KR102177415B1

KR102177415B1 - 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액 제조방법, 이에 의해 제조된 마스크 살균용 천연 항균용액

Info

Publication number: KR102177415B1
Application number: KR1020200055573A
Authority: KR
Inventors: 박기철
Original assignee: (주)듀라핌
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2020-11-12

Abstract

본 발명은 패각을 고온으로 소성시켜서 다공의 소성분말을 만들고 정전기를 발생시킴으로써 소량으로 강알칼리용액을 만들 수 있는 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액 제조방법 및 이에 의해 제조되어 항균성이 우수하고 인체에도 무해하여 안정성이 우수하며 병원균에 오염된 마스크를 살균하여 위생적으로 반복사용할 수 있도록 하는 새로운 구성의 마스크 살균용 천연 항균용액에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 세척하여 건조시킨 패각을 파쇄하는 과정; 상기 과정에서 파쇄된 패각을 1,400~2,100℃에서 3~5시간 소성시키는 과정; 상기 과정에서 소성된 패각을 500~700㎚의 입도를 가지도록 쇄하여 패각 소성분말을 만드는 과정; 상기 과정에서 만든 패각 소성분말을 교반기로 교반하여 정전기발생을 유도하는 과정; 및 상기 과정에서 정전기발생이 유도된 패각 소성분말을 물에 용해시켜서 pH12~12.5의 용액을 만드는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액의 제조방법 및 이에 의해 제조된 마스크 살균용 천연 항균용액이 제공된다.

Description

패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액 제조방법, 이에 의해 제조된 마스크 살균용 천연 항균용액{A method of natural antibacterial solution using baked shell power, natural antibacterial solution for mask sterilization}

본 발명은 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액 제조방법, 이에 의해 제조된 마스크 살균용 천연 항균용액에 관한 것으로서, 패각을 고온으로 소성시켜서 다공의 소성분말을 만들고 정전기를 발생시킴으로써 소량으로도 강알칼리용액을 만들 수 있는 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액 제조방법 및 이에 의해 제조되어 항균성이 우수하므로 병원균에 오염된 마스크를 살균하여 위생적으로 반복 사용할 수 있도록 하는 새로운 마스크 살균용 천연 항균용액에 관한 것이다.

황사, 미세먼지 등에 의해 대기오염이 심각해지고, 코르나 등과 같은 신종 바이러스의 출현으로 인해 일상생활에서 마스크를 착용하는 경우가 많아지고 있다.

황사, 미세먼지, 질병의 감염으로부터 보호할 목적으로 사용되는 보건용 마스크는 대부분 부직포 필터로 이루어져서 일회용으로 제공되는데, 마스크의 오염정도에 따라 다수회 재사용하기도 한다. 그러나 세균이나 바이러스와 같은 질병의 감염원으로부터 보호하기 위해 마스크를 착용한 경우에 마스크가 감염원으로부터 오염되었을 가능성이 있으므로 이러한 경우에는 마스크를 재사용하는 것은 바람직하지 않다. 따라서 마스크를 한번 만 사용하고 버려야 하므로 마스크 구입에 따른 비용이 많이 발생되며, 특히, 바이러스 등이 대유행을 이루는 경우에는 마스크 공급이 수요를 따르지 못하여 마스크 가격의 상승이 초래되는 결과도 유발된다.

한편, 다양한 종류의 항균제가 제공되고 있으나, 그 중에서도 가장 대표적인 항균제로 차아염소산을 예로 들 수 있다. 차아염소산은 강한 항균력을 가지기는 하나, 잔류염소에 의해 냄새가 나고 인체에 유해한 문제점을 가진다.

