KAIST, 세탁해 다시 쓸 수 있는 나노섬유 마스크 개발
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KAIST, 세탁해 다시 쓸 수 있는 나노섬유 마스크 개발
  • 입력 2020.03.16 15:56
  • 승인 2020-03-16 17:57
  • 수정 2020.03.17 09:05
  • 댓글 0
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직교형태 나노섬유 멤브레인 소재로 제작...20회 빨아도 효과 유지
식약처 승인 거쳐 양산 계획

빨아서 다시 쓸 수 있는 마스크가 개발됐다. 마스크 부족 사태를 해소하는데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 김일두 신소재공학과 교수 연구팀이 직경 100나노~500나노미터(nm) 크기의 나노섬유를 직교 내지는 단일 방향으로 정렬시키는 독자 기술을 활용해 세탁 후에도 우수한 필터 효율을 유지하는 나노섬유 멤브레인을 개발했다고 16일 밝혔다.

김 교수팀은 나노섬유의 배향성을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 ‘절연블럭 전기방사법’을 개발했다. 직교 형태의 나노섬유는 공기필터의 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조다. 공기가 잘 통하고 얇은 두께로도 우수한 필터효율을 보이는 것이 장점이다.

부직포 사이에 나노섬유 필터를 넣은 샌드위치 필터를 손세탁한 후에도 변화가 없어 재사용할 수 있다.

기존 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되는 단점이 있다. 초기 성능을 유지하기 어렵고, 물에 닿으면 정전기 기능이 사라져 필터 효율이 급격하게 떨어지기 때문에 재사용이 불가능하다.

반면, 직교 나노섬유 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과 20회 반복 세척 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지했다. 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않았다.

손세탁 20회 비누세척 후의 미세구조 변화 사진(제공:KAIST)
손세탁 20회 비누세척 후의 미세구조 변화 모습

연구팀은 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용해 살균하면 한 달 이상 사용 가능하다고 설명했다.

겉면마스크 안쪽에 필터를 삽입하는 형태로 제작, 필터를 교체할 수 있도록 해 10~20회 세척한 후에는 필터만 교체해 사용할 수 있도록 했다.

4000회 굽힘 테스트를 반복한 후에도 KF80 이상(600nm 입자, 80% 여과 효율)의 성능이 유지된다.

김일두 교수는 “정열된 나노섬유 기반의 마스크 개발로 마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결하는데 기여할 수 있다”면서 “식약처 승인 등 관련 절차를 거쳐 제품화, 양산에 나설 계획”이라고 밝혔다.

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