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황정호 교수팀
황정호 교수팀, '항코로나바이러스 마스크' 제조 기술 개발 기계공학과
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황정호 교수팀, '항코로나바이러스 마스크' 제조 기술 개발
인체 무해 나노물질 마스크 도포 기술 인간 코로나바이러스 95% 이상 비활성화
현 마스크 제조공정에 즉시 적용 가능 … 기업으로 기술 이전해 사업화 추진
기계공학과 황정호 교수 연구팀은 영남대학교 변정훈 교수 연구팀, 한국기계연구원 환경시스템연구본부 박대훈 선임연구원과의 공동연구를 통해 ‘항코로나바이러스 마스크’ 제조 기술을 개발했다.
특히, 이번에 개발된 기술은 ‘일반적으로 안전하다고 인정되는 성분(Generally Recognized as Safe: GRAS)’을 활용해 실제 마스크 제조공정에 즉시 적용할 수 있는 기술이어서 더욱 주목된다.
최근 코로나19 확산이 지속됨에 따라 무기입자 및 그래핀 등 나노 물질이 적용된 항코로나바이러스 표면을 활용한 마스크 접촉 매개 감염 억제에 대한 연구 결과가 국내외에서 보고되고 있다. 그러나 사용자가 오랜 시간 착용한다는 마스크의 특성상, 적용되는 나노 물질의 인체 안전성 등의 문제로 상용화에 한계가 있었다.
연구팀은 일반 마스크 제조공정에 적용 가능한 ‘스프레이-확산건조 기법’을 통해 GRAS 물질 중 하나를 ‘나노 크기의 건조염(나노건염: Nano-Dry-Salt)’ 입자 상태로 마스크 표면에 도포했다. 이로써, 일반 마스크의 입자 차단 기능 및 공기 투과도를 유지한 채로 인간 코로나바이러스(Human Coronavirus: HCoV)를 95% 이상 비활성화시키는 데 성공했다.
연구팀은 “마스크 필터 여재를 단순히 GRAS 용액에 함침(Impregnation)해도 되는 것으로 오해할 수 있다.”며 “하지만 필터 여재 고유의 입자 차단 기능 및 공기 투과도 유지를 위해서는 에어로졸(Aerosol) 기반의 적정기술이 필요하다.”고 설명했다.
이어 “이 기술을 통해 마스크 1개당 극미량(10-5mg 수준)의 GRAS 나노건염 도포만으로도 유의미한 항바이러스 능력이 발휘된다는 것을 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction: PCR) 및 세포배양 검사를 통해 확인했다”고 연구 성과를 밝혔다.
이번에 개발한 항코로나바이러스 마스크는 원재료가 풍부하고 필터 여재 표면에 손쉽게 부착시킬 수 있는 나노건염의 활용상 장점이 있어, 기존 마스크 제조공정에 적용해 생산 가능하다. 연구팀은 이 기술을 에쓰엠테크에 이전해 사업화할 계획이다.
황정호 교수는 “이번 연구는 현재 화학제품안전법으로 규제되고 있는 항균/항바이러스 필터 코팅 소재의 독성 이슈에 다른 관점의 잠재적 해결책을 제시해 줄 것으로 생각된다.”며 “본 기술은 코로나바이러스와 같은 바이오에어로졸 제어 연구에 에어로졸 공학과 바이오 엔지니어링이 접목돼 사회적 이슈를 다룰 수 있는 시기적절한 기술로 향후 애플리케이션 개발이 기대된다.”고 전했다.
공동연구를 진행한 한국기계연구원 박대훈 선임연구원는 “이번 연구를 기반으로 마스크뿐만 아니라 다중이용시설 상시 방역 공조 시스템에 적용 가능한 인체 무해 항바이러스 필터를 개발하는 연구 과제를 수행 중”이라면서 “근 시일 내에 다가올 위드 코로나(with corona) 시대에 감염 확산을 획기적으로 막을 수 있는 가능성을 제시해준다.”고 기대했다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업-도약연구와 글로벌프론티어연구개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 영국 왕립화학회의 환경나노기술 분야 국제 권위지 ‘인바이런먼털 사이언스: 나노(Environmental Science: Nano)’ 10월호에 게재됐다.
논보
● 논문제목: Nano-dry-salt deposition on electret nonwoven confers anticoronaviral effect while retaining aerosol filtration performance
● 논문주소: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/en/d1en00369k
Researcher