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 ㅇ 보호복, 마스크와 같은 개인 보호장비(Personal Protective Equipment, PPE) 표면에 묻어 장기간 생존할 수 있기 때문이다.

□ 한국생산기술연구원(원장 이상목, 이하 생기원) 바이오메디칼생산기술센터 최동윤 수석연구원 연구팀과 세종대 기계공학과 정재희 교수 연구팀이 꽃잎 모사 나노구조체를 섬유표면에 형성해 

    우수한 방오·항균 기능을 부여한 섬유 코팅기술을 개발했다.   

 ㅇ 나노구조체가 만들어지면 초소수성 및 가시광활성 기능이 형성돼 오염 물질 부착을 줄이면서 일상 속 가시광선으로 병원체를 살균할 수 있는 항균·항바이러스 섬유 제조가 가능하다. 

□ PPE 섬유 표면에 병원체가 달라붙지 못하게 하거나 잘 떨어져 나가도록 방오(Antifouling) 효과를 부여하기 위해 초소수성 3차원 나노구조를 제조하는 기술이 연구되고 있다. 

 ㅇ 그러나 기존 화학적 합성 방법은 고온·고압 조건과 12시간 이상의 긴 공정시간으로 인해 대면적의 기능성 나노구조체 섬유 제조 및 대량생 산에는 적용이 어렵다. 

 ㅇ 또한 일반적인 방오 기능으로는 병원체가 부착되는 것을 완벽하게 억제할 수 없기 때문에 섬유 표면에 붙은 미량의 병원체가 증식해 2차 감염을 일으킬 수 있어 추가적인 항균 기능이 요구된다. 

□ 공동 연구팀은 빠르고 간단하게 초소수성 나노구조체를 섬유 표면에 형성할 수 있는 증발유도 자기조립* 공정을 통해 문제를 해결했다.

  * 자기조립(Self-Assembly): 물질들이 자발적 상호작용을 통해 스스로 조립되는 현상

 ㅇ 자기조립형 분자로 구성된 콜로이드를 급속 증발시키면, 미소결정 입자 인 미셀(Micelle)이 라멜라 형태*의 나노구조체로 형성된다.

  * 라멜라 형태(Lamellar Form) : 얇은 판이 겹겹이 쌓여 층상 구조를 이룬 형태

 ㅇ 증발 과정에서 자기조립과 함께 열모세관 유동으로 나노구조체의 수직 재배열이 이루어져 섬유 표면에 꽃잎 모양의 나노구조체가 형성되는 것이다.

 ㅇ 연구팀은 이 기술을 바탕으로 아세톤과 같이 증발이 빠른 코팅용액에 섬유를 담갔다 꺼내 40~60℃의 낮은 온도에서 경화하면 2시간 내에 나노구조체가 고밀도로 형성된 섬유를 얻을 수 있음을 확인했다.

□ 개발된 섬유는 박테리아 현탁액을 비롯해 점성이 높은 혈장, 타액, 혈액에서도 초소수성에 의한 탁월한 방오성을 보이는 것으로 나타났다.

 ㅇ 또한 포도상구균과 대장균의 경우 1시간의 실내조명에서, MS2 박테리오파지*는 2시간 내 99.99% 살균되는 것으로 확인됐다.

  * 박테리오파지(Bacteriophage) : 박테리아를 숙주세포로 하는 바이러스를 통칭 

 ㅇ 특히 박테리아 현탁액을 기능성 섬유에 분무하면 방오 및 광살균 성능의 시너지 효과로 30분 만에 100% 살균된다. 

□ 생기원 최동윤 수석연구원은 “저온 딥코팅(Dip-coating) 공정으로 빠르고 간단하게 방오·항균 기능을 갖는 나노구조체를 형성할 수 있어 대면적·대량생산에 적합한 섬유 코팅기술”이라고 말하며 “일상생활 속 가시광 에너지를 이용한 항균, 항바이러스 기능성 섬유 제조기술은 필터, 마스크, 방호복 등 다양한 소재로 활용할 수 있어 개발된 성과를 바탕으로 기반으로 공정성과 내구성을 높이는 후속 연구를 통해 실용화할 계획”이라고 밝혔다.

 ㅇ 이번 성과는 한국생산기술연구원의 기관고유사업, 한국연구재단의 중 견연구 및 기본연구사업을 통해 도출됐으며, 4월4일 재료분야 국제 학술지 ‘Small’ 표지논문(Front cover)에 선정됐다.  

  * 논문제목: Antimicrobial and Antifouling Effects of Petal-Like Nanostructure by 

                  Evaporation-Induced Self-Assembly for Personal Protective Equipment