▲ 기능성 소재가 코팅된 섬유의 항균 효과 실험. 사진=김태일 교수 제공

[개근질닷컴] 국내외 공동 연구팀이 마스크에 적용할 수 있는 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 살균 섬유 필터를 개발했다.

한국연구재단은 성균관대 김태일 교수 연구팀과 미국 노스캐롤라이나주립대·호주 RMIT 대학 연구팀이 공동으로 항균 효과가 뛰어난 기능성 소재가 코팅된 섬유 필터를 개발했다고 밝혔다.

기존 다공성 필터를 이용한 선택적 여과나 정전기적 흡착 방식은 병원체를 제거하는 것이 아닌 걸러내는 방식이어서 필터 표면의 2차 오염 문제가 발생한다. 구리 등 항균 소재로 필터 표면을 코팅하는 방식이 대안으로 떠오르고 있지만, 구리를 섬유 소재에 밀착시키기 어렵다는 한계가 있다.

▲ 사진=김태일 교수 제공

연구팀은 갈륨과 구리 합금 소재를 ㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 크기의 초소형 입자로 만들어 고밀도로 섬유에 코팅, 기계적 강도가 높고 항바이러스 효과가 뛰어난 살균 필터를 개발했다.

살균 효과가 뛰어난 구리에 섬유와의 결합력이 강한 액체 금속 갈륨 입자를 도입, 금속 입자와 섬유 표면 간 강한 인력을 유발하는 데 성공했다.

연구팀이 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질을 이용해 이번에 개발한 필터의 항바이러스 효과를 실험한 결과, 갈륨-구리 합금이 코팅된 섬유에 배양한 바이러스는 5분 안에 99.99%가 사멸한 것으로 나타났다.

반면 판지 소재에서 바이러스가 제거되는 데는 24시간, 플라스틱과 스테인리스강 표면과 구리 표면에서는 각각 2∼3일, 4시간 걸렸다.

갈륨-구리 합금 소재는 코팅 안정성도 높아 재채기나 기침 등에도 입자가 거의 떨어지지 않았지만, 구리만 코팅한 소재에서는 25%의 입자가 떨어진 것으로 나타났다.

김태일 교수는 “제작 공정이 간단하고 비용도 저렴해 기술이전만 된다면 1년 안에 상용화가 가능하다”며 “마스크뿐만 아니라 공기청정기 필터 등으로도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스’(Advanced Materials) 지난달 23일 자 온라인판에 실렸다.