KR101550308B1 - 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제에 관한 것으로, 아염소산나트륨과 진한 황산, 차아염소산나트륨을 교반하여 부산물 염이 최소로 발생되면서 최대로 이산화염소를 생산하고, 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염을 교반하여 형성된 1차 살균소독제를 이산화염소에 첨가하여 흔들어 섞음에 따라 이산화염소가 미세하게 쪼개져서 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염에 의해 형성된 1차 살균소독제 속으로 분산되도록 함으로써, 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염의 1차 살균소독제가 2차 살균소독제인 이산화염소 둘레를 감싸는 캡슐형태의 에멀젼으로 형성함으로써, 이산화염소의 저장성을 향상시키고, 1차 살균소독제에 의한 1차 살균소독을 진행함에 따른 에멀젼을 이루는 캡슐형태의 1차 살균소독제로 형성된 외부층이 제거되면서 분산되어 있는 2차살균소독제인 이산화염소에 의해 2차 살균소독이 진행되어 살균소독능력이 향상되며, 1차 살균소독에서 2차살균소독으로 진행시 무색에서 황색으로 변화되는 과정과 2차 살균소독과정에서 이산화염소에 의한 세균과의 반응에 따른 냄새를 통해 시각 및 후각에 의해 살균정도를 확인할 수 있는 장점이 있고, 이를 통한 본 발명은 소독제의 무작위 사용을 방지하고, 대량의 소독제를 사용하지 않고도 살균소독이 뛰어나며, 1차 및 2차에 걸쳐 살균소독함에 따라 살균소독능력이 향상되어 최소 소독제 사용이 가능함에 따라 경제적으로 비용을 절감할 수 있는 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제에 관한 것이다.

Description

살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제{Disinfectant method that can determine the degree of sterilization and a product of using it}

본 발명은 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1차 살균소독제 내부에 2차살균소독제이 분산되어 에멀젼화된 살균소독제을 살균하고자 하는 대상에 뿌리게 되면 에멀젼의 외부층을 이루는 1차 살균소독제에 의해 1차 소독을 거치면서 외부층이 깨어짐에 따른 에멀젼이 깨져 분산된 2차살균소독제가 표출되어 무색투명한 색상에서 황색으로 변화되는 과정을 통해 육안확인이 가능하고, 1차살균소독제에 분산된 2차 살균소독제가 다시 세균과 반응하여 2차 소독을 거치는 과정에서 발생되는 특유의 냄새를 통해 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제에 관한 것이다.

통상 소독제는 세균이나 바이러스로부터 인체를 보호하고, 설비의 위생을 통해 청결한 제품의 생산이 가능하도록 함은 물론, 작업환경을 보다 쾌적하게 하기 위해 널리 사용되고 있다.

하지만, 이러한 소독제는 사용과정에서 세균이나 바이러스, 유해물질의 소독이 얼마만큼 이루어졌는지 확인이 불가능하고, 단지 사용량에 의해 세균이나 바이러스, 유해물질 등이 제거되었다 판단하여 사용하고 있어, 과도한 소독제의 사용으로 인한 경제적 문제와 소독 능력이 어떤지 확인할 수 없는 문제가 공존하고 있는 실정이다.

특히, 현제 소독제로 각광받고 있는 것으로, 이산화염소가 많은 산업분야에서 사용되고 있으나, 이산화염소의 특성이 불안정하고, 보존력이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 살균력이 뛰어난 이산화염소의 보존, 보관능력이 뛰어나고, 살균능력이 유지 내지는 향상될 수 있으며, 소독제의 과도한 사용을 방지하기 위해 사용자 육안이나 후각 등으로 살균정도를 파악할 수 있는 살균소독제이 요구되고 있는 실정이다.

이에 앞서, 이러한 이산화염소를 이용한 살균소독제의 개발을 위해 이산화염소에 대하여 간략히 설명하면 하기와 같다.

이산화염소는 물과 폐수의 소독제 및 맛/냄새(T/O) 조절제용인 염소의 대체제로서 주의를 끌고 있는 강산화제이다. 이산화염소의 분자식은 ClO2이다. 화학식으로부터 알수 있는 바와 같이, 이것은 염소 및 산소 모두의 소독성을 갖는다. 또한, 이산화염소는 염소화 탄화수소(chlorinated hydrocarbon)를 형성하기 위한 탄화수소와 반응하지 않기 때문에 다량의 바람직하지 않은 염소화 부산물을 생성하는 단점이 없이 좋은 소독제 성능을 나타낸다.

이산화염소(ClO2)는 최초로 Humphrey Davy에 의해 염소산 칼륨(KClO3)과 염산(HCl)을 반응시켜 녹색을 띤 노란 기체의 형태로 1811년에 발견되었다. 후에, ClO2는 제지 펄프의 표백제로서 묽은 아세트산(CH3COOH) 용액에 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 이산화염소의 탁월한 소독성은 일반적으로 알려져 있었지만, 이산화염소 합성시의 열악한 안전성 및 경제성으로 인해 이것의 실질적인 적용은 한정되어 왔다. 1930년대에, Mathieson Alkali Works는 염소산 나트륨(NaClO3)으로부터 아염소산나트륨(NaClO2)을 통해 ClO2를 제조하기 위한 최초의 상업적인 공정을 개발하였다.

