전기증착 기술을 활용한 구리 나노다공성 필터 제작 및 성능 평가

Abstract

미세먼지의 효과적인 여과는 대기 오염과 건강 문제 뿐만 아니라 높은 수준의 클린룸을 요구하는 산업에 있어 중요도가 계속 증가하고 있다. 또한 코로나와 같이 바이러스로 인한 전염이 유행하는 현 상황에서 미세먼지 뿐만 아니라 바이러스를 포함한 비말을 차단하거나 세균에 대한 살균 기능이 포함된 여과 시스템에 대한 관심이 매우 높은 상황이다. 고분자 재료의 전기방사를 통한 나노 섬유 시트는 고효율 공기 필터에 가장 널리 사용되는 방법이지만 입자 포집이 물리적 여과에 크게 의존하기 때문에 높은 필터 효율을 위해서는 통기성이 낮아진다는 문제가 있다. 금속 등 전기전도성이 높은 소재를 필터에 활용하면 인가전압을 통해 정전기력을 극대화하여 고효율의 높은 통기성을 갖는 필터를 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한 인가 전압 조절을 통해 여과 효율의 능동적 조절이 가능하고, 세척 후 사용으로 반영구적인 활용이 가능하다. 본 연구에서는 전기증착기술을 사용해 구리 나노 가지를 성장시킴으로써 구리 나노 다공성 시트를 제작하고 정전식 공기 필터로 활용이 가능함을 소개한다. 전기 증착 기술은은 대면적에 나노 구조물을 빠르게 제작할 수 있는 경제적인 방법이며, 이를 통해 직경이 수백 나노미터에서 수 마이크로 미터 사이의 고세장비 구조를 표면으로부터 성장시킬 수 있다. 상용 구리 메쉬 시트에 전기증착을 통해 구리나노구조들을 성장시킴으로써 제작된 필터는 기존 필터와 같이 물리적인 입자 여과가 가능할 뿐만 아니라 20 V 이하의 낮은 인가 전압을 사용하여 여과 효율을 획기적으로 높일 수 있음을 실험적으로 검증한다.