다양한 장점을 두루 갖춘 생분해성 N95 마스크 필터가 국내 기술로 개발됐다. 한 달 안에 100% 자연분해 되면서, 숨쉬기 편하고 여러번 사용 가능하다.
한국화학연구원(원장 이미혜)은 황성연 바이오화학소재연구단장과 오동엽·박제영 연구원팀이 전부 분해되면서 기존 마스크 필터 단점까지 보완한 친환경 생분해성 마스크 필터를 개발했다고 22일 밝혔다.
마스크는 코로나19 확산 후 생필품이 됐다. 그러나 분해와 재활용이 불가능해 환경오염을 일으키고 있다. 필터가 가장 문제가 된다. 플라스틱 빨대와 같은 폴리프로필렌으로 만들어져 썩지 않는다. 연구팀은 생분해성 플라스틱인 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)를 기본 소재로 활용, 문제를 해결했다. 테스트 결과 28일 내 생분해되는 것으로 나타났다.
마스크 착용 후 숨쉬기도 편하고 재사용도 가능하다. 통상 필터는 코팅 표면 전하(정전기)로 외부물질을 달라붙게 하는 방식과 나노섬유로 체처럼 걸러내는 방식이 있다. 표면 전하를 쓰는 방식은 시간이 흐를수록 필터 기능이 떨어지고, 체로 걸러내는 방식은 그만큼 숨 쉬기가 어렵다. 연구팀이 개발 필터는 두 가지 방식을 혼용해 각기 단점을 보완했다.
연구팀은 PBS를 자체 기술력으로 튼튼하게 보완한 후, 가느다란 나노미터(㎚) 섬유와 마이크로미터(㎛) 섬유로 뽑아내 겹쳤다. 다소 직경이 큰 마이크로 섬유를 혼용해 통기성을 확보할 수 있었다.
이렇게 만들어낸 부직포를 자연에서 추출한 키토산 나노위스커(키토산 나노입자화 소재)로 코팅하면 필터가 완성된다. 키토산 나노위스커는 양극(양전하)을 띠는데, 음극(음전하)을 띠는 바이러스나 미세먼지를 끌어들인다. 정전기가 아닌 영구적인 양전하 방식이어서 기능이 유지된다.
개발 필터는 2.5㎛ 사이즈 미립자를 98.3% 차단하는 것으로 확인됐다. 시판되는 N95 필터 성능을 보였다. 착용 전후 호흡 압력차는 59파스칼(Pa)이다. 일반 KF94의 70Pa보다 훨씬 우수한 통기성을 보였다.
황성연 단장은 “이번 기술은 국내 보유 기술을 응용해 아이디어 특허에 가깝다”며 “국내 많은 기업이 플라스틱 문제 해결을 위해 제품화에 사용하길 바란다”고 말했다.
한편 이번 연구성과는 국제학술지 어드밴스드 사이언스 3월호에 표지논문 게재됐다. 연구팀은 콧대 고정 철사, 마스크 풀림 방지 연결고리, 고무줄 등 마스크 모든 부분을 생분해성 소재로 대체하는 연구를 추진중이다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
