이번에 개발된 기술은 ‘일반적으로 안전하다고 인정되는 성분(Generally Recognized as Safe: GRAS)’을 활용해 실제 마스크 제조공정에 즉시 적용할 수 있는 기술이어서 더욱 주목된다.
연구팀은 GRAS 물질 중 하나를 ‘나노 크기의 건조염(나노건염: Nano-Dry-Salt)’ 입자 상태로 마스크에 도포함으로써, 일반 마스크의 입자차단 기능 및 공기투과도를 유지한 채로 인간코로나바이러스(Human Coronavirus: HCoV)를 95% 이상 비활성화 시키는데 성공했다.
최근 코로나19의 확산이 지속됨에 따라 무기입자 및 그래핀 등의 나노 물질이 적용된 항코로나바이러스 표면을 통해 마스크 접촉 매개감염의 억제능에 대한 연구 결과가 국내외에서 보고되고 있다.
그러나 사용자가 오랜 시간 착용하는 마스크의 특성상, 적용되는 나노 물질의 인체 안전성 등의 문제로 상용화에 한계가 있다.
연구팀은 일반 마스크 제조공정에 적용 가능한 ‘스프레이-확산건조 기법’으로 마스크 표면에 GRAS 성분의 나노건염을 부착시켜 항코로나바이러스 마스크를 구현했다.
연구팀은 “마스크 필터 여재를 단순히 GRAS 용액에 함침(Impregnation)해도 되는 것으로 오해할 수 있다. 하지만 필터 여재 고유의 입자차단 기능 및 공기투과도 유지를 위해서는 에어로졸(Aerosol) 기반의 적정기술이 필요하다”면서 “이 기술을 통해 마스크 1개 당 극미량(10-5mg 수준)의 GRAS 나노건염 도포만으로도 유의한 항바이러스 능력이 발휘된다는 것을 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction: PCR) 및 세포배양 검사를 통해 확인했다”고 연구 성과를 밝혔다.
이번 연구에는 한국기계연구원 환경시스템연구본부 박대훈 선임연구원이 제1저자, 연세대 기계공학부 황정호 교수와 영남대 기계공학부 변정훈 교수가 교신저자로 참여했다.
연구 논문은 지난 8월 환경나노기술분야 국제 권위지 <인바이어런먼털 사이언스: 나노>(Environmental Science: Nano)에 게재됐다.
이번에 개발한 항코로나바이러스 마스크는 원재료가 풍부하고 필터 여재 표면에 손쉽게 부착시킬 수 있는 나노건염의 활용 상 장점이 있어, 기존 마스크 제조공정에 적용해 생산 가능하다.
변정훈 교수는 이 기술을 기업(에쓰엠테크)에 이전해 사업화할 계획이다.
변정훈 교수는 “이번 연구는 인체 안전성 규명을 위해 오랜 시간과 투자가 요구되는 새로운 나노 물질의 적용과는 다른 관점으로 접근했다. 코로나19와 같은 예상치 못한 감염병 확산 상황에서, 기존 제조공정에 즉시 적용 가능한 기술로 고안됐다”고 설명했다.
이어 “GRAS 성분에 대한 적정 엔지니어링 만으로도 무기입자 및 그래핀 등과 같은 나노 물질의 항바이러스 능력에 견줄 만하다는 것을 확인했다. 마스크뿐만 아니라, 실내 및 차량용 공기정화필터 등으로 응용 가능하다. 이번 연구는 향후 다양한 GRAS 성분의 항바이러스 응용으로 이어질 가능성 또한 제시해준다”고 기대했다.
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