“필터식 공기청정기는 사라진다…‘나노 워셔’ 세계시장 판도 바꿀 것”

괴짜 발명왕 전필동 회장, 세계 최초 필터 없는 공기청정기 개발

기존 공기청정기로 해결되지 않는 나노급 미세먼지까지 걸러내

공기 정화는 기본, 청정한 가습 기능, 건강 도움주는 음이온 방출

소음 거의 없고, 기존 제품의 1/3 가격… 공기청정기의 혁신 예고

“‘나노 워셔’는 메커니즘의 승리, 새 시장이 열린다” 공언

한반도는 현재 미세먼지와의 전쟁 중이다. 현재 국내 대기 상황은 심각한 수준이다. OECD의 2016년 보고서 ‘더 나은 삶 지수’에서 한국은 환경부문 중 대기 오염수치가 38개국 중 38위로 최하위를 기록했다. 예일대, 컬럼비아대에서 공동조사한 ‘2016 환경성과지수’에서 한국의 공기 질은 세계 180개국 가운데 173위, 초미세먼지 부문은 174위를 나타냈다. 대기오염 현황을 추적하는 웹사이트 에어비주얼 발표에서는 서울의 대기 오염이 심한 중국 상하이, 베이징을 앞서는 경우도 다반사다.

OECD는 보고서를 통해 현재 수준의 대기 오염이 유지된다면, 2060년경에는 한국인 900만 명이 대기 오염에 의해 사망할 수 있으며 미세먼지 등으로 인한 대기오염 피해는 20조원에 달할 것이라고 전망하고 있다.

상황이 악화되자 문재인 대통령은 취임 후 5일 만에 업무지시 3호로 노후 석탄화력발전소 8기의 가동을 6월 한 달간 임시 중단할 것을 지시했으며 서울의 한 초등학교를 방문해서는 “전국 초ㆍ중ㆍ고등학교 1만1000곳에 간이 미세먼지 측정기를 설치하겠다"고 밝혔다. 이낙연 국무총리는 지난 5일 환경의 날 기념식에서 “획기적인 미세먼지 종합대책을 수립해 국내에서 배출되는 미세먼지의 양을 30% 이상 줄이겠다”고 말했다. ‘미세먼지’가 문재인 정부 핵심 국정과제로 떠오르는 모양새다.

미세먼지는 중금속과 각종 화학물질을 함유한 아주 작은 입자로, 2013년에 세계보건기구 산하 국제암연구소에서 분류한 1군 발암물질이다. 국내에서는 지름이 2.5㎛보다 작은 입자상 물질을 초미세먼지, 지름이 10㎛보다 작은 것은 미세먼지로 부르고 있다. 머리카락의 지름이 50㎛~70㎛인 것을 감안하면 초미세먼지는 머리카락의 1/20, 미세먼지는 1/5 크기의 공기 중 떠도는 입자상의 물질이다.

미세먼지 예보 발령이 잦아지면서 공기 청정기에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라 공기청정기 시장 규모는 2014년 5000억 원 수준에서 2015년 5600억 원, 작년 6300억 원으로 커졌다. 올해 매출액은 지난해보다 60% 이상 증가해 1조원을 넘을 것이라는 예상이 나오고 있다.

하지만 공기청정기에 대한 소비자들의 의구심은 여전하다. 공기청정기가 제대로 미세먼지를 걸러주고 있는지 등 제품 홍보에 나오는 기능이 제대로 작동하는지 여부에 대해 소비자들이 확인할 길이 없기 때문이다. 게다가 작년에는 유해필터 논란까지 제기되면서 제품 안전성에 대한 불안감도 커지고 있다.

이런 가운데 기존 공기 청정기 개념을 뒤집는 공기 청정기가 출시를 눈앞에 둬 소비자들의 관심이 집중되고 있다. 신개념 공기 청정기를 개발한 주인공은 ‘발명왕’으로 통하는 전필동 (주)엔비코르셋 회장이다. 전필동 회장은 충격을 흡수하는 ‘에어시스템 운동화’(1993년), 세계적 붐을 일으킨 ‘바퀴 달린 운동화’(2002년), 충격완충 인라인 스케이트(2002년), 피겨여왕 김연아가 입었던 전신 보정속옷 NB코르셋(2011년) 등 이름만 들어도 알만한 발명품들을 출시하며 업계 판도를 뒤흔든 장본인이다.

