기업나라
202007.07
공기 살균하는 저온플라스마, 감염병 예방 첨병
㈜신영에어텍

㈜신영에어텍은 스위스로부터 공기 살균에 탁월한 저온플라스마 기술을 도입한 후 현실에 안주하지 않았다. 지속적인 연구개발로 국산화에 도전해 원천기술 확보에 성공했다. 한걸음 더 나아가 병원 내 2차 감염 예방 시스템까지 개발하며 공기를 통한 감염병 예방에 앞장서는 선두주자로 부상하기 시작했다.

저온플라스마 발생장치

플라스마(Plasma)는 고체, 액체, 기체에 이어 제4의 물질이다. 기체 상태의 물질에 에너지를 가하면 물질을 이루는 입자가 전기를 띠는 더 작은 알갱이, 즉 이온과 전자로 나뉘는데, 이 상태를 플라스마라고 한다. 우주에서는 거의 모든 물질이 플라스마 상태로 존재하나, 지구에서는 그리 흔하지 않다. 오로라나 번개 등의 자연현상 외에 전기를 만들기 위해 핵 원자로를 돌려 발생하는 고온 플라스마가 대표적인 예다.
플라스마는 부품·소재 분야에서 다양한 기능을 수행한다. 대기 중에서 생성된 플라스마의 이온 및 전자는 공기 중 산소나 질소 등과 만나면 다양한 활성산소종(reactive oxygen species)과 활성질소종(reactivenitrogen species)을 만들어내고, 활성이 강한 이 물질들이 세균이나 다른 물질 표면과 만나면 산화 환원 작용을 일으킨다. 이때 발생하는 산화 환원 작용으로 살균이나 분해, 세정, 소독과 같은 긍정적인 효과가 나타난다.
㈜신영에어텍(대표 김용희)은 이 같은 원리와 기술을 적용해 공기를 살균하는 데 성공했다. 저온플라스마를 발생시켜 공기 중의 각종 바이러스, 결핵균, 곰팡이 및 대장균 등을 살균해 감염병을 예방하는 독보적인 원천기술을 확보했다.

저온플라스마 발생장치저온플라스마 발생장치. 공기 중의 각종 바이러스, 결핵균, 곰팡이 및 대장균 등을 살균하는 데 탁월한 효과가 있다.

공기청정 넘어 살균까지
신영에어텍은 DBD(Dielectric Barrier Discharge, 유전체 장벽 방전) 기술로 재질 및 구조를 최적화해 플라스마를 발생시킨다. DBD는 금속전극과 유전체를 이용해 방전을 일으키는 방식이다. 이렇게 발생한 플라스마는 인체에 해를 끼치지 않고 공기 중의 수많은 미세먼지를 제거하며, 유해물질 및 병균을 파괴하고 살균하는데 탁월한 효과를 발휘한다. 즉, 공기 중 산소가 1개의 전자와 결합하면 강력한 활성산소종(초산화물 라디칼)이 생성되는데, 이러한 활성산소종과 활성질소종들이 바이러스나 병원균, 미세먼지, 유해물질을 없애는 기능을 한다. 병원균은 세포막과 DNA를 파괴해 살균하고, 벤젠 같은 휘발성 유기화합물(VOCs : Volatile Organic Compounds)은 인체에 무해한 이산화탄소와 물로 분해 해버린다. 공기 중에 떠다니는 미세먼지는 서로 응집하게 만들어 큰 덩어리로 낙하시킴으로써 인체에 흡수되는 것을 차단한다.
신영에어텍 기술의 이 같은 효과는 이미 여러 기관과 단체로부터 검증받았다. 국제공인인증기관인 한국산업기술시험원(KTL)에 따르면 30분 동안 바이러스를 95% 이상 제거하는 효과를 나타냈으며, 서울대학교 보건대학원에서 시험 측정한 결과에 따르면 곰팡이균을 90% 제거했다. 국제결핵연구소 및 국립마산병원에서 시험, 측정한 결과에서는 결핵균을 99.99% 제거하는 것으로 나타났고, 을지대학교 시험 측정에서는 미세먼지를 84~90% 없앤 것으로 나왔다. 이밖에 한국화학시험연구원과 수원음식물처리장, 건국대학교 실험동물실 등에서 시험 측정한 결과, 악취 및 휘발성 유기화합물을 평균 92.6% 저감하는 것으로 인정받았다.
주목할 것은, 신영에어텍이 저온플라스마 발생 시 동시에 발생하는 오존량을 현저히 낮췄다는 점이다. 저온플라스마 기술의 핵심은 플라스마를 충분히 발생시키면서 오존 발생량을 얼마나 줄일 수 있느냐에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 오존이 살균 소독과 탈취 등에 효과가 있으나, 자체적으로 독성이 강해 일정 수준 이상의 오존은 건강에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다. 신영에어텍은 국내외 허용 기준인 0.05ppm보다 현저히 낮을 뿐만 아니라 평소 대기 중의 오존보다 낮은 수치의 오존을 발생시키는 독자 구조와 재료 기술을 확보해 오존 발생을 제어하는 데 성공했다. 현재 신영에어텍은 이 기술을 제품에 적용해 덕트형, 포터블형, 패치형 등 세 가지 플라스마 발생장치 및 전원장치, 모니터링 시스템에 대한 원천기술을 보유했다.

