스마트팜융합바이오시스템공학과 임기택 교수 「차세대 생분해 마스크 필터」 개발
농업생명과학대학 스마트팜융합바이오시스템공학과 임기택 교수 연구팀이 감염병 예방과 환경 보호를 동시에 실현할 수 있는 「차세대 기능성 마스크 필터」를 개발했다.
이번 연구 성과는 나노분야의 세계적 권위 학술지인 ‘나노레터스(Nano Letters)’(IF 9.6, JCR 상위 10％, JCI 상위 10％) 2025년 5월호에 게재되며 학계의 주목을 받았다.
임기택 교수 연구팀이 개발한 마스크 필터는 공기 중 전염병 차단을 비롯해 항균, 자가세척, 재사용, 생분해 기능까지 갖춘 초슬림형 나노섬유 구조체로 기존 일회용 마스크의 기술적 한계와 환경적 부담을 동시에 극복했다는 점에서 주목받고 있다.
이번 연구는 반복 사용의 어려움, 습기 조절 미흡, 생분해 불가 등 일회용 마스크의 구조적 한계를 개선하고, 마스크 폐기물에 따른 환경 부담을 줄이기 위한 목적으로 추진됐다.
연구팀은 세 가지 생분해성 고분자를 이용해 다층 구조의 전기방사 나노섬유 필터를 설계했으며, 필터는 약 0.36mm 두께의 초박형 구조로 항균성과 자정 능력, 통기성과 흡습성까지 고루 갖췄다.
또한, 해당 마스크는 외부층, 중간층, 내부층으로 구성된 3중 구조를 갖고 있으며, 외부층은 폴리카프로락톤(PCL), β-사이클로덱스트린(β-CD), 질산은(AgNO₃)을 포함해 자외선(UV)에 반응하는 항균 및 자가세정 기능을 제공하고, 중간층은 폴리비닐알코올(PVA)과 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 활용해 전기 자극에 의한 항균 작용을 유도한다. 또한, 내부층은 셀룰로오스 나노섬유와 카르복시메틸 키토산으로 구성되어 피부 접촉 면에서 탁월한 쾌적성과 흡습성을 제공한다.
실험 결과, 해당 마스크는 대장균, 황색포도상구균, 메티실린 내성균(MRSA) 등 병원성 세균에 대해 99％ 이상의 항균 효과를 기록하고, 자외선 또는 약한 전기 자극을 병행할 경우 항균 성능이 더욱 향상되는 것으로 나타났으며, 반복 세척 및 다양한 온도 환경에서도 성능이 안정적으로 유지되고, 다양한 pH 조건에서 30분 이내에 자연 분해가 가능해 생분해성도 입증됐다.
해당 기술은 ‘초박형, 항균, 자가 세척, 재사용 가능 및 생분해성 마이크로 나노섬유 마스크 및 그 제조방법’이라는 명칭으로 2025년 5월 국내 특허 출원도 완료됐다.
임기택 교수는 “이번에 개발된 마스크는 감염병 예방뿐 아니라 일회용 플라스틱 마스크에 따른 환경오염 문제까지 해결할 수 있는 혁신적인 기술”이라며 “3중 구조 전기방사 나노섬유 매트릭스를 기반으로 한 이번 필터는 향후 의료용 방호구, 공기정화 필터 등 다양한 산업 분야에도 폭넓게 활용될 수 있다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 ‘기초연구지원사업’과 ‘지역지능화혁신인재양성사업’, 산림과학연구소의 ‘대학중점연구소지원사업’의 지원을 받아 수행됐다.
<출처: 강원대학교 KNU뉴스 자랑스러운 강대인(2025.12.12자)>
이번 연구 성과는 나노분야의 세계적 권위 학술지인 ‘나노레터스(Nano Letters)’(IF 9.6, JCR 상위 10％, JCI 상위 10％) 2025년 5월호에 게재되며 학계의 주목을 받았다.
임기택 교수 연구팀이 개발한 마스크 필터는 공기 중 전염병 차단을 비롯해 항균, 자가세척, 재사용, 생분해 기능까지 갖춘 초슬림형 나노섬유 구조체로 기존 일회용 마스크의 기술적 한계와 환경적 부담을 동시에 극복했다는 점에서 주목받고 있다.
이번 연구는 반복 사용의 어려움, 습기 조절 미흡, 생분해 불가 등 일회용 마스크의 구조적 한계를 개선하고, 마스크 폐기물에 따른 환경 부담을 줄이기 위한 목적으로 추진됐다.
연구팀은 세 가지 생분해성 고분자를 이용해 다층 구조의 전기방사 나노섬유 필터를 설계했으며, 필터는 약 0.36mm 두께의 초박형 구조로 항균성과 자정 능력, 통기성과 흡습성까지 고루 갖췄다.
또한, 해당 마스크는 외부층, 중간층, 내부층으로 구성된 3중 구조를 갖고 있으며, 외부층은 폴리카프로락톤(PCL), β-사이클로덱스트린(β-CD), 질산은(AgNO₃)을 포함해 자외선(UV)에 반응하는 항균 및 자가세정 기능을 제공하고, 중간층은 폴리비닐알코올(PVA)과 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 활용해 전기 자극에 의한 항균 작용을 유도한다. 또한, 내부층은 셀룰로오스 나노섬유와 카르복시메틸 키토산으로 구성되어 피부 접촉 면에서 탁월한 쾌적성과 흡습성을 제공한다.
실험 결과, 해당 마스크는 대장균, 황색포도상구균, 메티실린 내성균(MRSA) 등 병원성 세균에 대해 99％ 이상의 항균 효과를 기록하고, 자외선 또는 약한 전기 자극을 병행할 경우 항균 성능이 더욱 향상되는 것으로 나타났으며, 반복 세척 및 다양한 온도 환경에서도 성능이 안정적으로 유지되고, 다양한 pH 조건에서 30분 이내에 자연 분해가 가능해 생분해성도 입증됐다.
해당 기술은 ‘초박형, 항균, 자가 세척, 재사용 가능 및 생분해성 마이크로 나노섬유 마스크 및 그 제조방법’이라는 명칭으로 2025년 5월 국내 특허 출원도 완료됐다.
임기택 교수는 “이번에 개발된 마스크는 감염병 예방뿐 아니라 일회용 플라스틱 마스크에 따른 환경오염 문제까지 해결할 수 있는 혁신적인 기술”이라며 “3중 구조 전기방사 나노섬유 매트릭스를 기반으로 한 이번 필터는 향후 의료용 방호구, 공기정화 필터 등 다양한 산업 분야에도 폭넓게 활용될 수 있다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 ‘기초연구지원사업’과 ‘지역지능화혁신인재양성사업’, 산림과학연구소의 ‘대학중점연구소지원사업’의 지원을 받아 수행됐다.
<출처: 강원대학교 KNU뉴스 자랑스러운 강대인(2025.12.12자)>