전 회장은 그가 개발한 공기청정기 ‘나노 워셔’를 자신의 발명인생의 역작이라 칭했다. 그도 그럴 것이 기존의 공기 청정기가 갖고 있던 단점을 모두 보완하며 친환경적인 제품을 탄생시켰기 때문이다.

전문가들은 ‘나노 워셔’를 영국의 발명가 제임스 다이슨이 개발한 날개없는 선풍기를 능가하는 획기적인 제품이 될 수 있다고 평가한다.

전 회장은 “‘나노 워셔’ 출시 6개월 후에는 기존 세계 공기청정기 시장의 판도가 달라질 것”이라고 단언했다.

이토록 그가 자신감을 보이는 이유는 무엇일까. 신제품 출시를 앞두고 막바지 준비 작업에 바쁜 전 회장을 지난달 31일, 지난 7일 양일간 만나 ‘나노 워셔’ 개발 뒷얘기를 들어봤다.

- 공기청정기 개발에 뛰어든 계기가 무엇인가.

“대기문제가 당면 문제가 될 것이라 생각했다. 특히 미세먼지는 1급 발암물질이다. 그런데 현재 공기청정기 필터에 대한 문제 제기는 계속 있어 왔다. 작년에서는 유해 필터 논란도 있었다. 물론 이러한 사회적 이슈가 되기 전부터 필터에 대한 문제점을 인식해 왔고 다른 방식으로 시스템이 만들어져야 한다는 생각에서 연구를 시작하게 됐다.”

-현재 공기청정기는 구체적으로 어떤 문제점을 안고 있는가.

“외국기업이나 국내 대기업 대다수는 필터방식으로 미세먼지를 집진해 정화하려고 하고 있다. 하지만 이는 눈으로 보이는 정도의 먼지를 걸러내는 수준으로 인체의 코와 목에서도 걸러지고 있다. 미세먼지를 거른다 하더라도 시간이 흐르면 필터가 막혀 초미세먼지는 필터를 통과해 사람이 흡입할 수밖에 없다. 막힌 필터를 교체하는 과정에서도 2차 산업폐기물이 과다하게 발생되고 있다.”

-해결책은 무엇인가.

“현재 세계 여러 과학자들은 지구상에서 물이 미세먼지를 제거하는 최고의 필터라고 얘기한다. 그 방법에 가장 근접한 것이 모터펌프로 물을 끌어올린 후 압축시켜 스크린에 분사하는 방식이다. 하지만 이 과정에서 모터펌프 기계소음이 발생하고 물을 압축, 분사하는 과정에서도 소음이 나온다. 이를 줄이려 여러 방법을 사용했지만 결국 해결하지 못하고 제품 소형화가 어려운 상황이었다.”

-‘나노 워셔’는 이를 해결한 것인가.

“그렇다. ‘나노 워셔’는 모터펌프가 없다. 바람을 순환시키기 위한 순환 팬에 원형의 압축분사필터를 수직으로 연결시켰다. 팬이 순환하게 되면 회전하는 원심력에 의해 물이 끌어올려진다. 모터펌프가 필요없는 이유다. 이렇게 끌어올려진 물은 압축분사필터에 밀착된 2차 원통의 작은 구멍을 통해 회전하면서 외곽에 설치된 원형 스크린에 물을 분사시킨다. 이 흐름을 통해 물을 끌어올리고 압축, 분사하는 과정이 이뤄지게 된다.”

-미세먼지는 어떻게 제거되는가.

“팬이 순환하게 되면 공기청정기 하단에 있는 흡입구를 통해 공기가 빨려 들어오게 된다. 공기 청정기 안에 있는 공기는 물이 압축, 분사되는 과정에서 1차로 디스크 형태의 흡착판을 통과하면서 먼지가 걸러진다. 이때 ‘코안다’ 이론이 적용됐다. (코안다 이론은 1930년 루마니아의 과학자 헨리 코안다가 발견한 것으로, 유체가 굽은 물체를 만나면 표면의 곡선을 따라가는 현상을 말한다. 예를 들어 수도꼭지에 물을 틀고 손가락이나 숟가락을 갖대 대면 물이 면의 굴곡을 따라 방향을 바꾸는 현상과 비슷하다. 또 흔히 주전자나 유리병에 있는 물을 컵에 따르는 경우 물이 주전자 벽면을 따라 흐르는 것도 코안다 이론이다.) 이렇게 1차로 걸러진 공기는 1초에 200만 개 이상 분사되는 물방울에 달라붙게 된다. 물방울이 전기적 자성을 띠기 때문이다. 10cm 이상의 층층이 쌓인 물방울 막이 형성된다고 보면 된다.”

