20번 이상 빨아도 되는 ‘나노섬유 마스크’에 관심집중

세탁해도 기능이 유지되는 ‘나노섬유 마스크’가 개발돼 마스크 품귀 현상을 해결할 수 있을지 주목된다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 나노섬유를 십자 모양처럼 직각으로 교차하거나 일렬로 정렬시키는 ‘절연 블록 전기 방사법’으로 세탁 후에도 필터효율이 유지되는 나노섬유 필터를 개발했다고 16일 밝혔다.

기존 멜트블로운(Melt-blown) 필터는 섬유가 무작위로 얽힌 부직포 형태로 기공 크기가 천차만별이어서 작은 입자까지 차단하려면 여러 장의 필터를 겹쳐야 했다. 또 섬유 표면에 형성된 정전기가 수분에 닿으면 사라져 일정 시간이 흐르거나 세탁하면 필터효율이 급격하게 떨어진다.

김일두 교수 연구팀은 나노섬유의 배향성(Alignment)을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 공정을 만들었다. 공기필터 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조를 갖는다. 

나노섬유 종류, 두께, 밀도 등의 변수 조절을 통해 원하는 특성(KF80~N95)을 구현할 수 있다.

통기성이 뛰어나고 얇은 두께에서도 우수한 필터 효율을 가질 수 있다는 점이 장점이다. 

특히 에탄올이나 비누로 여러 차례 세척해도 입자 차단 성능이 유지됐다.

연구팀은 “필터를 비누로 20번 이상 손세탁하고 에탄올에 3시간 이상 담가놨는데도 필터 구조가 변하지 않고 초기 성능 대비 94% 수준의 성능이 유지됐다”고 밝혔다.

또한 “겉면마스크 안쪽에 필터 삽입 교체가 가능해 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있고 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다”고 설명했다. 

이밖에 4000회의 반복적인 굽힘 테스트 후에도 KF80 이상(600nm 입자, 80% 여과 효율)의 성능이 유지되기 때문에 기계적 내구성 또한 매우 우수하다는 점을 실험을 통해 확인했다.