나노섬유 필터가 삽입된 면마스크 사진. 면마스크 별도 반복 세척 및 나노섬유 필터의 반복적인 소독 교체 가능하다.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 신종 코로나바이러스감염증(코로나19)의 급속한 확산으로 인해 마스크 사용량이 늘어나면서 품귀현상을 겪고 있는 가운데 20회 이상 세탁 후 재사용할 수 있는 마스크가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 직경 100~500nm(나노미터) 크기를 갖는 나노섬유를 기반으로 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다고 16일 밝혔다.

나노섬유 제조기술은 나노섬유의 종류, 두께, 밀도 등의 변수 조절을 통해 원하는 특성의 나노섬유 멤브레인을 제작할 수 있다는 점과 배향성을 지니고 있다. 이때문에 통기성이 뛰어나고, 얇은 두께에서도 우수한 필터 효율을 가질 수 있다.

기존 방식의 공기필터는 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져, 필터 효율이 급격하게 떨어지기 때문에 재사용이 불가능하다.

연구팀이 개발한 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과 20회 반복 세척후에도 초기 여과 효율 94%, 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않음을 관찰을 통해 확인했다. 이 마스크는 특히 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균세척의 경우 한 달 이상 사용이 가능한 장점이 있다.

또 겉면마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체가 가능해서 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있고 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다. 이밖에도 4000회의 반복적인 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상의 성능이 유지되기 때문에 기계적인 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 실험을 통해 확인했다.

KAIST 교원 창업회사 김일두연구소는 방향성이 제어된 나노섬유 멤브레인을 52구 바늘구멍을 통해 섬유를 토출하는 롤투롤 방식의 양산 설비를 구축했다. 이 회사는 35cm의 폭을 갖는 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산이 가능해 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다.

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

그는 또 “식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후 곧 양산 설비 증설을 통해 생산량을 늘리는 한편 정렬된 멤브레인에 항균기능을 부여해 사용 안정성이 더욱 향상된 고품질 필터를 개발할 것”이라고 덧붙였다.

nbgkoo@heraldcorp.com

부직포-나노섬유필터-부직포 샌드위치 필터의 20회 손세탁 모습.[KAIST 제공]