투어멀린(Tourmaline)은 비대칭 쌍극자를 가진 유극성 결정체로 광물 중에서 영구적으로 전기분극 특성을 띄고 있는 유일한 물질로써, 일명 "전기석"이라고 알려져 있다. 자체의 미약 전류(약 0,06mA)와 함께 음이온 및 원적외선의 발생으로 최근 우리 주변에서 건강과 환경정화를 위한 관심 대상의 투어멀린은 육방정계의 압전성 띤 초전성을 띄는 붕규산염으로, 물분자를 만나면 수소(H+)와 수산기(OH-)로 분해하여 친수기와 소수기를 구분하여 발생하며, H+와 OH-는 다시 각각 H2O와 결합하여 활성이 강한 hydronium ion(H3O+)과 계면활성 작용이 있는 hydroxyl ion(H3O2-)을 생성한다. 물속에서 불안정한 상태로 존재하는 수산기는 hydroxyl (-)ion을 형성하여 약 알카리성$(pH{\sim}7.4)$을 띄고, 물의 클러스터 (cluster)를 세분화하는 수질개선 기능과 함께 살균, 항균 및 세균번식억제 효과를 갖는 것으로 확인되었다. 따라서 투어멀린 소결체를 활용하여 그 처리수의 특성조사 및 기능개발과 함께 대장균의 번식억제 작용 및 살균작용과 수질개선 기능 등 유용한 결과의 분석으로부터 다양한 응용성을 확보하였다.
투어멀린(Tourmaline)은 비대칭 쌍극자를 가진 유극성 결정체로 광물 중에서 영구적으로 전기분극 특성을 띄고 있는 유일한 물질로써, 일명 "전기석"이라고 알려져 있다. 자체의 미약 전류(약 0,06mA)와 함께 음이온 및 원적외선의 발생으로 최근 우리 주변에서 건강과 환경정화를 위한 관심 대상의 투어멀린은 육방정계의 압전성 및 초전성을 띄는 붕규산염으로, 물분자를 만나면 수소($H^+$)와 수산기($OH^-$)로 분해하여 친수기와 소수기를 구분하여 발생하며, $H^+$와 $OH^-$는 각각 $H_2O$와 결합하여 활성이 강한 hydronium ion($H_3O^+$)과 계면활성 작용이 있는 hydroxyl ion($H_3O_2^-$)을 생성한다. 물속에서 불안정한 상태로 존재하는 수산기는 hydroxyl (-)ion을 형성하여 약 알카리성($pH{\sim}7.4$)을 띄고, 물의 클러스터(cluster)를 세분화하는 수질개선 기능과 함께 살균, 항균 및 세균번식억제 효과를 갖는 것으로 확인되었다. 따라서 투어멀린 소결체를 활용하여 그 처리수의 특성조사 및 기능개발과 함께 대장균의 번식억제 작용 및 살균작용과 수질개선 기능 등 유용한 결과의 분석으로부터 다양한 응용성을 확보하였다.
우유는 풍부한 영양때문에 인간이나 젖소에 있어서 필수불가결의 완전식품으로 인정 받고 있다. 그러나 미생물인 세균이 번식하는데도 가장 좋은 영양을 지니고 있으므로 우유는 생산자로부터 가공업자를 거쳐 소비자에 이르기까지 세균의 번식을 최대한 억제시킬 수 있도록 취급되어야 한다.
천연광물질인 투어멀린은 물분자를 만나면 수소(H$^{+}$)와 수산기(OH$^{-}$)로 분해하여 친수기와 소수기를 구분하여 발생하며, H$^{+}$와 OH$^{-}$는 각각 $H_2O$와 결합하여 활성이 강한 hydronium ion(H$_3$O$^{+}$)과 계면활성 작용이 있는 hydroxyl ion(H$_3$O$_{2-}$ )을 생성한다. 물속에서 불안정한 상태로 존재하는 수산기는 hydroxyl (-)ion을 형성하여 약 알카리성(pH-7.4)을 띄고, 물의 클러스터(cluster)를 세분화하는 수질 개선 기능과 함께 살균, 항균 및 세균번식억제 효과를 갖는다. 그러므로 투어멀린 전기석의 물 분해 효과를 이용하여 이것을 일정 시간 동안 증류수에 침적시킨 뒤, 그 침적수를 대장균이 배양된 액에 드롭시켜 대장균의 변화를 조사하였다. 그 결과, 시간이 경과됨에 따라 대장균 수의 변화가 나타남을 확인하였고, 따라서 투어멀린 침적수의 대장균 증식억제 효과를 확인하였다.
