화학연 "재사용 가능하고 100% 자연분해되는 마스크 필터 개발"

통기성 높여 숨 쉬기 편해… 습한 환경서 필터 효율 유지
KF94 유사 'N95' 성능… "마스크 전체 생분해 후속 연구"

한국화학연구원 바이오화학연구센터 황성연(맨 왼쪽)·박제영(가운데)·오동엽 박사가 '생분해성 마스크 필터와 나노키틴 용액'을 들고 있다. 화학연 제공

코로나19 이후 생활필수품이 된 마스크의 폐기 처분이 또 다른 사회문제로 부각되는 가운데 국내 연구진이 100% 자연분해 되는 마스크 필터를 개발했다. KF94 필터와 성능이 유사한 데다 여러 번 재사용해도 성능이 떨어지지 않아 건강과 환경 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있는 기술이다.

22일 한국화학연구원에 따르면 바이오화학소재연구단 황성연·오동엽·박제영 박사 연구팀은 한 달 안에 퇴비화 조건에서 100% 분해되는 친환경 생분해성 N95 마스크 필터를 개발했다. N95는 미국 마스크 필터 성능 기준으로 공기 중에 떠다니는 0.3마이크로미터 미세입자를 95% 이상 차단하는 필터링 효과를 뜻한다. KF94 필터가 0.4마이크로미터에서 미세먼지 94%를 차단하는 것과 유사한 성능이다.

코로나19 이후 매일 같이 사용하고 있는 마스크 필터는 플라스틱 빨대 소재와 같은 폴리 프로필렌으로 만들어져 흙에 썩지 않는다. 연구진이 개발한 필터는 대표적 생분해 바이오플라스틱인 폴리부틸렌 숙시네이트(PBS)를 자체 기술력으로 튼튼하게 보완한 후 이를 가느다란 나노 섬유와 마이크로 섬유 형태로 뽑아 겹겹이 부직포를 만들고 자연에서 추출한 키토산 나노위스커로 코팅한다. 이 필터는 퇴비화 토양에서 28일 이내 생분해된다.

일반적인 석유계 마스크필터 제작 원리(왼쪽)와 생분해성 마스크필터 제작 원리에 대한 필터 메커니즘 설명자료.

연구진이 개발한 필터는 나노 섬유와 마이크로 섬유를 겹쳐 그 사이 공간을 바이러스나 미세먼지가 체에 걸린 것처럼 통과하지 못하게 한다. 기존 체 방식의 필터는 나노섬유로만 이루어져 있어 섬유 사이의 공간이 매우 좁아 숨쉬기 답답했는데 연구팀은 나노보다 직경이 큰 마이크로섬유를 같이 활용해 통기성을 높였다.

키토산 나노위스커 코팅으로 바이러스나 미세먼지 등을 달라붙게 해 외부 물질의 포집 능력도 향상 시켰다. 음극의 바이러스가 양극의 키토산 코팅에 달라붙어서 마스크를 통과하지 못하는 원리다. 정전기가 아닌 전하 원리를 이용하기 때문에 습기에 강해 필터 기능이 오래 유지되며 영구적 양전하 방식이라 여러 번 재사용할 수 있다.

연구진은 앞으로 마스크 필터뿐 아니라 귀걸이 부분과 코 지지대 등 다른 부분도 생분해 가능한 성분으로 제작할 수 있도록 후속 연구를 진행한다.

황성연 바이오화학소재연구단장은 "필터가 개발됐다고 아직 마스크 문제가 해결됐다고 볼 수는 없다"며 "귀걸이나 코 지지대 부분은 아직도 분해되는 데 200년에서 500년이 될 것 같은데 신축성이 좋은 생분해성 귀걸이와 코 지지대용 생분해성 고분자도 개발하고 있어 곧 마스크 전체를 생분해할 수 있는 소재도 만들 수 있을 것"이라고 말했다. 임효인 기자