KR101327522B1 - 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법 - Google Patents

공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법 Download PDF

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    • C12Q1/06—Quantitative determination

Abstract

본 발명은 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에 관한 것이다.
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 실제 거주 또는 생활공간에 준하는 30㎥ 내지 120㎥의 시험챔버 조건에서 수행함으로써, 종래 1㎥ 이내의 협소한 시험공간에서 단시간 내 시험품 기능에 의존한 종래방법보다 유효한 평가방법이다. 또한, 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 공기정화기의 시험품 시험 전에 시험챔버 내에 시험균주를 분사한 후, 상기 분사된 시험균주에 대한 시간 대비 부유세균의 자연감소 거동을 측정하고, 그로부터 산출된 부유세균의 자연감소율을 공기정화기의 가동시 얻어진 부유세균의 제거성능 실험치에 반영하여 보정함으로써, 오차범위를 최소화한 부유세균의 제거성능 평가방법을 제공할 수 있다.

Description

공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법{METHOD FOR EVALUATING BIOAEROSOL REMOVAL EFFICIENCY OF AIR CLEANER}
본 발명은 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실제생활공간에 준하는 30㎥ 내지 120㎥의 시험챔버 조건에서 수행하고, 공기정화기의 시험품 시험 전후에 상기 시험챔버 내에 시험균주를 분사한 후, 상기 분사된 시험균주에 대한 시간 대비 부유세균의 자연감소 거동을 측정하고, 그로부터 산출된 부유세균의 자연감소율을 공기정화기 가동시 얻어진 실험치에 보정함으로써, 오차범위를 최소화한 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에 관한 것이다.
우리가 마시는 공기는 인체의 건강과 매우 밀접한 관련이 있는데, 근래에 들어 대기 오염이 심각해지면서 실내의 공기에는 각종 바이러스, 대장균 또는 곰팡이 등과 같은 병원균을 포함하여 냄새원인이 되는 각종 유기물 함량이 높아지고 있다.
오염된 공기를 살균처리 없이 그대로 흡입할 경우 건강에 치명적인 해를 줄 수도 있는데, 국제보건기구(WHO)에 의한 보고에 따르면, 실내 오염물질이 실외보다 폐에 전달될 확률이 1,000배 높다고 밝히고 있는바 그 폐해를 짐작할 수 있다. 또한, 2006년 환경부 보고에 의하면 천식, 아토피 피부염, 알레르기 비염 환자가 665만 명으로 증가하고 있으며, 최근에는 신종인플루엔자의 유행으로 인한 공기살균의 필요성이 날로 높아지고 있다. 따라서 특별히 청결을 요구하는 병원이나 실험실 등과 같은 장소는 물론이고, 학교, 지하철 등의 다중이용시설과 생활환경(주거용, 상업용 등) 및 산업 환경에서 공기정화 또는 공기살균이 요구되는 상황이다. 이에, 국민의 건강보호를 위한 예방책 마련으로 국가적 차원에서 연구전개가 이루어져야 한다.
일반적으로 우리가 안심하고 실내 공기를 흡입할 수 있도록 공기청정기를 이용하여 공기를 정화시키거나, 오염된 공기를 광 촉매, 음이온, 자외선, 플라즈마 등에 의해 살균처리하여 깨끗한 공기로 변화시켜 줄 수 있는 다양한 공기살균기가 개시되어 있다.
그러나, 통상의 공기청정기는 필터를 이용하여 공기 중에 있는 먼지를 포집하는 방식으로 정화하거나 특별한 소재를 이용하여 냄새 등을 탈취시킬 수 있도록 하였을 뿐, 공기 중에 먼지와 붙어 떠다니는 각종 세균 및 박테리아 등은 살균시키지 못하는 결점 등이 있다.
반면에, 공기살균기는 일반적으로 자외선과 광 촉매, 플라즈마 등을 이용하여 세균 감염을 방지하거나 특별한 실험실에서 청결 및 무균질을 유지하기 위하여 사용하고 있다. 따라서 공기정화기는 자외선이 인체에 직접 접촉하지 않으면서 살균효과를 극대화하하며, 공기 내에 포함되어 있는 냄새의 원인이 되는 각종 유기물까지 분해시킬 수 있다.
현재 시중에 판매되고 있는 다양한 공기정화기는 바이러스, 세균, 곰팡이, 진균, 박테리아, 집진드기 등에 대한 우수한 제거능을 홍보하고 있으며, 특히 바이러스에 대한 99.6%의 제거효율성능을 제시하고 있다.
