| 초록 |
□ 연구개요 꽃가루 등 극초미세입자 및 생물화학적 유해인자를 마스크 필터 소재 제작 및 무전해 도금법을 통해 센싱 소재를 개발한다. 또한 도금된 표면의 항균(antibacterial) 효과 및 전류에 의한 병원균의 비활성화 효과와 관련된 기초 연구를 바탕으로 도금 표면에서 전류에 의한 알레르기 유발 인자 표면의 변화 양상을 분석한다. 최종적으로 병원균의 센싱, 필터, 비활성화 성능을 가진 마스크를 제작하여 다공성 센싱 소재 기술을 개발하고, 알레르기 유발 인자에 대한 공동 연구를 통해 융합형 복합 소재 기반 마스크를 개발한다. □ 연구 목표대비 연구결과 본 연구에서는 높은 전기적 특성을 가져 센서에 활용될 수 있는 우수한 나노소재인 multi-walled CNT(MWCNT)를 사용하였다. 무전해 도금법으로 제작한 Ag-MWCNT와 sol-gel 공정으로 제작된 ZnO-MWCNT를 오염원 미세입자를 센싱할 수 있는 소재로 활용하였다. 제작된 센싱 소재는 Raman spectrophotometer, Scanning Electron Microscope(SEM), X-Ray Diffractometer(XRD)를 활용하여 분석하였다. 이후 제작된 센서는 cyclic voltammetry(CV)로 그 전기화학적 특성이 평가되었다. 특성 평가 결과 Ag-MWCNT, 산처리된 MWCNT와 ZnO-MWCNZ 중 ZnO-MWCNT가 외부 입자에 대해 가장 민감한 전기적 반응을 보여, 오염원 센싱 소재로서 적합하다는 결론을 얻었다.따라서 목표로 했던 무전해 도금법을 이용한 센싱 소재 개발은 적절히 이루어졌다고 볼 수 있다. 이후 마스크 형태의 제작을 위해 기존 KF94 마스크의 pp필터 위 무전해 은도금을 실시하였다. 이를 통해 최적화된 은 도금 공정 방법을 확보하였으며, 면저항을 측정하여 전기적인 특성을 파악하였다. 뿐만 아니라 마스크의 잔여 에어로졸에 의한 병원균의 재침투에 대한 우려가 커지고 있는 상황에서, 전기를 사용하는 마스크에서 미세 전류를 통하여 병원균의 제거가 가능한지 실험하였다. 미루나무 꽃가루를 통하여 표면 분석 결과 미세 전류에 의한 변화가 감지되었고, 더 심층적인 테스트를 진행한 이후 마스크에 의한 인체에 대한 효과를 단계적으로 임상 실험 진행하여야 할 것이다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 코로나 팬데믹 이후 기존 환경 오염원 필터 기술을 넘어 새로운 기술이 요구되고 있다. 기존 마스크 필터는 1회용으로서 환경 오염을 초래하고, 바이오 에어로졸의 잔류로 인한 잔여 병원균의 침투로 인해서 감염의 위험성이 여전히 남아있다. 본 연구에서 는 이러한 외부 오염원의 잔존 여부를 확인할 수 있는 센싱 소재를 개발하였다. MWCNT 기반에 금속 물질을 증착시켜 센싱 기능을 갖출 소재를 개발하였으며, 이는 필터에 잔여 오염원이 남아있는지 시각적으로 확인할 수도 있을 것이다. 또한 마스크 형태의 제작을 위해 기존 KF94 마스크 필터를 이용하여 무전해 은도금을 실시했으며, 이에 대한 4-points probe 테스트를 거쳐 전류가 적절히 흐르는 최적의 공정 조건을 찾아내었다. 이를 통하여 알러지 원인 중 하나인 꽃가루의 미세 전류에 의한 변화를 테스트하였다. 이에 대한 데이터 베이스를 바탕으로 Covid-19와 같은 바이러스 균의 파괴 또한 검증할 수 있을 것이다. 결과적으로 연구 내용을 종합하여 오염원의 센싱과 박멸이 가능한 차세대 마스크의 개발로 이어질 수 있으리라 본다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
