구리 나노입자 결합한 TiO2 나노튜브 메쉬로 대장균·황색포도상구균·인플루엔자·코로나바이러스 신속 비활성화
고려대학교 보건환경융합과학부 원승현 교수팀이 실내조명 수준의 빛만으로 항균 기능을 스스로 회복해 장기간 항균력을 유지하는 자가재생형 공기정화 필터를 개발했다고 밝혔다.
연구 결과는 환경과학기술 분야 권위지 'Environmental Science & Technology'에 표지논문으로 게재됐다.
연구팀은 이산화티타늄 나노튜브 메쉬(mTNT)에 구리 나노입자를 균일하게 결합한 필터를 제작했다.
나노튜브 구조는 넓은 표면적으로 미생물과의 접촉 효율을 높이고, 결합된 구리 입자는 강한 항균·항바이러스 활성을 보였다.
실험에서 해당 필터는 대장균, 황색포도상구균, 인플루엔자 A 바이러스 및 인간 코로나바이러스를 신속히 비활성화하는 성능을 확인했다.
일반적인 구리 기반 물질은 시간이 지나며 항균 효과가 감소하지만, 연구팀은 구리와 이산화티타늄 사이의 계면 전하 이동을 설계해 실내 수준의 빛에서도 전자 이동이 일어나도록 만들었다.
이로 인해 빛이 닿을 때마다 구리의 항균 활성 상태가 회복되는 자가회복 메커니즘이 구현돼, 필터가 반복적으로 재생되는 효과를 냈다.
상용 공기청정기에 적용한 실증에서 필터는 실내 공기 중 미생물을 빠르게 제거했으며, 10회 이상 재생 후에도 항균 성능을 유지했다. 장기간 평가에서도 6개월 이상 안정적인 성능을 보였고, 기존 HEPA 필터 대비 완전한 살균 효과를 입증했다.
이는 필터 내부에 남은 미생물이 재비산되거나 재성장하는 문제를 근본적으로 완화할 수 있음을 시사한다.
원승현 교수는 “빛으로 스스로 항균 기능을 회복하는 자가재생형 필터 기술은 병원, 연구실, 공공시설 등 공기 중 감염병 확산을 줄이는 핵심 기술로 발전할 수 있다”고 기대를 밝혔다. 이번 연구는 한국산업기술기획평가원 알키미스트프로젝트의 지원을 받아 수행됐다.