20번 빨아도 멀쩡… ‘나노섬유 마스크’ 언제 내 손 안에 들어올까?

카이스트 김일두 교수 연구팀 / 세탁 후에도 필터 효율이 유지되는 필터 개발 / 식약처 승인 앞둬… 이르면 다음달 말 양산 가능

카이스트 연구팀이 개발한 나노섬유 마스크는 20번 이상 세탁해도 필터 기능에 이상이 없는 것으로 전해졌다. 카이스트 제공

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 20번 이상 세탁해도 기능이 유지되는 마스크 필터를 개발해 상용화 여부와 시기에 관심이 모인다.

카이스트 신소재공학과 김일두 교수 연구팀은 나노섬유를 십(十)자 모양처럼 직각으로 교차하거나 일렬로 정렬시키는 ‘절연 블록 전기 방사법’으로 세탁 후에도 필터 효율이 유지되는 나노섬유 필터를 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀에 따르면 기존 멜트블로운 필터는 섬유가 무작위로 얽힌 부직포 형태로, 기공 크기가 천차만별이어서 작은 입자까지 차단하려면 여러 장의 필터를 겹쳐야 했다. 또 섬유 표면에 형성된 정전기가 수분에 닿으면 사라지는 바람에 마스크를 착용한 지 일정 시간이 흐르거나 세탁하면 필터 효율이 급격하게 떨어진다.

연구팀이 만든 필터는 미세한 나노섬유를 직각 교차시키거나 일렬로 촘촘하게 정렬해 만든 것으로, 기공 크기가 작고 동일하다. 따라서 기존 필터보다 얇은 두께로 동일한 차단 효율을 낼 수 있는 것이다. 통기성이 좋아 숨쉬기에도 편하다.

특히 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않는다. 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용한 살균, 세척의 경우 한 달 이상 사용이 가능하다는 설명이다.

또한 4000번 이상 반복적으로 굽혀도 KF80(600nm 입자, 80% 여과 효율) 이상의 차단 효과가 있었다.

연구팀은 면마스크 안에 필터를 넣어 교체할 수 있는 형태의 마스크를 만들었다고 밝혔다. 필터당 10~20회 에탄올 스프레이나 비누로 씻어 재사용하면 필터 2~3개로 한 달 이상 사용할 수 있을 것으로 기대된다. 

김 교수가 지난해 2월 설립한 카이스트 창업회사 ‘김일두 연구소’는 방향성이 제어된 나노섬유 멤브레인을 52구 바늘구멍을 통해 섬유를 토출하는 롤투롤 (roll-to-roll) 방식의 양산 설비를 구축했다. 

연구팀은 이 곳에서 1시간에 폭 35㎝, 길이 7ｍ의 필터를 생산할 수 있다고 밝혔다. 하루 평균 마스크 필터 1500장을 제조할 수 있는 양이다. 연구팀은 조만한 식품안전의약처에 승인 신청을 할 계획이며, 마스크와 같은 의약외품의 경우 승인까지는 통상 40일 정도 걸린다. 연구팀은 식약처 승인이 나는 대로 제품화에 들어간다는 계획이다. 이르면 내달 말이나 5월 초에 양산이 가능할 수 있다.

김 교수는 “에탄올 소독이나 가벼운 손세탁으로 재사용이 가능해 마스크 품귀 현상과 마스크 폐기에 따른 환경 문제를 해결할 수 있을 것”이라면서 “식약처 승인 등 절차를 거친 뒤 제품화해 양산 설비를 증설할 계획”이라고 말했다.

현화영 기자 [e-mail]  사진=카이스트 제공