나노버블 오존수는 그 살균력이 우수하고, 저렴한 가격에 제조, 공급 및 안전한 관리가 가능하여 효과성, 안전성은 물론 사용 후 인체에 해로운 잔류물질도 거의 없어 아주 효율적인 방역물질이다.
현재 국제적으로 방역에는 염소계열(차아염소산 HOCl, 차아염소산나트륨(락스) NaOCl, 염소산 HClO3 등)을 이용한 살균제를 사용하고 있다. 염소계열의 경우 타 원소와의 반응성이 상대적으로 낮은 데 비하여 상온에서 제조, 운송, 보관이 용이하며, 가격이 저렴하여 실생활에서 많이 사용하고 있다. 그러나 염소의 잔류물질이 그대로 유지되어 인체의 피부, 폐 등에 접촉 시 지속적인 사용으로 사용자에게 치명적인 손상을 주게 된다. 그 폐해는 가습기살균제로 인한 폐해가 대표적이다.
COVID19 방역에서도 이 염소계열 살생물질을 사용하는 데 방역종사자가 피부병 등 직업병에 시달리고 있으며, 그 위험으로 인하여 방역업무는 종사자가 피하는 대상이 되고 있다. 최근들어 2020년6월1일 천안에서 조리사가 염소계 소독제로 청소 중 사망, 2020년8월14일 안양에서는 급식청소 중 기절하는 사례가 나타나고 있으며 이러한 사례는 계속 나타날 것으로 예상되고 있다.
일반적으로 방역에 이용할 수 있는 지구상의 물질은 불소계열(불산 플루오린화수소산 HF), 산소계열(오존 O3, 과산화수소산 H2O2 등), 염소계열의 물질이 있다.
원소 | 폴링전기음성도 | 상대적 반응력 | 사용형태 |
불소 F | 4.0 | 100,000 | HF |
산소 O | 3.5 | 100 | O3, H2O2 |
염소 Cl | 3.0 | 1 | HOCl, NaOCl, HClO3 |
첫째, 불소계열은 독성과 반응이 너무 강하여 제조, 보관, 운송 및 사용 후 수거 등 모든 과정이 통제되고 비용도 고가로 이를 사용해야 하는 특수 목적에서 제한적으로만 사용하고 일반적인 실험, 사용은 금지하고 있는 물질이다.
둘째, 산소계열은 염소계열에 비하여 반응력이 우수하며 불소계열에 비하여 안전하게 이용할 수 있으며 이용 후 잔류물질도 남지 않아 학계 및 산업계의 많은 관심을 받고 있다. 이러한 산소계열로는 오존(O3), 과산화수소(H2O2)가 방역물질로 사용될 수 있다.
산소는 지구상에서 O2로 안정화되어 존재하며, O3는 공기 중에 기체 형태로 존재할 수 있는바 대기 중 오존농도가 증가할 경우 대기환경기준(0.1 ppm 이하)을 정하여 경보를 하고 있다. O3는 기체 상태로 존재하는 데 일정농도 이상에서 일정시간 이상 노출(0.06ppm에서 8시간 이상 노출금지 등)(1) 하여 인체 호흡 시 백화현상이 나타나는 등 호흡기 독성이 있는 것으로 알려져 있다(2) .
산소계열의 물질은 그동안 많이 사용되어 온 염소계열에 비하여 높은 반응력을 이용할 수 있어 방역물질로 효과적으로 사용할 수 있으나 기술적 한계 등으로 안정적 사용이 어려운 상태였다.
이러한 O3를 방역물질로 이용하기 위해서는 오존발생기를 통하여 지구상의 O2를 O3로 변형시켜 사용한다. 또한 H2O2는 살균력이 우수하나 생산가격이 고가로 나타나 일반 실생활에서 방역물질로 사용하기에는 제한적이다. 따라서 O3를 대량으로 생산할 수 있는 오존발생기를 이용할 경우 O3를 안정적으로 이용할 수 있는 기술을 갖춘다면 방역물질로 이용할 수 있다.