1944년에, 나이아가라 폭포 수처리 공장 제 2호는 ClO2를 사용하기 위한 최초의 미국 수처리 설비이었다. ClO2는 맛과 냄새(T/O) 조절, 특히 페놀 화합물로부터의 T/O를 조절하기 위해 공급되는 마실 수 있는 물(potable water)을 처리하는데 사용되었다. 공업용 폐수의 스트림(stream)은 통상적으로 페놀 화합물 및 암모늄 염을 함유한다. 예를 들어, 그린우드, SC, 토나완다, NY, 락포트, NY 등과 같은 다른 미국의 공장들도 곧이어 수처리를 위해 ClO2를 이용하였다. 1958년까지 150개 이상의 시정 물공장들(municipal water plants)이 ClO2를 이용하였다. 1978년에는, 84개의 미국 공장들이 ClO2를 사용하였고, 이러한 공장들의 대부분이 오래된 공장들이라는 조사가 발표되었다. 유럽에서는, 1978년에 500개 이상의 수처리 공장들이 수처리용으로 ClO2를 사용한 것으로 확인되었다.

1990년대에 들어서, 미국의 EPA는 크린 워터 조약(Clean Water Act)의 재공인(reauthorization)의 일안으로서, 염소 및 염소화 화합물의 사용을 금지, 감소시키거나 대체재를 찾기 위한 방법을 개발하기 위해 연구가 진행되어졌다. 최근 들어, 다양한 화학 및 환경 응용분야에서 가장 많이 사용되고 있는 화학약품의 하나인 유리-염소 기체(Cl2)가 환경론자들에 의해 비판되어 오고 있다. 유리 염소기체를 사용함에 따른 문제점은 다음과 같이 요약될 수 있다.

(1) 이것은 물, 암모니아 및 탄화수소를 포함하는 다양한 물질과 매우 쉽게 반응한다.

(2) 물과 반응하여 염산 및 차아염소산염이온을 생산한다.

(3) 물에 대한 용해성이 비교적 낮아서, 상부의 증기 공간(vapor space)에 영향을 주지 않고 충분히 소독하기가 어렵다.

(4) 염소는 물에 대한 낮은 용해성, 자극적인 냄새, 및 산성 반응으로 인해 맛과 냄새(T/O) 조절에 있어서 효과적이지 않다.

(5) 벌크 화학 물품(bulk chemical commodity)으로서만 제조된다. 염소가 현장에서 생산되는 것(on-site generation)이 상업적으로 효과적이지 않기 때문에, 작은 뱃치의 용량(small batch capability)이 존재하지 않는다. 이로 인해 염소는 폐수처리용으로 적합하지 않다.

적어도 이러한 이유로 인해, 이산화염소와 같은 다른 화학약품으로 염소를 대체하는 것이 최근 수년간 관심을 끌어오고 있다.

이산화염소는 강산화제 뿐만 아니라 우수한 소독제로서 알려져 있다. 이것의 세균성, 살균성, 살조성, 표백성, 및 탈취성은 여러 문헌에 기재되어 있다. 이산화염소는 실내온도(20℃)에서 수용성이며, ClO2의 30mmHg 부분압 하에서 물 1리터당 약 2.9그램의 ClO2, 또는 80mmHg의 부분압 하에서는 1리터당 8그램의 ClO2가 용해된다. ClO2는 염소 기체(Cl2)보다 물에 대한 용해성이 대략 5배정도 높다. 또한 ClO2는 단지 물 1리터당 9.2mg의 용해성을 갖는 산소(O2)보다 물에 대한 용해성이 훨씬 높다. 물 내의 이산화염소의 존재는 색변화에 의해 매우 쉽게 검출된다. 물 내의 ClO2의 농도가 증가함에 따라 물의 색은 노란색을 띠는 녹색에서 주홍색(orange red)으로 변한다. 낮은 온도에서도, 이산화염소는 더 낮은 증기압으로 인해 실질적으로 더 많은 함량이 물에 용해되는데, 예를 들어 60mmHg의 부분압 및 10℃에서 12g/L이다.

이와 같은 물에 대한 ClO2의 용해성은 더 낮은 온도가 더 높은 수용해성을 위해서 바람직함을 볼 수 있는 데, 액체 ClO2의 끓는점(b.p.)은 11℃이고, 녹는점(m.p.)은 -59℃이다. 기체 ClO2는 2.4의 밀도(공기를 1로 간주하였을 때)를 가지며, 분자량은 67.45g/mol이므로 공기보다 무거운 기체이다. 이산화염소가 공기에 공급된다면, 바닥 주위로 낮게 위치될 것이며, 점차 대기중으로 확산될 것이다.

이산화염소(ClO2)는 물 또는 암모니아와 반응하지 않는다는 점에서 Cl2와 다르다. 또한, 염소와 달리, ClO2는 탄화수소와 반응한 후에도 염소화 탄화수소를 생성하지 않는다. 일반적으로, ClO2는 염소보다 대부분의 금속 및 비금속 물질을 덜 부식시키는데, 이것이 중요한 장점이다.

