한국건설기술연구원이 개발한 ’항균·항바이러스 공조 필터·장치’, 한국에너지기술연구원이 개발한 ‘물방울로 초미세먼지, 세균, 휘발성 유기화합물을 동시 제거하는 정전분무 공기청정기’, 한국화학연구원이 개발한 ‘신선식품 배송용 저온유통(콜드체인) 안심스티커’ 등이 올해 정부지원 100대 연구개발 성과들로 선정됐다.

과학기술정보통신부와 한국과학기술기획평가원은 정부지원을 받아 수행한 약 7만여 연구개발 과제 중 100건을 '2021년 국가연구개발 우수성과'로 선정, 최근 발표했다. 이 중에서 6대 분야별로 2개씩 총 12건은 최우수성과로 선정됐다.

에너지·환경분야(18개)에 선정된 ‘물방울로 초미세먼지, 세균, 휘발성 유기화합물을 동시 제거하는 정전분무 공기청정기’는 한국에너지기술연구원 최종원 연구팀이 세계 최초로 개발한 성과로 물에 고전압을 걸어 미세먼지는 물론 부유 세균과 휘발성 유기화합물까지 포집·제거하는 물의 정전분무를 이용한 고효율 공기청정기술이다.

정전분무는 물을 분무할 때 노즐을 통과하는 액체에 양(+)과 음(-)의 고전압을 공급함으로써 수십 마이크로미터 크기의 미세한 액적(물 덩어리)으로 변화시킨다.

에기연은 이러한 원리를 이용해 별도의 첨가제 없이 물을 이용한 정전분무기술로 초미세먼지의 집진, 부유세균의 살균, 휘발성 유기화합물의 산화가 동시에 이루어질 수 있는 공기청정기를 개발해 지하철 플랫폼에서 검증까지 마쳤다.

지하철 플랫폼 내에서 3-in-1 정전분무 공기청정기의 성능을 알아본 결과 PM2.5에 해당하는 초미세먼지는 최대 98%까지 제거할 수 있었다. 또 30CMM(m3/min) 규모의 처리능력이 있는 공기청정기 2대를 연속 가동했을 때 플랫폼(80평)의 미세먼지 농도를 최대 40%까지 감소시킬 수 있었다. 더불어 정전분무 시 생성되는 과산화수소수 및 오존수에 의해 총 부유세균은 99.9% 이상, 총 휘발성 유기화합물은 96% 이상 저감시키는 것을 확인했다.

필터를 사용하지 않으므로 기존 여과식 공기청정기가 지니고 있는 높은 차압에 따른 팬 소모동력 증가 및 주기적인 필터 교체비용에 대한 부담을 덜어줄 수 있다. 단순히 물의 보충 및 저가의 물필터 교체만 해주면 돼 경제적으로도 의미가 매우 높고 활용 범위도 넓다.

지하철, 지하상가 등의 실내 공기질을 관리하기 위해 집진, 살균, TVOCs 산화 설비를 각각 설치하는 것은 설치비용, 유지보수비용, 공간적 제약으로 부담이 커 물을 이용한 정전분무기술이 대안으로 기대되고 있다.

에기연은 관련 시장 진입을 위해 악취, 바이러스 등을 대상으로 성능검증을 확대할 계획하고 있다.

융합기술분야(10개)에 선정된 ’항균·항바이러스 공조 필터·장치‘는 한국건설기술연구원 구현본 연구팀이 개발한 성과로 광촉매가 빛과 반응할 때 발생하는 활성산소의 강력한 산화력을 응용해 공기청정기를 상용화했다.

광촉매란 광화학 반응을 촉진하는 화합물로, 광촉매 공조 필터 모듈에 자외선(UV)을 쪼이면 활성산소가 만들어지면서 강력한 산화력으로 세균, 바이러스 등 감염원의 생체구조를 파괴해 감염력을 제거한다.

이 기술은 대기와 유사한 환경을 갖춘 챔버에서 시험 결과, 30분에 모든 세균과 바이러스에 대해 99% 이상의 항균·항바이러스 성능을 갖춘 것으로 확인돼 세균과 바이러스의 종류에 상관없이 각종 감염원의 확산 위험이 저감된 안전한 생활환경을 구축할 수 있는 혁신적인 기술로 평가받고 있다.

건설연은 이 공조필터 기술을 민간기업에 기술이전해 공기청정기에 이어 건물 전체를 아루르는 공조시스템에 이르기까지 다양한 공조장치의 제품화를 추진하고 있다.

과학기술정보통신부는 항균·항바이러스 필터 기술을 적용한 외장형 필터 모듈을 지난해 제1호 우수연구개발 혁신 제품으로 선정하기도 했다.

융합기술분야(10개)에 선정된 ‘신선식품 배송용 저온유통(콜드체인) 안심스티커’는 한국화학연구원 오동엽 연구팀이 개발한 성과로 온도변화에 따라 투명해지는 나노필름을 이용한 것으로, 두 겹으로 된 스티커의 앞면이 10℃ 이상 상온에 노출돼 투명해지면 뒷면에 나타난 이미지로 식품의 상온노출 여부를 확인하는 방식이다.

이 스티커를 이용하면 냉장·냉동 배송차량의 오작동으로 식품이 상한 것을 모르고 먹어 발생하는 식중독과 햄버거병을 미리 방지할 수 있다.

한편 우수성과 100선은 국가 발전을 견인해 온 과학기술의 역할에 대해 국민들의 이해와 관심을 제고하고 과학기술인들의 자긍심을 고취하고자 2006년부터 매년 선정해 오고 있다.

올해는 정부지원을 받아 수행한 범부처 약 7만 여 연구개발(R&D) 과제(‘20년 기준) 중, 각 부·처·청이 추천한 총 852건의 후보성과를 대상으로, 산·학·연 전문가들로 구성된 우수성과 선정평가위원회에서 질적 우수성을 평가

한 후, 대국민 공개검증을 거쳐 최종 100건의 우수성과를 선정했다.