화학연, 흙에서 100% 썩는 N95 친환경 마스크 필터 개발
100% 자연분해와 함께 숨쉬기 편하고 재사용이 가능한 N95 성능의 신개념 생분해 마스크 필터가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국화학연구원은 황성연·오동엽·박제영 박사 연구팀이 기존 마스크 필터의 단점을 보완한 친환경 생분해성 마스크 필터를 개발했다고 22일 밝혔다.
기존 마스크 필터는 정전기 필터와 섬유 가닥을 교차시키는 방법 등 두 가지 방식으로 제조된다.
이중 시중 마스크의 90%를 차지하고 있는 정전기 필터 방식은 정전기는 건조할 때 잘 일어나기 때문에 습기에 취약하고, 섬유 가닥 교차 방식은 빈 공간이 좁은 만큼 통기성이 부족해 사람이 숨쉬기 힘들다는 단점이 있다.
연구팀은 우선 생분해 플라스틱을 가느다란 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 굵기 섬유와 ㎛(마이크로미터·1000분의 1㎜) 굵기 섬유로 뽑은 뒤, 이들 섬유 가닥을 교차시켜 부직포를 만들었다.
기존 필터는 나노 크기 섬유로만 이뤄진 탓에 섬유 사이의 공간이 좁아 숨쉬기 답답했는데, 직경이 조금 더 큰 마이크로 섬유를 활용해 통기성을 높였다.
이렇게 만든 부직포를 '키토산 나노위스커'(게 껍데기에서 추출한 키토산을 나노 입자로 만들어 표면적을 넓힌 소재)로 코팅해 미세먼지를 포집하는 데 성공했다.
기존 정전기 필터 방식은 정전기를 발생시켜 바이러스나 미세먼지 등을 달라붙게 하는데, 정전기가 습기에 취약해 시간이 갈수록 필터 기능이 떨어지게 된다.
키토산은 '양극'(+)을 띠는 성질이 있어 전하 원리에 의해 음극(-)을 띠는 미세먼지나 바이러스 등 외부 물질을 잡아당길 수 있다.
일시적으로 발생하는 정전기가 아닌 영구적인 양전하 물질을 이용하기 때문에 습기에 강하고 여러 차례 재사용할 수 있다.
새로 개발된 필터는 2.5㎛ 크기의 공기 중 바이러스·미세먼지의 98.3%를 차단해 기존 N95 마스크 필터 성능과 비슷한 것으로 나타났다.
사용 후 쓰레기 분해 테스트에서도 퇴비화 토양 조건에서 28일 안에 생분해되는 것으로 나타났다.
황성연 바이오화학소재연구단장은 “본 기술은 국내에서 보유한 기술을 응용했기 때문에 아이디어 특허에 가깝다”며 “향후 플라스틱 문제를 해결하기 위해 국내 많은 기업들이 제품화에 사용할 수 있길 바란다”고 말했다.
이어 “국내에 아직까지 생분해성 플라스틱을 매립할 수 있는 전용매립장이 없는데, 마스크를 생분해 소재로 대체하는 것은 탄소중립 사회로 가는 중간과정이며 최종적으로는 이를 효율적으로 분해시킬 수 있는 퇴비화 매립장이 제도적으로 필요하다”고도 했다.
한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 표지논문으로 게재됐다.
한국화학연구원은 황성연·오동엽·박제영 박사 연구팀이 기존 마스크 필터의 단점을 보완한 친환경 생분해성 마스크 필터를 개발했다고 22일 밝혔다.
기존 마스크 필터는 정전기 필터와 섬유 가닥을 교차시키는 방법 등 두 가지 방식으로 제조된다.
이중 시중 마스크의 90%를 차지하고 있는 정전기 필터 방식은 정전기는 건조할 때 잘 일어나기 때문에 습기에 취약하고, 섬유 가닥 교차 방식은 빈 공간이 좁은 만큼 통기성이 부족해 사람이 숨쉬기 힘들다는 단점이 있다.
연구팀은 우선 생분해 플라스틱을 가느다란 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 굵기 섬유와 ㎛(마이크로미터·1000분의 1㎜) 굵기 섬유로 뽑은 뒤, 이들 섬유 가닥을 교차시켜 부직포를 만들었다.
기존 필터는 나노 크기 섬유로만 이뤄진 탓에 섬유 사이의 공간이 좁아 숨쉬기 답답했는데, 직경이 조금 더 큰 마이크로 섬유를 활용해 통기성을 높였다.
이렇게 만든 부직포를 '키토산 나노위스커'(게 껍데기에서 추출한 키토산을 나노 입자로 만들어 표면적을 넓힌 소재)로 코팅해 미세먼지를 포집하는 데 성공했다.
기존 정전기 필터 방식은 정전기를 발생시켜 바이러스나 미세먼지 등을 달라붙게 하는데, 정전기가 습기에 취약해 시간이 갈수록 필터 기능이 떨어지게 된다.
키토산은 '양극'(+)을 띠는 성질이 있어 전하 원리에 의해 음극(-)을 띠는 미세먼지나 바이러스 등 외부 물질을 잡아당길 수 있다.
일시적으로 발생하는 정전기가 아닌 영구적인 양전하 물질을 이용하기 때문에 습기에 강하고 여러 차례 재사용할 수 있다.
새로 개발된 필터는 2.5㎛ 크기의 공기 중 바이러스·미세먼지의 98.3%를 차단해 기존 N95 마스크 필터 성능과 비슷한 것으로 나타났다.
사용 후 쓰레기 분해 테스트에서도 퇴비화 토양 조건에서 28일 안에 생분해되는 것으로 나타났다.
황성연 바이오화학소재연구단장은 “본 기술은 국내에서 보유한 기술을 응용했기 때문에 아이디어 특허에 가깝다”며 “향후 플라스틱 문제를 해결하기 위해 국내 많은 기업들이 제품화에 사용할 수 있길 바란다”고 말했다.
이어 “국내에 아직까지 생분해성 플라스틱을 매립할 수 있는 전용매립장이 없는데, 마스크를 생분해 소재로 대체하는 것은 탄소중립 사회로 가는 중간과정이며 최종적으로는 이를 효율적으로 분해시킬 수 있는 퇴비화 매립장이 제도적으로 필요하다”고도 했다.
한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 표지논문으로 게재됐다.
메디컬투데이 김동주 ([email protected])
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