GIST, 마스크에 활용 가능한 영구 정전기력·항균성 필터 개발

[아시아경제 호남취재본부 이관우 기자] 광주과학기술원(지스트, GIST)은 신소재공학부 이재석 교수 연구팀이 고분자에 양성이온을 부착시켜 영구적으로 정전기력을 갖는 고분자 필터 소재 및 미세먼지 저감에 효과적인 항균성 필터를 개발했다고 16일 밝혔다.

양성이온(zwitterion)이란 화학에서 전기적으로 양성과 음성을 모두 가져 중성인 분자를 말하며, 정전기력(electrostatic force)은 전하에 의해 발생하는 입자 사이의 인력이다.

일반적인 미세먼지 저감 마스크에 사용되는 필터는 폴리프로필렌을 용융방사해 부직포를 만들고, 거기에 정전기력을 부여하지만 습기나 알코올, 유분입자, 탄소입자 등에 의해 정전기력이 쉽게 사라지는 단점이 있다.

용융방사(melt spinning)는 가는 구멍으로 고분자를 압출, 냉각시켜 가늘고 긴 실 모양의 부직포의 섬유를 만드는 과정이다.

이번 연구에서 개발된 기능성 고분자 소재는 물리학에서 전하로 이루어진 물질의 극성을 재는 척도인 다이폴 모멘트(dipole moment)가 높은 양성이온이 고분자에 붙어있어 영구적으로 정전기력을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

나아가 고분자의 특성상 다양한 화학구조의 설계가 가능해 실내의 미세먼지뿐 아니라 장기적으로 휘발성 유기 물질이나 바이러스가 존재하는 환경에 맞춘 기능성 필터 소재의 개발에 활용할 수 있다.

이번 연구에서는 양성이온이 도입된 고분자를 전기방사(electrospinning)를 통해 나노섬유의 직경을 수백 나노미터 수준으로 제어해 나노섬유 원단을 제조했다. 이렇게 개발한 나노섬유 원단은 뛰어난 항균성(99.90%)과 높은 필터 성능(98.5%/5.8 mmH2O)을 보였다.

이재석 지스트 교수는 “현재 코로나19 확산 방지와 미세먼지 저감을 위해 일상적으로 사용하는 마스크에 활용할 수 있는 영구적인 정전기력과 항균력을 가진 새로운 소재의 필터를 개발했다”면서 “향후 미세먼지 저감을 위한 마스크 뿐 아니라 강력한 항균력을 갖는 마스크 제작에 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.