기계공학부 박문수‧박성수 교수 연구팀,
마스크 표면 코로나바이러스
순간 살균 오존가스 기술 개발
- 마스크 성능 떨어뜨리지 않고 코로나바이러스 1분 만에 순간 살균 가능
- 마스크 부족 국가와 잦은 교체가 필요한 의료현장에서 즉시 사용 기대

[그림 1] 오존가스 발생 플라즈마 장치 를 이용한 코로나바이러스로 오염된 마스크 살균 모식도. 

DBD: dielectric barrier discharge.

기계공학부 박문수‧박성수 교수 연구팀(이진엽 ‧봉철우 박사과정 등)이 코로나바이러스로 오염된 마스크에 플라즈마 발생기로 생산된 고농도 오존가스를 처리하여 마스크의 성능을 전혀 떨어뜨리지 않고 바이러스를 1분 만에 소멸시킬 수 있는 의료 현장 적용 가능 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구진은 코로나19 발생 후 많은 국가들이 정전필터가 장착된 N95(한국 KF94) 마스크의 공급 부족으로 고통받고 있으며, 오염된 마스크의 장기간 착용으로 인해 의료진의 감염 또한 증가했다는 사실을 인지하고 기술 개발에 착수했다.

연구진은 코로나바이러스로 오염된 마스크 표면을 살균제인 오존가스 120ppm 수준에서 1분간 노출시켜 감염력을 100% 억제하는 데 성공했다. 코로나바이러스 뿐만 아니라 독감바이러스나 세균들도 빠르게 사멸시킬 수 있기에 의료현장에서 다른 바이러스나 세균들에 의한 마스크 오염도 손쉽게 막아줄 것으로 기대된다.

연구진은 KF94 마스크를 대상으로 혹사실험(1분씩 5회, 120ppm 오존 가스 노출)을 진행했으며, 마스크의 주요 성능인 분진포집효율이 98% 수준으로 유지되는 것을 마스크 성능 국가인증기관 2곳에서 검증받았다. 또한 주사전자 현미경(Scanning electron microscopy)을 이용해 마스크의 정전필터 구조도 전혀 손상이 없음을 확인하였다. 이는 마스크를 최소 5회 이상 재활용할 수 있다는 걸 뜻한다.

시중의 오존 발생기는 공기청정기 형태로 공간 살균을 목적으로 한다. 하지만 저농도 오존가스로는 고농도의 바이러스나 세균 살균에 대해 효용성을 얻기 힘들다. 이와 달리 연구팀의 처리 방법은 저온 상압 플라즈마를 사용해 마스크가 위치한 공간에만 120ppm의 고농도 오존가스를 발생시켜 살균을 진행한다. 1분이라는 짧은 시간 동안 오존을 발생시키기 때문에 절대량은 미미한 수준으로, 마스크 처리 후 창문을 열어 환기하거나 플라즈마 발생기를 공기 순환이 잘 되는 후드에서 사용하면 오존에 의한 유해성 문제를 방지할 수 있다. 

[그림2] 주사전자 현미경(SEM)을 이용한 오존가스 처리 전 후 마스크 정전필터층 표면 이미지

또한 본 기술은 플라즈마 발생기를 생산하는 국내 기업들이 쉽게 마스크 살균에 적용할 수 있는 현장기술로서, 마스크에 대한 오존가스 노출 최적화 과정을 거쳐 해외 수출의 판로를 개척할 수 있을 것으로 기대된다.  

본 연구는 코로나바이러스 감염능 테스트를 수행한 과기정통부 글로벌프런티어사업(바이오나노헬스가드연구단 단장 신용범)과 BICS(성균바이오융합과학기술원)-KS(강북삼성병원) 미래융합프로그램의 지원으로 수행되었다. 

본 연구 결과는 기술의 빠른 보급을 위해 건강 과학에 관한 미공개 원고를 배포하는 인터넷 사이트 MedRxiv에 5.1(금) 사전 게재되었으며, 현재 논문은 정식 게제를 위한 심사 중에 있다.
    ※ 논문명: Fast and easy disinfection of coronavirus-contaminated face masks using ozone gas produced by a dielectric barrier discharge plasma generator.
    ※ 논문 출처 : https://medrxiv.org/cgi/content/short/2020.04.26.20080317v1.