코로나 2차 감염 막는 '갈륨-구리 소재' 섬유 필터 개발

김태일 성대 교수팀, '갈륨-구리 합금소재' 개발
코로나19에 항바이러스 효과 탁월..코팅 안전성 우수
마스크 섬유필터, 의료기기 섬유 등에 활용 전망

김태일 성균관대 교수 연구팀은 항균·항바이러스 효과가 뛰어난 갈륨-구리 합금 소재가 코팅된 섬유 필터를 개발했다. 이 소재는 코로나19에 대한 항바이러스 효과가 탁월해 마스크 섬유 필터나 의료기기 섬유 등에 쓰일 전망이다. 연구재단 제공

국내외 연구진이 항균과 항바이러스 효과가 탁월한 새로운 섬유 필터를 개발했다. 코로나19 등 다양한 바이러스의 2차 전파를 막기 위한 마스크 섬유 필터나 의료기기 섬유 등에 쓰일 것으로 기대된다.

한국연구재단은 김태일 성균관대 교수 연구팀과 미국 노스캐롤라이나주립대, 호주 RMIT대학 연구팀이 공동으로, 기능성 소재인 구리를 보다 균일하게 섬유에 밀착시킬 수 있는 코팅 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

기존 다공성 필터를 이용한 선택적 여과나 정전기적 흡착 방식은 병원체를 제거하는 것이 아닌 걸러내는 방식으로, 필터 표면의 2차 오염 문제가 발생한다.

이를 위해 구리 등 항균·항바이러스 소재로 필터 표면을 코팅하는 방식이 대안으로 떠오르고 있지만, 살균 효과가 우수한 구리를 섬유 소재에 밀착시키기 어렵다는 한계가 있다.

연구팀은 섬유와 결합력이 뛰어난 액체 금속인 갈륨을 구리 합금 소재를 ㎛(마이크로미터) 크기의 초소형 입자로 만들어 고밀도로 섬유에 코팅해 기계적 강도가 높고 항바이러스 효과가 뛰어난 살균 필터를 개발했다.

액체 갈륨을 구리에 분사한 후, 갈륨과 구리 이온의 자발적 화학반응으로 금속 입자와 섬유 표면 간에 강한 인력을 유발해 표면에 갈륨-구리 합금 소재를 형성하는 데 성공했다.

연구팀은 코로나19와 99% 동일한 구조체의 휴먼 코로나 바이러스를 대상으로 항바이러스 효과를 실험한 결과, 갈륨-구리 합금이 코팅된 섬유에 배양한 바이러스는 5분 안에 99.99%가 사멸한 것으로 나타났다.

반면 판지 소재에서는 24시간, 플라스틱과 스테인리스강 표면에서는 2∼3일, 구리 표면에서는 4시간이 지나 바이러스가 사멸된 것을 확인했다.

갈륨-구리 합금 소재는 코팅 안정성도 높아 재채기나 기침 등에서 입자가 거의 떨어지지 않았지만, 구리만 코팅한 소재에서는 25%의 입자가 떨어진 것으로 나타났다. 아울러 갈륨-구리 합금 소재는 비교적 경제적이고 단순한 용액 공정에서 코팅이 이뤄지는 장점도 있다고 연구팀은 설명했다.

김태일 성균관대 교수는 "이 소재로 코팅하면 살균력이 좋아지고, 섬유와 입자 간 기계적 강도를 높여 병원체 전파를 방지하는 보호 장비나 의료기기 개발에 널리 쓰일 것"이라며 "숙주가 없는 환경에서 장시간 생존 가능한 코로나19와 같은 새로운 병원체의 2차 감염을 막는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스트 머티리얼스'(지난달 23일자) 온라인판에 실렸다.

이준기기자 bongchu@