20번 빨아도 멀쩡한 '나노 마스크' KAIST가 독자기술로 개발. 나노 마스크 상용화 추진

오래 쓰는 나노 마스크 첫 상용화 추진...마스크 부족 해결될까

아산 중견기업서 시험생산...식약처 나노섬유 안전성 검사 중
"27일 검사 통과하면, 내달 6일부터 본격 생산 기대"

충남 아산에 있는 중견기업이 오래 쓸수 있는 나노섬유 마스크 첫 상용화에 나선다.

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산으로 부족한 마스크 문제를 해결할 수 있을지 관심을 모은다.

18일 충남도와 업계에 따르면, 아산테크노밸리에 있는 톱텍은 최근 나노 마스크 시범 생산에 들어갔다.

나노 마스크 생산 장비 2대를 시험 가동하며, 안정성·불량률 등을 점검하고 있다.

업체 측은 시험가동을 끝내고 조만간 아산테크노밸리 내 1만3천530㎡ 규모의 공장에 150억원을 투입해 생산장비 48대를 설치할 계획이다.

하루 270만장의 마스크를 생산할 수 있고, 불량제품이 없다면 최대 300만장까지 만들 수 있다.

충남도는 최대 750개의 일자리가 생길 것으로 기대했다.

이 업체가 생산하는 제품은 기존 MB필터(멜트브라운 부직포) 마스크가 아닌 나노섬유 마스크다.

최근 카이스트 연구팀이 발표한 나노섬유 마스크 필터와 비슷하다고 충남도 관계자는 설명했다.

정전기 방식으로 오염물질을 포집하는 기존 부직포 마스크는 섬유 표면에 습기가 생기면 필터 효과가 떨어지지만, 나노 마스크는 나노섬유를 촘촘하게 배열해 생기는 틈으로 오염물질을 거르는 방식이다.

나노마스크 필터 [연합뉴스TV 제공]

숨쉬기도 편하고 내구성이 뛰어난 장점이 있다.

다만, 나노섬유의 안전성 검사를 통과해야 상용화할 수 있다.

현재 식품의약품안전처에서 나노섬유의 안전·유해성을 살펴보고 있다.

이 회사는 반도체·디스플레이 설비·생리대·산업용 마스크 생산업체 등을 계열사로 두고 있다.

마스크 생산에 들어가는 나노섬유는 기존 생리대 제품에 사용하는 소재를 활용하는 것이라서 이미 안전성 검사를 통과했다.

식약처는 나노섬유를 마스크에 사용해도 호흡기에 문제가 없는지 추가로 살펴보고 있다.

회사 측은 오는 27일 식약처 검사를 통과하면, 내달 6일부터 마스크를 본격 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

톱텍 아산사업장 전경 [톱텍회사 홈페이지 캡처. 재판매 및 DB 금지]

안진식 톱텍 부사장은 "이미 생리대 제품을 생산하면서 나노소재의 안전성을 검사했기 때문에, 우리 엔지니어들은 문제가 없다고 판단한다"며 "나노 마스크는 물리적으로 생기는 기공으로 오염물질을 차단하고 오래 쓸 수 있다"고 말했다.

(아산=연합뉴스) 양영석 기자 =

youngs@yna.co.kr

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카이스트 김일두 교수 “나노마스크, 2000원 고려”

김일두 카이스트 신소재공학과 교수 연구팀이 세탁해서 다시 써도 성능이 유지되는 마스크 필터를 개발했다.

정렬형 나노섬유 필터가 삽입된 면마스크 사진. 면마스크 별도 반복 세척과 나노섬유 필터의 반복 소독 교체가 가능하다. (사진=한국과학기술원)

카이스트는 16일 김일두 교수 연구팀이 직경 100~500나노미터(㎚·10억분의 1m) 크기를 갖는 나노섬유를 직교 내지 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술을 통해, 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 유지되는 나노섬유 멤브레인(MB)을 개발했다고 밝혔다.

김일두 교수는 17일 MBC라디오 ‘김종배의 시선집중’에 나노섬유 필터에 대해 “현재 일반인들이 사용하는 건 MB필터다. MB필터는 폴리프로필렌이라고 하는 고분자 소재를 직접 녹여서 떡가래 뽑듯이 실을 뽑아내는 방식이다. 직경이 보통 5~10마이크로미터 정도로 다소 두꺼운 편”이라고 말했다.

이어 “보통 초미세먼지라고 하면 PM 1.0정도, 1마이크로 이야기를 하는데 5~10마이크로 정도의 섬유직경이면 통과가 될 거다. 그래서 MB필터 경우 정전기를 부여를 해서 필터 성능을 유지하는 것이다. 저희가 이번에 개발한 나노섬유는 직경이 100~500나노미터 정도로, MB필터보다 1/20정도로 직경이 작다. 따라서 정전기가 없더라도 물리적으로 차단이 가능하다”라고 덧붙였다. 

 

나노섬유 필터가 세탁을 해도 성능이 그대로 유지되는 이유에 대해선 “정전기라는 건 물이 닿거나 에탄올 같은 용매가 닿으면 정전기가 바로 사라진다. 보통 마스크도 한번 쓰고 버리라고 이야기하는 게, 마스크를 착용하고 있으면 안에 습기가 굉장히 많이 차서, 시간이 지나면서 정전기가 사라진다. 필터효능이 떨어지기 때문에, 이제 장시간 착용하면 하루정도 쓰고 버리라는 의미다. 그런데 나노섬유 경우에는 정전기 방식이 아니라 물리적으로 차단하는 것이기 때문에, 거기에 물이 닿거나 에탄올이 닿아도 정전기와는 관계가 없어서 재사용이 가능한 것”이라고 말했다.

