적용/미적용 시 필터 수명 비교 평가 (초기 성능 50 % 도달까지의 누적 오염량 비교, 국가공인인증기관 시험평가)
※청정성능 시험방법 : 한국공기청정협회 분진청정화능력(적용면적) 평가방법 (SPS KACA002 132) 시험모델: AX80K7580WFD, AX60K5580WFD

^[2]Still Air. 미국 냉공조학회(ASHRAE) 정의 기준으로 Cold Draft가 없는 0.15m/s 이하의 바람