20번 빨아도 멀쩡한 재사용 마스크 개발

■ 20번 빨아도 멀쩡한 재사용 마스크 개발

 

● 1달 사용해도 필터 효율 94% 유지, 식약처 승인 신청

 

코로나19 바이러스 감염증 확산으로 마스크 품귀 현상이 일어나고 있는 가운데, 20번을 세탁해도 다시 사용할 수 있는 마스크가 개발되어 주목된다. 현재 사용되는 보건용 마스크는 세탁할 경우, 필터 효율이 현저히 떨어져서 제 기능을 하지 못하는데, 빨아서 다시 사용해도 필터 효율이 그대로 유지되는 기술을 개발한 것이다.

 

2020년 03월 16일 카이스트(KAIST) 신소재공학과 김일두 교수 연구팀은 직경 100-500nm 크기를 갖는 나노 섬유를 직교 내지 단일 방향으로 정렬시키는 독자 기술을 통해서, 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 유지되는 나노 섬유 멤브레인(membrane)을 개발했다고 밝혔다. 기존 방식의 공기 필터는 고분자 소재를 멜트블론(MB) 공법으로 방사한 후, 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성된다.

따라서, 이런 정전식 섬유 필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되는 문제점이 있어 공기 필터의 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다. 또한, 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져tj, 필터 효율이 급격히 떨어지기 때문에 재사용이 불가능하다. 반면, 직교 나노 섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과, 20회 반복 세척 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지, 여과 성능이 잘 유지됨을 확인했다.

 

● 신소재 공학과 김일두 교수팀, 멤브레인 독자 기술로 개발

 

20회 손빨래 후에도 나노 섬유 멤브레인(membrane)의 구조 변화가 전혀 일어나지 않음을 관찰을 통해 확인했다. 이 마스크는 특히 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노 섬유가 녹거나 멤브레인(membrane)의 뒤틀림 현상이 없어tj 에탄올을 이용한 살균·세척의 경우, 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 4,000회의 반복적인 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상 (600nm 입자, 80% 여과 효율)의 성능이 유지되기 때문에 기계적인 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 실험을 통해 확인했다. 2019년 02월 설립된 KAIST 교원 창업 회사인 ㈜김일두 연구소는 방향성이 제어된 나노 섬유 멤브레인(membrane)을 52구 바늘 구멍을 통해 섬유를 토출하는 롤투롤 (roll to roll) 방식의 양산 설비를 구축했다.

 

이 회사는 35㎝의 폭을 갖는 멤브레인(membrane)을 1시간에 7m 정도 생산이 가능해서 하루 평균 1,500장 수준의 나노 섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다. 김일두 교수는 "정열된 나노 섬유 기반의 마스크 필터는 에탄올 소독 세척 또는 가벼운 손세탁을 통해 재사용이 가능하기에, 마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결하는데 기여할 수 있다"고 강조했다. 김일두 교수는 이어 "식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후, 곧 양산 설비 증설을 통해 생산량을 늘리는 한편, 정렬된 멤브레인(membrane)에 항균 기능을 부여해서 사용 안정성이 더욱 향상된 고품질 필터를 개발할 것"이라고 덧붙였다.