KAIST 김일두 교수팀“하루 1500장 생산 가능”
대전 유성구 한국과학기술연구원(KAIST) 내에 마련된 나노섬유 마스크 필터 생산시설에서 한 연구원이 생산 중인 필터를 살펴보고 있다. KAIST 제공

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 우려로 마스크 품귀 현상이 지속 중인 가운데 20번 손빨래 해도 재사용이 가능한 나노섬유 마스크 필터가 국내에서 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 16일 신소재공학과 김일두 교수 연구진이 독자적인 나노섬유 기술을 이용해 세탁 후에도 우수한 효율이 유지되는 마스크 필터용 막(멤브레인)을 개발했다고 밝혔다.

연구진에 따르면 이 필터는 기존 마스크의 KF80 이상의 성능을 갖는다. 4,000번을 반복해서 굽혔다 폈다 해도 이 성능이 유지된다는 게 연구진의 설명이다.

세척에도 강하다. 연구진은 이 필터를 에탄올에 3시간 넘게 담가도 녹거나 뒤틀리지 않는 것을 확인했다. 에탄올에 담그는 방식으로 20번 반복 세척한 뒤에도 여과 효율을 94% 이상 유지했고, 손으로 가볍게 20번 빨았을 때도 구조 변화가 일어나지 않았다고 연구진은 전했다.

이런 성능이 가능한 건 지름 100~500나노미터(1㎚=10억분의 1m)의 미세한 나노섬유를 촘촘하게 교차시킨 정렬 기술 덕분이다. 나노섬유가 마치 야구장 그물처럼 직교 형태로 배열되면 이물질이 통과하지 못해 걸러지는 물리적 필터 역할을 한다고 연구진은 소개했다.

기존 마스크에 사용 중인 필터의 경우엔 대부분 정전기로 이물질을 붙잡는다. 그런데 필터 표면에 형성돼 있는 정전기는 시간이 지날수록 사라지기 때문에 재사용하기 어렵다. 또 수분이 닿아도 정전기 기능이 줄어 필터 효율은 급격하게 떨어진다. 반면 직교 나노섬유 필터는 정전기가 아니라 물리적 방식으로 여과 기능을 하기 때문에 외형이 크게 바뀌지 않는 이상 오랫동안 효율을 유지할 수 있다.

연구를 주도한 김 교수는 “힘을 잔뜩 줘서 빨지 않고 에탄올에 담그거나 스프레이로 에탄올을 뿌리는 식으로 세탁하면 성능이 가장 잘 유지된다”며 “마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에 따른 환경 문제를 동시에 해결하는 데 기여할 수 있다”고 말했다.

연구진은 지난해 2월 대전 KAIST 교내 창업기업으로 문을 연 ‘김일두연구소’에 나노섬유 필터 양산 설비를 구축했다. 이곳에선 폭 35㎝의 필터를 1시간에 7m 정도 생산이 가능하다. 기존 마스크에 끼워 쓸 수 있는 나노섬유 필터를 하루 평균 1,500장 정도 만들 수 있는 양이다.

연구진은 이 필터에 대해 식품의약품안전처의 승인 절차를 거쳐 조만간 제품화할 계획이다. 김 교수는 “나노섬유 필터 하나 가격은 2,000원선으로 예상한다”며 “곧 설비를 증설해 생산량을 늘리고 항균 기능도 추가해 고품질 필터로 개발할 것”이라고 덧붙였다.

임소형 기자 precare@hankookilbo.com

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