오존수(오존 농도 1.0ppm 이상 용존된 물)를 이용한다면 이러한 오존기체로 인한 폐해를 피하면서 안정적으로 사용할 수 있는 기반이 될 수 있을 것으로 기대되고 있으며 그동안 이를 이용하기 위한 많은 시도가 있어 왔다. 그러나 오존수를 사용하는 경우 현재 기술로는 농도를 2.0ppm 이상 높이지 못하고 있으며, 오존의 반감기로 인하여 20도C에서 20~30분만에 농도가 반감되고 있어 그 효과를 보기 위해서는 현장에서 생성 후 1시간 이내에 사용해야 하는 제약이 있었다. 이러한 제약을 극복하기 위하여 미세기포(Fine Bubble)를 이용한 오존수가 개발되고 있다.
물속의 미세기포 효과는 2000년대 이후 관심과 기술개발이 이루어지면서 마이크로급(1/1000 mm), 나노급(1/1000000 mm)의 미세기포(Fine Bubble)를 이용한 오존수가 개발되고 있다. 미세기포를 이용한 오존수는 미세기포의 특성에 의하여 제조, 운송, 보급 등에서 안전성과 효과성이 좌우되며, 그 미세기포 특성에 따라 다양한 분야에서 이용됐으나 마이크로급 미세기포로는 기포특성에서 오는 제약으로 인하여 방역물질로 사용하기에는 어려움이 있었다.
하지만 최근 새로운 방법으로 개발된 100~300nm의 나노급 미세기포가 70%이상 포함된 나노버블 오존수는 나노급 초미세기포의 물속 잔류시간이 20일이상 되는 등 나노버블의 특성(3)으로 인하여 오존수의 안전한 사용이 가능하게 되었다. 이 방법으로 개발된 나노버블 오존수는 최대 6ppm의 고농도 오존을 물속에 용존할 수 있으며 1시간 이상의 오존 반감기를 갖는 나노버블 오존수를 만들 수 있어 방역물질로 사용할 수 있게 되었다.
특히 이 오존수를 학교 교실 등 실내에 분무할 경우, 분무 후 5분 후부터 미국 FDA 기준인 실내 평균농도 0.05ppm 미만으로 측정되며 13분 후부터 0.03ppm으로 측정되는 등 생성된 오존의 5% 미만이 남아 있게 되어 인체에 영향을 미치지 않는 극히 미미한 수준으로 나타났다(4) .
이러한 측정 결과로 볼 때 나노급 미세기포가 70%이상 포함된 나노버블 오존수는 최적의 살균효과, 이용 안전성 및 이용 후 잔존 오존이 거의 없으며, 저렴한 가격의 제조 원가를(5) 갖추고 있어 방역물질로 사용에 아주 적합한 것으로 판단된다.
[각주 설명]
(1) 미국은 1971년부터 오존기준치를 정하여 규제함. FDA는 실내에서 기계발생으로 오존농도 0.05ppm 이하. WHO는 0.06ppm 8시간 노출, OSHA는 작업환경으로 평균 0.1ppm에서 8시간이하. EPA의 대기오존농도 기준은 0.08ppm에서 최대 8시간으로 제한함.
(2) 오존이 가장 문제되는 것은 호흡기에서 급성알레르기 반응을 일으켜 COPD, 천식환자들에게 치명적일 수 있다는 점이다. 쥐를 이용한 실험에서는 0.24, 0.16, 0.13ppm 오존에서 알레르기 반응이 악화되는 현상이 있었으나 0.1ppm에서는 알레르기 반응악화가 없는 것으로 나타났다.(J.W. Osebold, Yuan Chung Zee, Laurel J. Gershwin, Enhancement of Allergic Lung Sensitization in Mice by Ozone Inhalation“, Experimental Biology and Medicine, July 1. 1988)
(3) International Standard ISO 20480-2, “Fine bubble technology — General principles for usage and measurement of fine bubbles — Part 2: Categorization of the attributes of fine bubbles(2018.11)
(4) 화우나노텍_FNT-203_나노버블오존수안전성테스트(KSD:ksd0223200705)
(5) 1,000L 제조원가 1,600원 수준
나노버블 오존수는 그 살균력이 우수하고, 저렴한 가격에 제조, 공급 및 안전한 관리가 가능하여 효과성, 안전성은 물론 사용 후 인체에 해로운 잔류물질도 거의 없어 아주 효율적인 방역물질이다.