산란직전의 남해산 참굴(Crassostrea gigas)을 산채로 구입하여 통상조건하에서 탈각하여 얻은 굴육질을 polyethylene laminated aluminium pouch (Al+PE : 0.03+0.03mm) 속에 밀봉하여 살균선량(0.2Mrad) 및 멸균선량(2.0Mrad)의 감마선으조 조사하고, 한편, 100ppm의 염소수에 굴육질을 2분간 침지한 후 탈수하여 같은 방법으로 포장하여 35일간의 빙장기간중 세균학적 및 화학적 변화를 대조 굴(조사치 않고 염소수 처리하지 않은)의 경우와 비교하였다. 굴육질의 시초의 총균수는 g당 700-800에 달했고, 0.2 Mrad의 감마선 조사는 빙장 10일째의 저장 기간중의 총 균수를 검측할 수 있는 선 이하로 감소시켰으며 2.0 Mrad 조사는 20일째까지 거의 무균상태를 가져왔다. 감마선 조사는 또한 세균활동을 표시하는 대사물질인 TMA와 TCA soluble nitrogen의 축적을 현저히 억제시켰으며 빙장 후기부터 번식하기 시작하여 총균수가 g당 100,000을 초과케 된 35일째까지도 대조굴의 동일한 총균수 시기에 비하여 이 대사물의 축적억제가 현저했음은 감마선 조사의 효과가 총균수의 양적인 감소뿐만 아니라 동시에 TMA를 생산하고 단백질을 분해할 능력이 있는 세균제거 내지는 번식의 억제라는 선택적인 양면을 가지고 있음을 보여 준다. 염소수 처리한 굴육질의 경우 총균수의 양적인 감소효과는 현저하지 않했는데도 불구하고 감마선 조사 경우처럼 세균대사물질 축적의 철저한 억제를 가져 왔음은 주목할만 하다. 굴육질의 glycogen 함량은 사후 저장 기간 중 쉽사리 감소되지 않했으며 PH 측정으로 본 생굴의 신선도와의 관련성은 희박하며 조사와 염소수 처리굴의 경우 더욱 그러했다.
차량용 에어컨의 증발기 표면에 공기가 지나갈 때 결로로 인한 통풍저항 증대와 비산 현상을 억제하며 세균번식과 냄새가 발생하는 증발기에 항균성과 탈취효과를 주기 위해, 친수-항균재가 세계적으로 1980년대부터 적용되어 왔다. 본 고에서는 친수-항균재의 기술개발 동향과 평가기술을 소개하고자 한다.
마늘과 마늘의 황화합물은 여러 가지 미생물(그람양성 및 음성 세균, 곰팡이, 효모, 원생동물)의 번식을 저해하므로 마늘을 감염증치료에 쓰고자 하는 노력이 많았고 따라서 병원성 미생물에 대한 번식저해연구가 많이 수행되었다. 마늘에 의한 병원성 미생물의 번식저해작용을 연구한 대상 미생물 중에서 세균으로는 Staphylococcus aureus가 가장 많이 연구되었고 기타 많은 종류의 그람음성 및 앙성 병원성 세균이 연구대상이었다. 효모와 곰팡이를 통털어 Candide albicans의 번식저해 연구가 전체 진균류 연구의 대부분을 차지하였다. 특이하게 Giardia intestinalis에 대한 연구보고도 있었으며 마늘은 시험한 대부분의 미생물에 대해 강력한 천연 항균제로서 인정되었다. 마늘은 원래 가열하지 않은 생마늘이어야 알린이 alliinase 효소에 의해 분해되어 강력한 항균물질인 알리신을 생성하게 되므로 주로 생마늘의 항균작용연구가 주를 이루었다 알리신은 불안정하여 저장중에 분해되어 여러 가지 물질로 변화하게 되는 데 알리신이 분해되어 생성되는 ajoene이나 기타 여러 가지 sulfide류 역시 세균이나 효모에 매우 강력한 항균작용을 나타낸다. 마늘의 알리신이 나타내는 항균작용은 thiosulfinate기가 미생물의 대사에 중요한 역할을 하는 효소중에서 -SH 기를 가지는 효소단백질과 결합하여 불활성화시키기 때문에 결과적으로 미생물이 사멸하는 것으로 설명되고 있다. 하지만 이와 같은 일반적인 독성 메카니즘 이외에 특이한 효소에 특이하게 저해작용을 나타낸다는 가설이 있고 그 중에서도 지방산 합성에 관여하는 효소를 저해하기 때문이라는 의견이 많다. 최근에 식품의 조리 온도에서 가열한 마늘이 항균작용이 있는 것이 발견되었는데 그 작용은 주로 항진균작용이며 그 항균작용물질은 알린이 열분해 되어 생성되는 allyl alcohol인 것으로 보고되었다.