현재까지 시판되는 공기살균기에 대한 성능평가방법은 아직까지 표준화된 규격이 없으며, 소비자는 제품회사 자체규정에 따라 제공된 평가결과에 의존할 뿐이다. 부연하면, 현재 시판되는 공기살균기에 대한 살균력 평가방법은 1㎥의 시험공간에서 공기살균기를 40분간 가동한 결과, 1㎥의 바이러스가 제거된 결과에 기초하고 있으며, 대부분 균주가 접종된 배지에 자외선을 1분간 노출시켜 배양한 후 대조군과 비교하여 평가된 살균시험 결과이다.
이에, 본 발명자는 생활용품이나 전기용품으로 다중이용시설과 주거용, 상업용 등의 생활 환경 및 산업 환경에서 실내 공기 중의 미생물을 제거하기 위해 이용되는 공기정화기에 대한 평가방법 즉, 부유세균 제거성능 평가방법을 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 30㎥ 내지 120㎥의 시험챔버 조건에서 에서 수행하되, 공기정화기의 완제품에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법을 제공한다.
더욱 구체적으로는, 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 30㎥ 내지 120㎥의 실제생활공간에 준하는 시험챔버 조건에서 수행하되, 공기정화기의 시험품 시험 이전에, 시험챔버 내에 시험균주를 분사하고, 시료를 채취하여 상기 분사된 시험균주에 대한 시간대비 부유세균의 자연감소 거동을 측정하여 1차 바탕시험을 수행하고, 공기정화기 시험품을 가동한 후, 시료를 채취하여 시험품의 부유세균의 제거시험을 수행하고, 상기 공기정화기의 시험품 시험 이후에, 시험챔버 내에 시험균주를 분사하고, 시료를 채취하여 상기 분사된 시험균주에 대한 시간대비 부유세균의 자연감소 거동을 측정하여 2차 바탕시험을 수행한다.
이때, 상기 1차 및 2차 바탕시험단계를 통해 얻어진 부유세균의 자연감소율에 의해 공기정화기 시험품의 실험치를 보정하는 것을 특징으로 하는 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법을 제공한다.
상기 1차 및 2차 바탕시험단계를 통해 얻어진 부유세균의 자연감소율은 하기 수학식 1에 의해 산출된다.
Figure 112011023649617-pat00001
(상기에서, Bi는 자연감소율이고, Ci는 균주분사 1 시간 경과시 측정값이고, Ct는 균주분사 2 시간 경과시 측정값이다.)
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 상기 산출된 부유세균의 자연감소율을 이용하여 시험품 시험단계에서 얻어진 시험품 시험시의 초기값을 수학식 2에 의해 보정하고,
Figure 112011023649617-pat00002
(상기에서, Sc는 초기값 보정치(cfu/m3)이고, Bi는 자연감소율이고, Pt는 시험품 시험 시의 초기값(cfu/m3)이다.)
상기에서 얻어진 초기값 보정치를 수학식 3에 의해 산출하여 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능을 평가하는 것이다.
Figure 112011023649617-pat00003
(상기에서, Ni는 부유세균 제거율이고, Sc는 초기값 보정치이고, Cn은 균주 분사 후 시험품 운전 n 시간 경과 후 측정한 세균 수(cfu/m3)이다.)
이때, Cn은 1시간 내지 24시간 운전 후 측정한 세균 수이며, 바람직하게는 1차 및 2차 바탕시험단계에서 균주분사 후 세균채취 시점에 경과되는 시간과 동일하게 수행하는 것이다. 이에, 더욱 바람직하게는 Cn = Ct일 수 있다.
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에서, 시료는 공기 중의 부유세균을 배지에 충돌시켜 채취되는 충돌법에 의해 수행된다.
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에서, 시험챔버에는 항온 및 항습 기능을 수행하는 공기조화설비, 헤파(HEPA) 필터 유닛, 교반팬 및 자외선 램프가 설치되어, 각 공정 즉, 1차 바탕시험단계, 공기정화기 가동에 의한 시험품 시험단계, 2차 바탕시험단계 수행시 항온, 항습, 정화 및 살균 조건으로 조성되도록 한다.
본 발명의 1차 바탕시험단계 또는 2차 바탕시험단계는 챔버 내에 PBS 용액 1 ㎖에 약 1×105cfu 의 농도로 제조하여 세균을 분사한 후, 교반팬을 이용하여 균질화하여 균주분사 1시간 경과시점에 부유세균을 채취하고, 균주분사 2시간 경과시점에 부유세균을 채취하여 수행하는 것이다.
나아가, 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 상기 1차 바탕시험단계, 공기정화기 가동에 의한 시험품 시험단계 및 2차 바탕시험단계로부터 채취된 각각의 시료를 호기성 조건에서 적어도 24시간 이상 배양하는 공정을 수행한다.