현재 국제적으로 방역에는 염소계열(차아염소산 HOCl, 차아염소산나트륨(락스) NaOCl, 염소산 HClO3 등)을 이용한 살균제를 사용하고 있다. 염소계열의 경우 타 원소와의 반응성이 상대적으로 낮은 데 비하여 상온에서 제조, 운송, 보관이 용이하며, 가격이 저렴하여 실생활에서 많이 사용하고 있다. 그러나 염소의 잔류물질이 그대로 유지되어 인체의 피부, 폐 등에 접촉 시 지속적인 사용으로 사용자에게 치명적인 손상을 주게 된다. 그 폐해는 가습기살균제로 인한 폐해가 대표적이다.
COVID19 방역에서도 이 염소계열 살생물질을 사용하는 데 방역종사자가 피부병 등 직업병에 시달리고 있으며, 그 위험으로 인하여 방역업무는 종사자가 피하는 대상이 되고 있다. 최근들어 2020년6월1일 천안에서 조리사가 염소계 소독제로 청소 중 사망, 2020년8월14일 안양에서는 급식청소 중 기절하는 사례가 나타나고 있으며 이러한 사례는 계속 나타날 것으로 예상되고 있다.
일반적으로 방역에 이용할 수 있는 지구상의 물질은 불소계열(불산 플루오린화수소산 HF), 산소계열(오존 O3, 과산화수소산 H2O2 등), 염소계열의 물질이 있다.
원소
폴링전기음성도
상대적 반응력
사용형태
불소 F
4.0
100,000
HF
산소 O
3.5
100
O3, H2O2
염소 Cl
3.0
1
HOCl, NaOCl, HClO3
첫째, 불소계열은 독성과 반응이 너무 강하여 제조, 보관, 운송 및 사용 후 수거 등 모든 과정이 통제되고 비용도 고가로 이를 사용해야 하는 특수 목적에서 제한적으로만 사용하고 일반적인 실험, 사용은 금지하고 있는 물질이다.
둘째, 산소계열은 염소계열에 비하여 반응력이 우수하며 불소계열에 비하여 안전하게 이용할 수 있으며 이용 후 잔류물질도 남지 않아 학계 및 산업계의 많은 관심을 받고 있다. 이러한 산소계열로는 오존(O3), 과산화수소(H2O2)가 방역물질로 사용될 수 있다.
산소는 지구상에서 O2로 안정화되어 존재하며, O3는 공기 중에 기체 형태로 존재할 수 있는바 대기 중 오존농도가 증가할 경우 대기환경기준(0.1 ppm 이하)을 정하여 경보를 하고 있다. O3는 기체 상태로 존재하는 데 일정농도 이상에서 일정시간 이상 노출(0.06ppm에서 8시간 이상 노출금지 등)(1) 하여 인체 호흡 시 백화현상이 나타나는 등 호흡기 독성이 있는 것으로 알려져 있다(2) .
산소계열의 물질은 그동안 많이 사용되어 온 염소계열에 비하여 높은 반응력을 이용할 수 있어 방역물질로 효과적으로 사용할 수 있으나 기술적 한계 등으로 안정적 사용이 어려운 상태였다.
이러한 O3를 방역물질로 이용하기 위해서는 오존발생기를 통하여 지구상의 O2를 O3로 변형시켜 사용한다. 또한 H2O2는 살균력이 우수하나 생산가격이 고가로 나타나 일반 실생활에서 방역물질로 사용하기에는 제한적이다. 따라서 O3를 대량으로 생산할 수 있는 오존발생기를 이용할 경우 O3를 안정적으로 이용할 수 있는 기술을 갖춘다면 방역물질로 이용할 수 있다.
