Objectives: This study was designed to evaluate the changes in the particle filtration efficiencies of five cloth masks (4 plate types, 1 cup type) with an increasing number of machine washings and the degree of cloth expansion. Methods: NaCl aerosols were generated using an atomizer and passed thro...
Objectives: This study was designed to evaluate the changes in the particle filtration efficiencies of five cloth masks (4 plate types, 1 cup type) with an increasing number of machine washings and the degree of cloth expansion. Methods: NaCl aerosols were generated using an atomizer and passed through cloth masks in a dynamic aerosol chamber. Particle concentrations were measured both before and after for the cloth masks using an optical particle counter (OPC) in the size range of $0.3{\sim}10{\mu}m$. Results: In the original condition, the filtration efficiencies of the five cloth masks were A: 20.1%, B:30.9%, C: 25.0%, D: 26.5%, and E: 40.9%. As the number of washings increased in the order of one, two, and four times, the filtration efficiencies of cloth mask C increased. The filtration efficiency of A, D, and E increased after the first washing. With the exception of B, the filtration efficiency of cloth masks increased after the second washing and those of all cloth masks increased after the fourth washing. This might be caused by the fibers untangling from the yarn and being freed at one end. In this status, the packing density of the textile will not change, but the distances between fibers will increase, which might bring about an increase in filtration efficiency. When the cloth masks were extended by 10% and 20% in one direction, the filtration efficiencies of cloth masks B, D, and E decreased at 10% extension, and those of all cloth masks decreased at 20% extension. When the cloth masks were expanded by 10% and 20% in two directions, the filtration efficiencies of all cloth masks decreased by at least 34.7% at 10% extension, and by at least 60.9% at 20% extension Conclusions: The filtration efficiency of cloth masks could decrease after one to two machine washings, but will increase after four washings in comparison with their original performances. The filtration efficiency of cloth masks will decrease when they are expanded, such as when stretching over the nose during wearing status.
Objectives: This study was designed to evaluate the changes in the particle filtration efficiencies of five cloth masks (4 plate types, 1 cup type) with an increasing number of machine washings and the degree of cloth expansion. Methods: NaCl aerosols were generated using an atomizer and passed through cloth masks in a dynamic aerosol chamber. Particle concentrations were measured both before and after for the cloth masks using an optical particle counter (OPC) in the size range of $0.3{\sim}10{\mu}m$. Results: In the original condition, the filtration efficiencies of the five cloth masks were A: 20.1%, B:30.9%, C: 25.0%, D: 26.5%, and E: 40.9%. As the number of washings increased in the order of one, two, and four times, the filtration efficiencies of cloth mask C increased. The filtration efficiency of A, D, and E increased after the first washing. With the exception of B, the filtration efficiency of cloth masks increased after the second washing and those of all cloth masks increased after the fourth washing. This might be caused by the fibers untangling from the yarn and being freed at one end. In this status, the packing density of the textile will not change, but the distances between fibers will increase, which might bring about an increase in filtration efficiency. When the cloth masks were extended by 10% and 20% in one direction, the filtration efficiencies of cloth masks B, D, and E decreased at 10% extension, and those of all cloth masks decreased at 20% extension. When the cloth masks were expanded by 10% and 20% in two directions, the filtration efficiencies of all cloth masks decreased by at least 34.7% at 10% extension, and by at least 60.9% at 20% extension Conclusions: The filtration efficiency of cloth masks could decrease after one to two machine washings, but will increase after four washings in comparison with their original performances. The filtration efficiency of cloth masks will decrease when they are expanded, such as when stretching over the nose during wearing status.
천마스크는 신축성이 좋아 별도의 재료를 사용하지 않는 경우가 많지만 제품이 신장되어 착용되는 경우 여과효율에 변화가 생길 수 있다. 본 연구에서는 천마스크의 세탁 및 신장에 따른 여과효율 변화를 조사하고자 하였다.
제안 방법
제품 중 호흡영역에 닿는 부분을 10 ㎝ × 10 ㎝ 크기로 잘라 mounting plate에 글루건으로 고정하여 챔버에 장착 후 여과효율을 측정하였다. 신장률의 영향을 보기 위하여 세탁하지 않은 새 제품 중 호흡영역에 닿는 부분을 10 ㎝ × 10 ㎝ 크기로 잘라 시료를 한 방향으로 10%씩 늘려가면서(10 ㎝ × 11 ㎝와 10 ㎝ × 12 ㎝) mounting plate에 고정하여 챔버에서 여과효율을 측정하였다. 마찬가지 방법으로 10 ㎝ × 10 ㎝ 크기로 잘라 시료를 직각 방향으로 10%씩 늘려가면서(11 ㎝ × 11 ㎝와 12 ㎝ × 12 ㎝) mounting plate에 고정하여 챔버에서 여과효율을 측정하였다.
대상 데이터
연구에 사용된 천마스크의 특징은 Table 1과 같다. 각 제품은 넥 워머, 방한마스크, 망사형마스크, 멀티 스카프, 레저스카프의 이름으로 판매되고 있었다. 사용된 섬유의 종류는 폴리에스터, 폴리프로필렌, 나일론이 대부분이었고 옷감은 모두 편성물(knitted fabric)이었다.
