화학뉴스

국내 연구진이 세탁해서 다시 사용하는 나노 필터 마스크를 대량생산하는 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 김도현 교수 연구팀이 원심력을 이용해 마스크용 나노섬유 필터를 대량으로 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.
최근 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 사태로 세탁해 재사용할 수 있는 고분자 마이크로·나노섬유 기반 마스크 필터가 주목받고 있다.
섬유가 무작위로 얽힌 부직포 형태의 기존 멜트블로운(Melt-Blown) 필터는 필터를 여러장 겹쳐야 해 숨쉬기가 어렵고 정전기 방식이라 수분에 약해 시간이 갈수록 효율이 떨어지는 문제가 지적되고 있다.
반면, 매우 얇은 고분자 나노섬유 기반 필터는 정전기 없이 기계적 여과를 통해 미세먼지와 바이러스를 90% 이상 차단할 수 있고 수분 때문에 미세먼지 포집 효율이 떨어지지 않아 여러 차례 재사용이 가능하다.
그러나 매우 얇은 섬유를 만들기 위해서는 수십kV의 고전압이 필요하고 현재는 1시간당 생산속도가 최대 1g에 불과해 대량생산이 어렵다는 한계가 있다.
연구팀은 솜사탕 기계처럼 고분자 용액을 회전해 배출하는 방식의 원심 방사 디스크(원판) 시스템을 개발했고 디스크를 3개 층으로 만들어 나노섬유 필터의 생산속도를 획기적으로 높이는데 성공했다.
1시간당 머리카락 굵기의 100분의 1 정도인 500나노미터 두께의 나노섬유 25g을 생산했다. KF94 마스크 필터 30개에 해당하는 양이며 기존 전기방사 공정 생산량의 약 30배에 달하는 것으로 알려졌다.
연구팀이 개발한 필터는 비말을 완벽하게 차단할 수 있고 사용된 섬유 양에 따라 KF80 이상의 포집 효율을 확보하는 것으로 나타났다.
김도현 교수는 “나노 필터 마스크 단가를 획기적으로 낮출 수 있는 기술”이라며 “나노물질의 인체 안정성이 입증되면 필터 대량생산 공정에 적용할 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구 결과는 국제학술지 ACS Macro Letters 3월호 표지논문으로 선정됐다. (강윤화 선임기자)