패각을 소성시켜 제조된 패각 소성분말이 항균성을 가진다는 것이 공지되어 있는데, 패각 소성분말이 항균력을 가지는 것은 물에 용해되어 강알칼리성을 나타내기 때문이다. 그런데 패각 소성분말의 용해도가 그다지 크지 않기 때문에 높은 항균력을 가지는 강알칼리의 항균용액을 만들기 위해서는 다량의 패각 소성분말을 장시간 용해시켜야 하는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0029187호(2020. 03. 18.) 대한민국 등록특허 제10-2086160호(2020. 03. 02.) 대한민국 공개특허 제10-2002-0011412호(2002. 02. 08)

본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 제안될 것으로서, 패각을 고온으로 소성시켜서 다공의 소성분말을 만들고 정전기를 발생시킴으로써 소량으로 강알칼리용액을 만들 수 있는 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액 제조방법 및 이에 의해 제조되어 항균성이 우수하고 인체에도 무해하여 안정성이 우수하며 병원균에 오염된 마스크를 살균하여 위생적으로 반복 사용할 수 있도록 하는 새로운 구성의 마스크 살균용 천연 항균용액을 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 세척하여 건조시킨 패각을 파쇄하는 과정; 상기 과정에서 파쇄된 패각을 1,400~2,100℃에서 3~5시간 소성시키는 과정; 상기 과정에서 소성된 패각을 500~700㎚의 입도를 가지도록 쇄하여 패각 소성분말을 만드는 과정; 상기 과정에서 만든 패각 소성분말을 교반기로 교반하여 정전기발생을 유도하는 과정; 및 상기 과정에서 정전기발생이 유도된 패각 소성분말을 물에 용해시켜서 pH12~12.5의 용액을 만드는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 용액을 만드는 과정에서는 수산화아파타이트 다공체 분말을 추가로 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1항 또는 제2항에 기재된 방법으로 제조되어 pH12~12.5이며, 마스크에 뿌려서 마스크를 살균하는 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 패각 소성분말을 이용한 마스크 살균용 천연 항균용액이 제공된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 패각을 고온으로 소성시키고 정전기를 발생시켜서 다공율이 높고 화학적 활성이 높은 패각 소성분말을 만들고, 이 패각 소성분말을 용해시켜서 항균용액을 제조한다. 이러한 본 발명에 의해 제조되는 항균용액은 항균성이 우수할 뿐만 아니라 천연재료인 패각을 소성시켜 제조되기 때문에 인체에 무해하여 안정성이 우수하다.

특히, 본 발명에 의한 항균용액은 마스크살균용으로 사용이 적합한데, 사용한 마스크에 본 발명에 의한 항균용액을 분사하여 10분 정도 지나면, 병원균이 거의 대부분 사멸되므로 마스크를 위생적으로 반복 사용할 수 있다. 따라서 본 발명을 사용하여 마스크를 살균하면 마스크 구입비용이 절감되고, 마스크 공급부족에 따른 마스크 가격의 상승을 방지할 수 있어서 경제적이다.

또, 항균용액에 수산화아파타이트 다공체 분말을 추가하는 경우에는 수산화아파타이트 다공체 분말에 항균용액이 담지되어, 마스크 등의 피살균물에 항균용액이 상대적으로 장시간 잔존되므로 이에 따라 항균효과가 좀 더 지속적으로 유지되는 장점이 있다.

이하에서, 본 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 패각을 이용한 천연 항균용액으로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

1) 가리비, 굴, 꼬막 등의 패각을 세척, 건조시켜서 소정크기로 파쇄한다.

2) 파쇄한 패각을 1,400~2,100℃에서 3~5시간 소성시킨다.

이와 같이 고온으로 패각을 소성시킴에 따라 소성과정에서 유기물이 탄화되어 제거되고, 공극이 많이 형성된 다공률이 높은 소성물, 즉, 소성 패각을 얻을 수 있다. 소성 패각의 다공률이 높을수록 본 발명에서 제조되는 패각 소성분말에서 항균성과 관련된 유효성분인 산화칼슘의 화학적 활성이 향상되어 물에 대한 용해도가 향상되므로 소량의 패각 소성분말로 강 알칼리의 항균용액을 손쉽게 만들 수 있다.

3) 분쇄과정

상기 과정에서 소성시킨 소성 패각을 밀링분쇄하여 패각 소성분말을 만드는데, 패각 소성분말이 미분화될수록 패각 소성분말의 용해도, 특히, 패각 소성분말에서 항균성과 관련된 유효성분인 산화칼슘의 용해도가 향상되어 상대적으로 소량의 패각 소성분말을 이용하여 강알칼리의 항균용액을 용이하게 만들 수 있으므로 본 과정에서는 패각 소성분말을 미분화시킨다. 바람직하게는 소성 패각을 500~700㎚ 정도의 입도를 가지도록 미분화시킨다.

