한국, 숨쉬기 편하고 100% 자연분해 되는 마스크 필터 개발

한국화학연, 생분해 플라스틱 이용해 개발
숨쉬기 편하고 반복사용 가능한 기술 도입
논문 <어드밴스트 사이언스> 표지로 실려

 

한국화학연구원 연구팀이 100% 자연분해되면서 숨쉬기 편하고 반복 사용 가능한 마스크 필터를 개발했다. 연구논문이 국제학술지 '어드밴스트 사이언스' 표지로 실렸다. 한국화학연구원 제공

 

한국 연구진이 100% 자연분해되면서 숨쉬기 편하고 반복 사용도 가능한 새로운 생분해 마스크 필터를 개발했다.

한국화학연구원의 황성연 바이오화학연구센터장 연구팀은 22일 “한 달 안에 퇴비화 조건에서 100% 자연분해되면서 기존 마스크 필터의 단점까지 보완해 숨쉬기 편하고 여러 번 사용할 수 있는 엔95(N95) 성능의 신개념 생분해 마스크 필터를 개발했다”고 밝혔다.

마스크의 겉감, 안감, 귀걸이는 면 소재로 만들 수 있지만 필터는 현재 플라스틱 빨대 소재와 같은 폴리프로필렌으로 만들어져 흙에서 썩지 않는다. 또 기존 마스크는 대부분의 시중 제품들이 채택하고 있는 정전기 필터 방식과 체로 걸러내듯 물리적으로 입자를 거르는 방식 가운데 하나를 채택하고 있다. 정전기 방식은 습기에 취약해 오랜 시간 반복해 쓰기 어렵다는 문제가, 체 방식은 숨쉬기가 힘들다는 한계가 있다.

일반적인 석유계 마스크필터 제작(왼쪽)과 생분해성 마스크필터 제작 원리(오른쪽). 한국화학연구원 제공

연구팀은 이들 문제를 모두 해결했다. 우선 대표적 생분해 플라스틱인 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)를 자체 기술력으로 튼튼하게 보완한 다음, 이를 가느다란 나노 섬유와 마이크로 섬유 형태로 뽑은 뒤 섬유들을 겹쳐 부직포를 만들었다. 이 부직포를 자연에서 추출한 키토산 나노위스커로 코팅해 최종 필터를 완성했다.

나노 섬유에 마이크로 섬유를 겹침으로써 체 방식의 단점인 숨쉬기를 보완하고, 키토산 나노입자인 키토산 나노위스커를 코팅해 바이러스나 미세먼지 등이 잘 달라붙도록 했다. 키토산 나노위스커는 양전하를 띠어 음전하인 바이러스나 미세먼지를 잘 걸러낸다. 정전기 방식이 아니어서 여러 번 사용할 수 있다.

연구팀이 개발한 필터는 공기중 2.5마이크로미터(㎛) 사이즈의 미립자(바이러스, 미세먼지 등 외부물질)를 98.3% 차단하는 것으로 확인됐다. 현재 시중에 판매되고 있는 제품인 엔95(N95=KF94) 필터에 해당하는 성능이다.

연구팀은 또 마스크 사용 뒤 쓰레기 분해 실험에서 필터가 퇴비화 토양에서 28일 안에 생분해되는 것을 확인했다. 퇴비화 토양 조건이란 동물·식물의 사체와 분뇨 등을 흙 속에 묻으면 미생물에 의해 분해되는 과정에 미생물이 분해 산물을 섭취해 증식하면서 열을 발생시키는데, 그 과정에서 온도가 약 50～80도까지 상승하는 조건을 말한다.

연구팀의 연구 성과는 국제학술지 <어드밴스드 사이언스> 3월호에 표지논문으로 실렸다. 이근영 기자