나노섬유-나노네트/MOF 복합 멤브레인 기반 공기여과 및 색도형 센싱 연구

Nanofiber-Nanonet/MOF Hybrid Membranes for Air Filtration and Colorimetric Chemical Sensing Research

연구 내용

전기방사 나노섬유 네트워크와 MOF 기능화를 결합해 공기 중 PM과 유해가스를 동시에 제거하고, 색도형 신호로 빠르게 감지하는 멤브레인 연구

본 분야는 공기여과 성능과 동시에 화학적 신호 변환을 수행하는 하이브리드 멤브레인을 구성하는 데 초점을 둡니다. 다중 스케일 나노섬유와 나노네트 구조를 전기방사로 형성하여 미세 에어로졸(저크기 입자) 포획 효율과 기체 투과성을 함께 확보하고, 색도형 염료를 멤브레인에 도입해 NH3와 같은 가스에 대해 빠른 가역적 색 변화 센싱을 구현합니다. 여기에 UiO-66-NH2 계열 MOF를 장식한 지지층을 결합하여 아세트알데하이드 등 독성 물질 제거 효율을 보완합니다. 더 나아가 나노섬유 네트워크 기공 구조를 이온 수송용 막으로도 활용하여 Zn-air 배터리용 기능을 확장합니다.

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연구 흐름

공기 중 분진과 유해가스를 함께 다루기 위해, 다중 스케일 나노섬유/나노네트 멤브레인에 색도형 센싱 요소를 결합하고 MOF 장식 지지체를 추가하는 통합 여과-감지 구조가 2023년에 중심을 이루었습니다. 이후 2025년에는 PTFE 기반 늘림 가공 나노섬유 부직포로 공기 투과성과 분진 포집 용량을 개선하는 방향으로 여과 구조 설계를 확장했습니다. 한편 2024년에는 나노섬유 네트워크 정렬과 내부 연결 기공을 갖는 PVA/PAA 멤브레인을 구성해 이온 수송 특성을 확보하며, 멤브레인 공정 플랫폼의 적용 범위를 에너지 저장 소재로 확장하는 흐름을 보였습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

PM2.5 고효율 포집 여과지
독성 VOC/가스 제거형 필터
색도형 NH3 현장 감지
아세트알데하이드 동시 제거
저압손실용 공기여과 구조
전기방사 나노섬유 네트워크 설계
MOF 장식 지지층 제작
가역 센싱 기반 유지관리형 모듈
Zn-air 배터리 이온 수송 막
대면적 코팅·조립형 필터 매체