김일두 KAIST 신소재공학과 교수가 16일 오후 대전 카이스트 연구실에서 신종 코로나바이러스(코로나19) 확산으로 발생된 마스크 대란을 해소할 수 있는 나노섬유를 이용한 KF80~94 수준의 필터 효과를 갖는 나노 마스크를 개발, 본지와 인터뷰 뒤 마스크를 선보이고 있다. 프리랜서 김성태
신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)으로 인한 전 세계 ‘마스크 대란’을 한 번에 날려버릴 기술이 개발됐다.
KAIST 김일두 교수 연구팀 #미세먼지 막는 나노섬유 필터 활용 #최장 30회 세척 가능, 값도 2000원 #식약처 인증, 생산 설비 확충 추진
KAIST는 신소재공학과 김일두(46) 교수 연구팀이 나노섬유를 이용해 KF80~94 수준의 필터 효과를 갖는 나노 마스크를 개발했다고 16일 밝혔다. 특히 이 나노 마스크는 세탁해서 다시 사용할 수 있어, 한 장만으로 최장 한 달 가까이 사용할 수 있다. 마스크 공급량을 뛰어넘는 수요의 폭증으로 인해 세계적으로 마스크 품귀 현상을 겪고 있지만, 세탁한 뒤에도 성능을 유지한 채 재사용할 수 있는 마스크는 아직까지 없었다. 가격도 저렴하다. 면 마스크에 삽입해서 사용할 수 있는 나노필터는 시판가 기준 2000원이면 된다. 마스크 일체형으로 나올 경우 면 마스크 비용만 더해지는 정도다.
김 교수의 나노마스크는 애초 미세먼지 방지용으로 개발됐다. 국내에서 구할 수 있는 고분자 소재를 이용해 초미세먼지까지 거를 수 있는 나노섬유 조직의 마스크를 만든 것이다. 직경 100~500 나노미터(nm) 크기를 갖는 나노섬유를 직각 교차 또는 단일 방향으로 정렬시키는 방식이다. 이 기술은 특히 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 특성을 가졌다.
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기존 미세먼지 마스크에서 사용하는 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되는 문제점이 있다. 이 때문에 공기필터의 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다. 또 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져, 필터 효율이 급격하게 떨어져 재사용이 불가능하다.
김 교수는 2018년 미세먼지 필터 및 멤브레인 적용 기술에 대한 특허등록을 마쳤고, 지난해 2월‘김일두연구소’라는 이름으로 창업해, 대전 KAIST 본교 옆 문지캠퍼스 내에 생산설비까지 갖추고 있다. 현재는 하루 1500장을 생산할 수 있는 수준이지만, 국내외 마스크 대란이 벌어지면서 생산 설비 확충에 나서고 있는 것으로 알려졌다. 나노마스크를 시판하려면 식품의약품안전처의 인증이 필요하지만, 김 교수팀은 우선 생산기술연구원 등 국내 정부 출연연구기관에서 성능에 대한 인정을 받은 상태다.
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김일두 교수는 “현재는 면 마스크 일체형과, 필터 교체형 두 가지 형태로 만들고 있다”며 “나노마스크용 필터는 최장 30회 정도 세척해서 사용할 수 있다”고 말했다. 김 교수는 “생산설비만 확충되면 현재 국내외에서 소동이 벌어진 마스크 대란을 한 번에 잠재울 수 있다”며 “국내에서만 하루 1000만 장, 한 달 기준 3억 장 이상의 마스크가 폐기된다고 가정하면 환경 관점에서도 획기적인 제품이 될 것”이라고 덧붙였다.
김 교수는 한양대 무기재료공학과 학부를 졸업하고, KAIST 대학원에서 재료공학으로 석ㆍ박사 학위를 받은 순수 국내파 학자다. 학위를 받은 후 미국 MIT에서 박사후연수와 한국과학기술연구원(KIST) 선임연구원을 거쳐, 2011년 KAIST 교수로 부임했다. 김 교수가 구체적으로 창업을 계획한 것은 2015년 성균관대 출신의 황원태씨를 연구원으로 받아들이면서부터다. 이전에도 미세먼지 이슈가 불거지면서 나노필터를 이용한 회사 설립을 막연히 생각했지만. 마침 관련 창업 경험이 있었던 황 연구원이 합류하면서 속도가 붙었다는 게 김 교수의 설명이다.
김 교수는 “지난해까지만 해도 회사를 키워나가기에 나노 마스크라는 아이템 하나만으로는 부족하다고 생각했지만, 코로나19 사태로 한국뿐 아니라 전세계에 마스크 대란이 벌어지면서 사업에 확신이 굳어졌다”고 말했다. 하지만 나노마스크 상용화까지는 아직 넘어야할 산이 있다. 식약처 인증도 거쳐야 하지만, 대량 생산 설비를 갖추기 위해서는 투자도 받아야 한다. 김 교수는 “코로나19 사태 때문에 역설적으로 우리 회사가 투자를 받기에 좋은 환경이 됐다”며“조금씩 투자 문의가 들어오고 있다”고 덧붙였다.
최준호 과학ㆍ미래 전문기자 joonho@joongang.co.kr