각 제품은 넥 워머, 방한마스크, 망사형마스크, 멀티 스카프, 레저스카프의 이름으로 판매되고 있었다. 사용된 섬유의 종류는 폴리에스터, 폴리프로필렌, 나일론이 대부분이었고 옷감은 모두 편성물(knitted fabric)이었다. 같은 제품을 30개씩 구입하여 3개씩 1회, 2회, 4회 세탁하였고, 각 제품마다 3회 반복하여 여과효율을 측정하여 평균값을 대표치로 하였다.
데이터처리
SPSS 21.0 for Windows(SPSS Inc., USA) 통계프로그램을 이용하여 세탁횟수 및 신장률에 따른 그룹 간 차이에 대해 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다.
이론/모형
여과효율 측정에 사용된 챔버와 작동조건, 테스트 입자의 발생은 Jang & Kim(2015)이 사용한 방법을 그대로 사용하였다. 이를 요약하면 다음과 같다.
성능/효과
옷감의 신장에 따른 여과효율 역시 예상과는 다르게 한 방향으로 길이를 신장시키는 경우 큰 변화가 없었다. 대신 직각 방향으로 면적을 넓히는 경우에 큰 폭으로 여과효율이 감소하였다. 미세먼지 여과는 천마스크의 본래 기능은 아니지만 어느정도의 여과기능을 제고하며 그 효율은 다양한 원인에 의해 영향 받을 수 있다.
천마스크의 여과효율이 세탁 횟수와 옷감의 신장률에 따라 영향 받는 정도를 실험하였다. 예상과는 다르게 여과효율은 세탁 횟수가 1회일 때보다 4회 이상 이루어졌을 때 더 높아졌고 그 상승 폭은 제품마다 달랐다. 옷감의 신장에 따른 여과효율 역시 예상과는 다르게 한 방향으로 길이를 신장시키는 경우 큰 변화가 없었다.
예상과는 다르게 여과효율은 세탁 횟수가 1회일 때보다 4회 이상 이루어졌을 때 더 높아졌고 그 상승 폭은 제품마다 달랐다. 옷감의 신장에 따른 여과효율 역시 예상과는 다르게 한 방향으로 길이를 신장시키는 경우 큰 변화가 없었다. 대신 직각 방향으로 면적을 넓히는 경우에 큰 폭으로 여과효율이 감소하였다.
후속연구
세탁으로 인해 여과효율이 변화하는 것에 대한 기전적인 설명이 충분하지 못하다. 세탁 전후 천의 미세구조에 대한 현미경 사진 등이 첨부되면 천이 풀려 보풀이 생긴 것인지 다른 원인이 있는지 파악될 수 있을 것이다. 현실에서는 세탁회수를 4회 이상 실시하면서 사용할 수 있으므로 그에 대한 보충연구가 필요할 수도 있다.
세탁 전후 천의 미세구조에 대한 현미경 사진 등이 첨부되면 천이 풀려 보풀이 생긴 것인지 다른 원인이 있는지 파악될 수 있을 것이다. 현실에서는 세탁회수를 4회 이상 실시하면서 사용할 수 있으므로 그에 대한 보충연구가 필요할 수도 있다. 세탁방법에 따른 변화를 살펴보지 않고 표준화를 위해 세탁기를 사용한 것도 한계일 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
천마스크가 다른 마스크와 구분되는 점은?
천마스크는 의류이므로 세탁이 가능하며 이는 부직포 형태의 여과재를 사용하는 방진마스크, 황사방지용 마스크, 보건용 마스크, 수술용 마스크 등과 구분되는 점이다. 세탁은 여과효율을 변경시킬 수 있고, Jang & Kim(2015)은 1회 세탁 전후의 여과효율 차이를 비교하였다.
천마스크의 여과효율이 세탁 횟수와 옷감의 신장률에 따라 받는 영향 정도를 실험한 결과는?
천마스크의 여과효율이 세탁 횟수와 옷감의 신장률에 따라 영향 받는 정도를 실험하였다. 예상과는 다르게 여과효율은 세탁 횟수가 1회일 때보다 4회 이상 이루어졌을 때 더 높아졌고 그 상승 폭은 제품마다 달랐다. 옷감의 신장에 따른 여과효율 역시 예상과는 다르게 한 방향으로 길이를 신장시키는 경우 큰 변화가 없었다. 대신 직각 방향으로 면적을 넓히는 경우에 큰 폭으로 여과효율이 감소하였다. 미세먼지 여과는 천마스크의 본래 기능은 아니지만 어느정도의 여과기능을 제고하며 그 효율은 다양한 원인에 의해 영향 받을 수 있다.
오래전부터 스카프를 사용하는 목적은?
중동처럼 공기 중 미세먼지 발생이 많은 곳에서는 오래 전부터 스카프를 사용해 왔는데 햇빛을 가리고 먼지가 발생할 때에는 호흡기를 보호하는 목적으로 사용하였다. 최근에는 등산, 자전거/오토바이 타기, 건설 현장 등의 활동에서 자외선 차단 및 땀 흡수 용도로 제품들이 개발되어 다양한 이름으로 시장에 유통되고 있다.
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