오존수(오존 농도 1.0ppm 이상 용존된 물)를 이용한다면 이러한 오존기체로 인한 폐해를 피하면서 안정적으로 사용할 수 있는 기반이 될 수 있을 것으로 기대되고 있으며 그동안 이를 이용하기 위한 많은 시도가 있어 왔다. 그러나 오존수를 사용하는 경우 현재 기술로는 농도를 2.0ppm 이상 높이지 못하고 있으며, 오존의 반감기로 인하여 20도C에서 20~30분만에 농도가 반감되고 있어 그 효과를 보기 위해서는 현장에서 생성 후 1시간 이내에 사용해야 하는 제약이 있었다. 이러한 제약을 극복하기 위하여 미세기포(Fine Bubble)를 이용한 오존수가 개발되고 있다.
물속의 미세기포 효과는 2000년대 이후 관심과 기술개발이 이루어지면서 마이크로급(1/1000 mm), 나노급(1/1000000 mm)의 미세기포(Fine Bubble)를 이용한 오존수가 개발되고 있다. 미세기포를 이용한 오존수는 미세기포의 특성에 의하여 제조, 운송, 보급 등에서 안전성과 효과성이 좌우되며, 그 미세기포 특성에 따라 다양한 분야에서 이용됐으나 마이크로급 미세기포로는 기포특성에서 오는 제약으로 인하여 방역물질로 사용하기에는 어려움이 있었다.
하지만 최근 새로운 방법으로 개발된 100~300nm의 나노급 미세기포가 70%이상 포함된 나노버블 오존수는 나노급 초미세기포의 물속 잔류시간이 20일이상 되는 등 나노버블의 특성(3)으로 인하여 오존수의 안전한 사용이 가능하게 되었다. 이 방법으로 개발된 나노버블 오존수는 최대 6ppm의 고농도 오존을 물속에 용존할 수 있으며 1시간 이상의 오존 반감기를 갖는 나노버블 오존수를 만들 수 있어 방역물질로 사용할 수 있게 되었다.
특히 이 오존수를 학교 교실 등 실내에 분무할 경우, 분무 후 5분 후부터 미국 FDA 기준인 실내 평균농도 0.05ppm 미만으로 측정되며 13분 후부터 0.03ppm으로 측정되는 등 생성된 오존의 5% 미만이 남아 있게 되어 인체에 영향을 미치지 않는 극히 미미한 수준으로 나타났다(4) .
이러한 측정 결과로 볼 때 나노급 미세기포가 70%이상 포함된 나노버블 오존수는 최적의 살균효과, 이용 안전성 및 이용 후 잔존 오존이 거의 없으며, 저렴한 가격의 제조 원가를(5) 갖추고 있어 방역물질로 사용에 아주 적합한 것으로 판단된다.
[각주 설명]
(1) 미국은 1971년부터 오존기준치를 정하여 규제함. FDA는 실내에서 기계발생으로 오존농도 0.05ppm 이하. WHO는 0.06ppm 8시간 노출, OSHA는 작업환경으로 평균 0.1ppm에서 8시간이하. EPA의 대기오존농도 기준은 0.08ppm에서 최대 8시간으로 제한함.
(2) 오존이 가장 문제되는 것은 호흡기에서 급성알레르기 반응을 일으켜 COPD, 천식환자들에게 치명적일 수 있다는 점이다. 쥐를 이용한 실험에서는 0.24, 0.16, 0.13ppm 오존에서 알레르기 반응이 악화되는 현상이 있었으나 0.1ppm에서는 알레르기 반응악화가 없는 것으로 나타났다.(J.W. Osebold, Yuan Chung Zee, Laurel J. Gershwin, Enhancement of Allergic Lung Sensitization in Mice by Ozone Inhalation“, Experimental Biology and Medicine, July 1. 1988)
(3) International Standard ISO 20480-2, “Fine bubble technology — General principles for usage and measurement of fine bubbles — Part 2: Categorization of the attributes of fine bubbles(2018.11)
(4) 화우나노텍_FNT-203_나노버블오존수안전성테스트(KSD:ksd0223200705)
(5) 1,000L 제조원가 1,600원 수준