한국화학연구원은 흙에서 100% 분해되는 친환경 마스크 필터를 개발했다고 22일 밝혔다.
신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 사태로 마스크 쓰레기가 급증하고 있지만, 프로필렌으로 만든 마스크 필터는 흙에서 썩지 않아 환경오염 문제가 대두되고 있다.
화학연 황성연·오동엽·박제영 박사 연구팀은 생분해 플라스틱인 ‘폴리부틸렌 숙시네이트'(PBS)를 이용해 퇴비화 조건에서 한 달 안에 100% 자연 분해될 수 있는 생분해 마스크 필터를 개발했다.
기존 필터보다 숨쉬기 편하면서도 습기에 강해 여러 차례 재사용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 우선 생분해 플라스틱을 가느다란 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 굵기 섬유와 ㎛(마이크로미터·1천분의 1㎜) 굵기 섬유로 뽑은 뒤 이들 섬유 가닥을 교차시켜 부직포를 만들었다.
기존 필터는 나노 크기 섬유로만 이뤄진 탓에 섬유 사이의 공간이 좁아 숨쉬기 답답했는데, 직경이 조금 더 큰 마이크로 섬유를 활용해 통기성을 높였다.
이렇게 만든 부직포를 ‘키토산 나노위스커'(게 껍데기에서 추출한 키토산을 나노 입자로 만들어 표면적을 넓힌 소재)로 코팅해 미세먼지를 포집하는 데 성공했다.
기존 정전기 필터 방식은 정전기를 발생시켜 바이러스나 미세먼지 등을 달라붙게 하는데, 정전기가 습기에 취약해 시간이 갈수록 필터 기능이 떨어지게 된다.
키토산은 ‘양극'(+)을 띠는 성질이 있어 전하 원리에 의해 음극(-)을 띠는 미세먼지나 바이러스 등 외부 물질을 잡아당길 수 있다.
일시적으로 발생하는 정전기가 아닌 영구적인 양전하 물질을 이용하기 때문에 습기에 강하고 여러 차례 재사용할 수 있다.
새로 개발된 필터는 2.5㎛ 크기의 공기 중 바이러스·미세먼지의 98.3%를 차단해 기존 N95 마스크 필터 성능과 비슷한 것으로 나타났다.
사용 후 쓰레기 분해 테스트에서도 퇴비화 토양 조건에서 28일 안에 생분해되는 것으로 나타났다.
황성연 바이오화학소재연구단장은 “이미 국내에서 보유한 기술을 바탕으로 키토산 코팅 아이디어를 제안한 것이기 때문에 상용화가 어렵지 않다”며 “콧대 고정 철사와 이어링 부위 등을 생분해성 소재로 대체하는 연구를 추가로 진행 중”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 지난 17일 자에 실렸다.