구리폼으로 효율적이고 내구성있는 마스크 제조

황원희 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2021-03-29 15:39:38
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[이미디어= 황원희 기자] COVID-19 팬데믹이 지속되면서 사람들은 점차 마스크를 쓰는 일에 익숙해지고 있다. 하지만 마스크 소재의 내구성이 떨어지고 소독하는 일도 쉽지 않다. 메탈 폼은 견고하며 작은 구멍과 넓은 면적은 미생물을 효과적으로 걸러낼 수 있는 것으로 나타났다. 

 

▲구리 소재 메탈폼은 견고성과 위생 면에서 효율적이다.

출처:American Chemical Society

최근 미국화학협회(American Chemical Society)의 나노레터 보고서에 따르면 연구진은 구리 나노선을 통해 안면 마스크와 공기 여과 시스템에 사용될 수 있는 방법을 개발했다. 이는 효율적으로 필터링되고 오염 제거도 용이해 재사용이 가능하다고 한다. 

 

사스-CoV-2와 같은 호흡기 감염자가 기침이나 재채기를 할 때, 공기 중으로 비말이 떠다니는데 에어로졸화된 입자를 방출한다. 0.3μm 이하의 입자는 몇 시간 동안 공중에 유지될 수 있기 때문에 이 작은 입자를 가두려면 안면 마스크와 공기 필터의 사용이 필수적이다. 그러나 일부 기존 필터 재료에는 단점이 있다. 

 

예를 들어, 섬유 유리, 탄소 나노튜브, 폴리프로필렌 섬유는 반복적인 제염 절차를 거치기에 내구성이 충분치 않고 일부는 재사용과 세척이 안 돼 많은 양의 폐기물을 초래한다. 최근, 연구원들은 변형, 용제, 높은 온도와 압력에 더 강한 미세한 모공을 가진 메탈 폼을 개발했다고 밝혔다. 이는 구리 소재로 오염을 제거하고 재사용할 수 있을 만큼 내구성이 뛰어나면서도 서브마이크론 크기의 에어로졸을 효과적으로 제거할 수 있다고 한다. 

 

사스-CoV-2와 같은 호흡기 감염자가 기침이나 재채기를 할 때, 공기 중으로 비말이 떠다니는데 에어로졸화된 입자를 방출한다. 0.3μm 이하의 입자는 몇 시간 동안 공중에 유지될 수 있기 때문에 이 작은 입자를 가두려면 안면 마스크와 공기 필터의 사용이 필수적이다. 

 

그러나 일부 기존 필터 재료에는 단점이 있다. 예를 들어, 섬유 유리, 탄소 나노튜브, 폴리프로필렌 섬유는 반복적인 제염 절차를 거치기에 내구성이 충분치 않고 일부는 재사용과 세척이 안 돼 많은 양의 폐기물을 초래한다. 최근, 연구원들은 변형, 용제, 높은 온도와 압력에 더 강한 미세한 모공을 가진 메탈 폼을 개발했다고 밝혔다. 이는 구리 소재로 오염을 제거하고 재사용할 수 있을 만큼 내구성이 뛰어나면서도 서브마이크론 크기의 에어로졸을 효과적으로 제거할 수 있다고 한다. 

 

연구진은 전기로 축적된 구리 나노와이어를 채취해 자유자재로 서 있는 3D망에 주조해 메탈 폼을 제작해 열로 굳혀 강한 결합을 형성했다. 소재의 견고성을 위해 두 번째 구리 층이 추가되었다. 테스트에서 구리 폼은 가압된 상태에서 고속 공기의 속도로 형태를 유지해 재사용 가능한 안면 마스크나 공기 필터에 내구성이 있으며 세척 또는 압축 공기로 세척할 수 있다. 

 

연구팀은 이 금속 거품이 0.1~1.6 µm 크기의 입자에 대해 우수한 여과 효율을 가지고 있음을 발견했는데, 이는 사스-CoV-2에서도 효과적임이 입증되었다. 가장 효과적인 재료는 2.5mm 두께로 구리가 부피의 15%를 차지하는 것이었다. 이 폼은 표면적이 넓고 0.1~0.4 µm의 에어로졸화 소금 입자의 97%를 가둔 것으로, 페이스 마스크 테스트에서 일반적으로 사용된다.

 

또한 호흡의 용이성은 일반적으로 시중에서 구입할 수 있는 폴리프로필렌 N95 안면 마스크와 비슷했다. 이 새로운 물질은 구리를 기반으로 하기 때문에 필터는 세정제에 내성을 가지고 있어 소독 옵션은 물론 항균 성질은 갇힌 박테리아와 바이러스를 죽이는 데 도움이 될 것이라고 연구원들은 말한다. 

 

게다가, 이는 재활용이 가능하다. 연구원들은 마스크의 소독과 재사용으로 수명이 연장되어 현재의 제품과 비용효율성 면에서 경쟁력이 있다고 말한다.

 

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