또한, ClO2는 휘발성이 매우 커서 최소한의 에어레이션(aeration)으로 수용액으로부터 쉽게 제거될 수 있음을 알 수 있다.

공기 중에 ClO2의 농도가 11%이상이면 가벼운 폭발성(mildly explosive)을 가질 수 있다. 이산화염소의 상대적인 불안정성 및 휘발성으로 인해, 압축 컨테이너에 저장하는 것이 가능하다 하더라도 직관적으로 저장 및 수송은 비경제적으로 보인다. 이와 관련하여, ClO2 제조 방안은 이중(현장 제조 또는 고순도 압축 ClO2)일 수 있다.

수처리 작업에 통상적으로 적용되어 온 ClO2의 합성을 위한 몇 가지, 적어도 근본적으로 세 개의 기본 공정이 개발되어 왔다. 세 개의 모든 공정들은 시작 원료(starting raw material)의 하나로서 아염소산나트륨(NaClO2)을 수반한다. 상기 세공정에서 가장 널리 사용되고 있는 하나의 화학공정에 대하여 설명하면 하기와 같다.

아염소산나트륨 및 강산을 이용한 공정으로 이 공정에서, 강산은 아염소산나트륨에 첨가하여 사용된다. 일반적으로 강산은 염산 또는 황산이다. 염산을 사용하면, 반응식은 하기 반응식 1과 같다.

[반응식 1]

5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O

상기와 같이, 생성되는 ClO2의 각 몰(mol)(즉, ClO2 67.45그램)에 있어서, 상기 반응은 이 공정으로부터는 기대할 수 없지만 전환율이 100%라고 가정할 때, 1.25몰의 아염소산나트륨(즉, ClO2 113.06그램) 및 다른 몰의 염산(즉, HCl 36.45그램)이 필요하다. 또한, 1.25몰의 염화나트륨 염(즉, 염 73.13그램)은 생산되는 이산화염소 각 몰에 대한 부산물이다.

또한, 이산화염소는 하기 반응식 2에 따라 황산을 사용하여 생산될 수도 있다.

[반응식 2]

10NaClO2+5H2SO4→8ClO2+5Na2SO4+2HCl+4H2O

상기 HCl의 경우와 매우 유사한 상황, 즉 강산이 필요하며 황산나트륨 염이 생산된다. 또한, 강산은 그들의 부식 작용으로 인해 유익하지 못하며, 나트륨 염과 같은 알칼리 금속염의 다량 형성은 상기 염들이 통상적으로 외부 정화 기술에 의해 제거되어야 하므로 유익하지 못하다. 이러한 두 방법 중에서, HCl을 이용하는 방법이 더욱 보편화되어 있는 것으로 보인다. 이외에도 아염소산나트륨 및 기체 염소를 이용한 공정(불안정한 중간 생성물인 HOCl을 생성하여 실질적으로 공정 효율을 제한하고, 차아염소산(HOCl)은 상승된 온도에서 그것의 휘발성 및 독성 염소 기체를 방출하는 경향으로 인해 매우 위험하며, 상당히 많은 양의 염이 생산되는 문제점이 있다.), 아염소산나트륨 및 차아염소산나트륨을 이용한 공정(차아염소산(HOCl)의 생성과 원료로서 강염산을 사용하는 것, 부산물 염의 생성 등의 문제점이 있다)이 있다.

이와 같이 염산을 이용하였을 때, 부산물 염의 다량생성으로 인한 이산화염소의 생산성 문제와 황산을 이용하였을 때, 부산물인 염산의 생성에 의한 후처리문제가 제기되기 때문에 보다 적은 염을 발생하면서 최대의 이산화염소의 생산이 가능한 부분이 지속적으로 요구되고 있다.

따라서, 앞서 상술한 바와 같이, 이산화염소는 살균 미 소독능력이 뛰어나 산업분야에서 널리 사용되고는 있지만 열악한 안정성과 경제성으로 인한 문제를 해결하고, 이산화염소를 보다 안정적으로 보관이 가능하도록 하여 살균 소독 능력의 향상과 사용자에게 육안 및 후각적으로 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제이 요구되고 있는 실정이다.

특히, 이산화염소는 앞서도 언급한 바와 같이, 음료공장과 식품 제조, 취급 및 저장 공장에서 살균제로 사용되고 있고(U.S. Environmental Protection Agency, 2007), 식품가공 설비용 소독제로도 사용되고 있다(U.S. Food and Drug Administration, 1977). 넓은 pH 범위에서의 이산화염소의 살균력, 빠른 작용(Bernarde et al., 1965 and 1967; McGuire and Dishinger, 1984; Rav-Acha, 1984) 및 유기물과의 제한된 반응(Richardson et al., 1994 Long et al., 1999) 때문에, 이산화염소는 대장균(Escherichia coli) O157:H7, 엔테로박터 사카자키(Enterobacter sakazakii), 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes), 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 그리고 바실러스 투링기엔시스(B. thuringiensis)를 살균하는데 효과적으로 사용되고 있다(Han et al., 2001; Singh et al., 2002 Beuchat et al., 2004; Rodgers et al., 2004; Ryu and Beuchat, 2005; Kim et al., 2006).

