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2020. 03
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재사용 가능한 나노섬유 마스크 개발
by 임지연 기자(대학저널)
손 빨래 최대 20회 가능…에탄올 살균·세척 후에도 94% 이상 효율 유지
마스크 품귀 문제, 마스크 폐기에서 발생하는 환경 문제 동시에 해결
KAIST 김일두 교수 연구팀이 개발한 마스크. 2020.3.16 KAIST 제공=연합뉴스
[대학저널 임지연 기자] 코로나19 확산으로 인해 마스크 사용량이 폭발적으로 늘어나고 있는 가운데 여러 번 세탁해도 재사용 가능한 나노섬유 마스크가 개발돼 화제다.
KAIST(총장 신성철) 신소재공학과 김일두 교수 연구팀은 직경 100~500nm 크기를 갖는 나노섬유를 직교 내지는 단일 방향으로 정렬시키는 독자기술 개발을 통해 세탁 후에도 우수한 필터 효율이 잘 유지되는 나노섬유 멤브레인을 개발했다.
김일두 교수 연구팀이 개발한 절연블럭 전기방사법은 나노섬유의 배향성(Alignment)을 제어해 직교 형태의 나노섬유를 제조할 수 있는 공정이다. 직교 형태의 나노섬유는 공기필터의 압력강하를 최소화하고 여과 효율을 최대화할 수 있는 구조로 기존 무배향성 나노섬유 소재와 차별성을 갖는다.
특히 직교 형태의 정렬된 나노섬유 제조기술은 나노섬유의 종류, 두께, 밀도 등의 변수 조절을 통해 원하는 특성(KF80~N95 성능까지 구현)의 나노섬유 멤브레인을 제작할 수 있다는 점과 배향성을 지니고 있기 때문에 통기성이 뛰어나고, 얇은 두께에서도 우수한 필터 효율을 가질 수 있다는 점이 큰 장점이다.
기존 방식의 공기필터는 고분자 소재를 멜트블로운(Melt-blown) 공법으로 방사한 후, 고전압에 노출시키는 공정을 거쳐 완성된다. 따라서 정전식 섬유필터는 섬유 표면에 형성된 정전기가 시간이 지날수록 소실되는 문제점이 있어 공기필터의 초기 성능을 완전하게 보전할 수 없다. 또 수분이나 물이 닿으면 정전기 기능이 사라져, 필터 효율이 급격하게 떨어지기 때문에 재사용이 불가능하다.
반면 직교 나노섬유 기반 마스크는 에탄올 살균 세척 실험 결과 20회 반복 세척후에도 초기 여과 효율을 94% 이상 유지, 여과 성능이 잘 유지됨을 확인했으며, 20회 손빨래 후에도 나노섬유 멤브레인의 구조 변화가 전혀 일어나지 않음을 관찰을 통해 확인했다.
20번 이상 빨아도 성능 유지되는 마스크 필터 개발 - 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 나노섬유를 십자 모양처럼 직각으로 교차하거나 일렬로 정렬시키는 ‘절연 블록 전기 방사법’으로 세탁 후에도 필터 효율이 유지되는 나노섬유 필터를 개발했다고 16일 밝혔다. 사진은 나노섬유 필터 손비누 세척 테스트 결과. 2020.3.16 KAIST 제공=연합뉴스
A new smart bandage is effective in the treatment of chronic wounds brought about by diabetes.
Chronic wounds — wounds that do not heal — are one of the most devastating complications of type II diabetes and one of the leading causes of limb amputations in these patients. The condition affects an estimated 4.5 million Americans every year, and with an aging population, increases in obesity, chronic diabetic wound occurrences are only expected to follow suit.
Chronic wounds typically form when a “highly orchestrated cascade of physiological processes leading to wound healing is disrupted, leading to extreme hypoxia from the lack of angiogenesis, immune‐modulated hyper inflammation, biofilm formation, and bacterial infection.”
Since the pathophysiology of each wound is different, it becomes challenging to create a blanket treatment approach that is applicable to all types. Research efforts have focused on different factors or their combinations to try and promote healing processes, however, effective clinical treatment options remain limited and the problem persists.
Now, a team of researchers from the University of Connecticut, the University of Nebraska-Lincoln, and Harvard Medical School reported “smart bandages” equipped with miniaturized needle arrays that can be used by physicians to remotely deliver vital pharmaceutical agents and growth factors to stimulate healing.