KR20100025812A - 정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기를 통하여 각종 박테리아를 멸균하기 위한 "정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템"에 관한 것으로서, '전지부, 전자제어부, 정전기 유도체부'로 크게 세분되어 박테리아를 멸균하기 위한 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 "정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템"은 강력한 정전기의 발생을 유도하여, 박테리아를 효과적으로 멸균할 수 있는 장점을 지니고 있다.

정전기, 전자제어부, 정전기 유도체부, 박테리아

Description

정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템{A bacteria elimination-system by the static electricity}

본 발명은 정전기의 발생을 통하여 박테리아를 멸균하기 위한 "정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템"에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 '전지부, 전자제어부, 정전기 유도체부'로 구성되어지는 것을 특징으로 한다. 이는 정전기를 유도하여 박테리아를 효과적으로 멸균하기 위한 멸균 시스템에 관한 기술이다.

본 발명은 정전기를 활용하여 박테리아를 제거하고자 하는 새로운 박테리아 멸균시스템에 관한 것이다.

정전기(靜電氣, static electricity)란 마찰한 물체가 띠는 이동하지 않는 전기를 의미한다. 다시말해, 정전기는 마찰전기처럼 물체 위에 정지하고 있는 전기를 말한다. 예를 들면 유리막대를 비단천으로 문지르면 유리막대에 양전기가 생기고, 에보나이트막대를 털로 문지르면 에보나이트막대에 음전기가 생기는데, 전기적 힘으로는 쿨롱힘만이 문제가 된다. 정전기의 반대되는 개념으로 동전기(動電氣)가 있으나 일반적으로 말하는 전기가 동전기를 의미하므로 널리 쓰이지 않는다.

정전기는 옛날부터 마찰전기로서 알려져 있었는데, 18세기 후반부터 C.쿨롱 과 그밖의 사람들에 의해 정량적(定量的) 연구가 이루어져, 전기의 응용과 전자기학 발전의 기반이 되었다.

습도가 낮은 건조한 겨울철에 털이 많은 스웨터를 벗다가 따끔한 정전기를 느낀 경험이 있을 것이다. 주유소에서 기름을 넣던 자동차에 불이 붙는 일이나 금속으로 된 문고리를 잡다가 전기가 통한 일 등도 모두 정전기 때문에 일어나는 것이다. 이처럼 습도가 매우 낮은 날에 스웨터를 벗을 때나 털 카펫 위를 걸을 때 수만 볼트 의 정전기가 생길 수 있다. 그러나 정전기는 전압만 높을 뿐 전류는 아주 짧은 순간에만 흐르기 때문에 정전기로 인해 큰 부상을 입는 경우는 극히 드물다.

방 안에서 정전기를 방지하기 위해서는 천연 소재로 만들어진 카펫을 사용하고 문의 금속 손잡이에 천연 섬유를 씌워 두어야 한다. 또한 컴퓨터에 정전기가 흐르면 내부에 이상이 생길 수 있으므로 케이스와 메인보드를 연결하는 나사가 접지역할을 해 정전기를 방지한다. 그리고 금속 물체를 바로 잡지 말고 물체에 손을 살짝 대어 정전기를 방전시킨 다음, 물체를 잡으면 정전기의 피해를 어느 정도 줄일 수 있다.

우리가 불편하게만 생각하는 정전기를 공학적으로 응용한 사례로 복사기가 있다. 전류에 의해 음전하를 띤 토너 입자들은 정전기에 의해 상이 비친 곳에만 달라붙게 된다. 이러한 원리를 이용하여 종이를 밀착시킨 다음 종이 뒤에서 강한 양전하를 쪼이면 드럼에 붙어 있던 음전하의 토너 입자들은 종이쪽으로 다시 옮겨 붙게 된다.

정전기유도 [靜電氣誘導, electrostatic induction]는 도체나 유전체에 대전 체를 가까이 가져갈 때, 전기장의 영향으로 물체의 표면에 전하가 유도되는 현상. 정전유도 또는 정전감응(靜電感應)이라고도 한다.

대전체와 가까운 쪽에는 대전체와 다른 종류의 전하가, 반대쪽에는 같은 종류의 전하가 나타난다. 이 현상을 이용하여 대전상태를 알아내는 검전기를 만들거나, 전기를 저장하는 라이덴병을 만든다. 접지하거나 대전체에 닿지 않으면, 물체는 전체적으로 원래의 전기적 중성상태를 유지한다.

