KAIST, 20회 세탁해도 성능 유지되는 나노섬유 마스크 개발
상태바
KAIST, 20회 세탁해도 성능 유지되는 나노섬유 마스크 개발
  • 여용준 기자
  • 승인 2020.03.16 11:05
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

부직포-나노섬유필터-부직포 샌드위치 필터의 3시간 에탄올 세척 결과. [사진=KAIST]
부직포-나노섬유필터-부직포 샌드위치 필터의 3시간 에탄올 세척 결과. [사진=KAIST]

[이뉴스투데이 여용준 기자] KAIST가 20회 세탁해 사용해도 성능이 유지되는 나노섬유 마스크를 개발했다. 최근 코로나19로 마스크 수요가 급격히 높아지는 상황에서 좋은 댕나이 될 것으로 보인다. 

KAIST는 김일두 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 직경 100~500㎚ 크기를 갖는 나노섬유를 직교 내지는 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술 개발을 통해 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다고 16일 밝혔다.

김일두 교수 연구팀이 개발한 절연블럭 전기방사법은 나노섬유의 배향성을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 공정이다. 이 직교 형태의 나노섬유는 공기필터의 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조로 기존 무배향성 나노섬유 소재와 차별성을 갖는다. 

특히 직교 형태의 정렬된 나노섬유 제조기술은 나노섬유의 종류, 두께, 밀도 등의 변수 조절을 통해 원하는 특성(KF80~N95)의 나노섬유 멤브레인을 제작할 수 있고 배향성을 지니고 있다. 이 때문에 통기성이 뛰어나고 얇은 두께에서도 우수한 필터 효율을 가질 수 있다는 점이 큰 장점이다.  

기존 방식의 공기필터는 고분자 소재를 멜트블로운 공법으로 방사한 후, 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성된다. 

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 살균 세척 실험 결과 20회 반복 세척후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지해 여과 성능이 잘 유지됨을 확인했다. 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않음을 관찰을 통해 확인했다. 

이 마스크는 특히 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균·세척 경우 한 달 이상 사용이 가능한 장점이 있다.

또 겉면마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체가 가능해서 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있고 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다. 이밖에 4000회의 반복적인 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상(600㎚ 입자, 80% 여과 효율) 성능이 유지되기 때문에 기계적인 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 실험을 통해 확인했다.

지난해 2월 설립된 KAIST 교원 창업회사인 ㈜김일두연구소는 방향성이 제어된 나노섬유 멤브레인을 52구 바늘구멍을 통해 섬유를 토출하는 방식 양산 설비를 구축했다. 이 회사는 35㎝ 폭을 갖는 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산이 가능해 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다. 

김일두 교수는 “정열된 나노섬유 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. 

또 “식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후 곧 양산 설비 증설을 통해 생산량을 늘리는 한편 정렬된 멤브레인에 항균기능을 부여하여 사용 안정성이 더욱 향상된 고품질 필터를 개발할 것”이라고 덧붙였다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
비회원 글쓰기 계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
주요기사
이슈포토