-물방울 막이 생긴다고 미세먼지를 잡을 수 있나.

“유리창에 분무기를 뿌려 흘러내린 물을 휴지로 닦아내면 먼지가 묻어나지 않나. 같은 원리다. 촘촘히 분사되는 물에 의해 미세먼지가 물방울에 포함되고 이는 원형 필터 안의 스펀지에 흡수되게 된다. 이 과정을 통해 미세먼지를 포함해 초미세먼지나 나노급 먼지가 걸러지게 되는 것이다. 미세먼지가 심한 날에 비가 내리면 대기질이 좋아지지 않나. 공기청정기 안은 흡사 소나기가 계속 내리고 있다고 보면 된다. ‘나노 워셔’의 장점은 이러한 과정을 거쳐 나노급 먼지까지 걸러내 좋은 공기를 순환 팬을 통해 다시 내보낸다는 점이다. 가습 능력이 여기서 나온다.”-공기 청정기 하단에 수조가 있다. 이 물의 상태는 어떤가.

“독일 등 기존제품들은 공기를 정화해 집진시킨 먼지를 수조에 침전시키고 그 물로 가습을 한다. 이는 매우 비위생적이다. ‘나노 워셔’는 끊임없이 물방울이 외벽 스크린에 부딪히면서 물 속 산소 용적률을 높아지게 한다. 물은 그 속의 산소가 부족하면 혐기성 세균이 번식을 하게 되고 혐기성 세균에 의해 부산물로 유독물질이 나와 악취가 나는 등 쉽게 말해 물이 썩게 된다. ‘나노 워셔’는 물이 썩을 일이 없는 위생적인 구조다. 또한 외벽 스크린에 맞은 물은 수조로 모이기 전에 1차 정화 디스크에 부착된 EM미생물관을 거치게 되는데 이 과정에서 물 속에 유익한 미생물이 증식하게 된다. 이 때문에 수조 안의 물은 정화되고 항상 깨끗한 상태를 유지할 수 있는 것이다. 하루에 한 번 수조를 세척해야 하는 기존 공기청정기와는 달리 ‘나노 워셔’의 수조는 2~3개월에 한 번 정도만 청소하는 편리성도 갖고 있다.”

- ‘나노 워셔’는 가습과 공기청정의 기능을 갖고 있다. 또 다른 기능이 있는가.

“‘나노 워셔’의 또 다른 장점은 음이온을 방출한다는 점이다. 노벨물리학상을 받은 독일의 필립 레너드 박사에 따르면 폭포수 근처에서는 맑은 공기와 다량의 음이온이 발생한다. 폭포수에서 물이 낙하해 바닥에 부딪혀 부서질 때, 큰 물방울 또는 바닥의 고인 물은 양전하가 많은 상태가 되며 음전하인 다량의 잉여전자들은 불안정하게 미세물방울에 붙게 되는데, 이들 물방울은 무게가 가볍기 때문에 손쉽게 이동할 수 있게 된다. 이 미세물방울이 공기 중의 먼지 및 분자들과 충돌할 때 음이온 먼지나 음이온 산소분자를 만든다는 것이다. ‘나노 워셔’는 이른바 ‘작은 폭포수’라고 볼 수 있다. 실제 ‘나노 워셔’를 작동하고 음이온을 측정해보면 만 단위의 음이온을 방출된다. 도시에서는 상상할 수 없는 음이온 수치다.”

-음이온의 장점은 무엇인가.

“인간의 세포는 세포막을 통해 끊임없이 영양과 산소를 공급받고, 이산화탄소와 노폐물을 배출하는데, 체내 흡수된 음이온은 세포의 이온교환을 돕는 일을 한다. 지금까지 발표된 5000여 편의 논문들에 따르면 음이온은 인체의 면역력을 높이며, 통증 완화, 알레르기 체질개선에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 이런 음이온의 장점 때문에 전기적인 음이온 발생 장치도 있지만 오존을 발생시키는 심각한 부작용이 있어 사용이 불가하다. 반면 ‘나노 워셔’는 자연적으로 음이온을 발생시키기 때문에 공기 상태는 물론 건강에도 도움이 된다.”-‘나노 워셔’는 가습, 공기청정, 음이온 등 다양한 장점을 갖고 있다. 또 다른 장점은.