이에, 상기 1차 바탕시험단계, 공기정화기 가동에 의한 시험품 시험단계, 2차 바탕시험단계로부터 채취된 초기값은 집락의 범위가 기준치(88 cfu/㎥) 이상 그리고 집락 환산표에서 보정할 수 있는 최대값 이내를 충족한다.
종래 1㎥의 협소한 시험챔버에서 수행되는 공기정화기의 평가방법에 대비하여, 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 실제 거주 또는 생활공간에 준하는 시험챔버에서 수행되며, 부유세균의 시간대비 자연감소 거동을 고찰하여 부유세균의 자연감소율을 얻고, 궁극적으로는 공기정화기의 가동 후 얻어진 실험치에 상기 부유세균의 자연감소율을 반영하여 보정함으로써, 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 결과값을 유효화한다.
즉, 본 발명의 부유세균의 제거성능 평가방법은 챔버설정 조건을 일정하게 설정 및 유지하는 조건에서 바탕시험의 시간차를 적어도 24시간 이내 또는 그 이상의 간격을 두어도 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있으며, 이를 시험품 시험의 초기값에 의해 보정함으로써, 오차범위를 최소화한 표준화 평가방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 공기정화기의 부유세균 제거성능에 대한 표준평가방법 중, 바탕시험단계에서 균주분사 후 1시간 경과 후 측정된 세균 수이며,
도 2는 본 발명의 바탕시험단계에서 균주분사 후 2시간 경과 후 측정된 세균 수이며,
도 3은 도 1 및 도 2의 측정값으로부터 얻어진 부유세균의 자연감소 거동을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 시험품 가동이전에 채취되어 배양된 세균을 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 시험품 가동이후에 채취되어 배양된 세균을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 30㎥ 내지 120㎥의 실제생활공간에 준하는 시험챔버 조건에서 수행하되, 공기정화기의 시험품 시험 이전에, 시험챔버 내에 시험균주를 분사하고, 시료를 채취하여 상기 분사된 시험균주에 대한 시간대비 부유세균의 자연감소 거동을 측정하는 1차 바탕시험단계,
공기정화기 시험품을 가동한 후, 시료를 채취하여 시험품에 의한 부유세균의 제거시험단계 및
상기 공기정화기의 시험품 시험 이후에, 시험챔버 내에 시험균주를 분사하고, 시료를 채취하여 상기 분사된 시험균주에 대한 시간 대비 부유세균의 자연감소 거동을 측정하는 2차 바탕시험단계를 수행하고, 상기 1차 및 2차 바탕시험단계를 통해 얻어진 부유세균의 자연감소율에 의해, 공기정화기의 가동 후 얻어진 실험치를 보정하는 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법을 제공한다.
구체적으로 설명하면, 상기 1차 및 2차 바탕시험을 통해 얻어진 부유세균의 자연감소율은 하기 수학식 1에 의해 산출된다.
수학식 1
Figure 112011023649617-pat00004
(상기에서, Bi는 자연감소율이고, Ci는 균주분사 1 시간 경과시 측정값이고, Ct는 균주분사 2 시간 경과시 측정값이다.)
수학식 2
Figure 112011023649617-pat00005
(상기에서, Sc는 초기값 보정치(cfu/m3)이고, Bi는 자연감소율이고, Pt는 시험품 시험 시의 초기값(cfu/m3)이다.)
상기에서 얻어진 초기값 보정치를 수학식 3에 의해 산출하여 공기정화기에 대한 부유세균의 제거율(%)을 평가한다.
수학식 3
Figure 112011023649617-pat00006
(상기에서, Ni는 부유세균 제거율이고, Sc는 초기값 보정치이고, Cn은 균주 분사 후 시험품 운전 n 시간 경과 후 측정한 세균 수(cfu/m3)이다.)
이때, Cn은 1시간 내지 24시간 운전 후 측정한 세균 수이며, 바람직하게는 1차 및 2차 바탕시험단계에서 균주분사 후 세균채취 시점에 경과되는 시간과 동일하게 수행하는 것이다. 이에, 더욱 바람직하게는 Cn = Ct일 수 있다.
이하 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법의 주요구성 또는 공정별로 설명한다.
1. 시험챔버
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 시험챔버 중에 부유하는 세균(bacteria)을 채취하여 단위체적당 집락수(cfu/m3)를 산출한 것으로서, 실제 거주 또는 생활공간에 준하는 크기의 시험챔버에서 수행하여 평가결과의 신뢰성을 높이는 것을 특징으로 한다.
