국립금오공과대학교(총장 김상호) 김태오 교수(건축토목환경공학부 환경공학전공) 연구팀이 실내 공기 중의 포름알데히드(Formaldehyde)를 상온에서 효과적으로 제거할 수 있는 ‘고성능 촉매 필터 기술’을 개발했다.
포름알데히드는 건축 자재와 가구, 접착제 등에서 방출되는 대표적인 실내 공기 오염물질로, 국제암연구소(IARC)가 지정한 1급 발암물질(Group 1 carcinogen)이다. 새집증후군의 주요 원인 물질로 알려져 있으며, 특히 환기가 제한된 실내 환경에서는 농도가 쉽게 높아질 수 있어 이를 효과적으로 제거하기 위한 기술 개발이 중요한 환경 문제로 대두되고 있다.
연구팀은 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol; PVA)을 활용해 섬유 필터 위에서 망간 산화물(MnO2) 촉매가 직접 성장되도록 하는 방법으로 새로운 촉매 필터 구조를 개발하였다. 섬유 기판 위에서 PVA가 MnO2의 형성을 유도하는 환원제로 작용하는 동시에, 촉매와 기판 사이의 접착력을 강화하는 결합제 역할을 하여 촉매 구조의 안정성을 향상시킨 것이다. 이러한 특성으로 인해 해당 촉매 필터는 실내 환경 조건에서 포름알데히드를 효과적으로 산화·제거할 수 있다.
개발된 촉매 필터는 실험 결과, 최대 97% 이상의 포름알데히드 제거율과 높은 CO₂전환률을 나타냈으며, 반복 사용과 장시간 연속 운전 조건에서도 안정적인 성능을 유지하는 것으로 확인됐다. 또한 촉매 표면의 산소 결함과 표면흡착산소종이 반응 중간체의 빠른 전환을 촉진해 상온에서도 효율적인 촉매 산화 반응이 가능함을 규명했다.
김태오 교수는 “개발된 촉매 필터는 실내 공기청정기나 환기 시스템 등에 적용하여 다양한 실내 환경에서 효과적인 실내 공기 정화 기술로 확장될 수 있을 것”이라며, “성실히 연구를 수행해 준 박예지 학생의 유의미한 연구가 차세대 촉매 기반 공기정화 소재의 가능성을 열 것으로 기대된다.”고 전했다.
이번 연구의 제1저자인 박예지(환경공학과 석사 졸업) 연구원은 촉매 합성 및 성능 평가 실험과 촉매 반응 메커니즘 분석에 참여하여 연구 수행에 중요한 역할을 했다. 박예지 연구원은 2024년 ‘대학원 대통령과학장학생’으로 선정된 바 있다.
박예지 연구원은 “실내 환경에서 인체에 유해한 포름알데히드를 효과적으로 제거할 수 있는 촉매 기술 개발 과정에 참여할 수 있어 의미 있었고, 앞으로도 환경 촉매 분야에서 연구를 이어가고 싶다”고 말했다.
이번 연구 성과는 환경 및 화학공학 분야의 국제 저명 학술지인 ‘Journal of Hazardous Materials(JCR 상위 4%, IF: 11.3)’에 온라인 공개돼 연구의 우수성을 인정받았으며, 4월호 오프라인판에도 게재될 예정이다.
(☞ 논문 바로가기:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.141687)
논문 제목은 ‘Redox-driven synthesis of polyester fiber-supported manganese oxide filters for room-temperature catalytic oxidation of indoor formaldehyde(실내 포름알데히드의 상온 촉매 산화를 위한 폴리에스터 섬유 지지체 망간 산화물 필터의 산화환원 반응 기반 합성)’으로, 한국기계연구원 기본사업과 경상북도 RISE 사업의 지원을 받아 수행됐다.