금속과 같은 도체에 양전하로 대전된 물체를 접근시키면 도체 내의 자유전자가 양전하로부터 인력을 받아 대전체 쪽으로 움직인다. 결과적으로 대전체와 가까운 표면에 음전하가 유도되고, 반대편에는 양전하가 유도된다. 음전하로 대전된 물체를 접근시키면 그 반대가 된다. 이때 다시 대전체를 멀리 가져가면 다시 원래의 중성상태로 돌아온다. 이는 전하량은 보존되면서 전하의 분포만 바뀐 것이기 때문이다. 따라서 도체의 양쪽으로 유도된 양전하과 음전하의 크기는 같다.

빗으로 머리를 빗은 다음 작은 종이 조각에 가까이 가져가면 종이 조각이 빗에 달라붙는다. 종이 같은 부도체에는 자유전자가 없으나 대전체를 가까이 가져가면 극성을 지닌 분자들의 배열이 변한다. 이런 성질이 있는 물체를 유전체라고 한다. 이때 유전체 내부는 양전하와 음전하의 양이 같으므로 아무런 변화가 없다. 하지만 양끝에서는 분자들이 한쪽 방향으로 배열되어 전하가 유도된다. 합성섬유에 먼지가 잘 달라붙는 것은 이와 같은 이유 때문이다.

박테리아(bacteria)는 Monera계(kingdom)에 속하는 생물로서, 생명체들 중에 가장 많이 번성하였다. 흙, 물속과 같이 외부환경에서도 살지만, 동물의 위나 장과 같이 다른 생물의 안에서도 살기도 한다. 대부분의 병원성 균은 박테리아이다. 크기는 0.5μm부터 0.5mm까지 다양하며, 그들은 식물세포나 곰팡이 세포와 마찬가지로 세포벽을 가지고 있으나, 셀룰로오즈(cellulose)가 아닌 펩티도글리칸(peptidoglycan)이 주 성분인 점이 다르다.

박테리아는 원핵생물의 특징을 그대로 가지고 있으며 핵막이나 미토콘드리아, 엽록체와 같은 구조를 가지고 있지 않다. 박테리아의 구조 중에 가장 주목해야 할 것은 세포벽인데, 박테리아는 세포벽의 화학적 구성성분으로 두 가지의 박테리아로 나눌 수 있다. 첫 번째는 펩티도글리칸을 가진 박테리아이며, 두 번째는 지질다당체(lipopolysaccharide)를 밖에 가지고 있고 세포벽과 세포막 사이에 펩티도글리칸을 가지고 있는 박테리아로 나뉜다. 전자를 그람양성균, 후자를 그람음성균으로도 나눌 수 있다. 이러한 구분은 백신개발 등을 할 때 매우 중요한 구분이 된다.

고등생물과 달리 박테리아는 종류에 따라 여러 물질대사법을 가지고 있다. 크게 혐기성박테리아와 호기성박테리아로 나눌 수 있는데, 혐기성박테리아는 산소를 매개로 에너지를 만들지 않고 발효를 하면서 부산물로 알코올과 같은 산화물들을 배출한다. 이러한 혐기성박테리아들을 이용하여 김치나 된장과 같은 발효식품을 만들거나 술을 담그기도 한다. 호기성박테리아는 고등생물과 마찬가지로 산소를 매개로한 호흡을 통해 에너지를 얻는다. 어떤 박테리아들은 환경에 따라 호기성박테리아가 되기도 하고 혐기성박테리아가 되기도 한다.

대장균 등의 박테리아에는 플라스미드(plasmid)라고 하는 원형 DNA를 가지고 있다. 이 DNA는 대장균의 원래 DNA와는 다른 부수적인 것으로, 자체적으로 복제가 가능하며, 다른 세포로도 이동할 수 있다. 이러한 성질을 이용하여 원하는 유전자를 플라스미드에 끼워 넣고 대장균을 배양하면 그 유전자를 대량으로 얻을 수 있는데, 이를 유전자재조합 기술이라고 한다. 이 기술은 여러 유전학 실험실에서 널리 사용되고 있으며 항생제나 의약품 생산에 널리 쓰인다.

질병과 관련된 박테리아로는 결핵균, 파상풍균, 콜레라균 등이 있다. 이러한 균들은 체내에 감염되면 빠른 속도로 퍼지며, 공기나 물, 음식 등으로 전염될 가능성이 높기 때문에 위험하다.