4) 이온화유도과정

상기 과정에서 만든 패각 소성분말을 교반기에 넣고 교반기를 고속으로 작동시켜서 패각 소성분말에 인위적인 정전기를 발생시킨다. 바람직하게는 교반기를 3,000~3,500rpm 정도의 고속으로 3~5시간 정도 작동시켜서 패각 소성분말에 정전기를 발생시킨다. 이 과정에서 패각 소성분말에 정전기가 발생됨에 따라 패각 소성분말의 유효성분인 산화칼슘이 음전하로 대전되어 물에 대한 용해도가 향상된다.

5) 패각 소성분말을 정제수에 용해시켜서 항균용액을 만든다.

물에 패각 소성분말을 혼합하고 패각 소성분말이 용해되도록 잘 교반시켜서 항균용액을 만든다. 바람직하게는 항균용액이 99.7% 이상의 높은 항균력을 갖도록 하기 위해 pH12~12.5인 항균용액을 만드는데, 이를 위해 패각 소성분말의 사용량을 조절한다. 원료로 사용된 패각의 종류에 따라 패각 소성분말의 성분조성이 다르기 때문에 패각 소성분말이 종류에 따라 pH12~12.5의 항균액을 만들기 위한 첨가량이 각각 다르므로, 패각 소성분말의 종류에 따라 패각 소성분말의 사용량에 따른 용액의 pH를 테스트하여 원하는 pH의 항균용액을 만든다.

항균용액의 pH가 높을수록 항균용액의 항균력이 향상될 것이나, 항균용액의 pH가 과도하게 높으면 피부가 손상될 우려가 있으므로, 본 발명에서는 99.7% 이상의 항균력을 얻을 수 있도록 항균용액의 pH를 12~12.5수준으로 조절한다.

실험예 1

깨끗하게 세척하여 건조시킨 가리비 패각을 소정크기로 파쇄하고, 가열로의 온도를 1,400℃에서 2,100℃까지 점차적으로 올려서 5시간 동안 소성시켰다. 소성시킨 패각을 입도가 500~700㎚가 되도록 미분화시킨 다음, 교반기에 넣고 교반기의 속도를 3,500rpm로 하여 3시간 동안 교반시켜서 정전기를 유도하여 항균용액을 제조하기 위한 패각 소성분말을 만들었다.

<성분분석>

실험예 1에 의해 제조된 패각 소성분말의 조성을 분석한 결과 표 1과 같은 결과를 얻었다.

성 분	함 량(mg/100g)	성 분	함 량(mg/100g)
칼슘	52,005.92	철	126.43
인	13.15	칼륨	10.61
마그네슘	199.27	망간	2.60
게르마늄	4.69	나트륨	32.74
아연	0.15	구리	0.51

<항균용액의 pH테스트>

물 100g에 실험예 1에서 제조한 패각 소성분말을 표 2와 같은 양으로 용해시켜서 항균용액을 만들고, 각 항균용액의 pH를 테스트하였다. 그 결과는 표 2와 같다

패각소성 분말 사용량	pH
0.04g	pH 12.03
0.153g	pH 12.33
0.209g	pH 12.47

<항균력 테스트>

표 2의 항균용액 중에서 pH12.03, pH12.47 2종류의 항균용액을 가지고, 항균력을 테스트하였으며, 그 결과는 표 3과 같다.