이러한 시험챔버는 30㎥ 내지 120㎥에서 사용될 수 있으며, 바람직하게는 60㎥ 규격에서 수행되는 것이다. 상기 120㎥ 규격이상의 시험챔버를 사용할 수도 있으나, 시험공간이 지나치게 커지면, 공간마련에 대한 비용상승과 더불어 챔버 내 균주의 균질화공정 및 살균공정에 필요한 시간 등의 문제가 수반된다. 다만, 더욱 바람직하게는 120㎥ 규격의 챔버에서 수행하되, 중앙 분리막을 설치하여 각각의 독립된 60㎥ 챔버에서 바탕시험공정 및 시험품 시험공정을 동시에 수행할 수도 있다.
본 발명의 시험챔버는 시험에 영향을 줄 수 있는 시험챔버 내부의 입자들을 제거시켜 청정화할 수 있도록, 헵파(HEPA) 필터 유닛과 시험챔버 내부공기의 온도와 습도를 조절할 수 있는 공기조화설비가 설치되어 있으며, 챔버 내의 유속을 1m/s 이상의 속도로 유지할 수 있는 교반팬이 설치되어 있고, 내부공기를 자외선(UV) 램프로 살균할 수 있도록 조성된다.
이러한 시험챔버는 온도 23±1℃ 및 상대습도 50±3%로 유지된다.
또한, 상기 항온, 항습, 정화 및 살균조건의 시험챔버 내 조건은 1차 바탕시험단계, 공기정화기 가동에 의한 시험품 시험단계 및 2차 바탕시험단계가 수행될 때 전제되어야 한다.
2. 시험균주
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에서는 스테필로코커스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis, ATCC 12228)를 시험균주로 사용한다.
상기 스테필로코커스 에피더미디스는 포도상구균(Staphylococcus) 속으로 화농균이며 그람 양성균이다. 동물, 식물과 사람에까지 광범위하게 분포하는 세균으로서, 사람의 피부를 감염시키는 가장 흔한 세균이다. 또한, 표피포도상구균으로 알려져 있으며, 병원성은 없으나, 여드름의 원인균이며, 염증성 질환 및 세균성 각막염과 관련된 균이다.
다만, 본 발명에서 시험균주로서 스테필로코커스 에피더미디스를 이용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않을 것이다. 즉, 본 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에서 시험균주에 대하여 한정되지 않음은 실제 거주 또는 생활공간 상에서 분포되어 있는 기타 종의 세균도 적용할 수 있음을 의미한다.
3. 바탕시험
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 공기정화기의 시험품 시험 전후에, 1차 바탕시험(Blank test) 및 2차 바탕시험(Blank test)을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 1차 바탕시험(Blank test) 또는 2차 바탕시험(Blank test)은 시험챔버 내에 1×105 cfu/ml이상으로 세균을 분사한 후, 교반팬을 이용하여 균질화하여 1시간 방치하고 균주분사 1시간 경과시점과 균주분사 2시간 경과시점에 시료를 채취하여 수행하는 것이다.
즉, 공기정화기 시험품 가동 전후의 시간차를 적어도 24시간 이내, 또는 그 이상 세균 수를 측정함으로써, 세균의 자연증식 및 사멸, 자연감소간의 현상을 발견하고, 특히, 본 발명은 시험챔버 내에 시험균주를 분사한 후, 상기 분사된 시험균주가 시간 대비 부유세균 수가 자연감소되는 거동을 발견하여 시험품 가동시의 측정치에 보정하는 것이다.
이에, 도 1 내지 도 3은 본 발명의 공기정화기의 부유세균 제거성능에 대한 표준평가방법 중, 1차 바탕시험(Blank test) 또는 2차 바탕시험(Blank test)에서, 균주분사 1 시간 및 2 시간 경과 시점의 시험균주의 자연감소율을 도시한 것으로서, 하기 수학식 1에 의해 산출되는 부유세균의 자연감소율을 정의할 수 있다.
수학식 1
Figure 112011023649617-pat00007
(상기에서, Bi는 자연감소율이고, Ci는 균주분사 1 시간 경과시 측정값이고, Ct는 균주분사 2 시간 경과시 측정값이다.)
이때, 부유세균의 자연감소율은 1,240 내지 11,180 cfu/m3 범위에서 7회 측정한 결과에 근거되며, 최대편차 3.1%, 표준편차 1.2%, 표본오차 95% 신뢰수준에서의 허용오차 ±1.1%로서의 값을 충족하고 있다.
따라서, 부유세균의 제거성능을 평가하기 전에, 시험챔버 내에서 총세균의 값을 측정한 초기값은 상기 부유세균의 자연감소율에 의해 보정되어야 할 것이다. 이에, 1차 바탕시험(Blank test) 또는 2차 바탕시험(Blank test)에서 측정된 자연감소율은 하기 수학식 2에서 산출되는 바와 같이, 시험품 시험시의 초기값을 보정한다.
