KAIST '나노 마스크’ 개발 '20회 세탁해도 재사용'
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KAIST '나노 마스크’ 개발 '20회 세탁해도 재사용'
  • 이승윤 기자
  • 승인 2020.03.16 17:42
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한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 세탁 후에도 필터 효과가 유지되는 신소재 기반 마스크를 개발했다. 코로나 19 확산에 따른 마스크 대란을 해결할 수 있을지 주목된다.

나노섬유 필터 미세구조 변화 사진=뉴시스
나노섬유 필터 미세구조 변화 사진=뉴시스

 

.KAIST는 16일 "신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 직경 100~ 500nm(나노미터)의 나노섬유를 십자 모양처럼 직각으로 교차하거나 일렬로 정렬시키는 독자 기술을 적용한 나노섬유 멤브레인(membrane)을 개발했다"고 밝혔다.

김 교수 연구팀이 개발한 기술은 절연블록 전기방사법이다. 나노섬유의 배향성(Alignment)을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 공정이다.

이 직교 형태의 나노섬유는 공기필터 압력강하를 최소화하고 여과 효율은 최대화할 수 있는 구조로 기존 무배향성 나노섬유 소재와 차별성을 갖는다.

기존 방식의 공기필터는 고분자 소재를 멜트블론(MB) 공법으로 방사한 후, 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성된다.

이러한 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되는 문제점이 있어 공기필터의 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다.

또한, 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져, 필터 효율이 급격히 떨어지기 때문에 재사용이 불가능하다.

반면, 직교 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과 20회 반복 세척 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지했다. 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 일어나지 않는 것도 관찰됐다.

에탄올에 3시간 이상 담가둬도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균 및 세척 시에도 한 달 이상 사용이 가능한 것이 특징이다.

마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체할 수 있어 10~20회 세척 사용 후 필터만 교체해서 사용할 수 있다. 4000회의 반복적인 굽힘 테스트에서도 KF80 이상의 성능이 유지돼 기계적인 내구성 또한 우수하다는 것이 실험을 통해 확인됐다고 연구소는 설명했다.

김일두 교수는 “정렬된 나노섬유 기반의 마스크 필터는 에탄올 소독 세척 또는 가벼운 손세탁을 통해 재사용이 가능해 마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결하는데 기여할 수 있다”고 말했다.

연구팀은 식약처 승인 등 관련 절차를 거쳐 제품화한 뒤 양산에 나설 계획이다. 



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