균 주	항 목	농도 (CFU/mL)			감소율 (%)
균 주	항 목	초기	10분후	12시간후	감소율 (%)
대장균	BLANK	1.9×10⁴	-	9.2×10⁵	-
	pH12.03 항균용액	1.9×10⁴	3.8×10	〈10	99.9
	pH12.47 항균용액	1.9×10⁴	〈10	〈10	99.9
녹농균	BLANK	4.4×10⁴	-	9.4×10⁵	-
	pH12.03 항균용액	4.4×10⁴	1.1×10²	〈10	99.9
	pH12.47 항균용액	4.4×10⁴	〈10	〈10	99.9
황색 포도상구균	BLANK	3.7×10⁴	-	3.1×10⁵	-
	pH12.03 항균용액	3.7×10⁴	9.25×10	〈10	99.9
	pH12.47 항균용액	3.7×10⁴	〈10	〈10	99.9
살모렐라균	BLANK	1.5×10⁴	-	4.7×10⁵	-
	pH12.03 항균용액	1.5×10⁴	3.0×10	〈10	99.9
	pH12.47 항균용액	1.5×10⁴	〈10	〈10	99.9
폐렴균	BLANK	1.3×10⁴	-	4.3×10⁵	-
	pH12.03 항균용액	1.3×10⁴	2.6×10	〈10	99.9
	pH12.47 항균용액	1.3×10⁴	〈10	〈10	99.9
MRSA균	BLANK	1.2×10⁴	-	4.2×10⁵	-
	pH12.03 항균용액	1.2×10⁴	3.6×10	〈10	99.9
	pH12.47 항균용액	1.2×10⁴	〈10	〈10	99.9

* CFU : Colony-forming unit

* 사용균주 : Escherichia coli ATCC 25922

Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442

Staphylococcus aureus ATCC 6538

Salmonella typhimurium IFO 14193

Klebsiella pneumoniae ATCC 4352

MRSA(Staphylococcus aureus subsp. aureus ATCC 33591)

* 시험방법 : KCL-FIR-1002 : 2011

이와 같이 제조되는 항균용액은 pH12.47인 경우에는 99.9%이상의 항균력을 가지며, pH 12.03인 경우에는 99.75%이상이 높은 항균력을 가짐을 알 수 있다. 특히, 본 발명에 의한 항균액은 천연소재로 이루어져서 화학약품이 첨가되지 않기 때문에 인체에 무해하고 안정성도 높은 장점을 가진다.

이와 같이 제조되는 항균용액은 마스크 살균용액으로 사용이 바람직한데, 사용한 마스크에 항균용액을 분사하고, 건조시킨 후 10여 분 후에 재사용한다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명하되, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다.

본 발명의 제2실시예에서는 상기 항균용액에 수산화아파타이트 다공체분말이 추가된다.

수산화아파타이트(Hydroxyapatite)는 인체의 치아와 뼈를 구성하는 주성분으로서, 인체에 무해한 성분이며, 소성에 의해 다공체가 형성된다. 본 실시예에서는 이러한 수산화아파타이트의 다공체를 수 ~ 수십 마이크로미터 크기로 분말화한 수산화아파타이트 다공체 분말을 추가하여 항균용액을 만든다.

본 실시예에서는 패각 소성분말을 정제수에 용해시켜서 항균용액을 만들 때 수산화아파타이트 다공체 분말을 추가하여 항균용액을 만드는데, 이와 같이 수산화아파타이트는 다공체 분말을 추가하면 수산화아파타이트 다공체의 기공에 항균용액이 유입되어 수산화아파타이트 다공체에 항균용액에 담지된다.

항균용액을 마스크 등의 피살균물에 분사한 후 소정시간이 경과하면 항균용액이 증발되어 항균효과가 상실되나, 본 실시예에서는 수산화아파타이트 다공체에 함지된 항균용액에 의해 피살균물에 좀 더 장시간 항균용액이 잔존되므로 상대적으로 더 긴 시간 동안 항균효과를 얻을 수 있다.

바람직하게는 수산화아파타이트 다공체 분말은 항균용액 100g에 대해 5~20g 정도 추가된다. 수산화아파타이트 다공체 분말이 상기 수준 보다 적게 포함되는 경우에는 수산화아파타이트 다공체 분말에 의한 효과를 기대하기 곤란하며, 상기 수준보다 많이 첨가되는 경우에는 항균효과의 지속성이 증가될 것이나, 수산화아파타이트 다공체 분말의 첨가량이 증가됨에 따라 항균용액의 중량이 증가되어 항균용액의 미세한 분사가 곤란해질 수 있으므로 바람직하지 않다.

실험예 2

실험예 1과 동일한 방법으로 pH12.47인 항균용액을 만들되, 3~5㎛ 크기를 가지는 수산화아파타이트 다공체 분말을 물 100g에 대해 20g 추가하여 항균용액을 만들었다.

