갈륨-구리 합금 소재 코팅된 섬유필터 개발
바이러스 2차 전파방지 실마리 될까...미국, 호주 연구팀과 공동연구 결과
□ 침구, 의류, 마스크 등에 쓰이는 섬유 표면을 미생물 오염으로부터 지키기 위해 구리 같은 기능성 소재가 활용되는 가운데 구리를 보다 균일하게 섬유에 밀착시킬 수 있는 코팅방법이 소개됐다.
□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 김태일 교수 연구팀(1저자 : 성균관대 화학공학과 권기윤 박사)이 미국(노스캐롤라이나주립대 Michael Dickey교수 연구팀) 및 호주(RMIT대학 Vi Khanh Truong 박사 연구팀) 연구진과 함께 기계적 특성이 우수하며 항균/항바이러스 효과가 뛰어난 기능성 소재가 코팅된 섬유 필터를 개발했다고 밝혔다.
□ 기존 다공성 필터를 이용한 선택적 여과나 정전기적 흡착 방식은 병원체를 제거하는 것이 아닌 걸러내기 위한 것으로 필터 표면의 오염문제가 남는다.
ㅇ 구리 같은 항균/항바이러스 소재로 필터 표면을 코팅하는 방식이 대안으로 꼽히며 코팅의 밀착력과 항균/항바이러스 효과를 높이기 위한 연구가 이뤄져 왔다.
□ 이에 연구팀은 액체 금속인 갈륨을 도입, 구리의 항균/항바이러스 효과는 높이는 한편 보다 균일하고 안정적인 코팅에 성공했다.
ㅇ 섬유와 친화력이 뛰어난 액체 갈륨을 섬유에 분사한 후, 이들 갈륨과 구리 이온과의 자발적 화학반응을 유도해 그 위에 갈륨-구리 합금 소재를 형성한 것이다.
□ 나아가 COVID-19과 99% 동일한 구조체의 휴먼 코로나 바이러스를 대상으로 만들어진 코팅 필터의 항바이러스 효과를 확인하였다.
ㅇ 그 결과 갈륨-구리 합금이 코팅된 섬유에 배양한 바이러스는 5분내 99.99%가 사멸되었다. 판지 소재에서 24시간, 플라스틱과 스테인리스강 표면에서 2~3일, 구리 재질 표면에서 4시간 후 사멸된 것에 비하면 크게 단축된 것이다.
□ 한편 코팅 안정성도 높아졌다. 재채기나 기침 등을 통한 공기의 흐름이 생겼을 때 코팅된 입자가 떨어지는지 살펴본 결과 기존 구리만 코팅된 경우 25%의 입자가 떨어진 반면 갈륨-구립 합금 코팅된 경우 떨어지는 입자가 없는 것으로 나타났다는 설명이다.
ㅇ 또한 비교적 경제적이고 단순한 용액공정으로 코팅이 이뤄진다는 것이 장점이라는 설명이다.
□ 김태일 교수는“미생물이 구리 이온을 대사시키면 세포막에 구멍이 나 세포사멸을 돕는 활성산소가 유입된다. 또한 미생물 증식에 필요한 철 이온과 유사한 갈륨 이온을 흡수하는 것 역시 복합적으로 작용해 항바이러스 효과가 강화되는 것으로 보고 있다”고 설명했다.
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 휴먼플러스융합연구개발사업, 나노소재원천기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 소재 분야 국제학술지‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 9월 23일 온라인 게재(11월호 표지선정) 되었다.