“근본적으로 물을 공급하는데 모터펌프를 사용하지 않기 때문에 전력 사용이 낮다. 시중의 공기청정기는 220볼트를 쓰지만 ‘나노 워셔’는 24볼트를 쓰고 있어 한달에 많이 써야 500~1000원 정도의 전기사용료가 나온다. 또한 수중모터펌프는 고장이 많이 나지만 ‘나노 워셔’는 모터펌프가 없기 때문에 A/S 발생 우려가 없다. 앞서 얘기했지만 소음도 거의 나지 않는다. ‘나노 워셔’에 들어가는 모터는 공기 순환을 위한 팬에 부착하는 것인데 이는 최소 10년은 거뜬하다. 추가 비용이 최소 10년 안에는 없다는 뜻이다.”

-‘나노 워셔’가 가장 잘 활용될 곳은 어디인가.

“‘나노 워셔’의 활용범위는 무궁무진하다. 우선적으로 가정집이다. 중국 및 국내에서 발생되는 미세먼지도 심각하지만 가정 내 대기 상태도 좋지 않다. 고기나 생선을 구울 때 나는 연기가 실내 미세먼지의 주범이라는 사실은 이미 밝혀졌다. ‘나노 워셔’는 가정 내 공기문제를 해결할 수 있다. 이밖에 새집증후군에 시달리는 가정이라든지 깨끗한 공기를 유지해야 하는 병원, 특히 신생아실, 그리고 유치원, 학교에서도 유용하게 쓰일 수 있다. 시장 반응에 따라 건물이나 공장에도 설치할 수 있다. ‘나노 워셔’는 규모에 구애 받지 않는다.”

-소비자들이 가장 중요하게 생각하는 것 중 하나가 가격이다.

“현재 시중의 공기청정기는 50~60만원, 대기업 제품은 100만원을 훌쩍 넘어간다. ‘나노 워셔’는 대기업 제품의 1/3수준으로 책정할 예정이다. 제품의 기술은 뛰어난데 비해 원리는 단순하기 때문에 원가가 생각보다 높지 않다.”

-제품 출시 후 경쟁업체들의 베끼기 위험은 없나.

“‘나노 워셔’에 적용된 특허 기술은 이미 출원했다. 고효율 공기 정화 장치, 연무 필터 방식의 공기 청정 장치, 원심력을 이용한 정수 장치 등 3개다. 어떤 업체도 침해할 수밖에 없는 ‘길목특허’를 갖고 있기 때문에 베끼기는 쉽지 않을 것이다. 미국과 중국 등 외국특허도 PCT를 신청해 특허 우선권을 확보하였다. 물론 ‘나노 워셔’를 변형한 제품이 나올 수는 있다. 그럴 경우 추가되는 부품이 생기게 되므로 원가는 올라가게 돼있다. ‘나노 워셔’는 원천기술과 가격경쟁력을 모두 갖춘 유일무이한 제품이다.”

- 기존에 존재하지 않은 제품을 만들었지만 대기업에 비해 개발기간이 상당히 짧다. 그 이유는.

“총 개발기간은 1년 정도 걸렸다. 600번이 넘는 테스트 과정을 거쳤다. 혼자 제품을 개발하면서 문제점이 발견되면 하룻밤에도 10번을 바꿔 다시 테스트를 하는 과정을 수없이 진행했다. 자다가도 아이디어가 생각나면 일어나서 테스트에 나섰다. 그에 비해 대기업 문화는 제품의 일부분을 바꾸려고 하면 회의하고 도면 수정하고 상부에 보고하고 다시 피드백이 오면 수정하고 하는 등 의사결정 과정이 한 달이 걸린다. 내가 하룻밤에 진행할 사안이 한 달이 걸리니 개발기간에서 차이가 날 수 밖에 없다. 시스템의 차이다.”

- 개발 과정에서 어려움은 없었나.

“실패하는 매 순간이 고통스러웠다. 하지만 그 실패하는 과정을 잘 지켜봐야 한다. 그러면서 새로운 이론을 적용시키고 수정하면서 제품 개발에 다가설 수 있었다. 한번은 실패한 필터를 지켜보고 있는데 펌프 없이 미세하게 물이 올라오는 것을 봤다. 그 순간 왜 그런 현상이 일어나는지 집요하게 파고들었고 기압 차이 때문이란 것을 알아냈다. 그로 인해 기압차를 이용해 모터펌프 없이 물을 끌어올리는 방법을 개발했다. 무소음으로 물을 끌어올리는 방식을 발견하자마자 기분이 너무 좋아 새벽 2시에 집 밖으로 뛰쳐나가 소리를 질렀다. 마치 아르키메데스가 욕조에서 뛰쳐나가 유레카를 소리친 것처럼 말이다.”

