이번 연구를 수행한 연구진. 정상빈(왼쪽부터) 한국산업기술시험원 박사, 정재희 세종대 교수, 최동윤 생기원 박사, 이동욱 박사후연구원,[한국생산기술연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 공기 중에 떠도는 병원체와 감염자의 분비물, 타액, 혈액 등의 체액 속 병원체는 보호장비를 통해 1차 감염을 막더라도 2차 감염 우려가 있다. 보호복, 마스크와 같은 개인 보호장비(PPE) 표면에 묻어 장기간 생존할 수 있기 때문이다.

한국생산기술연구원 바이오메디칼생산기술센터 최동윤 수석연구원 연구팀과 세종대 기계공학과 정재희 교수 연구팀이 꽃잎 모사 나노구조체를 섬유표면에 형성해 우수한 방오·항균 기능을 부여한 섬유 코팅기술을 개발했다.

나노구조체가 만들어지면 초소수성 및 가시광활성 기능이 형성돼 오염물질 부착을 줄이면서 일상 속 가시광선으로 병원체를 살균할 수 있는 항균·항바이러스 섬유 제조가 가능하다.

PPE 섬유 표면에 병원체가 달라붙지 못하게 하거나 잘 떨어져 나가도록 방오(Antifouling) 효과를 부여하기 위해 초소수성 3차원 나노구조를 제조하는 기술이 연구되고 있다.

그러나 기존 화학적 합성 방법은 고온·고압 조건과 12시간 이상의 긴 공정시간으로 인해 대면적의 기능성 나노구조체 섬유 제조 및 대량생산에는 적용이 어렵다.

연구팀은 빠르고 간단하게 초소수성 나노구조체를 섬유 표면에 형성할 수 있는 증발유도 자기조립 공정을 통해 문제를 해결했다.

연구팀은 이 기술을 바탕으로 아세톤과 같이 증발이 빠른 코팅용액에 섬유를 담갔다 꺼내 40~60℃의 낮은 온도에서 경화하면 2시간 이내에 나노구조체가 고밀도로 형성된 섬유를 얻을 수 있음을 확인했다.

이번 연구결과가 게재된 국제학술지 '스몰' 4월 4일 표지.[한국생산기술연구원 제공]

개발된 섬유는 박테리아 현탁액을 비롯해 점성이 높은 혈장, 타액, 혈액에서도 초소수성에 의한 탁월한 방오성을 보이는 것으로 나타났다.

또한 포도상구균과 대장균의 경우 1시간의 실내조명에서, MS2 박테리오파지는 2시간 내 99.99% 살균되는 것으로 확인됐다.

특히 박테리아 현탁액을 기능성 섬유에 분무하면 방오 및 광살균 성능의 시너지 효과로 30분 만에 100% 살균된다.

최동윤 박사는 “저온 딥코팅 공정으로 빠르고 간단하게 방오·항균 기능을 갖는 나노구조체를 형성할 수 있어 대면적·대량생산에 적합한 섬유 코팅기술”이라며 “일상생활 속 가시광 에너지를 이용한 항균, 항바이러스 기능성 섬유 제조기술은 필터, 마스크, 방호복 등 다양한 소재로 활용할 수 있어 개발된 성과를 바탕으로 공정성과 내구성을 높이는 후속 연구를 통해 실용화할 계획”이라고 말했다.

이번 연구성과는 재료분야 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 4월 4일 표지논문으로 선정됐다.