부루테 TB-3 시리즈 / 부루테 NW 시리즈 / 부루테 TB-4 시리즈100㎡ 규모의 실내공간에 적합한 부루테 TB-3 시리즈(왼쪽). 50~99㎡ 규모의 작은 공간에 적합한 부루테 NW 시리즈(가운데). 병원 내 2차감염 예방을 위한 공기질 관리 시스템인 부루테 TB-4 시리즈(오른쪽)

병원 내 2차감염 예방 시스템 개발
신영에어텍의 출발은 2006년으로 거슬러 올라간다. 김용희 대표는 당시 서울대학교 보건대학원장인 백남원 박사의 추천으로 플라스마 공기살균 기술을 스위스로부터 도입해 국내에 ‘wulute(부루테)’란 브랜드로 처음 소개했다. 이후 2013년 기술이전을 완료하고 덕트 중심에서 벗어나 자체적으로 소형 가전제품을 개발, 국내 최초로 저온플라스마 기술을 활용한 공기살균기 시장을 개척하기 시작했다. 공기청정을 넘어 결핵균, 곰팡이, 각종 바이러스 등을 살균해 감염병을 예방하고, 기존의 UV나 오존 방식과 달리 필터를 사용하지 않는 자연정화 방식의 부루테 공기살균기는 필터 교체에 따른 비용을 절감할 수 있고, 오염된 필터로 인한 산업폐기물을 발생시키지 않는 친환경 제품으로 입소문을 제대로 탔다.
특히 눈여겨볼 것은 신영에어텍이 거기서 만족하지 않고 끊임없이 R&D를 진행해 국산화에 주력했다는 점이다. 2018년 ‘공기살균기 대기압 저온플라스마 발생기의 내구성 및 안전성 향상 기술’을 개발한 공로로 소재부품-뿌리산업 주간에 산업통상자원부장관상을 받은 것도 이런 노력 덕분이다. 또 2017년에는 결핵 치료 전문기관인 국립마산병원과 공동으로 ‘플라스마 공기살균기의 결핵균 억제 유용성 평가’ 연구과제를 수행해 결핵균 살균 모듈 개발에 성공했다.
공기를 통한 감염은 공기 중에 떠다니던 바이러스가 인간의 호흡기로 흡입될 때 감염되는 형태로, 바이러스 입자가 5㎛보다 작을 때 가능하다. 주로 결핵, 홍역, 수두바이러스 등이 대표적이다. 김 대표는 “우리나라는 OECD 회원국 중 결핵 발생률 1위, 사망률 1위라는 불명예를 오랜 기간 보유한 결핵 후진국으로, 해마다 3만여 명의 결핵 환자가 발생하고 이 중 연간 2,000여 명이 사망한다”라며, “결핵균이 주로 사람에서 사람으로 공기를 통해 전파되기 때문에 공기 중의 결핵균을 없애는 당사의 플라스마 기술이 결핵 후진국이라는 오명을 벗어나는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 강조했다.
신영에어텍은 2015년 메르스 사태 이후 연구를 시작해 지난해에 마무리한 ‘병원 내 2차감염 예방 시스템’ 과제에서도 의미 있는 성과를 도출했다. 공기 중의 바이러스를 30분 만에 95% 살균하고 결핵균을 3시간 만에 99% 살균할 수 있는 병원 내 감염 예방 시스템 개발에 성공한 것이다.

