이화용
㈜엔퓨텍 대표이사
<지난 호에 이어서>
3. 자외선/오존 소독장치
자외선/오존 소독장치는 전기만 연결하면 되므로 겨울철 동파 염려가 없다. 또한, 소독액처럼 온도 하락으로 인한 효능 저하 문제도 없다. 소모 전기도 많지 않아 유지비도 아주 저렴하다.
거점소독기에 적용하는 소독기 용량이 약 8kw며, 한 달 전기료가 4,000원 정도로 아주 저렴하다. 빛과 가스를 이용한 친환경적인 방법으로써 운전석 문을 열어두면 젖지 않고 운전석과 페달까지 소독할 수 있는 장점이 있다.
1) 농림부 기술개발 지원을 받아 개발한 기술
당사는 농림축산식품부의 기술개발 자금을 지원받아 자외선/오존 살균 모듈을 개발하였다. ‘강원대 수의대’와 국가 연구기관인 ‘한국화학연구원’, ‘한국산업기술시험원’에서 PRRS, PED, AI 등의 바이러스 시험을 완료하였다.
2) 자외선의 살균력
자외선과 오존은 70년 이상 사용해온 방법이다. 이미 신뢰성이 확보된 확실한 방법이기도 하다.
미국의 질병통제본부에서 인정하는 가장 강력한 살균 방식 중의 하나가 자외선 살균 방식이다. 자외선은 병원 수술실에서 사용하고 있을 뿐만 아니라 공인 인증기관에서 살균시험할 때 무균 상태를 만들기 위해서 사용하고 있을 정도로 강력한 살균력을 가지고 있다.
흔히 자외선은 살균시간이 많이 걸린다고 생각하는 경우가 많다. 자외선은 와트(w)가 높은 램프를 사용하면 시간을 단축시킬 수 있다. 아주 강력한 고(高)와트 램프는 수초 만에 모든 균과 바이러스를 사멸시킬 수도 있다.
자외선 살균메커니즘은 자외선 조사에 의해 세포 내의 핵산(DAN)이 변하여 신진대사에 장해를 초래하여 증식능력을 잃고 사멸하는 것이다. 즉, 핵산류의 파장대가 살균선의 파장과 같기 때문에 살균선의 흡수가 쉽다. 따라서 253.7nm는 세균의 생명력인 핵산에 의해 흡수되고 핵산의 에너지를 높여서 결국에는 핵을 파괴하여 세균을 죽이든가 또는 그 성장을 변화시켜 사멸시킨다.
자외선 살균의 특징은 모든 균과 바이러스에 유효하다는 것과 화학약품처럼 조사받은 균과 바이러스에 내성을 주지 않는다는 점이다. 오존층 파괴를 염려하고 경고하는 것은 태양에서 오는 강력한 자외선이 오존층에서 흡수되지 않으면 지구 상에서 살아남을 생명체가 없기 때문이다.
자외선램프는 지표면에 도달하는 자외선보다 1,600~3,000배 이상의 자외선을 발생시키는 것으로 모든 세균과 바이러스에 대하여 강력한 살균력을 가지고 있다.
3) 자외선 살균기의 설계
자외선의 살균작용은 254nm~280nm의 파장 부분이 가장 강력하다. 그러나 실제로 태양에너지 가운데 이러한 파장은 지구에 도달하지 않으므로 지구표면에 도달하는 자외선 중에 최단파장 즉, 280nm~328nm 부분이 약간의 살균작용을 하고 있을 따름이다. 그래서 자외선램프를 통하여 살균파장의 자외선을 인공적으로 만들어 사용하며, 맑은 물과 공기 중에 존재하는 미생물을 살균하고 있다.
자외선을 조사만 했다고 살균되는 것이 아니라 일정한 에너지의 수준까지 조사했을 때에만 살균작용이 일어난다. 이러한 에너지 수준은 ㎼ sec/㎠로 표시하며, 이것은 단위 면적당 에너지와 시간의 총합 개념이다.