그리고 24시간 경과 후의 항균력을 테스트하였으며 그 결과는 표 4와 같다. 실시예 1의 항균용액과 비교하기 위해 표 4에는 실시예 1의 pH12.47인 항균용액의 24시간 경과 후의 항균력을 함께 표시하였다.

균 주	항 목	농도 (CFU/mL)		감소율 (%)
균 주	항 목	초기	24시간 후	감소율 (%)
대장균	실험예 2	1.9×10⁴	〈10	99.9
대장균	실험예 1	1.9×10⁴	9.5×10	99.5
녹농균	실험예 2	4.4×10⁴	〈10	99.9
녹농균	실험예 1	4.4×10⁴	2.64×10²	99.4
황색 포도상구균	실험예 2	3.7×10⁴	〈10	99.9
황색 포도상구균	실험예 1	3.7×10⁴	1.48×10²	99.6
살모렐라균	실험예 2	1.5×10⁴	〈10	99.9
살모렐라균	실험예 1	1.5×10⁴	7.5×10	99.5
폐렴균	실험예 2	1.3×10⁴	〈10	99.9
폐렴균	실험예 1	1.3×10⁴	3.9×10	99.7
MRSA균	실험예 2	1.2×10⁴	〈10	99.9
MRSA균	실험예 1	1.2×10⁴	4.2×10	99.65

표 4를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 수산화아파타이트 다공체 분말이 더 추가된 경우에 좀 더 지속적인 항균효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

실험예 3

실험예 2와 동일한 방법으로 pH12.47인 항균용액을 만들되, 수산화아파타이트 다공체 분말을 물 100g에 대해 2g 추가하여 항균용액을 만들었다. 그리고 24시간 경과 후의 항균력을 테스트하였으며 그 결과는 표 4와 같다.

균 주	항 목	농도 (CFU/mL)		감소율 (%)
균 주	항 목	초기	24시간 후	감소율 (%)
대장균	실험예 2	1.9×10⁴	〈10	99.9
대장균	실험예 3	1.9×10⁴	8.55×10	99.55
녹농균	실험예 2	4.4×10⁴	〈10	99.9
녹농균	실험예 3	4.4×10⁴	2.64×10²	99.4
황색 포도상구균	실험예 2	3.7×10⁴	〈10	99.9
황색 포도상구균	실험예 3	3.7×10⁴	1.40×10²	99.62
살모렐라균	실험예 2	1.5×10⁴	〈10	99.9
살모렐라균	실험예 3	1.5×10⁴	7.5×10	99.5
폐렴균	실험예 2	1.3×10⁴	〈10	99.9
폐렴균	실험예 3	1.3×10⁴	3.9×10	99.7
MRSA균	실험예 2	1.2×10⁴	〈10	99.9
MRSA균	실험예 3	1.2×10⁴	4.2×10	99.65

표 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 수산화아파타이트 다공체 분말을 물 100g에 대해 2g 첨가한 경우에는 수산화아파타이트 다공체 분말을 첨가하지 않은 실험예 1과 24시간 후의 항균력에서 별반 차이를 가지지 못함을 알 수 있다.

Claims

세척하여 건조시킨 패각을 파쇄하는 과정;
상기 과정에서 파쇄된 패각을 1,400~2,100℃에서 3~5시간 소성시키는 과정;
상기 과정에서 소성된 패각을 500~700㎚의 입도를 가지도록 분쇄하여 패각 소성분말을 만드는 과정;
상기 과정에서 만든 패각 소성분말을 교반기로 교반하여 정전기발생을 유도하는 과정; 및
상기 과정에서 정전기발생이 유도된 패각 소성분말을 물에 용해시켜서 pH12~12.5의 용액을 만드는 과정;을 포함하고,
상기 용액을 만드는 과정에서는, 수산화아파타이트 다공체 분말을 항균용액 100g에 대해 5~20g 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 패각 소성분말을 이용한 천연 항균용액의 제조방법.
삭제
제1항에 기재된 방법으로 제조되어 pH12~12.5이며, 마스크에 뿌려서 마스크를 살균하는 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 패각 소성분말을 이용한 마스크 살균용 천연 항균용액.