수학식 2
Figure 112011023649617-pat00008
(상기에서, Sc는 초기값 보정치(cfu/m3)이고, Bi는 자연감소율이고, Pt는 시험품 시험 시의 초기값(cfu/m3)이다.)
이에, 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법 중, 1차 바탕시험(Blank test) 또는 2차 바탕시험(Blank test)을 통해 부유세균의 자연감소율을 산출하고, 이를 반영하여 보정함으로써, 실제 공기청정기의 시험품 시험단계에서 얻어진 부유세균의 제거성능수치에 대한 오차범위를 최소화할 수 있다.
4. 시험품 시험
공기정화기의 시험품 시험 전후에 실시되는 상기 1차 바탕시험(Blank test) 또는 2차 바탕시험(Blank test)을 통해 얻어진 부유세균의 자연감소율을 반영한 보정치는 실제 공기정화기 시험품을 60분 가동한 직후 채취한 시료의 결과 값에 적용하여, 하기 수학식 3에 의해 부유세균의 제거성능(Ni)을 산출할 수 있다.
수학식 3
Figure 112011023649617-pat00009
(상기에서, Ni는 부유세균 제거율이고, Sc는 초기값 보정치이고, Cn은 균주 분사 후 제품 운전 n 시간 경과 후 측정한 세균 수(cfu/m3)이다.)
이때, Cn은 1시간 내지 24시간 운전 후 측정한 세균 수이며, 바람직하게는 1차 및 2차 바탕시험단계에서 균주분사 후 세균채취 시점에 경과되는 시간과 동일하게 수행하는 것이다. 이에, 더욱 바람직하게는 Cn = Ct일 수 있다.
이에, 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 종래 1㎥의 협소한 시험공간에서 단시간의 자외선 조사에 구현되는 평가방법 대비, 부유세균의 제거성능(Ni)에 대한 유효한 평가방법이다.
본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법 중, 전 공정에서 시료를 채취하는 방법은 실내공기 중의 부유세균을 배지에 충돌시켜 시료를 채취하는 충돌법으로 수행한다. 또한 필요에 따라 부유세균을 액체의 표면에 부착하거나 액체 속으로 흡인시켜 채취하는 세정법을 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명의 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법에서 사용되는 공기정화기 시험품이란 부품이 아닌, 완제품 또는 완제품에 준하는 형상에 직접 적용하는 것으로, 현재 출시되어 있는 모든 공기정화기에 실시할 수 있다. 본 발명의 명세서에서 공기정화기에는 공기청정기 또는 공기살균기를 포함한다.
이에, 공기정화기는 스탠드형, 탁상형, 벽걸이형, 천장 매립형에 제한 없이 사용될 수 있으나, 그 형태에 따라 시험챔버 내 설치위치는 달리 조정될 수 있다. 일례로, 시험품의 설치는 스탠드형의 경우 바닥면에 그대로 설치하고, 탁상형은 바닥으로부터 1.2m의 높이, 벽걸이형 또는 천장 매립형은 바닥으로부터 1.8m의 높이, 벽면으로부터는 0.1∼0.2m의 간격으로 한다.
이상에서 설명된 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법은 상기 1차 바탕시험단계, 공기정화기 가동에 의한 시험품 시험단계 및 2차 바탕시험단계 이후, 채취된 각각의 시료를 호기성 조건과 온도는 32∼35℃에서 적어도 24시간 이상 배양하는 공정을 더 수행한다.
이때, 1차 바탕시험단계, 공기정화기 가동에 의한 시험품 시험단계 및 2차 바탕시험단계 이후 채취된 각각의 시료는 배양공정 이후의 초기값의 범위는 88cfu/㎥ 부터 집락계수 환산표에서 보정할 수 있는 최대값 이내의 값이 바람직하다. 단, 상기 상기 집락계수 환산표는 시료채취기(Air Sampler) 제조사에서 제시하는 것을 사용한다. 상기 범위를 벗어난 경우에는 후속 공정을 수행하지 않고, 전 단계로 돌아가 재 실시한다.
이하, 본 발명을 실시 예에 의하여 상세히 설명한다.
하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1) 시료준비공정
단계 1: 인산염완충액 제조
pH 7.2 인산이수소칼륨 34g을 물 500㎖에 녹여 조제하고, 여기에 수산화나트륨 함유용액 175㎖를 넣어 pH 7.1∼7.3으로 조정한 후 물을 넣어 1000㎖로 만들어 완충액을 제조하였다. 이를 고압증기 멸균한 후 냉장 및 보관한 후, 상기 완충액을 800배로 희석하여 121℃에서 15∼20분간 멸균하였다.
