코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 영향으로 항바이러스 섬유에 관심이 집중되고 있다.
바이러스는 지방층 막(지질막) 존재 여부에 따라 엔벨로프 바이러스와 논엔벨로프 바이러스로 구분되며, 코로나19는 엔벨로프 바이러스로 지질막을 파괴(변성)시키면 비활성화할 수 있어 항바이러스 섬유는 대부분 표면에 지질막을 파괴시키는 기능을 보유하고 있는 것으로 파악되고 있다.
물론, 엔벨로프 바이러스 전반에 효과를 나타내는 것이고 코로나19를 완벽히 차단할 수 있는지 실험 결과는 없으나 동일한 엔벨로프 바이러스인 인플루엔자 등에도 효과를 나타낸다면 코로나19에도 유효할 것으로 기대되고 있다.

제4급 암모늄염, 바이러스 파괴 “탁월”
양이온 계면활성제인 제4급 암모늄염은 엔벨로프 바이러스 파괴 효과를 보유한 것으로 파악되고 있다.
일본 경제산업성의 요청으로 제품평가기술기반기구(NITE)가 고농도 알코올을 대신해 코로나19 소독용으로 투입한 실험에서 차아염소산수와 함께 평가 대상으로 이름을 올린 바 있다.
표면에 고정화돼 기능을 유지할 수 있다면 섬유에서도 유효성을 발휘할 것으로 기대되고 있다.
지질막 파괴와 세균의 세포막을 파괴하는 기능이 서로 비슷하다는 점에서 항균섬유가 항바이러스성까지 보유한 사례도 있는 것으로 알려졌다.
닛카케미칼(Nicca Chemical)은 Niccanon RB를 1987년부터 제4급 암모늄염을 사용한 섬유가공용 항균방취제로 공급하고 있으며 최근 ISO18184 실험을 통해 A형 인플루엔자(H3N2) 바이러스를 파괴하는데 효과를 나타낸 것으로 확인됐다.
실험 결과 Niccanon RB로 가공한 면이나 폴리에스터(Polyester) 혼직물에 존재하는 바이러스는 120분 동안 99.9% 이상 줄었고 앞으로 코로나19에도 효과가 있는지 확인할 예정이다.
Niccanon RB는 일본과 아시아 각국에 널리 판매되고 있는 닛카케미칼의 주력제품 가운데 하나이며, 2020년 3월 이후에는 코로나19 영향으로 마스크나 의료가운용 수요가 증가하고 있는 것으로 알려졌다.
특히, 베트남과 인도네시아 등 동남아 각국 정부가 구매하면서 거래량이 급증하고 있다.
닛카케미칼은 유럽 바이오사이드규제(BRP)와 미국 환경보호국(EPA) 기준에 맞추어 Niccanon RB-40을 개발했으며 동일 실험에서 A형 인플루엔자에 대해 항바이러스성을 나타낸다는 것을 확인해 6월부터 유럽‧미국 판매도 시작한 것으로 알려졌다.

방호복‧마스크용으로 적용 확대
시키보(Shikibo)는 항바이러스 가공 브랜드 Flutect를 2006년부터 공급하고 있으며 제4급 암모늄염으로 제조한 약제를 독자적인 가교제를 투입해 섬유에 가교결합시킴으로써 항바이러스 효과와 세탁내구성을 확보했다.
요양시설 유니폼 등에 사용하는 텍스타일 용도로 공급하고 있으며 레이온 100% 부직포를 사용한 Flutect 마스크도 판매하고 있다.
조류 인플루엔자를 대상으로 항바이러스성을 확인했으며 최근에는 코로나19와 동일한 분류로 구분하는 인간 코로나(229E)에 대해서도 실험을 실시했다.
합침시킨 Flutect 부직포에서 바이러스가 99.9% 이상 감소한 것을 확인했으며 실험 결과 정확도를 높이는데 주력하고 있다.
그동안 장갑, 수건 용도가 주류를 이루었으나 항바이러스성이 확인되면 방호복, 마스크, 속옷, 잠옷류로도 채용이 가능할 것으로 기대하고 있다.
마낙(Manac)이 공급하고 있는 Etak은 제4급 암모늄과 실란 화합물을 조합한 에톡시실란(Ethoxysilane)계 화합물로 이루어진 고정화 항균 및 항바이러스제로 최근 가공 항균필터로 고양이 코로나(FIPV: 고양이 복막염 바이러스)에 효과를 나타내는 것을 확인했다.
쿠라보(Kurabo)는 마낙의 Etak을 활용해 섬유 표면에 고정화시키는 독자적인 가공기술을 보유하고 있으며, 인플루엔자 등 엔벨로프 바이러스에 효과가 있다는 것을 확인함에 따라 원단을 중심으로 천연소재로 가공해 공급하는데 주력하고 있다.
의류, 의료용 시트 등으로 채용된 바 있으며 거래량이 계속 증가하고 있는 것으로 알려졌다.

