강원대학교 농업생명과학대학 스마트팜융합바이오시스템공학과 임기택 교수 연구팀이 감염병 예방과 환경 보호를 동시에 실현할 수 있는 차세대 기능성 마스크 필터를 개발했다.

임 교수팀이 개발한 마스크 필터는 공기 중 전염병 차단을 비롯해 항균, 자가 세척, 재사용, 생분해 기능까지 갖춘 초슬림형 나노섬유 구조체다.

반복 사용이 어렵고 습기 조절이 미흡하며 생분해가 불가한 일회용 마스크의 구조적 한계를 개선하고, 마스크 폐기물에 따른 환경 부담을 줄이기 위해 연구를 추진했다.

연구팀은 세 가지 생분해성 고분자를 이용해 다층 구조의 전기방사 나노섬유 필터를 설계했다.

필터는 약 0.36㎜ 두께의 초박형 구조로 항균성과 자정 능력, 통기성과 흡습성까지 갖췄다.

마스크는 외부층, 중간층, 내부층으로 구성된 삼중 구조로 외부층은 자외선(UV)에 반응하는 항균과 자가 세정 기능이 있고 중간층은 전기 자극에 의한 항균 작용을 유도한다. 내부층은 피부 접촉면에서 탁월한 쾌적성과 흡습성을 제공한다.

실험 결과 이 마스크는 대장균, 황색포도상구균, 메티실린 내성균 등 병원성 세균 99% 이상의 항균 효과를 기록했다. 자외선 또는 약한 전기 자극을 병행하는 경우 항균 성능이 더 향상됐다.

반복 세척이나 다양한 온도 환경에서도 성능이 안정적으로 유지되고, 다양한 pH 조건에서 30분 이내에 자연 분해도 가능하다.

이 기술은 지난 5월 국내 특허 출원도 마쳤다.

이번 연구 성과는 나노분야의 국제 학술지인 '나노레터스'(Nano Letters) 5월호에 게재됐다.

임 교수는 12일 "이번에 개발된 마스크는 감염병 예방뿐만 아니라 일회용 플라스틱 마스크에 따른 환경오염 문제까지 해결할 수 있는 혁신 기술"이라며 "삼중 구조 전기방사 나노섬유 매트릭스를 기반으로 한 이번 필터는 앞으로 의료용 방호구, 공기정화 필터 등 다양한 산업 분야에도 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.