단계 2: 배지 제조
a) 보통배지(Nutrient Broth)는 펩톤 5.0 g, 쇠고기 추출물 3.0g 성분을 증류수 1 000㎖에 녹여 pH 7.0∼7.4로 조정한 후 121 ℃에서 15분간 멸균하였다.
b) 보통한천배지(Nutrient Agar)는 보통배지 1 000㎖에 정제한천 15 g을 가하여 가열 용해하고 증류수로 보정한 후 (6.8±0.2) pH로 하여 121℃에서 15분간 멸균하였다. 이때, 시험용 균주는 스테필로코커스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis, ATCC 12228)균을 사용하였다.
2) 1차 바탕시험(blank test) 공정
단계 1: 시험챔버 전처리 공정
시험챔버의 온도는 23±1℃이고, 상대습도는 50±3%로 유지되도록 하며, 이때, 시험챔버의 체적은 60±0.5㎥ 로서, 실제 거주공간에 준하는 챔버에서 수행하였다.
이러한 조건의 시험챔버에 자외선램프를 가동하고 무부하 상태로 약 1m/s의 속도로 팬을 가동하면서, 동시에 공기조화설비를 약 1시간 운전하여 시험챔버 내의 온도와 습도를 유지하였다.
단계 2: 시료채취 공정
이후, HEPA 필터 유닛, 자외선램프를 정지하고 내부 보조팬을 가동하면서 공정1)에서 준비된 스테필로코커스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis, ATCC 12228) 부유세균을 시험균주로 사용하고, PBS 용액 1㎖에 약1×105cfu의 농도로 제조하여 분사한 후 보조팬을 정지시키고 1시간 경과 후 세균시료를 채취하였다("균주분사 1시간 결과시점"이라 함). 이때, 초기값의 채취유량은 부유세균의 수에 따라 적절히 조절할 수 있으나, 100L로 설정하였다.
이후, 1시간 경과 후에 부유세균을 측정("균주분사 2시간 경과시점"이라 함)하여 세균 수가 최소값 기준치 이상인 것을 확인하였다.
이후, 잔류세균으로 인해 다음공정에 영향이 미치지 않도록, 보조팬을 가동하면서160W(40W×4ea)의 UV-C 램프로 30분 동안 조사하여 챔버 내부를 살균하였다.
3) 시험품 시험공정
상기 공정 2) 이후의 챔버 분위기를 공정 2)의 단계 1에서 수행된 챔버 전처리공정에서와 동일한 방법으로 항온, 항습을 유지하고 정화 및 환기하여 다음 공정을 준비하였다.
이때, 시험품은 바닥면으로부터 1.2∼1.5m의 위치로 하며 중앙에 설치하였다. 단, 시험품의 형태가 스탠드형으로서, 바닥면으로부터의 높이를 유지하기 어려운 경우에는 그대로 설치하였다. 상기 공정 동안에는 시험품의 전원은 오프상태로 유지하였다.
이후, HEPA 필터 유닛, 자외선램프를 정지하고 내부 보조팬을 가동하면서 시험균주로서 스테필로코커스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis, ATCC 12228)를 PBS 용액 1㎖에 105cfu 의 농도로 제조하여 분사한 후 보조팬을 정지하였다. 이후, 에어 샘플러(Air Sampler, Merck, MAS-100)을 이용하여 부유세균을 채취하였다.
이후 공기살균기 시험품(모델명; MA-CAS-01)을 즉시 작동시키고, 풍량은 최적의 모드로 설정하여 60분 동안 가동시켰다.
제거값 측정은 시험품을 60분 가동한 직후에 실시하였다. 단, 제거값 측정시에는 시험품의 전원을 오프(off)한다. 이때, 포집기(Air sampler, MAS-100)의 리드는 고압증기 멸균한 것을 사용하였다.
이후, 잔류세균으로 인해 다음공정에 영향이 미치지 않도록, 보조팬을 가동하면서 160W의 UV-C램프로 30분 동안 조사하여 챔버 내부를 살균하였다.
4) 2차 바탕시험(blank test) 공정
상기 공정 3) 이후의 챔버를 공정 2)의 단계 1에서 수행된 챔버 전처리 공정에서와 동일한 방법으로 항온, 항습을 유지하고 살균 및 정화하였다.
시험균주는 공정 1)에서 준비된 동일 시료를 사용하였다. 이후 공정은 공정 2)의 1차 바탕시험과 동일한 방법으로 수행하였다.
따라서, 균주분사 1시간 경과시점의 시료와 균주분사 2시간 경과시점의 시료를 각각 측정하고, 보조팬을 가동하면서160W의 UV-C램프로 30분 동안 조사하여 살균하여 정리한다.
