코로나 바이러스 에어로졸을 99.9% 차단하는 필터

 (Left: A nanofiber filter that captures 99.9% of coronavirus aerosols; Right: A highly magnified image of the polymer nanofibers. Credit: Yun Shen)

 캘리포니아 대학 (UC) 리버사이드 캠퍼스 (UC Riverside)의 과학자들이 코로나 바이러스 에어로졸을 99.9% 차단할 수 있는 공기 필터를 개발했습니다. 마스크는 코로나 19 대유행에서 진정한 위력을 발휘한 개인 방호 장비로 사실 나를 보호하는 기능보다 타인에게 전파하는 것을 방지하는 효과가 더 크기 때문에 대유행 시기에는 모든 사람이 착용하므로써 서로를 보호할 수 있습니다. 하지만 마스크 에어필터 소재에 대한 연구는 치료제 개발이나 백신 개발에 비해 상대적으로 주목을 끌지 못했습니다. 

 UC 리버사이드의 윤 센 교수 (Yun Shen, a UC Riverside assistant professor of chemical and environmental engineering)가 이끄는 연구팀은 조지 워싱턴 대학의 과학자들과 협업해서 PVDF (polyvinylidene fluoride) 소재의 필터를 개발했습니다. PVDF는 불소계 고분자 물질로 본래 필터 소재로도 사용되고 있으나 연구팀은 전자방사 (Electrospinning)라는 제조 방식을 이용해 새로운 나노필터(nanofilter)를 제조했습니다. 

 PVDF: https://luvlyday.tistory.com/105

 연구팀은 300nm 크기의 액체 PVDF 소재를 가는 관 안에 뿌리면서 전하를 걸어 섬유 형태로 만들었습니다. 본래는 표면 장력에 의해 구형을 지닌 액체 방울이 전기의 힘으로 가느다란 실이 되는 것입니다. 그 결과 만들어진 나노섬유 필터는 구멍의 크기가 커봐야 마이크로미터 수준에 불과해 에어로졸의 99.9%를 잡을 수 있습니다. 일반적인 천 소재는 45-73%, 수술용 마스크 필터도 98%인 점을 감안하면 더 우수한 차단 효과를 지닌 셈입니다. 이는 작은 구멍 때문이기도 하지만, 제조 공정에서 남은 정전기가 에어로졸 입자를 전기적 힘으로 끌어당기기 때문이기도 합니다. 

 따라서 이를 이용한 공기 필터나 마스크는 코로나 바이러스 차단에 더 우수한 효과를 보일 가능성이 있습니다. 다만 가능성에 대한 이야기고 실제 실용성은 더 검증이 필요합니다. 구멍이 작을 수록 공기저항도 커져 마스크 소재로는 적합하지 않을 수 있고 마스크 안에 물이 찰 가능성도 커지기 때문입니다. 다만 공기 청정/정화 시스템에는 사용할수도 있습니다. 

 마스크의 위력을 모두가 확인한 마당에 더 우수한 마스크를 개발하려는 노력이 부족하다는 점은 아쉽습니다. 물론 차단율이 높으면 그만큼 숨쉬기가 더 어렵다는 단점도 고려해야 하지만, 공기를 잘 통과시키면서 바이러스를 더 잘 차단하는 소재를 개발하기 위한 노력은 계속되야 할 것입니다. 

 참고 

https://medicalxpress.com/news/2021-05-filter-curb-airborne-covid-virus.html

Hongchen Shen et al. Development of Electrospun Nanofibrous Filters for Controlling Coronavirus Aerosols, Environmental Science & Technology Letters (2021). DOI: 10.1021/acs.estlett.1c00337