- 향후 해외 진출 계획은.

“현재 중국, 인도, 유럽 시장 진출을 준비하고 있다. 중국과 인도는 급속한 산업화로 미세먼지 문제가 심각해지면서 공기청정기 시장이 앞으로 매년 10% 이상씩 성장할 것으로 보고 있다. 이 부분을 공략하려고 한다. 현재 시장조사와 제품 생산 및 판매에 대해 현지 업체들과 의견 조율 중이다. 유럽은 독일, 프랑스 등 기술력을 갖고 있는 업체들이 많다. 하지만 ‘나노 워셔’가 충분히 경쟁력을 확보할 수 있다고 생각한다. 현재 사업을 타진 중이며 오는 11월에는 독일에서 열리는 세계 발명가 대회에 ‘나노 워셔’를 출품해 기술력을 입증할 계획이다.”

(세계 공기청정기 시장은 지난해까지 최근 3년간 연평균 12.4% 성장했다. 유로모니터 인터내셔널과 한국과학기술정보연구원 등에 따르면 세계 공기청정기 시장 규모는 올해 67억 달러, 한화로 약 7조5200억 원으로 지난해보다 17.5% 성장할 것으로 예상되고 있다. 내년 78억 달러를 시작으로 2019년 82억 달러, 2020년에는 96억 달러, 약 10조7800억 원까지 매년 5.1∼17.1%씩 커질 것으로 예상됐다.)

- 약 30년 동안 끊임없이 발명품을 내놓고 있다. 발명의 원동력은 무엇인가.

“나의 발명 제 1원칙은 ‘무엇이든 의문을 제기하라’다. 기존 제품에 대해 지속적으로 부족한 면을 찾고 이를 해결하려는 태도다. 제 2원칙은 ‘공식을 정해놓지 마라’다. 세상에 절대 공식이란 존재하지 않는다. 무조건 맞다고 생각하는 순간 생각은 뻗어나가지 못한다. ‘나노 워셔’ 역시 ‘왜 필터로 공기청정기를 만들어야 하나’라는 생각에서 출발했다. 정면이 아닌 측면에서, 그것도 아니면 뒤집어서 사물을 바라보고 연구해야 한다. 제3원칙은 ‘실생활에서 찾아라’다. 이전 발명품인 NB코르셋은 아내가 힘들게 입던 코르셋을 보고 개발에 착수해 ‘듀얼지퍼’를 만들어냈다. ‘나노 워셔’도 매 순간 숨 쉬는 공기에서부터 시작했다. 실생활에서 아이디어를 찾아 발명했기 때문에 시장의 반응도 즉각적으로 얻을 수 있었다. 발명품이 시장에서 인정받는 것에서 가장 큰 기쁨을 얻는다. 그것이 나의 삶의 원동력이다.”

- 8월 ‘나노 워셔’ 출시를 앞둔 상황에서 하고 싶은 말은.

“8월말 출시를 목표로 막바지 작업을 진행 중이다. ‘나노 워셔’는 메커니즘의 승리라고 정의하고 싶다. 물리학을 조금이라도 아는 사람은 알고는 있지만 적용시키지 못하고 현실화시키지 못한 것을 해냈다는 것에 뿌듯하다. 또한 저비용, 고효율, 친환경적인 제품인 ‘나노 워셔’가 대기오염으로 고통받고 있는 사람들, 이른바 공기 난민들에게 조금이나마 도움이 되었으면 한다. 현재까지 대기질 개선은 국가에게만 의존했다. 개인이 할 수 있는 일은 없었다. 여기에 기존 공기청정기가 얼마나 도움이 됐는지도 의문이다. ‘나노 워셔’로 인해 적어도 실내에서는 맘 편히 숨 쉬는 세상이 됐으면 한다.”

●전필동 회장 프로필

세계 최초 HR신발 신기술 발명

세계 최초 인라인스케이트 기술 개발

NB 코르셋 및 힐링 수즈 등 다수 개발

한국신발중소기업협회장

(사)의공학기능신발 연구소이사장

(사)한국체형보정의학연구소 이사장

(사)대한피트니스협회 이사장

(주)엔비코르셋 대표이사 회장

허인회 기자 hmhs18@hankooki.com. 사진 이혜영 기자