<실험예 1> 부유세균의 자연감소율 산출 및 이를 이용한 보정
1. 부유세균의 자연감소율 산출
상기 1차 바탕시험단계 및 2차 바탕시험단계를 통해, 균주분사 1 시간 경과시점 및 2 시간 경과시점에 따라 세균 수를 측정하고, 하기 수학식 3에 의해 부유세균의 자연감소율을 측정하였다.
이때, 총 세균 수는 1,240 내지 11,180 cfu/m3 범위에서, 7회 측정하였다.
수학식 1
Figure 112011023649617-pat00010
(상기에서, Bi는 자연감소율이고, Ci는 균주분사 1 시간 경과시 측정값이고, Ct는 균주분사 2 시간 경과시 측정값이다.)
Figure 112011023649617-pat00011
그 결과, 1차 바탕시험단계 및 2차 바탕시험단계에서 균주분사 경과시점에 따라 시험균주 수가 현저히 감소되는 것을 확인하였다. 이때, 부유세균의 자연감소율은 표 1에 게시된 바와 같으며, 도 1 내지 도 3에 각 경과시점별 세균 수와 자연감소 거동을 제시하였다.
즉, 총 세균 수가 다른 각각의 조건하에서, 균주분사 경과시점 1시간 및 2시간 후의 세균 수 변화에 대한 거동을 관찰한 결과, 시간경과에 따라 세균 수가 감소하는 경향을 확인하였고 그 세균감소거동을 근거하여 부유세균의 자연감소율을 얻었다. 상기 결과로부터, 부유세균의 자연감소율은 최대편차 3.1%, 표준편차 1.2%, 표본오차 95% 신뢰수준에서의 허용오차 ±1.1%로서, 재현성이 확보된 보정치를 얻을 수 있었다. 자연감소율은 온도 및 습도, 외기도입량 등에 따라 달라질 수 있으므로 일정하게 유지하였다.
2. 부유세균의 자연감소율을 이용한 보정
상기 1차 바탕시험 및 2차 바탕시험을 통해 얻어진 상기 부유세균의 자연감소율을 이용하여, 제품시험단계에서 얻어진 시험품 시험시의 초기값을 수학식 2에 의해 보정하였다.
수학식 2
Figure 112011023649617-pat00012
(상기에서, Sc는 초기값 보정치(cfu/m3)이고, Bi는 자연감소율이고, Pt는 시험품 시험 시의 초기값(cfu/m3)이다.)
<실험예 2> 부유세균 제거성능 평가
상기에서 얻어진 초기값 보정치를 적용하고 수학식 3에 의해 산출하여 공기정화기에 대한 부유세균의 제거율(%)을 평가하였다.
수학식 3
Figure 112011023649617-pat00013
(상기에서, Ni는 부유세균 제거율이고, Sc는 초기값 보정치이고, Cn은 균주 분사 후 제품 운전 n 시간 경과 후 측정한 세균 수(cfu/m3)이며, 이때, Cn = Ct이다.)
<실험예 3> 세균배양
상기 1차 바탕시험단계 이후, 채취된 균주분사 1시간 경과시점의 시료 및 균주분사 2시간 경과시점의 시료를 각각 32∼35℃(Aerobic)에서 24시간 동안 배양하였다.
이때, 배양종료 후 배지의 세균 집락수를 하기 표 2의 집락계수 환산표에 제시된 바와 같이, Feller table에 따른 보정값으로서, 페트리쉬 디쉬 상에서 모니터링되는 세균 개체수(r)에 따른 추정 통계값(Probable statistical total, Pr)인 예측 세균 수를 계수하고, 집락수를 채취한 공기량으로 나누어 단위 체적 당 집락수(cfu/㎥)를 산출하였다. 이때, 배양된 시료 내 세균 집락수가 88cfu/㎥ 내지 집락계수 환산표에서 보정할 수 있는 최대값 이내인 것을 확인하였다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 시험품 가동 전에 채취(100L)하여 배양한 세균을 나타낸 것이고, 도 5은 도 4와 동일한 조건에서 시험품 가동 후 채취(500L)하여 배양한 세균을 나타낸 것이다. 그 결과, 채취량을 증가하였음에도 불구하고 세균 개체수가 감소한 결과를 확인하였다.
상기에서 기술한 배양공정은 시험품 시험단계 이후 채취된 시료 및 2차 바탕시험단계 이후 채취된 시료에 대하여, 동일하게 수행하였으며, 각 배양공정 이후의 시료 내 세균 집락수 역시 초기값 기준치와 환산표의 최대값 이내를 충족하도록 하였다.