즉, 이산화염소는 실질적으로 우리에게 직접적인 영향을 줄 수 있는 다양한 세균의 멸균에 그 효과가 입증되고 있지만, 살균소독제로서 이산화염소의 단점 중 하나는 제조와 저장 시 불안정성이고, 이산화염소의 낮은 안정성 때문에, 이산화염소는 현장에서 제조되어야 하고 장기간 저장이 어렵다. 따라서, 앞서도 계속 언급하지만 안정적이고 저장성이 우수한 이산화염소를 이용한 살균소독제이 필요로 한 것이 사실이며, 살균 소독제의 특성상 눈에 보이지 않는 세균을 멸균하는 역할을 보다 효과적으로 사용자에게 표시할 수 있도록 하여 과도한 살균소독제의 사용을 억제하고, 이를 통해 경제적으로 효과적인 사용이 가능한 살균소독제이 요구되고 있다.

1) 대한민국 등록특허 제10-0511080호, 2005년 08월 22일. 2) 대한민국 공개특허 제10-2009-0132993호, 2009년 12월 31일.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 아염소산나트륨과 진한 황산, 차아염소산나트륨을 교반하여 부산물 염이 최소로 발생되면서 최대로 이산화염소를 생산하고, 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염을 교반하여 형성된 1차 살균소독제를 이산화염소에 첨가하여 흔들어 섞음에 따라 이산화염소가 미세하게 쪼개져서 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염에 의해 형성된 1차 살균소독제 속으로 분산되도록 함으로써, 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염의 1차 살균소독제가 2차 살균소독제인 이산화염소 둘레를 감싸는 캡슐형태의 에멀젼으로 형성함으로써, 이산화염소의 저장성을 향상시키고, 1차 살균소독제에 의한 1차 살균소독을 진행함에 따른 에멀젼을 이루는 캡슐형태의 1차 살균소독제로 형성된 외부층이 제거되면서 분산되어 있는 2차살균소독제인 이산화염소에 의해 2차 살균소독이 진행되어 살균소독능력이 향상되며, 1차 살균소독에서 2차살균소독으로 진행시 무색에서 황색으로 변화되는 과정과 2차 살균소독과정에서 이산화염소에 의한 세균과의 반응에 따른 냄새를 통해 시각 및 후각에 의해 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 살균정도를 시각 및 후각에 의해 확인이 가능함에 따라 소독제의 무작위 사용을 방지하고, 대량의 소독제를 사용하지 않고도 살균소독이 뛰어나며, 1차 및 2차에 걸쳐 살균소독함에 따라 살균소독능력이 향상되어 최소로 소독제 사용이 가능하여 경제적으로 비용을 절감할 수 있는 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법은 농도 95% 황산(H₂SO₄)용액 3.0~4.5중량%에 농도 12% 차아염소산나트륨(NaClO) 22.0~23.5중량%를 첨가하여 PH 8.0~ PH 9.0로 조정하고, PH가 조정된 조정용액과 농도 25% 아염소산나트륨(2NaClO₂) 25.0~29.5중량%를 증류수에 첨가하여 전체 100중량%로 200~300rpm으로 교반반응하여 하기의 화학식으로 이산화염소가 생성된 이산화염소용액을 생성하는 이산화염소 생성단계와; 농도 100% 중탄산나트륨(NaHCO₃) 2.5~4.0중량%과 제4급 암모늄염(quaternary ammonium salt) 5.5~7.0중량%를 혼합하여 1차살균용액을 생성하고, 상기 이산화염소 생성단계를 통해 생성된 이산화염소용액에 1차살균용액을 첨가하여 전체 100중량%로 준비하는 1차살균용액 준비첨가단계와; 상기 1차살균용액 준비첨가단계를 통해 이산화염소용액에 첨가된 1차살균용액을 교반기에서 100~10,000rpm으로 교반혼합하여 상기 이산화염소용액의 이산화염소가 상기 1차살균용액 속으로 분산되어 에멀젼용액으로 형성되도록 하고, 상기 1차살균용액 내부에 이산화염소가 가둬진 캡슐형태로 이산화염소가 쉽게 휘발되는 특성을 방지함에 따라 저장성을 향상시키는 에멀젼 형성단계;를 포함하되, 세균 접촉시 상기 제4급 암모늄염에 의해 1차살균하면서 이산화염소를 가둬준 캡슐형태의 에멀젼이 파괴되고, 이를 통해 이산화염소가 노출되어 에멀젼 용액이 무색에서 황색으로 변화되며, 노출된 이산화염소가 세균과 2차접촉하여 2차살균하면서 세균접촉량에 따른 강한 소독냄새가 발산되어 사용자가 세균의 살균정도를 시각과 후각에 의해 확인이 가능한 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