기존의 박테리아 멸균은 주로 "자외선"을 이용한 방식으로 이루어져 왔다. 자외선은 박테리아의 멸균력이 낮아 박테리아 멸균이 사실상 어려우며, 자외선으로 한 장소에서 오랫동안 빛을 비추어야 하므로, 사용상 불편함 등으로 인하여 크게 실효화되지 못하고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 단점을 극복하여 짧은 시간내에 박테리아 멸균이 가능하며, 박테리아의 멸균력을 99％이상으로 높이며, 사용상 편리하도록 구성된 새로운 박테리아 멸균시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 "정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템"은 '전지부, 전자제어부, 정전기 유도체부'로 크게 세분되어 진다.

정전기를 활용하여 박테리아를 멸균할 경우 박테리아를 효과적으로 멸균할 수 있으며, 멸균시간을 단축할 수 있으며, 건전지를 활용하여 제작이 가능하므로 휴대와 운용이 간편하며, 편리하게 언제어디서나 박테리아를 멸균할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 "정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템"은 미세 박테리아를 쉽게 멸균할 수 있으며, 가격이 저렴하며 건전지를 사용할 수 있으므로 전기가 절약되며, 휴대용으로 제작이 가능하여 운용이 간편하며, 소음이 전혀 발생하지 않으며, 박테리아 멸균시간을 단축할 수 있는 잇점을 아울러 지니고 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 "정전기를 활용한 박테리아 시스템"은 '전지부, 전자제어부, 정전기 유도체부'로 크게 세분되어 진다.

전지부는 건전지가 내입되어 별도의 유선없이 무선으로 전원공급이 가능하며, 전지주 내부에는 고압변환장치가 부착되어 건전지의 전기를 높은 고전압으로 변환시켜 순간적으로 수백볼트에서 수천볼트 이상의 고전압 정전기의 형성이 가능하도록 구성되어 진다.

전자제어부는 전자제어모듈로 구성되어지며, 구체적으로는 전원을 인가하고자 할 경우 터치패트방식으로 제작된 전원인가부에 수동으로 터치를 함으로써 전원 를 공급하여 정전기가 발생하도록 하며, 다시 터치패드를 재터치할 경우 전원공급이 차단되어 정전기 발생을 중지하는 방식으로 구성되어 진다. 전자제어모듈에는 전압제어장치가 내재되어 정전기의 전압을 적게는 수백볼트에서 높게는 수천볼트까지 조정할 수 있도록 구성되어 진다.

정전기 유도체부는 폴리우레탄으로 제작되어 전원이 전자제어부로부터 인가될 경우 고압의 전기가 정전기 유도체부에 유입되어 정전기가 유도되도록 구성되어 진다. 정전기 유도체부에 정전기가 유도될 경우 박테리아의 몸체에 고압의 전류가 흘러 박테리아가 소사(燒死)되도록 하는 원리를 이용하여 효과적으로 박테리아를 제거할 수 있다.

요컨대, 본 발명에 의한 "정전기를 활용한 박테리아 시스템"은 '전지부, 전자제어부, 정전기 유도체부'로 크게 세분되어 지며, 전지부에는 건전지와 고압변환장치가 내재되어지며, 전자제어부에는 전자제어모듈과 전원인가용 터치패드가 구성되어 지며, 정전기 유도체부는 폴리우레탄으로 구성되어 직접 박테리아를 멸균하는 시스템으로 이루어져 있다.

도1은 본 발명에 의한 "정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템"의 시스템 구성도이다.

Claims (1)

1. 건전지가 내입되어 별도의 유선없이 무선으로 전원공급이 가능하며, 고압변환장치가 별도로 내재되어 건전지의 전기를 높은 고전압으로 변환시켜 순간적으로 수백볼트에서 수천볼트 이상의 고전압 정전기의 형성이 가능하도록 구성되어 지는 "전지부"와;

   전원을 인가하고자 할 경우 터치패트방식으로 제작된 전원인가부에 수동으로 터치를 함으로써 전원를 공급하여 정전기가 발생하도록 하며, 다시 터치패드를 재터치할 경우 전원공급이 차단되어 정전기 발생을 중지하는 방식으로 이루어지며, 별도로 전자제어모듈에는 전압제어장치가 내재되어 정전기의 전압을 적게는 수백볼트에서 높게는 수천볼트까지 조정할 수 있도록 구성되어 지는 "전자제어부"와;

   폴리우레탄으로 제작되어 전원이 전자제어부로부터 인가될 경우 고압의 전기가 정전기 유도체부에 유입되어 정전기가 유도되도록 구성되어지며, 유도된 정전기를 통하여 박테리아 몸체를 소사(燒死)시키는 기능을 수행하는 "정전기 유도체부"로 이루어지는 "정전기를 활용한 박테리아 멸균시스템"

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