Figure 112011023649617-pat00014
상기에서 살펴본 바와 같이,
첫째, 본 발명은 실제 거주 또는 생활공간에 준하는 크기의 챔버에서 수행하며, 공기정화기 시험품 가동 전후의 시간차를 적어도 24시간 이내, 또는 그 이상 측정하여 부유세균이 시간 대비 자연감소되는 고찰을 통해, 공기정화기의 얻어진 실험치에 부유세균의 자연감소율을 보정함으로써, 공기정화기에 대한 유효한 부유세균의 제거성능평가를 수행할 수 있다.
둘째, 본 발명의 평가방법은 완제품에 직접 적용하는 것이므로, 현재 통용되는 생활용품이나 전기용품으로 다중이용시설과 주거용, 상업용 등의 생활환경 및 산업 환경에서 실내 공기를 살균 및 제균을 위해 이용되는 공기정화기의 부유세균 제거성능평가에 대한 표준화 방법을 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (11)

  1. 30㎥ 내지 120㎥의 실제생활공간에 준하는 시험챔버 조건에서 수행하되, 공기정화기의 시험품 시험 이전에, 상기 시험챔버 내에 시험균주를 분사하고, 시료를 채취하여 상기 분사된 시험균주에 대한 시간 대비 부유세균의 자연감소 거동을 측정하는 1차 바탕시험단계; 공기정화기 시험품을 가동하여 부유세균을 제거하는 시험품 시험단계; 및 상기 공기정화기의 시험품 시험 이후에, 부유세균의 자연감소 거동을 측정하는 2차 바탕시험단계; 로 수행하는 것으로, 상기 1차 및 2차 바탕시험단계를 통해 하기 수학식 1에 의해 부유세균의 자연감소율(Bi)이 산출되고,
    상기 부유세균의 자연감소율(Bi)를 이용하여, 하기 수학식 2에 의해 공기정화기 시험품의 초기값 보정치(Sc)가 산출되고,
    상기에서 얻어진 초기값 보정치(Sc)를 이용하여, 하기 수학식 3에 의해 부유세균 제거율(Ni)이 산출되는 것을 특징으로 하는 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법:
    수학식 1
    Figure 112013049694279-pat00015

    상기에서, Bi는 자연감소율이고, Ci는 균주분사 1 시간 경과시 측정값이고, Ct는 균주분사 2 시간 경과시 측정값이다.
    수학식 2
    Figure 112013049694279-pat00023

    상기에서, Sc는 초기값 보정치(cfu/m3)이고, Bi는 자연감소율이고, Pt는 시험품 시험 시의 초기값(cfu/m3)이고,
    수학식 3
    Figure 112013049694279-pat00024

    상기에서, Ni는 부유세균 제거율이고, Sc는 초기값 보정치이고, Cn은 균주 분사 후 제품 운전 n 시간 경과 후 측정한 세균 수(cfu/m3)이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 Cn이 균주 분사 후 제품 운전 1시간 내지 24시간 운전 후 측정한 세균 수인 것을 특징으로 하는 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 Cn이 1차 및 2차 바탕시험단계에서 균주분사 2 시간 경과시 측정값인 Ct과 동일한 것을 특징으로 하는 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시료가 공기중의 부유세균을 배지에 충돌시켜 채취되는 충돌법에 의한 것을 특징으로 하는 상기 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시험챔버에 항온 및 항습 기능을 수행하는 공기조화설비, 헵파 필터 유닛, 교반팬 및 자외선 램프가 설치되어, 1차 바탕시험단계, 공기정화기 가동에 의한 시험품 시험단계 및 2차 바탕시험단계에 항온, 항습, 정화 및 살균 조건으로 조성된 전처리공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 1차 바탕시험단계 이후 채취된 시료가 호기성 조건에서 24시간 이상 더 배양시키되, 상기 배양 이후, 배양된 시료 내 세균 집락수가 단위 체적(m3)당 88 내지 400cfu 이내가 되도록 수행된 것을 특징으로 하는 상기 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 시험품 시험단계 이후 채취된 시료가 호기성 조건에서 24시간 이상 더 배양시키되, 상기 배양 이후, 배양된 시료 내 세균 집락수가 단위 체적(m3)당 88 내지 400cfu 이내가 되도록 수행된 것을 특징으로 하는 상기 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 2차 바탕시험단계 이후 채취된 시료가 호기성 조건에서 24시간 이상 더 배양시키되, 상기 배양 이후, 배양된 시료 내 세균 집락수가 단위 체적(m3)당 88 내지 400cfu 이내가 되도록 수행된 것을 특징으로 하는 상기 공기정화기에 대한 부유세균의 제거성능 평가방법.
  11. 삭제
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