2NaClO₂ + H₂SO₄ + NaClO -> 2ClO₂ + Na₂SO₄ + NaCl + H₂0

여기서, 상기 제4급 암모늄염은 염화 알킬디메틸벤질암모늄(염화 벤잘코늄 ; C₆H₅CH₂N(CH₃)2RCl), 데트라알킬 암모늄염, 데트라아릴 암모늄염, 헤테로사이클릭 암모늄염, 알킬 베타인 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법을 통한 살균소독제는 농도 95% 황산(H₂SO₄)용액 3.0~4.5중량%에 농도 12% 차아염소산나트륨(NaClO) 22.0~23.5중량%를 첨가하여 PH 8.0~ PH 9.0로 조정하고, PH가 조정된 조정용액과 농도 25% 아염소산나트륨(2NaClO₂) 25.0~29.5중량%를 증류수에 첨가하여 전체 100중량%로 200~300rpm으로 교반반응하여 이산화염소가 생성된 이산화염소용액을 생성하며, 농도 100% 중탄산나트륨(NaHCO₃) 2.5~4.0중량%과 제4급 암모늄염(quaternary ammonium salt) 5.5~7.0중량%를 혼합하여 1차살균용액을 생성하여, 상기 이산화염소용액에 1차살균용액을 첨가하여 전체 100중량%로 준비하고, 교반기에서 100~10,000rpm으로 이산화염소용액과 1차살균용액을 교반혼합하여 상기 이산화염소용액의 이산화염소가 상기 1차살균용액 속으로 분산되어 에멀젼용액으로 형성되어 이산화염소의 저장성 향상과 살균세균 접촉시 상기 제4급 암모늄염에 의해 1차살균하면서 이산화염소를 가둬준 캡슐형태의 에멀젼이 파괴되고, 이를 통해 이산화염소가 노출되어 에멀젼 용액이 무색에서 황색으로 변화되며, 노출된 이산화염소가 세균과 2차접촉하여 2차살균하면서 세균접촉량에 따른 강한 소독냄새가 발산되어 사용자가 세균의 살균정도를 시각과 후각에 의해 확인이 가능한 살균정도를 확인할 수 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제4급 암모늄염은 염화 알킬디메틸벤질암모늄(염화 벤잘코늄 ; C₆H₅CH₂N(CH₃)2RCl), 데트라알킬 암모늄염, 데트라아릴 암모늄염, 헤테로사이클릭 암모늄염, 알킬 베타인 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

본 발명은 아염소산나트륨과 진한 황산, 차아염소산나트륨을 교반하여 부산물 염이 최소로 발생되면서 최대로 이산화염소를 생산하고, 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염을 교반하여 형성된 1차 살균소독제를 이산화염소에 첨가하여 흔들어 섞음에 따라 이산화염소가 미세하게 쪼개져서 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염에 의해 형성된 1차 살균소독제 속으로 분산되도록 함으로써, 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염의 1차 살균소독제가 2차 살균소독제인 이산화염소 둘레를 감싸는 캡슐형태의 에멀젼으로 형성함으로써, 이산화염소의 저장성을 향상시키고, 1차 살균소독제에 의한 1차 살균소독을 진행함에 따른 에멀젼을 이루는 캡슐형태의 1차 살균소독제로 형성된 외부층이 제거되면서 분산되어 있는 2차살균소독제인 이산화염소에 의해 2차 살균소독이 진행되어 살균소독능력이 향상되며, 1차 살균소독에서 2차살균소독으로 진행시 무색에서 황색으로 변화되는 과정과 2차 살균소독과정에서 이산화염소에 의한 세균과의 반응에 따른 냄새를 통해 시각 및 후각에 의해 살균정도를 확인할 수 있는 장점이 있고, 이를 통한 본 발명은 소독제의 무작위 사용을 방지하고, 대량의 소독제를 사용하지 않고도 살균소독이 뛰어나며, 1차 및 2차에 걸쳐 살균소독함에 따라 살균소독능력이 향상되어 최소 소독제 사용이 가능함에 따라 경제적으로 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 살균 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 이산화염소의 에멀젼화되기 전후의 도식화된 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 이산화염소의 에멀젼화되기 전후를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 대장균과 황색포도상구균의 살균시험결과 도표이다.
도 5는 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제을 대장균에 적용했을 때 살균과정을 표시한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제을 황색포도상구균에 적용했을 때 살균과정을 표시한 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 살균 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 이산화염소의 에멀젼화되기 전후의 도식화된 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 이산화염소의 에멀젼화되기 전후를 촬영한 사진이고, 도 4는 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제의 대장균과 황색포도상구균의 살균시험결과 도표이며, 도 5는 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제을 대장균에 적용했을 때 살균과정을 표시한 사진이고, 도 6은 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법 및 이를 통한 살균소독제을 황색포도상구균에 적용했을 때 살균과정을 표시한 사진이다.

본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법은 사용자가 시각 및 후각을 통해 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제를 제조하여 소독제의 과도한 사용을 방지하고, 살균력이 뛰어난 이산화염소의 저장성을 향상시켜 효과적인 살균이 가능함은 물론, 1차 및 2차에 걸쳐 살균을 연속적으로 진행이 가능하여 보다 뛰어난 살균 소독이 가능한 살균소독제를 제공하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 이산화염소 둘레를 따라 1차소독제 역할을 하는 1차살균용액이 감싼 형태를 취하는 것으로 이산화염소가 캡슐속에 보호된 상태로 존재하도록 에멀젼화함으로써, 이산화염소의 휘발을 방지하여 저장성을 높임과 함께 1차 소독제 역할을 하는 1차살균용액에 의해 1차 살균 소독하고, 1차 살균용액과 세균의 접촉에 의한 에멀젼 구성이 파괴되면서 이산화염소가 노출되어 1차 살균소독과 동시 또는 후에 2차살균되도록 제조된다.

