기존 두 가지 방식의 장점을 결합한 마스크 필터/화학연구원 제공

한국화학연구원 황성연·오동엽·박제영 박사팀이 퇴비화 토양에서 한 달 이내 완전 분해되는 생분해성 마스크 필터를 개발했다.
코로나19 이후 재활용이 불가능해 심각한 환경오염을 일으키고 있는 기존 필터는 흙에서 썩지 않는 폴리 프로필렌으로 만들고 있다.
이번 필터는 친환경이면서도 습기에 강해 세척 후 여러 차례 재사용이 가능하고 숨쉬기도 편해 기존 제품의 단점도 보완한 것으로 알려졌다.
연구팀은 생분해성 바이오플라스틱인 폴리부틸렌 숙시네이트를 이용했다.
섬유 형태로 뽑은 후 겹쳐서 부직포를 만들고 게 껍질에서 추출한 키토산 나노위스커로 코팅해 최종 필터를 만들었다.
개발한 필터는 코팅표면의 정전기를 이용해 외부물질을 달라붙게 하는 방식과 체처럼 외부물질을 거르는 방식 두 가지를 활용했다.
나노(백만분의 일) 섬유와 마이크로(천분의 일) 섬유를 겹쳐서 그 사이의 공간을 바이러스나 미세먼지가 체에 걸린 것처럼 통과하지 못하게 했다.
기존 체 방식의 필터는 나노 섬유로만 이뤄져 있어서 섬유 사이의 공간이 매우 좁아 숨쉬기가 답답한 단점이 있다.
연구팀은 나노보다 조금 더 직경이 큰 마이크로 섬유를 같이 활용해서 기공을 크게 해 통기성을 높였다.

         퇴비화 토양에서 4주 이내에 분해되는 사진/화학연구원 제공

그 다음 키토산 나노위스커 코팅으로 바이러스나 미세먼지 등을 달라붙게 해 외부 물질의 포집 능력을 높였다.
자석에 끌리듯 음극의 바이러스가 양극의 키토산 코팅에 달라붙어 마스크를 통과하지 못하게 만들었다.
습기에 취약하지 않아 필터 기능도 오래 유지돼 여러 번 재사용할 수 있다.
연구팀은 숨쉬기 편하면서도 공기 중에 떠다니는 0.3 마이크로미터 미세입자를 95% 이상 차단하는 필터링 성능을 가졌다고 밝혔다.
현재 시중에 판매되고 있는 제품인 N95 필터 성능 수준이다.
마스크 착용 전과 착용 후의 호흡 압력 차가 59파스칼(Pa)로 낮아 일반 KF94 마스크의 70Pa보다도 통기성이 좋다.
분해 테스트 결과에서는 퇴비화 토양에서 28일 이내에 생분해됐다.
이번 필터는 기존 필터를 만드는 대표적 두 공정인 멜트블로운 또는 전기방사 공정을 활용해 생산할 수 있기 때문에 대량생산에도 적용할 수 있다.
연구팀은 이번 기술이 국내에서 보유한 기술을 응용한 아이디어 특허에 가까운 만큼 국내 많은 기업들이 제품화에 사용할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

  연구팀의 연구결과가 실린 국제학술지 '어드밴스드 사이언스' 표지논문/화학연구원 제공

한편 이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 3월호에 표지논문으로 게재됐다.
 

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