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섬유&염색
20회 세탁에도 필터 여과는 그대로
KAIST 김일두 교수팀, 나노섬유 멤브레인 개발
기사입력: 2020/03/16 [13:48]  최종편집: TIN 뉴스
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TIN뉴스

20회 세척∙손세탁 후 94% 이상 필터여과율 유지

필터 교체 가능해 한 달 이상 재사용 가능

김일두연구소, 식약처 승인 후 양산설비 증설

 

 

KAIST 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 직경 100~500㎛ 크기의 나노섬유를 직교 또는 단일 방향으로 정렬시키는 기술을 독자 개발해 세탁 후에도 필터 효율이 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다. 

 

연구팀이 개발한 절연 블록 전기방사법은 나노섬유의 배향성을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 공정이다. 직교 형태의 나노섬유는 공기필터의 압력 강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조로 기존 무배향성 나노섬유 소재와 차별됐다.

 

기존 방식의 공기필터는 고분자 소재를 멜트블로운(MB) 공법으로 방사 후 고전압에 노출시켜 정전기를 일으키는 방식이다. 즉 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 경과하면 소실되는 한계성을 띠고 있다. 또 수분이 닿으면 정전기 기능이 사라져 필터 효율이 급격하게 떨어져 재사용이 불가능하다.

 

연구팀은 이러한 문제점을 보완했다.

특히 에탄올 살균 세척 실험결과, 20회 반복 세척 후에도 초기 여과효율을 94% 이상 유지됨을 확인했다. 또한 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않았다.

 

에탄올에 3시간 이상 담가놓은 후에도 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용해 살균 또는 세척할 경우 한 달 이상 사용이 가능하다는 것이 연구팀의 설명이다.

 

 

또한 마스크 겉면 안쪽에 필터를 넣고 뺄 수 있어 교체가 가능해 10~20회 세척 후 필터를 교체하거나 손세탁 후에도 안전한 마스크 사용이 가능하다는 것.

이외에도 4,000회의 반복적인 굽힘 테스트에서도 KF80이상(600㎛ 입자, 80% 여과 효율)의 성능이 유지되기 때문에 기계적인 내구성 또한 매우 우수하다고 밝혔다.

 

이번 개발은 지난해 2월 KAIST 교원 창업기업인 ‘김일두연구소’가 방향성이 제어된 나노섬유 멤브레인을 52구 바늘구멍을 통해 섬유를 토출하는 ‘롤투롤(Roll-to-Roll) 방식’의 양산 설비를 구축했다. 폭 35㎝의 멤브레인을 1시간에 7m 정도를 생산할 수 있어 일일 평균 1,500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 생산할 수 있다.

 

현재 식품의약품안전처의 승인을 받게 되면 제품화 후 양산 설비 증설과 함께 정렬된 멤브레인에 항균기능을 부여해 안정성이 향상된 고품질 필터를 개발한다는 계획이다.

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

 

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