투어멀린(Tourmaline)은 비대칭 쌍극자를 가진 천연 유극성 결정체로 광물 중에서 영구전기분극을 띄고 있는 유일한 물질로써 일명 "전기석"이라고 알려져 있다. 분극에 의한 자체 미약전류(약 $60{\mu}A$)와 함께 음이온 및 원적외선의 발생으로 최근 우리주변에서 건강과 환경을 위한 관심고조의 대상인 육방정계의 압전성 및 초전성을 띄는 붕규산염(주요성분: Mg, Fe, B, Si, Ca)으로, 투어멀린 원석이나 그 복합세라믹체의 면역지수가 ~1000에서 ~400,000 이상인 점을 비롯하여 그 유용성을 이용하려는 새로운 아이디어 신상품들이 계속 개발되고 있다. 뿐만 아니라 물분자를 만나면 수소$(H^+)$와 수산기 $(OH^-)$로 전기분해 하여 친수기와 소수기 부분으로 구분하며, $H^+$와 $OH^-$는 각각 $H_2O$와 결합하여 활성이 강한 hydronium ion$(H_3O^+)$을 생성하고, 물 속에서 계속 불안정한 상태로 존재하는 수산기는 계면활성 작용이 있는 hydroxyl ion$(H_3O_2^-)$을 형성하여 물을 약 알카리성 (pH~7.4)으로 바꿔주며, 물분자 클러스터 세분화와 미네랄을 용출, 공급하여 이 물이 체내에 흡수되면 살균, 항균성의 면역기능을 갖게 되며, 혈액정화 기능과 자율신경 자극으로 교감신경의 흥분을 억제해 준다. 이와 함께 전기분극을 띈 투어멀린 입자는 다른 물질에 비하여 경이적 수치의 원적외선을 발생하여 강력한 열 효과와 높은 침투력으로 인체의 혈액순환 촉진과 혈전용해 작용을 주어 건강과 활력에 도움을 주는 것으로 확인되어 많은 관심을 끌고 있다. 따라서 유익한 이용가치를 인정받고 있는 천연 투어멀린을 단독 형태나 또는 서로 상승효과를 줄 수 있는 유용한 타 물질과 혼합물을 구성하여 성형 또는 EPD 방법으로 전착한 후 소결 처리하여, 소결체의 특성 분석과 함께 물에 대한 전기 화학적 작용 및 항균 효과를 조사, 확인하여 수질개선 효과를 분석하고 그 응용성을 개발, 확보하였다.
본 연구는 철근콘크리트 흄관의 내구성을 개선시킬 목적으로 흄관 내부에 폴리머 시멘트 모르타르로 라이닝 처리한 부분에 황산니켈 6수화물을 혼입시켜, 하수용으로 사용되는 철근콘크리트 흄관의 열화에 크게 영향을 미치는 황산화 세균의 번식을 억제하기 위하여 실시하였다. 본 연구에서는 황산화세균의 증식을 억제시키기 위하여 황산니켈 6수화물의 농도에 따른 성능을 평가하였으며, 방균제에 함유된 황산이온이 시멘트 모르타르의 팽창요인 되어 역학적성질에 영향을 미칠 수 있기 때문에 팽창성 시험과, 니켈의 중금속의 용출로 환경오염은 물론 흄관의 내구성에 영향을 미치기 때문에 용출시험도 실시하였다. 본 연구 결과, 니켈계 방균제가 시멘트 콘크리트의 부식균인 Thiobacillus novellus의 증식을 억제하기 위해서는 20mM 이상을 사용하여야 효과가 있는 것으로 평가되었으며, 방균제를 혼입한 시멘트 모르타르의 압축강도 및 휨강도는 방균제의 혼입여부에 따라 크게 영향을 받지 않았다. 또한 방균제 혼입에 따른 특별한 팽창현상은 발견되지 않았으며, 모든 종류의 시멘트 모르타르에서 니켈성분이 전혀 용출되지 않았다. 본 연구를 통하여 철근콘크리트 흄관의 내구성 개선을 위하여, 흄관 내부의 라이닝과 함께 방균제를 혼입한다면, 두가지 방식재료의 성능이 서로 보완효과를 일으킬 수 있을 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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