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연구성과 | 코로나19 항바이러스 성능 검증된 마스크 개발

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작성일21-05-11 08:55 조회615회

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한국재료연구원, 코로나19 항바이러스 성능 검증된 마스크 개발

코로나19 항바이러스 성능 검증된 마스크 개발!

한국재료연구원, 코로나19 항바이러스 필터 소재 개발과 실증 마쳐


□ 한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환) 나노바이오융합연구실 정성훈·이승훈 박사 연구팀이 이온빔 기술을 적용해 구리나노박막이 코팅된 코로나19 항바이러스 마스크를 개발하는 데 성공했다.


□ 이번에 개발한 기술은 구리나노박막을 KF94 마스크 폴리프로필렌 필터의 손상없이 견고하게 부착하여 구리나노입자의 독성문제를 해결하는 기술이다. 


□ 지금까지의 마스크 및 필터 제품은 구리나노입자가 포함된 고분자 섬유를 이용했다. 하지만 입자 형태의 구리는 섬유 표면에서 쉽게 분리되어 사람이 흡입할 수 있기 때문에 구리나노입자로 인해 인체 독성 문제를 일으킬 가능성이 있었다.

ㅇ 연구팀은 진공 롤투롤 장비를 활용한 플라즈마·이온빔 표면처리 기술을 이용해 구리나노박막이 코팅된 필터원단을 제조할 경우 코로나19 바이러스의 비활성화가 가능한 KF94 마스크 및 HEPA 필터 개발이 가능할 것으로 예상했다. 또한 재료연과 방역소재 공동연구를 수행 중인 국립마산병원과 실제 코로나19 바이러스를 활용한 성능 검증을 계획하였다.


□ 연구팀은 폴리프로필렌 필터 섬유를 이온빔으로 처리한 후, 20나노미터의 구리박막을 진공 증착시켰다. 이온빔 공정으로 생성된 표면개질층이 구리나노박막의 박리를 막아 구리나노입자의 호흡기 침투에 의한 부작용을 방지할 수 있도록 했다.

ㅇ 본 기술이 적용된 KF94 마스크의 입자포집 효율은 필터 섬유의 손상이 없기 때문에 기존의 KF94 마스크와 유사한 수준을 보였다. 또한 연구팀은 현재 유행 중인 실제 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)를 마스크 표면에 1시간 접촉시켜 약 99.9% 이상의 비활성화를 확인했다.


□ 그랜드 뷰 리서치에 따르면, 일회용 마스크 시장은 2019년 1분기 기준으로 약 749억 달러에서 2027년까지 연평균 50% 이상의 성장이 예측되고 있다. 이와 함께 국내에서 300만 대 이상을 판매한 공기청정기 시장도 미세먼지 등의 이슈에 따라 지속적으로 성장하고 있어 본 기술이 성장 중인 해당 시장과 함께 밝은 전망을 보인다고 할 수 있다. 갈수록 사용량이 증가하고 있는 마스크와 공기청정기 등의 필터에 걸러지는 바이러스와 세균은 이차 감염의 우려가 된다. 본 기술을 통해 이에 대한 우려를 차단할 수 있을 것으로 보인다.


□ 연구책임자인 이승훈 선임연구원은 “다양한 방역 소재의 개발도 중요하지만 고병원성 병원체를 활용한 실증 연구가 부족한 실정이기도 하다.”며 “본 연구에서 수행한 코로나19 바이러스 평가와 같이 고위험성 병원체를 활용한 실증 결과를 확보할 수 있는 인프라와 관련 인증체계 구축을 통해 K-방역 소재부품의 표준화가 시급하다.”고 말했다.


□ 본 연구성과는 과기정통부가 지원하는 한국재료연구원 주요사업인‘저온 플라즈마 응용 병원체 제거 소재 및 시스템 개발’과제로 수행됐으며, 연구결과는 고분자 분야 학술지인 폴리머스(Polymers)에 4월 22일자로 게재됐다.


□ 연구팀은 항바이러스 필터소재 뿐만 아니라 플라즈마 기술을 활용한 방역 소재부품에 관련된 특허를 다수 보유해 이의 기술이전을 활발히 진행하고 있다.