여기서, 1차 소독제 역할을 하는 1차살균용액이 세균과 접촉하여 살균시 에멀젼 상태의 무색에서 에멀젼 구성이 깨짐에 따라 황색의 이산화염소가 외부로 노출되어 발현되어 1차 소독이 되었다라는 것을 시각적으로 확인하고, 이후, 에멀젼 구성이 깨짐에 따라 노출된 이산화염소가 세균과 접촉함에 있어 특유의 냄새를 발생함으로써, 후각적으로 이산화염소가 살균작용을 진행하고 있다라는 것을 인지하도록 제조된 것이다.

이와 같은 작용을 하기 위해 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법은 이산화염소 생성단계, 1차살균용액 준비첨가단계, 에멀젼 형성단계를 통해 제조된다.

상기 이산화염소 생성단계는 기존 유기산이나 염산에 의한 이산화염소의 생성보다 이산화염소의 생성이 배가되고, 이산화염소 생성과정에서 발생되는 부산물인 염의 생성을 최소화할 수 있는 것으로, 농도 95% 황산(H₂SO₄)용액 3.0~4.5중량%에 농도 12% 차아염소산나트륨(NaClO) 22.0~23.5중량%를 첨가하여 PH 8.0~ PH 9.0로 조정하고, PH가 조정된 조정용액과 농도 25% 아염소산나트륨(2NaClO₂) 25.0~29.5중량%를 증류수에 첨가하여 전체 100중량%로 200~300rpm으로 교반반응하여 하기의 화학식으로 이산화염소가 생성된 이산화염소용액을 생성한다. 여기서, 이산화염소용액은 도 3에 도시된 바와 같이, 최초 황색을 나타낸다.

[화학식 1]

2NaClO₂ + H₂SO₄ + NaClO -> 2ClO₂ + Na₂SO₄ + NaCl + H₂0

위 화학식에 나타난 바와 같이, 아염소산나트륨이 첨가된 량만큼 이산화염소도 동일하게 생성되고, 반면에 부산물인 염화나트륨은 절반으로 적게 생성되는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 앞서 상술한 일반적인 염산이나 단순히 황산만을 반응하여 이산화염소를 형성하는 것보다는 이산화염소의 생성률이 뛰어나다.

즉, 염산을 아염소산나트륨과 반응하는 5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O 의 화학식에 볼 수 있듯이 아염소산나트륨 5개가 투입되면 4개의 이산화염소가 생성되어 아염소산나트륨의 투입량에 대비하여 이산화염소 생성률이 떨어지고, 반면에 부산물인 염화나트륨의 생성이 많아진다. 그러므로, 본원발명에 이산화염소 생성단계와 같이 차아염소산나트륨, 황산, 아염소산나트륨을 반응하였을 때 이산화염소의 효과적 생성이 가능하고, 염의 발생도 줄일 수 있는 것을 확인할 수 있다.

이와 같은 본원 발명에 따른 이산화염소 생성단계를 통해 생성되는 이산화염소산은 수용액상태로 전체 1리터에 통상 5,000ppm의 이산화염소를 생성할 수 있다.

상기 1차살균용액 준비첨가단계는 앞서 생산된 이산화염소의 휘발성을 방지하여 저장성이 우수하도록 함으로써, 장시간 사용 및 보존이 가능하도록 에멀젼화 하기 위한 준비단계로, 농도 100% 중탄산나트륨(NaHCO₃) 2.5~4.0중량%과 제4급 암모늄염(quaternary ammonium salt) 5.5~7.0중량%를 혼합하여 1차살균용액을 생성하고, 상기 이산화염소 생성단계를 통해 생성된 이산화염소용액에 1차살균용액을 첨가하여 전체 100중량%로 준비한다.

상기 에멀젼 형성단계는 앞서 언급한 바와 같이, 이산화염소의 휘발성을 방지하도록 이산화염소가 1차살균용액 준비첨가단계를 통해 첨가되는 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염에 의해 형성된 용액내에 분산되는 에멀젼화 하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 1차살균용액 준비첨가단계를 통해 이산화염소용액에 첨가된 1차살균용액을 교반기에서 100~10,000rpm으로 교반혼합하여 상기 이산화염소용액의 이산화염소가 상기 1차살균용액 속으로 분산되어 에멀젼용액으로 형성되도록 하고, 상기 1차살균용액 내부에 이산화염소가 가둬진 캡슐형태로 이산화염소가 쉽게 휘발되는 특성을 방지함에 따라 저장성을 향상시키는 단계이다.

여기서, 상기 이산화염소용액은 도 3에 도시된 바와 같이 황색을 나타내지만, 이산화염소용액에 상술한 바와 같이, 중탄산나트륨과 제4급 암모늄염을 혼합한 1차살균용액을 첨가하여 교반혼합하여 분산을 통해 에멀젼화하면 앞서 캡슐형태로 이산화염소를 감싸는 1차살균용액에 의해 무색의 에멀젼화된 살균소독제의 제조가 가능하다.

