“가격 2000원” 구매부담 적고 폐기물도 줄여
나노신소재 안전성 검증엔 다소 시간 걸릴듯
20번 이상 빨아도 기능 저하가 없는 마스크 필터가 개발돼 극심한 마스크 품귀현상을 해소할 것으로 기대를 모으고 있다. 가격도 2000원 정도에 책정될 것으로 보여 상용화되면 마스크 구매 부담도 대폭 줄어들 전망이다.
다만 일각에서는 나노 신소재에 대한 위해성 우려가 제기돼 식품의약품안전처의 성능과 안전성 검증에는 시간이 다소 걸릴 전망이다.
비누로 빨아 쓰는 마스크 필터
한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 김일두 교수는 직경 100~500㎚(나노미터·10억분의 1m) 크기를 갖는 나노섬유를 직교 내지 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술을 통해 미세먼지나 바이러스를 막는 나노섬유 필터를 개발했다. 이 마스크 필터는 세탁을 하거나 에탄올로 여러번 소독해도 KF94 수준의 필터 효율이 유지되는 것이 특징이다.
김일두 교수는 “나노마스크 필터 멤브레인의 가격을 2000원 정도로 생각하고 있다”며 “식품의약품안전처의 승인을 받는대로 곧장 상용화에 돌입할 계획”이라고 17일 밝혔다.
현재 시중에 유통되는 보건용 마스크는 고분자 소재를 멜트블론(MB) 공법으로 방사한 필터로 만들어진다. 이 필터 여러 겹을 겹쳐 정전기를 일으켜 미세먼지나 세균을 흡착하는 방식이다.
이런 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되기 때문에 1회용으로만 사용해야 한다. 또 수분에 노출되면 정전기가 사라져 재사용이 불가능하다.
김일두 교수가 개발한 직교 나노섬유 기반 마스크 필터를 20차례 손빨래 해도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 없어 재사용이 가능하다.
또 에탄올 살균 세척 실험을 20회 반복한 뒤에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지했다. 이 마스크는 에탄올에 3시간 이상 담가도 나노섬유가 녹거나 멤브레인의 뒤틀림 현상이 없어 에탄올을 이용해 살균·세척할 경우 20회가 아니라 한 달 이상 사용할 수 있다.
김일두 교수는 “이 필터를 끼워 교체하면서 사용할 수 있는 별도의 마스크를 디자인해, 이 역시 상용화할 계획이지만 필터만 따로 판매도 할 예정”이라며 “이 필터는 가정에 있는 흔한 면마스크 등에 부착해 사용하고 빨아서 재사용도 가능하다”고 설명했다.
식약처, 나노신소재 안정성 검증후 승인 여부 결정
지난해 2월 설립된 KAIST 교원 창업회사인 ㈜김일두연구소는 현재 폭 35㎝의 멤브레인을 1시간에 7m 정도 생산할 수 있는 설비를 갖추고 있다. 하루 평균 1500장 수준의 나노섬유 마스크 필터를 제조할 수 있는 설비다.
하지만 최근 마스크 품귀 현상이 더욱 심해져 설비를 확충하고 35㎝ 필터의 폭을 더욱 늘려 제조 생산성을 높일 계획이다. 김 교수는 “설비 비용과 운전자금 등이 필요하고 생산설비를 늘리는 만큼 공간도 확보돼야 한다”며 “우선 하루 최대 5만장의 필터를 생산할 수 있는 수준까지 설비를 확대할 계획”이라고 설명했다.
관건은 식약처 승인이다. 기존 마스크가 아닌 신소재물질로 개발됐기 때문에 검증과 승인에 다소 시간이 필요할 것으로 보인다.
식약처 관계자는 “현재 마스크는 코로나19 진단키트와 같은 긴급사용허가 품목은 아니지만 별도로 태스크포스(TF)를 구성해 신규 생산업체에 대한 승인을 최대한 빠르게 진행하기 위해 총력을 기울이고 있다”면서 “다만 나노마스크의 경우 신물질이기 때문에 기존 MB필터를 사용한 마스크 제조업체와는 전혀 다른 기준과 평가 방식을 적용해 승인에 얼마나 시간이 소요될지 예측이 쉽지 않다”고 말했다.
김일두 교수도 “식약처에서는 나노물질에 대한 인체 안정성 관련 가이드라인을 마련해 마스크로 사용하기 적합한지 일종의 기준을 제시하고, 연구소는 이 기준에 따라 승인을 받기 위한 실험 결과 및 각종 연구결과를 문서화 해 제출하는 방식으로 승인이 이뤄질 전망”이라고 설명했다.
김 교수는 “마스크의 경우 얼굴에 밀착해 사용하는 것이기 때문에 이용자의 건강과 밀접한 관련이 있어 식약처가 매우 엄정한 기준으로 신물질에 대한 평가와 승인을 내리는 것이 마땅하다고 생각한다”며 “국민의 안전이 최우선이기 때문에 식약처의 가이드라인에 맞춰 철저히 검증된 필터를 제조하기 위해 총력을 다하겠다”고 설명했다.
한달에 버려지는 마스크 수억개…재사용 필터로 쓰레기 감축
현재 국내에는 매일 1000만장 가량의 마스크가 공급되고 있다. 국민들이 2~3일씩 마스크를 재사용해도 하루 수 만장 이상의 마스크가 폐기된다.
김 교수는 “하루에 마스크가 1만장만 버려진다 해도 한달이면 3억장, 6개월이면 18억장의 마스크가 폐기물로 나온다”며 “우리나라뿐만 아니라 전 세계에서 마스크가 이렇게 버려지면 전지구적으로 심각한 환경문제가 아닐수 없다”고 지적했다.
때문에 재사용할 수 있는 마스크 필터가 보급되면 마스크 폐기물을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
김 교수는 “현재 에탄올 소독 등으로 20회 이상, 한달 가량 사용할 수 있는 필터를 개발했지만, 추후에는 항균 기능을 강화해 더 오래 사용할 수 있는 마스크 필터를 개발할 것”이라고 밝혔다.
