[충청신문=대전] 이관우 기자 = 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산으로 마스크 품귀현상이 빚어지는 가운데 국내 연구진이 세탁한 뒤에도 한달여간 재사용할 수 있는 마스크를 개발해 눈길을 끈다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 직경 100~500nm(나노미터) 크기를 갖는 나노섬유를 직교 혹은 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술 개발을 통해 세탁 후에도 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀이 개발한 절연블럭 전기방사법은 나노섬유의 배향성(Alignment)을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 공정으로, 공기필터의 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조다.

특히 직교 형태의 정렬된 나노섬유 제조기술은 나노섬유의 종류, 두께, 밀도 등 변수 조절을 통해 원하는 특성(KF80~N95 성능까지 구현)의 나노섬유 멤브레인을 제작할 수 있고, 배향성도 지니고 있다. 이번에 개발한 마스크가 통기성이 뛰어나고, 얇은 두께에서도 우수한 필터 효율을 보인다는 것이다.

반대로 기존 방식의 공기필터는 고분자 소재를 멜트블로운(Melt-blown) 공법으로 방사한 후, 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성되는데, 이러한 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실돼 공기필터의 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다. 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져, 필터 효율이 떨어지고 재사용 또한 불가능하게 된다.

연구팀의 직교 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험을 거쳐 20회 반복 세척 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지, 여과 성능이 잘 유지된다는 것이 확인됐다. 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않았다.

이 마스크는 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어, 사용자가 에탄올을 이용해 살균·세척을 할 경우 한 달 이상 사용이 가능할 것으로 보인다.

연구팀이 4000회의 반복적인 굽힘 테스트를 진행한 결과, KF80 이상(600nm 입자, 80% 여과효율)의 성능이 유지된다는 것이 확인돼 내구성 또한 우수한 것으로 나타났다.

김일두 교수는“정열된 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 강조했다.