기존에는 공기정화 시스템을 구성할 때, 미세먼지와 유해가스 제거를 위한 필터가 각각 필요해 공기정화 설비의 공간 효율을 높이는데 한계가 있었으며, 재사용이 어려워 6개월이나 1년에 한 번씩 교체가 필요했다.

삼성전자 SAIT 연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해 세계 최초로 아산화동(Cu2O), 이산화타이타늄(TiO2) 등과 같이 빛을 이용하는 광촉매를 적용해 신개념 필터 기술을 구현하고 상용화 가능성을 입증했다.

이 기술이 상용화되면 공기정화 기기나 설비의 공간 효율을 높이고, 교체에 소요되는 유지비용 절감은 물론 필터 폐기물을 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

새로운 필터 구조는 세라믹 소재의 다공성 공기정화 필터 입구에 무기물 소재의 막을 코팅해 미세먼지를 제거하고, 출구 통로에는 광촉매를 코팅해 유해가스를 제거한다.

이로써 미세먼지와 유해가스 필터의 이중 구조가 단일화되고 먼지 포집 용량도 기존 고성능 헤파 필터(HEPA Filter)보다 4배(5g/L→20g/L) 가량 증가한다.
※ 미국 냉난방공조학회(ASHRAE 52.2), 공기정화장치 미세먼지 제거 효율 측정 방법 기준 시험

또한 아산화동과 이산화타이타늄과 같이 방수 특성을 가진 소재가 적용돼 물세척을 해도 성능이 유지된다. 물 세척을 통해 10회 재사용한다고 가정 시 20년 동안 사용할 수 있어 기존 헤파 필터 대비 수명이 최대 40배 가량 증가하는 셈이다.

삼성전자는 이 기술을 적용한 시제품을 제작해 반도체 사업장 내 건물과 버스터미널, 지하주차장 등의 공조시설에 적용하고 성능을 검증할 계획이다.

광촉매를 적용한 신개념 공기정화 필터 기술 연구 결과는 그 우수성을 인정받아 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 15일(영국 현지시간) 게재됐다.
※ 논문명: Long-lifetime water-washable ceramic catalyst filter for air purification (논문링크: www.nature.com/articles/s41467-023-36050-w)

삼성전자 SAIT 권혁재 연구원(교신저자 및 공동 1저자)은 “이번 연구는 필터 제조 업계 뿐만 아니라 실 사용자들의 경험과 요구사항을 적극 반영해 시작하게 됐다”며 “향후 공기정화 필터 재생 기술 관련 연구를 확장해 상용화 시기를 앞당길 것”이라고 말했다.

▲ 세계 최초 광촉매 적용 ‘재사용 가능’ 공기정화 필터 기술을 개발한 삼성전자 SAIT 연구진 (왼쪽부터 양동식, 이현철, 권혁재, 구민석 연구원)

▲ 삼성전자 SAIT가 개발한 신개념 공기정화 필터 기술 그래픽