여기서, 상기 제4급 암모늄염은 염화 알킬디메틸벤질암모늄(염화 벤잘코늄 ; C₆H₅CH₂N(CH₃)2RCl), 데트라알킬 암모늄염, 데트라아릴 암모늄염, 헤테로사이클릭 암모늄염, 알킬 베타인 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하며, 이산화염소의 둘레를 감싸 이산화염소의 휘발성을 방지하고, 1차살균소독이 가능한 것이 바람직하다. 즉, 인체에 무해하고, 손소독제 등에 널리 사용되고 있는 제4급 암모늄염 중 염화 알킬디메틸벤질암모늄(염화 벤잘코늄)이 가장 널리사용되는 것이 바람직하다.

이와 같이 에멀젼 상태로 이산화염소가 포함된 본원 발명의 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법을 통해 생성된 살균소독제는 앞서 언급한 바와 같이, 농도 95% 황산(H₂SO₄)용액 3.0~4.5중량%에 농도 12% 차아염소산나트륨(NaClO) 22.0~23.5중량%를 첨가하여 PH 8.0~ PH 9.0로 조정하고, PH가 조정된 조정용액과 농도 25% 아염소산나트륨(2NaClO₂) 25.0~29.5중량%를 증류수에 첨가하여 전체 100중량%로 200~300rpm으로 교반반응하여 이산화염소가 생성된 이산화염소용액을 생성하며, 농도 100% 중탄산나트륨(NaHCO₃) 2.5~4.0중량%과 제4급 암모늄염(quaternary ammonium salt) 5.5~7.0중량%를 혼합하여 1차살균용액을 생성하여, 상기 이산화염소용액에 1차살균용액을 첨가하여 전체 100중량%로 준비하고, 교반기에서 100~10,000rpm으로 이산화염소용액과 1차살균용액을 교반혼합하여 상기 이산화염소용액의 이산화염소가 상기 1차살균용액 속으로 분산되어 에멀젼용액으로 형성된다.

이와 같이 생성된 살균소독제는 도 4에 표에 도시된 바와 같이, 대장균(E. coli)과 황색포도상구균(S. aureus)을 시험균주를 배지에 배양하여 테스트하였다.

도 4 도표에 도시된 바와 같이, 대장균과 황색포도상구균을 배지에 배양하고, 본원 발명의 살균소독제를 균주가 배양된 배지상에 분무하였다. 분무와 동시에 제4급 암모늄염이 대장균 또는 대장균으로부터 발생되는 악취분자와 접촉하면서 1차살균소독 및 탈취를 진행한다. 이 과정에서 제4급 암모늄과 중탄산나트륨에 의한 캡슐과 같은 에멀젼은 파괴되고, 에멀젼 파괴로 인해 제4급 암모늄과 중탄산나트륨 캡슐형태의 내부로 분산되어 숨겨진 이산화염소가 발현되어 무색의 에멀젼상태의 살균소독제가 황색의 살균소독제로 변색되어 1차살균소독과정을 시각적으로 확인이 가능하였다.

이후, 황색을 띄는 이산화염소에 의해 배지에 배양된 대장균은 이산화염소가 세균과 접촉시 발생되는 소독냄새를 계속적으로 발생하면서 2차살균소독하고, 도 4의 도표 상에 도시된 바와 같이 30초, 1분을 경과하여 관찰한 결과 99.9%의 살균효과를 확인할 수 있었으며, 도 5에 나타난 바와 같이, 배지의 대장균이 완전사멸된 것을 육안으로 확인이 가능함과 함께 살균과정을 이산화염소의 소독냄새를 통해 확인이 가능하였다.

한편, 도 6에 나타난 황색포도상구균도 대장균과 동일하게 배지에 배양하여 테스트한 결과 1분후에는 살균소독효과가 99.9%로 확인됨을 알 수 있었고, 사진상에 나타난 바와 같이, 초기 포도상구균에 본 발명의 살균소독제를 분무하여 관찰한 결과 무색의 소독제가 이산화염소의 노출으로 황색으로 변색되면서 이산화염소에 의한 살균소독과정을 통해 냄새로 살균소독이 진행되고 있음을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 따른 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법을 통해 황산을 이용하면서도 차아염소산나트륨의 첨가에 따라 보다 효과적으로 다량의 이산화염소의 생성이 가능하고, 부산물인 염의 발생은 최소화가 가능하여 소독제 제조에 원할할 생산이 가능할 뿐만 아니라 제4급 암모늄염과 중탄산나트륨을 통한 에멀젼화를 통해 이산화염소가 분산되어 저장성을 향상시킬 수 있고, 이와 같은 에멀젼화를 통해 1차 및 2차에 걸쳐 살균함에 따른 살균소독 능력의 향상된다.

더욱이, 1차 살균소독과정에서 제4급 염화암모늄염과 중탄산나트륨에 의한 에멀젼화가 해제됨에 따라 이산화염소가 노출되는 과정에서 무색의 에멀젼화된 소독제가 황색으로 변색되면서 소독과정을 시각적으로 확인할 수 있고, 이후, 이산화염소가 세균 또는 악취분자와 반응하면서 2차살균시 특유의 냄새가 발현되어 후각적으로 사용자가 살균과정을 확인할 수 있어 과도한 살균소독제의 사용을 방지하고, 이를 통해 경제적 이점을 가질 수 있는 것은 자명한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 이처럼 본 발명은 이들이 결합되어 구현될 수도 있다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에 기재된 청구항들의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

Claims (4)

1. 농도 95% 황산(H₂SO₄)용액 3.0~4.5중량%에 농도 12% 차아염소산나트륨(NaClO) 22.0~23.5중량%를 첨가하여 PH 8.0~ PH 9.0로 조정하고, PH가 조정된 조정용액과 농도 25% 아염소산나트륨(2NaClO₂) 25.0~29.5중량%를 증류수에 첨가하여 전체 100중량%로 200~300rpm으로 교반반응하여 하기의 화학식으로 이산화염소가 생성된 이산화염소용액을 생성하는 이산화염소 생성단계와;
   농도 100% 중탄산나트륨(NaHCO₃) 2.5~4.0중량%과 제4급 암모늄염(quaternary ammonium salt) 5.5~7.0중량%를 혼합하여 1차살균용액을 생성하고, 상기 이산화염소 생성단계를 통해 생성된 이산화염소용액에 1차살균용액을 첨가하여 전체 100중량%로 준비하는 1차살균용액 준비첨가단계와;
   상기 1차살균용액 준비첨가단계를 통해 이산화염소용액에 첨가된 1차살균용액을 교반기에서 100~10,000rpm으로 교반혼합하여 상기 이산화염소용액의 이산화염소가 상기 1차살균용액 속으로 분산되어 에멀젼용액으로 형성되도록 하고, 상기 1차살균용액 내부에 이산화염소가 가둬진 캡슐형태로 이산화염소가 쉽게 휘발되는 특성을 방지함에 따라 저장성을 향상시키는 에멀젼 형성단계;를 포함하되,
   세균 접촉시 상기 제4급 암모늄염에 의해 1차살균하면서 이산화염소를 가둬준 캡슐형태의 에멀젼이 파괴되고, 이를 통해 이산화염소가 노출되어 에멀젼 용액이 무색에서 황색으로 변화되며, 노출된 이산화염소가 세균과 2차접촉하여 2차살균하면서 세균접촉량에 따른 강한 소독냄새가 발산되어 사용자가 세균의 살균정도를 시각과 후각에 의해 확인이 가능한 것을 특징으로 하는 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법.
   [화학식 1]
   2NaClO₂ + H₂SO₄ + NaClO -> 2ClO₂ + Na₂SO₄ + NaCl + H₂0
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제4급 암모늄염은 염화 알킬디메틸벤질암모늄(염화 벤잘코늄 ; C₆H₅CH₂N(CH₃)2RCl), 데트라알킬 암모늄염, 데트라아릴 암모늄염, 헤테로사이클릭 암모늄염, 알킬 베타인 중 어느 하나인 것을 특징으로 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제 제조방법.
   
3. 농도 95% 황산(H₂SO₄)용액 3.0~4.5중량%에 농도 12% 차아염소산나트륨(NaClO) 22.0~23.5중량%를 첨가하여 PH 8.0~ PH 9.0로 조정하고, PH가 조정된 조정용액과 농도 25% 아염소산나트륨(2NaClO₂) 25.0~29.5중량%를 증류수에 첨가하여 전체 100중량%로 200~300rpm으로 교반반응하여 이산화염소가 생성된 이산화염소용액을 생성하며, 농도 100% 중탄산나트륨(NaHCO₃) 2.5~4.0중량%과 제4급 암모늄염(quaternary ammonium salt) 5.5~7.0중량%를 혼합하여 1차살균용액을 생성하여, 상기 이산화염소용액에 1차살균용액을 첨가하여 전체 100중량%로 준비하고, 교반기에서 100~10,000rpm으로 이산화염소용액과 1차살균용액을 교반혼합하여 상기 이산화염소용액의 이산화염소가 상기 1차살균용액 속으로 분산되어 에멀젼용액으로 형성되어 이산화염소의 저장성 향상과 살균세균 접촉시 상기 제4급 암모늄염에 의해 1차살균하면서 이산화염소를 가둬준 캡슐형태의 에멀젼이 파괴되고, 이를 통해 이산화염소가 노출되어 에멀젼 용액이 무색에서 황색으로 변화되며, 노출된 이산화염소가 세균과 2차접촉하여 2차살균하면서 세균접촉량에 따른 강한 소독냄새가 발산되어 사용자가 세균의 살균정도를 시각과 후각에 의해 확인이 가능한 것을 특징으로 하는 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제4급 암모늄염은 염화 알킬디메틸벤질암모늄(염화 벤잘코늄 ; C₆H₅CH₂N(CH₃)2RCl), 데트라알킬 암모늄염, 데트라아릴 암모늄염, 헤테로사이클릭 암모늄염, 알킬 베타인 중 어느 하나인 것을 특징으로 살균정도를 확인할 수 있는 살균소독제.
   

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