공기살균기 제조 현장㈜신영에어텍은 덕트형, 포터블형, 패치형 등 세 가지 플라스마 발생장치 및 전원장치, 모니터링 시스템에 대한 원천기술을 보유했다. 사진은 신영에어텍 공기살균기 제조 현장

저온플라스마 기술로 의료분야 진출까지
신영에어텍은 최근 우리 일상을 흔드는 코로나19 확산으로 더 주목받기 시작했다. 2003년 사스(SARS, 중증급성호흡기증후군), 2013년 메르스(MERS, 중동호흡기증후군)에 이어 코로나19 확산에 이르기까지 바이러스를 통한 감염병이 더 이상 묵과할 수 없는 현실이 됐기 때문이다. 미국 국립보건원과 질병통제예방센터, 프린스턴대학교, 로스앤젤레스 캘리포니아대학교(UCLA) 연구진 등 미국 과학자들의 연구 결과에 따르면, 코로나19는 공기 중에서 최대 3시간 동안 생존이 가능했다. 공기중에서 액체 미립자 상태인 에어로졸로 떠다니며 확산할 가능성을 배제할 수 없다는 의미다. 공기 중 바이러스까지 살균하는 신영에어텍의 저온플라스마 기술이 현재 코로나19에 대응하는 데 유효하다고 주목받는 것도 이런 이유에서다. ‘저온플라스마를 이용하면 호흡기 바이러스를 99.9% 제거할 수 있다’는 지난해 미시간대학교의 연구 결과도 이를 뒷받침한다.
“인간이 숨을 쉴 때 보호할 수 있는 능력이 거의 없으므로, 가장 방어하기 어려운 감염병 전염 경로가 공기라고 할 수 있습니다. 그런데 우리가 숨 쉬는 공기가 안전하지 않을 수 있다는, 상상조차 하기 싫은 이 전제를 무시할 수 없는 현실이 됐어요. 이제 중요한 것은 얼마나 깨끗하고 안전하게 믿고 숨 쉴 수 있는 공기를 만들고 유지하느냐는 것입니다. 당사의 기술이 실내 공기질을 깨끗하게 살균해 건강을 보호하고 삶의 질을 높이는 첨병이 될 것입니다.”
김 대표는 저온플라스마 기술로 감염병을 예방하고 인류 건강에 이바지하고 싶다는 포부를 밝혔다. 올해 한국기계연구원 부설 재료연구소와 손잡고 경남 김해 의료특구 내에 의료기기 연구개발기업(WLAB.)을 따로 설립해 플라스마 기술을 활용한 패치형 의료용품 개발에 나선 것도 이런 이유에서다. 신영에어텍은 관련 제품을 코로나19 확산 방지를 위한 휴대용 살균기기에 적용할 수 있을 것으로 전망했다. 감염병 예방을 위한 독보적인 기술력을 보유하고 헬스케어 분야로 보폭을 넓히기 시작한 신영에어텍의 행보에 속도가 붙었다.

㈜신영에어텍의 국산화 ABC

김용희 대표

김용희 대표 정부 R&D사업
신영에어텍은 2013년부터 시작해 총 4차례에 걸쳐 굵직한 정부 R&D 과제를 수행했다. 정부자금 지원으로 연구개발에 매진하며 노하우를 축적한 것은 물론, 한국생산기술연구원, 재료연구소, 국립마산병원 등 내로라하는 국책기관들과 파트너십을 형성한 것 또한 국산화를 앞당기는 디딤돌이 됐다.

사명감
저온플라스마 기술이 공기 살균으로 2차감염 예방이 가능해지면서, ‘감염병에서 치료보다 중요한 것은 예방’이라는 명제는 김용희 대표의 또 하나의 신념이 됐다. 환경과 인간을 생각하며 감염병을 예방하는 기술과 제품으로 인류 건강에 이바지하겠다는 포부와 신념이 국산화를 포기하지 않았던 동력으로 작용했다.

가전화
소비자들에게 제대로 다가가려면 핵심 기술을 제품으로 잘 구현할 수 있어야 한다. 김 대표는 일반 덕트형에 머무르지 않고 자체 연구개발로 가정에서 사용하는 소형가전을 새로 탄생시켰다. 이는 기술력을 한 단계 더 업그레이드하는 계기가 됐다.

이은정 기자 사진 손철희 기자

[2020-05-07]조회수 : 391
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