Corona19 바이러스는 우리의 일상과 산업계 전반에 걸쳐 많은 문제를 야기 시키고 있다. 이에 본지는 Corona19에 대응하는 테크니컬섬유(technical textile)와 ‘비로 프로텍(viroprotec)’이라는 anti-virus 커튼 제품 등의 전반적 관련 현황을 짚어본다. <편집자 주>

 

우선, 마스크가 의료섬유(medical textile)에서는 중요한 아이템이지만, 과연 Corona virus의 예방이라는 차원에서는효과가 있을까요?

지금 해외에서 큰 논란이 되고 있지만 마스크 KF94(NF95)인 경우 0.6마이크로미터(600nanometer) 크기의 미세입자를 최대 95%까지 걸러내는 기준을 의미합니다.
Corona19 바이러스의 경우 약 100nanometer 크기에 불과하므로 마스크의 공극을 통과하게 될 것이므로 해외에서는 소용이 없다고 보는 것이죠.
하지만 마스크는 직접적으로 virus를 살균하는 역할을 하기보다는, 혹시 내가 감염상태로 호흡시 비말(aerosol)상태로서 타인에게 전파하는 것을 차단하도록 고안된 것으로, 결국 나를 보호하고 사회를 지키는 선한 행동이자 사회적인 예방행동입니다. 그래서 2020년 K-방역이 국제적으로 큰 평가를 받게 되었습니다.

그러면, 에코홈텍스(ecohometex)가 11월중 ‘비로 프로텍(viroprotec)이라는 anti-virus 커튼제품을 출시하게된 배경부터 들어 볼까요?

실제 섬유제품은 어페럴분야 이외에도 여러 산업분야의 기초제로서 활용되고 있습니다. 또한 기능성물질(functional compounds)이 첨가되면 산업용 소재의 다양한 용도를 향상시키게 되는데, 이러한 분야를 테크니컬 섬유(technical textile)이라고 합니다. 저희 에코홈텍스에서는 일반적인 직물보다는 tech-tex 제품을 상용화하는 global network를 가지고 있으며, anti-microbial textile(항 미생물섬유) 또한 주요한 사업 영역으로 하고 있습니다.
올해 2월 한국에서 신종 플루(flu 독감)가 보고된 시점에서는 그 누구도 신종 코로나(Covid-19)가 세계적인 대유행(pandemic)으로 확산되면서, 10월말 현재 6,300만명 확진자에 145만명이 사망하고, 인류에게 엄청난 경제적 보건적 재앙을 초래할 것으로 예상한 사람은 없었습니다.
다만 우리의 global network에서는 2013년 Norovirus가 주거환경과 유사한 cruiseship에서 발생하였을 때, 밀폐된 생활공간에서의 감염을 억제할 여러가지 고안을 시도한 바 있었으나 그 성과는 무시되었고 시간이 흘러 갔습니다.
하지만 5월경 코로나가 확산되어 Tokyo Olympic까지 연기되는 최악의 상황에 봉착하고 각국 정부에서 vaccine, 치료제 개발에 수 조원의 예산을 투입하는 상황이 되면서 antimicrobes의 R&D는 촉진되었습니다.

그렇다면 지금까지 알려져 온 항균섬유는 virus를 통제할 수 없습니까?

우선 우리가 사용하고 있는 용어부터 정리해볼 필요가 있습니다. 우리가 거의 매년 경험하고 있는 돼지열병, 구제역, 조류인플루엔자는 발생하면 거의 그 지역을 봉쇄하고 다량으로 살처분하고 매장함으로써 인간에게 확산되는 것을 방지하고 있습니다. 이때의 병원균을 virus라고 부르고 있습니다.
그런데 이러한 감염발생은 역사적으로 최근에야 보고되고 있습니다. 즉 virus는 원래부터 존재하는 생물종(specimen)이지만 그 동안 실체가 연구되지 않았습니다.
특히 바이러스는 그 크기가 세균의 수백 수천분의 1의 크기여서 현대에 개발된 전자현미경이 아니면 관찰될 수 없었습니다.
또한 바이러스는 그 자체로는 생존하지 않고 다른 세포속으로 침투하고 기생하는 특성, 그 크기가 약 100nanometer 정도여서 통제할 도구 역시 수 nanometer급으로 제한되므로 최신 nano-technology가 개화되기 전까지는 미지의 분야였습니다.
참고로 bacteria(세균)는 virus보다는 수백배 이상 더 큰 micron급으로 일반 광학현미경으로도 관찰되었기에 수 백년간 분석연구되어 왔으며 생활방역수준에서 통제되고 있으므로 왠만한 국가에서는 더 이상 큰 질병으로 발전하지는 않고 있습니다.

좀 더 항미생물(anti-microbial)과 항균(anti-bacterial)의 차이를 설명하자면?

일반 섬유소재(fiber)를 활용하는 직물은 어떠한 특수한 물성(characteristic)을, 예를들어 소수성(hydrophobic) 난연성(fireretardant)을 보유하지는 않겠으나 별도의 기능성 소재(functional materials)가 첨부될 수 있다면 전체적으로 그 물성은 바뀌게 됩니다.
북미, 유럽 등 기술선진국에서는 이러한 물성개질 연구가 활발하며 인류의 생활 곳곳에서 사용되어지는 직물에서도 각종 세균을 제거하여 생활의 질을 향상시키는 기법을 구사해왔습니다.
이러한 분야를 항미생물(antimicrobial)섬유라고 하며 항균(antibacteria)섬유는 그 중 특히 bacteria라는 제한된 생물종을 억제하거나 죽이는 능력을 지니는 섬유로 국한됩니다. 예를들어 수술실 가운의 경우 상업적으로는 medical textile이라고 부르지만, 1회용으로 사용후 폐기
되는 제품의 경우는 비용적인 면에서 anti-virus 수준까지 고도의 제품이 요구되지는 않았습니다. 단 코로나19 이전까지는….
미생물(microbes)이란 세균군(bacteria), 바이러스군(virus), 진드기군(mites) 그리고 곰팡이군(fungi)을 통칭하는 용어입니다.
이러한 미생물들은 생활환경에서는 자연스러운 부분으로 인정되어 왔으나 냄새, 얼룩, 알레르기 반응, 변색, 심지어 직접적인 감염까지 일으킬 수 있으므로 인류는 이것을 통제할 적절한 수단을 찾고있으며 많은 응용제품이 팔려 나가고 있습니다.

특히 anti-virus(항바이러스) 기술동향은 어떤가요?

조류인플루엔자(avian influenza), 돼지열병(asfi virus) 등 동물 바이러스는 그것대로, 인간에게 발생되는 human virus-alpha군 human virus-beta군은 점점 짧은 주기로 출현되고 있으며 금번 Covid-19(신종 human-alpha virus)도 언제쯤 종식될지 혹은 계속 변종으로 진화될지 쉽게 예측할 수는 없습니다. 그냥 좋은 날이 오기를 희망할 뿐….
anti-viral textile은 질병을 치료하는 vaccine이나 medicine은 아니고 오직 주위환경에서 virus가 확산되면 이를 포획하여 죽이는 기능을 수행하게 됩니다. 하지만 이것은 1회성 살균소독제가 아니며 그 효능이 수년간 지속되어야 하는 mission을 내포합니다.
이러한 지속가능한 성능을 서방(slow-release)하면서도 인체에 무해한 상태의 신물질(new materials)을 개발하는 기술은 주로 nano-technology와 발맞추고 있습니다.
또한 새로운 코팅 혹은 결합기술이 요구되기도 합니다.

nano-particle(나노크기의 입자)이란?

일반인들은 nano particles(NPs 나노입자)를 우리가 평소에 보고있는 물질이 아주 아주 작게 분쇄된 형태로 상상할 수 있겠으나, 나노입자는 분자(molecules)에 가까운 상태로서 전혀 다른 전기적 화학적인 성질을 지니게 됩니다. 예를들어 20나노미터의 금(Au)은 색갈부터 붉은 색으로써 금덩어리와는 주위와 전혀 다른 반응을 나타냅니다. nanotechnolog란 분자(물H2O분자는 1nm)급으로 상정된 미세입자의 반응거동을 연구하여 산업에 활용하고 있으나 주위에서 실제로 경험하기는 드물 것이며, 특히 섬유 산업에서는 소재물질로 은, 동, 산화티탄, 실리카 정도가 연구되고 있습니다.
만약 단순히 극도로 미세하게 입자화된 물질을 만들어낸다고 해서 그렇다고 화학적이나 전기적 거동이 불안정적인 나노입자를 바로 직물에 적용할 수는 없습니다. 이러한 입자를 섬유와 결합시키거나 부착시킬 binding 기술이 별도로 요구될 것입니다. 

Inactivation of virus(바이러스의 불활화)

종래의 소독살균제(infectants)는 박테리아나 곰팡이 진드기 등 비교적 덩치가 큰 유해 미생물을 죽이는 용도로서, 인간에게 약간은 유해하지만 염소락스, 4급암모니아, 페놀 복합물 등이 저렴하기에 주로 생활공간에서 사용되어 왔었으나, 이를 인간에게 직접 분사하거나 음용할 수는 없었습니다.
더구나 바이러스는 크기가 100나노미터 정도에 불과하고 쉽게 변형하며 다른 세포에 기생하는 생물종이므로 이것을 죽이기 위해서는, 특히 사람의 경우 다른 장기세포에 위해가 되지 않는 범위내에서 바이러스의 외피(envelope)를 뚫고 들어가서 핵산(RNA)을 파괴하는 기술이 요구되었습니다. 이러한 조건을 충족하는 멸균 혹은 치료제는 아직까지는 개발되지 않고 있습니다.
하지만 현재 전세계적으로 진행되고 있는 백신과 치료제의 개발중 선두권으로 부상하고 있는 Pfizer, Moderna, AstraZeneca 등의 연구가 나노물질을 활용한 messinger-RNA 제재에 집중되고 있다는 점은 nanotechnology의 성과를 잘 보여주고 있습니다.

에코홈텍스의 ‘viro protec’ anti-microbial은 어떤 기술을 기반으로 하는지요?

현재는 백신이 나오거나 치료제가 나온다고 하여도 언제쯤이나 사람들은 과거의 일상으로 돌아가고 경제활동이 회복될지, post pandedic 이후 우리의 생활패턴은 어떻게 변해 있을지….
잘 모르겠습니다.
8월이후 북미나 유럽에서는 과거의 연구실적을 토대로 medical 부문에서부터 속속 관련제품을 upgrade하고 있으며, 일본에서도 새로운 중합체(fiber conjugation)을 개발하고 있습니다. 국내에서도 당사뿐만 아니라 여러업체에서 향후 anti-corona textile을 출하할 것으로 예상합
니다.
전부를 공개할 수는 없으나 당사에서는 silver NPs를 기반으로 anti-viral 효과와 더불어 환경안전성에 중점을 두면서 제품화하고 있습니다. 

antiviral testing 혹은 성능검증은 무슨 방법으로 합니까?

항균이나 항바이러스 항곰팡이 등 anti-microbial test는 각각의 표준에 의한 test로 그 성능을 검증받게 되며 예를들어 bacteria test는 iso 20743 또 virus test는 iso 18184 규정에 따라 진행되어야 합니다.
또한 감염병 예방법에서는 각종 박테리아나 바이러스를 생물안전 단계(Biosafety Level)로 구분하고 그에 적합한 시설 기준 등을 규정하고 있는데, 예방과 치료가 용이한 bacteria는 BSL-2에 해당되고 국내에 1000개 이상의 시설이 존재합니다.
반면에 증세가 심각하거나 치명적인 전염 병원체인 SARS, corona virus는 BSL level-3에 해당되어 연구소는 완전봉쇄되고 복도출입을 제한하며 연구원들은 우주복처럼 생긴 무균복을 착용하고 사용후에는 폐기 처분하여야 합니다.
BSL-3에 해당하는 연구소는 질병관리본부와 전북대 인수공통전염병 연구소 등 8곳에 불과합니다.
국내에서는 anti-virus를 정식적으로 테스트할 수가 없어 해외 microbe laboratory에 iso 18184에 따른 test를 신청해놓은 상태입니다.