섬유표면에 제올라이트 코팅해 미세먼지 차단 효과 향상 성공
시중 판매 KF80보다 숨쉬기도 편한 것으로 확인

매년 가을부터 이듬해 봄까지 발생하는 미세먼지 뿐만 아니라 최근에는 코로나19로 인해 마스크 착용이 일상화됐다. 이 때문에 미세먼지나 병원균을 쉽게 차단하면서 좀 더 숨쉬기 편한 마스크를 찾는 수요가 늘고 있다. 이에 국내 연구진이 면이나 폴리에스터 같은 섬유에 식품포장재 첨가제나 방습제 등으로 사용되는 다공성물질 ‘제올라이트’를 코팅하는 것만으로도 미세먼지 차단효과를 높일 수 있다는 연구결과를 제시해 주목받고 있다.

경북대 화학과 연구팀은 일반 섬유 표면에 제올라이트를 소량 첨가해 코팅하는 것만으로도 2배 이상 미세먼지 제거효율을 향상시킬 수 있는 필터제조 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘재료화학 A’ 21일자 표지논문으로 실렸다.

기존에도 다공성 물질을 이용한 마스크 필터의 성능 개선 연구는 있었지만 제올라이트를 이용한 사례는 없었다. 제올라이트는 대표적인 다공성 물질로 동물사료나 세제, 식품포장재 등으로 널리 사용되고 있으며 인체에도 무해하다는 특징을 갖고 있다.

연구팀은 제올라이트가 미세먼지 표면에서 전하를 띠는 성분과 정전기적 상호작용을 일으켜 미세먼지를 효과적으로 차단할 수 있을 것으로 기대했다. 또 제올라이트 표면은 다공성 구조를 갖고 있어 표면적도 넓기 때문에 미세먼지와 바이러스를 효과적으로 차단할 수 있다는 것이다.

연구팀은 실제로 가로, 세로 각각 3㎝ 크기의 일반 섬유 표면에 제올라이트 성분을 코팅한 뒤 초미세먼지 300ppm, 미세먼지 700ppm 이상의 심하게 오염된 공기를 통과시켰을 때 12시간 이상 안정적으로 80% 이상 미세먼지들을 제거하는 것을 확인했다. 일반 면은 여러 겹 겹쳐놓더라도 초미세먼지 제거율이 35% 수준에 불과한데 제올라이트를 소량 첨가함으로써 제거율이 2배 이상 높아진 것이다.또 착용감에 영향을 미치는 압력강하 역시 시판돼 사용되고 있는 KF80 마스크보다 낮은 것으로 확인됐다. 압력강하는 호흡 등으로 공기가 필터를 통과할 때 필터 앞, 뒷면에서 압력 차이를 이야기하는 것으로 압력강하가 클수록 호흡하기 힘들어 착용감이 좋지 못하다. 실제로 KF80 마스크는 175㎩(파스칼)인데 제올라이트 코팅섬유는 37~38㎩로 22% 수준에 불과해 미세먼지 차단효과와 착용감이 우수하다는 것이다.

정성화 교수는 “이번 연구는 쉽게 구할 수 있고 인체에 무해한 물질로 마스크의 미세먼지 제거효율을 높이고 착용감까지 개선할 수 있다는 점에서 의미가 크다”라며 “착용감이 우수한 안면마스크나 호흡이 편한 산업용 마스크 필터 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 예상되는 만큼 실제 사용조건에서 현장테스트와 이를 통해 확보한 문제점을 해결하는 등 후속연구를 진행할 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr