국내 연구진이 최대 20회까지 세탁해도 성능이 떨어지지 않는 마스크 개발에 성공했다. 코로나19 감염사태가 장기화되는 가운데 마스크 하나로 한달간 사용이 가능해 마스크 품귀 현상을 해소하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
KAIST는 김일두 신소재공학과 교수 연구팀이 20회까지 세탁해도 필터의 효율이 94% 유지되는 새로운 나노섬유 필터(멤브레인)을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구팀은 직경 100~500nm 크기를 갖는 '나노섬유'를 독자기술 개발을 통해 세탁 후에도 필터 효율이 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다.
일반적으로 사용하는 마스크는 정전기용 필터를 사용하고 있어 시간이 지날수록 섬유 표면의 정전기가 소실됨에 따라 성능이 떨어진다. 또 수분이나 물에 닿으면 정전기 기능이 사라지며 필터 효율이 떨어져 재사용할 수 없다. 때문에 세계보건기구(WHO)도 1회용 보건마스크의 재사용을 금지하고 있다.
나노섬유는 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세실로, 나노실을 활용할 경우 섬유를 현재보다 100분의 1 정도로 가늘게 만들 수 있다. 업계에서는 이 소재를 기반으로 만든 필터가 제 기능을 발휘할 경우 1회용 마스크 대란을 어느 정도 해소할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구팀이 개발한 '절연블럭 전기방사법'은 직교(直交) 형태의 나노섬유를 제조하는 공정이다. 직교형태의 나노섬유는 공기필터의 압력 강하를 최소화하고, 여과 효율을 최대로 끌어낸다는 특징이 있다.
특히 직교형태의 나노섬유 기반 마스크는 세척 등에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 거의 일어나지 않는 사실이 확인됐다. 실제로 에탄올에 3시간 이상 담가둬도 섬유가 녹거나 뒤틀림 현상이 없었다. 또 살균 세척 실험을 수행한 결과 20회 반복 세척 후에도 마스크가 초기 여과 효율을 94% 이상 유지했다.
이밖에 겉면마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체가 가능해서 10~20회 세척 후 필터를 교체할 수 있고, 4000회의 반복 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상의 성능이 유지돼 내구성이 매우 우수하다는 점이 실험을 통해 확인됐다.
KAIST 교원 창업회사인 김일두연구소는 지난해 2월 설립돼 35cm의 폭을 갖는 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산이 가능해 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다고 설명했다.
김 교수는 나노섬유 멤브레인 제품의 식약처 허가 신청을 앞두고 있다.
통상 식약처의 허가는 40일 이상 소요되나 시중의 마스크 대란 등을 감안해 규제와 절차 등이 간소화되고 있어 특별한 문제가 없으면 내달 허가가 나올 수도 있다. 허가가 나오면 김 교수는 생산량을 최대 5만장까지 늘릴 계획인 것으로 전해졌다.
김일두 교수는 "에탄올 소독 세척이나 손세탁만으로 재사용이 가능해 마스크 품귀 문제나 마스크를 폐기할 때 발생하는 환경 문제를 동시에 해결할 수 있다"며 "식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후 양산 설비를 증설해 생산량을 늘리겠다"고 했다.
(데일리팝=임은주 기자)
