세탁한 뒤에도 성능을 유지, 재사용할 수 있는 마스크가 국내에서 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 김일두 신소재공학과 교수팀이 직경 100~500나노미터(㎚) 크기 나노섬유를 정렬시키는 독자기술을 개발, 세탁 후에도 필터 효율이 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다고 16일 밝혔다.
연구팀은 '절연블럭 전기방사법'으로 나노섬유 배향성을 제어, 직각으로 교차하는 '직교' 형태의 나노섬유를 제조했다. 이 섬유는 공기필터 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조다. 또 나노섬유 종류, 두께, 밀도 등 변수 조절로 원하는 특성의 멤브레인을 제작할 수 있다. 통기성이 뛰어나고 얇은 두께에서도 우수한 필터 효율을 가질 수 있다.
무엇보다 재사용 가능하다는 점이 특징이다. 기존 공기필터는 고분자 소재를 방사한 후 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성된다. 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실돼 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다. 또 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져 재사용이 불가능하다.
반면 직교 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과 20회 반복 세척 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지, 여과 성능이 잘 유지됐다. 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않음을 확인했다. 이 마스크는 특히 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균·세척의 경우 한 달 이상 사용이 가능한 장점이 있다.
겉면마스크 안쪽에 필터 삽입 교체가 가능해서 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있다. 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다. 이밖에 4000회 반복적인 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상 성능이 유지됐다.
김일두 교수는 “식약처 승인 등 절차를 거쳐 양산 설비 증설을 통해 생산량을 늘릴 것”이라며 “정렬된 멤브레인에 항균기능을 부여해 사용 안정성이 더욱 향상된 고품질 필터를 개발할 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