일각에서 나노 물질의 위해성을 지적하는 것에 대해 “맞다. 보통 나노의 정의가 100나노를 기준으로 한다. 앞서 말씀드렸듯이 100~500나노미터 정도 되는 직경의 섬유들이 실처럼 다 연결돼 있는 그런 구조다. 그렇기 때문에 이런 나노섬유에서 100나노미터 이하의 나노입자들이 떨어지거나 섬유들이 아주 짧게 끊어져서 그런 것들이 코속으로 들어가거나 하는 그런 일은 전혀 없을 거라고 생각되는데, 그런 우려가 있을 수 있기 때문에 검증 작업이 필요하다”라고 말했다.

이어 “그리고 나노섬유를 합성할 때 유기용매를 사용하는데, 유기용매들이 혹시라도 나노섬유 내에 잔류할 수 있어서 그런 잔류 용매가 남아 있는지 여부 등을 확인하는 그런 절차들이 좀 필요하다”라고 설명했다. 이어 “그런 부분들에 대해선 식약처의 안전성, 승인 사항까지 필요해 절차들이 준비되고 있다”라고 덧붙였다.

‘나노마스크’가 상용화된다면 가격은 얼마로 책정할 거냐는 질문에, 김 교수는 “저희가 약 2000원 정도 고려하고 있다. 필터만. 면마스크는 비싸지 않으니까 3~5장 정도 구입하고 평일에 사용하고, 앞서 말씀드리지만 에탄올이나 세척이 가능하고, 겉면 마스크와 필터가 삽입형이어서 필터만 따로 교체가 가능하다”라고 말했다.

이어 “겉면 마스크는 아무래도 직접적으로 오염원에 노출되다 보니까, 손세탁, 일반 세탁 강하게 진행하고요. 안쪽에 있는 나노섬유 필터는 에탄올 세척하는 것만으로 실질적으로 살균이 가능해서, 그렇게 한다고 하면 한 달 짧게는 한 달, 길게는 두 달 가까이를 3~5장으로도 관리만 잘하면 충분히 사용할 수 있을 거라고 생각한다”라고 덧붙였다.

[이데일리 김소정 기자]

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20번 빨아도 멀쩡한 '나노 마스크' KAIST가 해냈다

신소재공학과 김일두 교수팀, 멤브레인 독자기술로 개발
한 달 사용해도 필터효율 94% 유지.."식약처 승인 신청"

16일 카이스트(KAIST)는 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 20번을 세탁해도 다시 사용이 가능한 마스크를 개발했다고 밝혔다. (카이스트 제공) 2020.03.16/뉴스1

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산으로 마스크 품귀 현상이 일어나고 있는 가운데, 20번을 세탁해도 다시 사용할 수 있는 마스크가 개발돼 주목된다.

현재 사용되는 보건용 마스크는 세탁할 경우 필터 효율이 현저히 떨어져 제 기능을 하지 못하는데, 빨아서 다시 사용해도 필터 효율이 그대로 유지되는 기술을 개발한 것이다.

16일 카이스트(KAIST)는 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 직경 100~500나노미터(nm·10억분의 1m) 크기를 갖는 나노섬유를 직교 내지 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술을 통해, 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다고 밝혔다.

기존 방식의 공기필터는 고분자 소재를 멜트블론(MB) 공법으로 방사한 후, 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성된다. 따라서 이런 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되는 문제점이 있어 공기필터의 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다.

또 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져, 필터 효율이 급격히 떨어지기 때문에 재사용이 불가능하다.

반면 직교 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과, 20회 반복 세척 후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지, 여과 성능이 잘 유지됨을 확인했다.

20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않음을 관찰을 통해 확인했다. 이 마스크는 특히 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어, 에탄올을 이용한 살균·세척의 경우 한 달 이상 사용이 가능한 장점이 있다.

아울러 겉면마스크 안쪽에 필터의 삽입 교체가 가능해서, 10~20회 세척 사용 후, 필터를 교체할 수 있고, 손세탁을 통해서도 안전한 마스크 이용이 가능하다.

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

지난해 2월 설립된 KAIST 교원 창업회사인 ㈜김일두연구소는, 방향성이 제어된 나노섬유 멤브레인을 52구 바늘구멍을 통해 섬유를 토출하는 롤투롤(roll-to-roll) 방식의 양산 설비를 구축했다.

이 회사는 35㎝의 폭을 갖는 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산이 가능해 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있다.

김일두 교수는 "정열된 나노섬유 기반의 마스크 필터는 에탄올 소독 세척 또는 가벼운 손세탁을 통해 재사용이 가능하기에, 마스크 품귀 문제와 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제를 동시에 해결하는데 기여할 수 있다"고 강조했다.

김 교수는 이어 "식약처 승인 등의 관련 절차를 거쳐 제품화한 후, 곧 양산 설비 증설을 통해 생산량을 늘리는 한편, 정렬된 멤브레인에 항균기능을 부여해 사용 안정성이 더욱 향상된 고품질 필터를 개발할 것"이라고 덧붙였다.

(서울=뉴스1) 조소영 기자 =

cho11757@news1.kr