플라즈마 기술 이용 ‘초발수 항비말 마스크’ 개발

KIST 연구팀, 비말의 방역 마스크 표면에서의 오염 현상 규명

마이크로미터부터 밀리미터까지 다양한 크기 비말의 KF 마스크 표면에서의 젖음성 현상이 규명됐으며, 플라즈마 기술을 적용한 초발수 항비말 마스크가 개발됐다.

KIST(한국과학기술연구원)은 극한소재연구센터 문명운 책임연구원·조혜성 선임연구원 연구팀이 마이크로미터부터 밀리미터 크기를 포함한 비말의 젖음성 현상을 마스크 위에서 평가하고 비말의 크기가 작아질수록 섬유 표면에 의한 구조 효과가 감소해 물에 대한 접촉각이 작아짐을 규명했다고 14일 밝혔다. 

특히 접촉각이 급격하게 작아지는 구간에서는 물이 증발한 후 오염물 흡착이 증가한 것으로 분석됐는데, 이 결과는 일반 KF94 등급 마스크는 매우 심한 기침을 할 때 나오는 1-5 밀리미터 이상 크기의 비말에 대해서는 높은 저항성을 갖지만, 마이크로미터 크기의 미세 비말은 쉽게 달라붙어 오염된다는 것으로 해석할 수 있다.

KIST 연구팀은 이러한 단점을 극복하고 마스크의 감염 예방 효과 향상을 위해 플라즈마 기술을 적용해 고(高)종횡비 나노구조를 가지는 마스크 외피 소재를 개발했다. 

KIST 조혜성 선임연구원은 “이렇게 나노구조가 형성된 마스크 표면에서는 비말의 크기가 작아도 높은 접촉각을 유지해 1-10 마이크로미터 정도의 작은 물방울에 대해서도 높은 저항성을 갖고, 이를 통해 감염성 비말이 마스크 표면에 흡착해 오염되는 현상을 현저히 감소시킬 수 있다”라고 밝혔다. 

KIST 문명운 책임연구원은 “본 기술은 롤투롤 (roll-to-roll)과 같은 대량 생산 방식이 적용될 수 있다”라고 밝히며, ”향후 팬데믹 상황이 다시 발생했을 때 효과적으로 비말 전파 감염병 확산에 대응하기 위한 차세대 마스크, 고글 및 의료복 등의 내오염성 기능 향상 등 의료재난 대응 기술로의 활용할 수 있다”라고 기대감을 드러냈다. 

한편, 본 연구는 과학기술정보통신부 국민생활안전 긴급대응연구사업, KIST 주요사업 및 해양경찰청 과제를 통해 수행됐으며, 연구결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보 (PNAS, Proceedings of National Academy of Sciences, USA) (IF :12.779, JCR(%) : 12.3 %)에 게재됐다.