20번 이상. 빨아쓰는 나노 마스크 출시된다

마스크 대란을 잠재울 수 있는 세탁해도 기능이 유지되는 ‘나노섬유 마스크’가 개발돼 마스크 품귀 현상을 해결할 수 있을지 관심이 집중된다.

한국과학기술원 KAIST(총장 신성철)는 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 20회 세탁해도 재사용 가능한 나노섬유 마스크를 개발했다고 16일 밝혔다.

김 교수 연구팀은 직경 100~500나노미터(nm) 크기의 나노섬유를 직교 내지 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술을 개발, 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다.

김 교수 연구팀이 개발한 절연블럭 전기방사법은 나노섬유의 배향성(Alignment)을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 공정이다.

이 직교 형태 나노섬유는 공기필터 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조로, 기존 무배향성 나노섬유 소재와 차별성을 갖는다.

아울러 겉면마스크 안쪽에 필터 삽입 교체가 가능해 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있고 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다.

이밖에 4000회의 반복적인 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상(600nm 입자, 80% 여과 효율)의 성능이 유지되기 때문에 기계적 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 실험을 통해 확인했다고 KAIST는 덧붙였다.

기존 멜트블로운(Melt-blown) 필터는 섬유가 무작위로 얽힌 부직포 형태로 기공 크기가 천차만별이어서 작은 입자까지 차단하려면 여러 장의 필터를 겹쳐야 했다.

또 섬유 표면에 형성된 정전기가 수분에 닿으면 사라져 일정 시간이 흐르거나 세탁하면 필터효율이 급격하게 떨어진다.

나노섬유 종류, 두께, 밀도 등의 변수 조절을 통해 원하는 특성(KF80~N95)을 구현할 수 있다.
통기성이 뛰어나고 얇은 두께에서도 우수한 필터 효율을 가질 수 있다는 점이 장점이다.

한편 작년 2월 설립된 KAIST 교원 창업회사인 주식회사 김일두연구소는 방향성이 제어된 나노섬유 멤브레인을 52구 바늘구멍을 통해 섬유를 토출하는 롤투롤 (roll-to-roll) 방식의 양산 설비를 구축했다.

이 회사는 35cm 폭을 갖는 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산이 가능, 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다.

김일두 교수는 "정열된 나노섬유 기반의 마스크 필터는 에탄올 소독 세척 또는 가벼운 손 세탁을 통해 재사용이 가능, 마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결하는데 기여할 수 있다"고 강조했다.

이어 김 교수는 "식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후 곧 양산 설비를 증설하는 한편 정렬된 멤브레인에 항균기능을 부여해 사용 안정성이 더 향상된 고품질 필터를 개발하겠다"고 말했다.