숨쉬기 편하고 100% 자연분해되는 마스크 필터 나왔다

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

국내 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 ※ 이미지를 누르면 크게 볼 수 있습니다.

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. (DOI : 10.1002/advs.202003155)

이근영 기자 [e-mail]