도레이, 사스 사례 응용해 코로나에도 대응
도레이(Toray)는 항균방취 및 제균소재인 Makpec이 엔벨로프 바이러스에 효과를 나타내는 것으로 파악하고 있다.
Makpec은 합성섬유용 염료와 유사한 유기성‧무기성을 보유한 특수 기능제(유기금속화합물)를 폴리에스터 등 섬유 표층에 흡착 및 유지시킴으로써 세균이 옷에 붙었을 때 세균의 세포막을 파괴시킨 후 사멸시키는 기능이 있는 것으로 알려졌다.
세포막과 비슷한 구조를 가진 엔벨로프 바이러스 지질막도 파괴하고 숙주에 침투해 증식을 막을 수 있을 것으로 기대하고 있다.
2003년 사스(SARS: 중증급성호흡기증후군) 유행 당시 도레이가 중국 방역기구와 협업해 검증한 결과 사스 바이러스에 대한 항바이러스성을 입증한 바 있다.
사스는 코로나19와 마찬가지로 새롭게 변이된 코로나바이러스가 원인인 질병이기 때문에 사스와 동일한 검증을 실시하기는 어려우나 원리적으로는 코로나19에도 항바이러스성을 나타낼 것으로 기대하고 있다.
Mekpec은 그동안 의료용 유니폼 등으로 채용된 바 있으나 항바이러스성을 앞세워 제안하지는 않았다.
도레이는 코로나19 사태 속에서 새로운 사업기회를 창출할 수 있다는 판단 아래 최근 코로나19 바이러스를 대상으로 한 검증을 실시하는 방안을 검토하고 있다.
또 앞으로 Makpec을 항바이러스 소재로 공급하기 위해 필요한 기준을 정비하고 판매량 확대로 이어지도록 총력을 기울일 방침이다.

도요보, 항바이러스 마스크 상업화 눈앞으로…
도요보(Toyobo)는 아크릴을 개질하는 과정에서 아크릴레이트(Acrylate)에 항바이러스성을 부여한 항바이러스 소재 Viablock을 공급하고 있다.
표면에 음이온성 관능기를 고밀도로 보유하고 있어 바이러스 지질막은 물론 단백질을 파괴할 수 있으며 비활성화 및 흡착을 방지하는데 도움이 되는 것으로 알려졌다.
자회사 엑슬란(Japan Exlan)을 통해 생산하고 있으며 섬유와 미립자(에멀전과 건조분체) 2가지 형태로 공급하고 있는 가운데 미립자형은 코팅제에 추가하는 형태로 섬유가공제로도 사용하고 있다.
부직포 Viablock NW도 생산하고 있다.
인플루엔자 바이러스에 대한 효과는 이미 확인한 상태이며 논엔벨로프 바이러스인 고양이칼리시바이러스에 대해서도 유효성을 나타냈고 엔벨로프 바이러스에 특히 강한 것으로 파악되고 있다.
코로나19에 대해서는 검증하지 않았으나 동일 효과를 낼 것으로 예상하고 있으며 수요도 증가세를 나타내고 있다. 특히, 마스크 분야의 수요 증가가 가파른 것으로 파악되고 있다.
섬유 전문상사인 도요시마(Toyoshima)는 클라우드 펀딩 서비스 사이트인 Makuake를 통해 Viablock을 사용한 마스크를 상업화하는 방안을 모색하고 있다. 
펀딩 목표액 100만엔을 설정해 현재 1억2000만엔을 모집함에 따라 상업화 가능성이 높아지고 있다.
도요보가 Viablock을 판매하기 시작한 2015년 이후 섬유 분야에서 마스크, 매트릭스 중면로, 미립자를 사용한 후가공 분야는 의료기관용 유니폼 등으로 공급하고 있다. 
앞으로는 장갑, 커튼, 벽지, 담요 등으로도 활용이 가능할 것으로 예상하고 있다.
도요보는 마스크용 수요가 앞으로도 계속 증가할 것으로 전망하고 있으며 2020년 Viablock 매출이 1억엔에 달할 것으로 예측하고 있다.
현재 생산능력으로도 충분히 대응이 가능하나 판매량이 더 늘어나면 생산능력을 확대할 필요가 있다고 판단하고 증설 가능성을 열어두고 있다.

KAIST, 필터효율 우수 나노섬유 멤브레인 개발
국내에서는 한국과학기술원(KAIST) 김일두 신소재공학과 교수 연구팀이 직경 100-500nm 크기의 나노섬유를 직교 혹은 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술 개발을 통해 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다.
절연블럭 전기방사법으로. 나노섬유의 배향성(Alignment)을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있으며 직교 형태의 나노섬유는 공기필터의 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조로 기존 무배향성 나노섬유 소재와 차별화되고 있다.
기존 방식의 공기필터는 고분자 소재를 멜트블로운(Melt-blown) 공법으로 방사한 후 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성되며, 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되는 문제점이 있어 공기필터의 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다. 또 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져 필터 효율이 급격하게 떨어지기 때문에 재사용이 불가능하다.
반면, 직교 나노섬유 기반 마스크는 에탄올(Ethanol) 살균‧세척 실험한 결과 20회 반복 세척 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지하고 여과 성능이 잘 유지되는 것을 확인했으며, 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않음을 관찰을 통해 확인했다.
특히, 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균‧세척으로도 한 달 이상 사용이 가능한 장점이 있다.
아울러 겉면마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체가 가능해서 10-20회 세척 사용 후 필터를 교체할 수 있고 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다. 
이밖에 4000회 반복적인 굽힘테스트 후에도 KF80 이상(600nm 입자에 80% 여과 효율)의 성능이 유지되기 때문에 기계적인 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 확인했다.
2019년 2월 설립된 KAIST 교원 창업회사인 김일두연구소는 방향성이 제어된 나노섬유 멤브레인을 52구 바늘구멍을 통해 섬유를 토출하는 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식의 양산설비를 구축했고 35cm 폭의 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산할 수 있어 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있는 것으로 알려졌다. 식품의약품안전처의 승인이 떨어지면 현재 1500장 수준인 생산량을 최대 5만장으로 확대할 계획이다. 
다만, 일부에서는 나노섬유 멤브레인의 제조공정에서 인체에 유해한 물질이 생성될 수 있다는 우려를 제기다고 있다. 나노섬유 멤브레인 공정에서 미량이나마 치명적인 간 독성과 생식독성을 일으키는 유기용제가 검출돼 유해성 문제를 일으킬 수 있다는 것이다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)