"오존 최소·살균 최대"…플라즈마 활용 공기 청정 기술 개발

생기연 최준 그룹장 연구팀 "상용화까지 마쳐 3년간 12억 매출 100만불 수출 기대"

[아시아경제 김봉수 기자] 플라즈마를 활용해 오존 발생은 최소화하되 박테리아 살균은 99.8% 가능한 공기 청정 기술이 개발됐다.

한국생산기술연구원은 공기 중 박테리아를 99.8% 제거할 수 있는 플라즈마 발생용 전극 및 전용 전원 제작기술 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

플라즈마(Plasma)란 고체, 액체, 기체 다음의 제4의 물질 상태로, 현재 반도체부터 의료까지 다양한 산업군에 적용되고 있다. 여기에 플라즈마의 살균기능도 입증되면서 관련 연구개발이 활발하다.

다만 플라즈마 생성을 위해 높은 에너지를 가할 경우 오존(O3)이 발생하기 때문에 오존 발생량은 최소화하면서도 살균력은 최대로 끌어 올리는 것이 기술 개발의 핵심이다.

생기원 연구팀은 대장균보다 제거가 까다롭다고 알려져 있는 표피포도상구균을 99.8% 제거할 수 있는 기술을 개발했다. 특히 기존 기술에 비해 △더 넓은 처리 공간(8m³→60m³)에서 △더 짧은 시간 동안(3시간→1시간), △더 높은 초기 공기 중 세균 농도(1.25x10³→1.67x10³CFU/m³)라는 조건을 모두 충족시켰다. 한국산업기술시험원(KTL)에서 인증까지 마쳤다. 또 오존 발생량도 국내 실내 공기청정기 오존 발생 기준치인 0.03ppm의 1/10 수준인 0.003ppm으로 국내 최저치다.

연구팀은 주로 플라즈마 내의 고농도 활성종(Reactive Species)인 OH·O 라디칼로 박테리아를 제거해 오존의 발생량을 최소화했다. 플라즈마의 광학적 진단을 통해 전원 특성(주파수, 전압 등)을 제어해 플라즈마에 의한 살균 성능 최적화를 이룬 결과다. 플라즈마 전극에 최적화된 전용 전원공급장치 설계 및 제작까지 마무리했다. 전용 전원공급장치를 적용할 경우 기존 제품대비 소비전력이 약 40% 줄어 3W만으로 30평형 공기 살균이 가능하고, 제작비용도 80% 절감되며, 처리 속도는 약 10배 정도 향상된다.

기존 디지털회로 전원공급장치와 다르게 아날로그 소자로 설계해 제작 비용을 낮췄고, 아날로그 신호의 디지털 신호 전환 과정이 생략되면서 처리속도는 더욱 빨라졌다. 이번 기술은 공기살균청정기 전문 중소기업에 기술 지원을 통해 플라즈마 공기살균청정기로 상용화까지 마쳤다. 기업에 따르면 향후 3년간 12억 원의 국내 매출 및 100만 달러 수출까지 기대된다.

최준 생기원 그룹장은 “화학·생물공학, 전기공학, 물리학·전자공학 등 다학제적 융합을 통해 이뤄낸 성과”라며, “향후 코로나와 같은 바이러스, VOCs(휘발성 유기화합물) 제거 등의 기술로 영역을 확대해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr