"오염물질 덜 묻고, 살균 기능까지"…꽃잎 모방한 `나노구조체` 개발

생기원, 방오 항균기능 갖춘 '섬유 코팅기술'
초소수성 지닌 3차원 나노구조체..섬유제조 가능

한국생산기술연구원은 꽃잎을 모사한 나노구조체를 섬유 표면에 형성해 항균·항바이러스 기능을 갖는 코팅 기술을 개발했다. 사진은 3차원 나노구조체 섬유 코팅기술 개발 논문이 실린 'small' 표지 이미지. 생기원 제공

생기원 공동 연구팀으로 정재희 세종대 교수(왼쪽 두번째), 최동윤 생기원 수석연구원(왼쪽 세번째) 생기원 제공

마스크, 방호복 등의 표면에 묻어 있는 병원체와 감염 분비물 등을 살균할 수 있는 나노구조체 제조 기술이 개발됐다. 나노구조체가 형성되면 초소수성 기능으로 오염물질이 덜 묻고, 가시광선으로 병원체를 살균할 수 있어 항균·항바이러스 섬유 제조에 활용될 전망이다.

한국생산기술연구원은 최동윤 수석연구원 연구팀과 정재희 세종대 교수 연구팀이 공동으로 꽃잎을 모사한 나노구조체를 섬유 표면에 형성해 오염물질을 막으면서 항균기능을 갖는 '섬유 코팅기술'을 개발했다고 22일 밝혔다.

보호복, 마스크와 같은 개인 보호장비(PPE)는 표면에 공기 중의 병원체나 감염자의 분비물, 타액 등 1차 오염을 막을 수 있지만, 2차 감염 우려가 있다. 이를 위해 PPE 섬유 표면에 병원체가 달라붙지 못하게 하거나 잘 떨어져 나가도록 초소수성 3차원 나노구조를 만들어 방오 효과를 갖도록 하는 연구가 진행되고 있다.

하지만 기존 화학적 합성 공법은 고온·고압 조건과 12시간 이상의 긴 공정 시간으로 대면적의 기능성 나노구조체 섬유 제조와 대량 생산에 적용하기 쉽지 않다. 또 병원체가 달라붙는 것을 완벽하게 억제할 수 없어 추가적인 항균기능이 필요하다.

연구팀은 빠르고 간단하게 초소수성 나노구조체를 섬유 표면에 형성할 수 있는 '증발유도 자기조립 공정'을 적용해 2시간 이내에 꽃잎 모양의 나노구조체가 고밀도로 형성된 섬유를 얻는 기술을 개발했다. 이렇게 개발된 섬유는 박테리아 현탁액을 비롯해 점성이 높은 혈장, 타액, 혈액에서도 초소수성에 의한 탁월한 방오 효과를 갖는다.

실제, 포도상구균과 대장균은 1시간 동안 실내 조명에서 박테리아를 숙주세포로 하는 바이러스인 '박테리오파지'가 99.99% 살균됐고, 박테리아 현탁액을 기능성 섬유에 뿌리면 방오·광살균 성능이 시너지 효과를 내 30분 만에 100% 살균되는 효과를 거뒀다.

최동윤 생기원 수석연구원은 "빠르고 간단하게 방오·항균 기능을 갖는 나노구조체를 형성할 수 있어 대면적과 대량생산에 적합한 섬유 코팅기술로 유용할 것"이라며 "필터, 마스크, 방호복 등 다양한 소재에 적용할 수 있도록 내구성을 높이는 후속연구를 진행할 계획"이라고 말했다.

이 연구결과는 재료분야 국제 학술지 '스몰(지난 4일)' 표지 논문으로 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr