황사 및 미세먼지 마스크에 숨은 과학, 그 원리 알아보기

미세먼지의 심각성 때문에 정부에서도 미세먼지 배출량을 2022년까지 1/3 이상 감축하기 위해서 2019년 2월 15일부터 '미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법(미세먼지 특별법)'을 시행한다고 한다.

단순 호흡기뿐만 아니라, 심혈관계질환 등 건강에도 큰 악영향을 끼치는 미세먼지는 많은 전문가들이 외출 시 '미세먼지용 마스크' 착용을 권장하고 있다. 미세먼지용 마스크에 우리가 알지 못했던 과학이 숨어있다.

황사와 미세먼지의 차이

대기오염의 주범인 황사와 미세먼지는 어떠한 차이가 있을까. 황사와 미세먼지는 근원지와 구성성분의 차이가 있다. 황사는 중국에서 강력한 바람이 만들어낸 미세한 흙먼지가 날아온 자연현상을 말하고, 미세먼지는 자동차 매연이나 화학공장 등에서 인위적으로 발생하는 작은 대기오염 물질이 뭉쳐서 생기는 걸 말한다.

그렇기 때문에 황사와 미세먼지는 인체에 미치는 영향력도 크게 다르다. 황사는 사막 등의 발원지에서 1~1000㎛ 크기의 분진들이 저기압 등을 타고 넘어오는 것으로 주로 칼슘, 마그네슘 등 자연기원 물질들이 많이 들어가있다.

반면, 미세먼지는 가정의 난방, 취사, 자동차 운행, 공장에서 나오는 화석연료 사용, 산불 및 화전 등에 따라서 발생하는 인위적 입자로 2~10㎛ 크기로 황사보다 입자가 작으며 황산염, 질산염, 중금속 등 유해물질이 훨씬 많이 포함되어있어 주의가 필요하다.

미세먼지 입자는 사람 머리카락보다 7~30배나 가늘기 때문에, 미세먼지가 심할 경우 일반 마스크가 아닌 미세먼지 마스크 착용을 권장하고 있다.

미세먼지 마스크에 숨겨진 과학, 정전기

미세먼지 마스크는 일반 마스크와 어떠한 점이 다를까. 우선 일반 마스크에 사용되는 섬유는 섬유 조직이 가로세로 직각으로 교차되면서 틈이 생긴다. 따라서 10㎛ 이하의 미세먼지를 걸러내기에는 역부족이다. 반면, 미세먼지 마스크는 섬유가 촘촘하고 무작위로 얽혀있는 필터를 사용하여 작은 크기의 먼지도 걸러낼 수 있도록 제작되었다.

그러나 2㎛ 이하의 초미세먼지까지 잡아내기 위해서는 아주 촘촘한 필터로 어느정도 한계가 있다. KF94, KF99 마스크를 착용해보신 분들은 아시겠지만, 마스크의 섬유조직이 촘촘해질수록 마스크를 착용한 사람이 숨쉬기가 매우 불편해진다. 이러한 단점을 보완하기 위해 과학적인 방법, 바로 '정전기'가 사용된다.

정전기, 25,000V로 미세먼지 잡는다

정전기는 물체가 마찰될 때마다 전하가 저장되고 어느 정도 이상의 전하가 쌓였을 때는 적절한 전위차에 의해 그동안 쌓여있었던 전하가 불꽃을 띠우며 이동하는 것이다. 미세먼지용 마스크에는 25,000V 이상의 초고압 전류를 이용하여 정전 처리된 필터를 제작하지만, 전기를 느낄 수 없는 이유는 미세먼지를 잡기위한 (+)전하와 (-)전하가 고르게 퍼져있어서 전기가 멈춰있기 때문이다.

그러나 정전기는 습기에 매우 약하다. 마스크를 착용하면 외부 공기와의 온도 차이로 인해 마스크의 뒷면에 호흡에 담겨있는 수분들이 맺히게 된다. 적은 양의 수분이라할지라도 필터 층에 닿게 되면 필터의 정전기 기능을 저하시키게 된다. 그렇기 때문에 미세먼지 마스크는 한 번 착용한 이후 재사용하게 되면 성능이 떨어지기 때문에 새 것으로 교체하여 사용하는 것이 좋다.