<표 1>에서 보듯이 각종 세균과 바이러스가 사멸하기 위해서는 일정 강도 이상의 자외선을 조사해야 한다는 기준이 있다. 자외선의 강도는 거리의 제곱에 반비례할 정도로 거리가 멀어지면 강도가 급격하게 약해지게 된다. 그래서 같은 램프를 사용할 경우 살균 대상의 거리가 멀면 그만큼 오래 조사해야 각종 균과 바이러스가 사멸하는 조사량에 도달할 수 있다.
FMD 바이러스의 경우 <표 1>에서 확인하듯이 사멸하는 데 필요한 자외선 조사량은 24,000㎼/㎠이다. 당사에서 차량소독기에 사용하는 램프의 자외선 강도를 2m 거리에서 측정을 해보면 <그림 2>에서 보듯이 직선에서 240㎼/㎠, 사선에서 약 160㎼/㎠ 가 방출된다.
그러므로 FMD 바이러스가 사멸에 이르는 24,000㎼/㎠에 도달하려면 약 100초가 필요하다는 것을 알 수 있다. 그러나 실제 소독기 안에서는 여러 개의 램프에 의해서 중첩이 되므로 더 빨리 사멸시킬 수 있다.
4) 당사 자외선 살균모듈의 바이러스 제거 성능
국내 국가공인시험기관인 ‘한국화학연구원’과 ‘한국산업기술시험원’ 그리고 ‘강원대 수의대 한정희 교수 연구실’에서 세균 및 바이러스 제거 시험성적서를 받았다. 이로써 축산농가에 실질적으로 피해를 많이 주고 있는 PRRS 및 PED 바이러스 제거에 우수한 성능이 있다는 것이 입증되었다. <표 2>는 바이러스 시험성적서를 정리한 것이다.
5) 오존의 살균력
‘오존(O3)’이란 염소의 6~7배 살균력을 갖는 기체이다. O3의 살균력에 관한 메커니즘(mechanism)은 O3가 반감기를 거쳐 O2와 O로 분해되고, 이때 O(산소원자)가 강한 살균력을 지니게 되는 것이다. 즉, 오존의 산화력이 세포벽을 허물어 균과 바이러스가 사멸에 이르게 된다.
오존은 약 2백년 전에 발견되어 지금까지 약 1백년의 사용 역사를 가지는 강력한 산화제인 동시에 살균제이다. 박테리아와 바이러스를 순식간에 죽이고 곰팡이, 해조포자, 효모균 등을 죽이며 중금속, 철, 망간, 페놀 등을 산화하고 색도 제거, THM 생성 억제 등의 우수성으로 인해 그 사용이 널리 확산되고 있다. 바이러스는 오존에 닿자마자 죽는 것으로 알려져 있다.
6) 오존 발생기의 선택
오존 발생기를 설치하여 살균하려면 차량소독기나 물품보관실의 체적을 계산하여 원하는 시간 안에 살균이 이루어질 수 있는 오존 농도가 되는지 계산해봐야 한다. 오존 농도는 오존 발생기의 오존 발생량, 온도, 공간의 크기, 시간 등을 계산하여 구하고 실제 설치 후 오존 측정기로 농도를 측정하여 설치한다.
오존 발생기에서 발생되는 오존의 양이 분산되어 전체적으로 1ppm에 도달하는 시간에 바이러스가 사멸에 이르는 데 필요한 시간을 더하여 살균 시간을 설정하면 된다. 오존은 산소보다 무겁기 때문에 높은 곳에 설치하는 것이 더 빨리 확산시킬 수 있으며, 빠른 교반을 위해서는 휀을 설치하는 것이 좋다.
* 본고에 대한 궁금한 사항은 필자(010-6500-3255)에게 문의하시길 바랍니다.
<다음 호에 계속>
<월간피그 2016년 9월호>
