KR20170036150A

KR20170036150A - 문화재 보존 소독용 조성물

Info

Publication number: KR20170036150A
Application number: KR1020150134323A
Authority: KR
Inventors: 황석연; 김기현; 최석찬; 박운규; 한창민
Original assignee: 대전대학교 산학협력단; 주식회사 비엠에스티
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-04-03
Also published as: KR101808912B1

Abstract

본 발명은 Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백(Chamaecyparis obtusa)의 유효성분으로 함유하는 문화재 보존용 항진균 및 살충용 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명의 문화재의 목조, 지류, 섬유 등 유기물 문화재에 큰 피해를 끼치는 가해해충에 대하여 유의적인 살충 효과를 나타내고, 문화재의 재질을 경화시키는 곰팡이에 대하여 항진균 효과가 있고 문화재 재질에 영향을 주지 않는, 인체에 유해하지 않은 안전하면서 친환경적인 방법으로 문화재를 보존하는데 유용하게 사용될 수 있다.

Description

문화재 보존 소독용 조성물{DISINFACTION COMPOSITE FOR CONSERVING CULTURAL ASSET}

본 발명은 문화재 보존용 항진균 및 살충용 조성물에 관한 것이다.

우리나라의 지정문화재 중 유기질 문화재가 국보의 28.5 %, 보물의 44.1 %로 매우 높은 비율을 차지하고 있어 해충이나 미생물 등 생물적 손상에 따른 보존관리의 필요성이 매우 중요하게 부각되고 있다. 금속, 석재, 도토기와 같은 무기질 문화재에 비해 섬유, 종이, 목재 등으로 이루어진 유기질 문화재는 그 재질의 특성상 미생물, 곤충과 같은 생물적 요인에 의한 피해가 야기되기 쉽다. 미생물 및 곤충과 같은 생물 열화원에 의한 유기질 문화재의 피해는 문화재 외관을 오염시키거나 글씨, 무늬 장식 등에 손상을 주어 미적 가치를 하락시킬 뿐만 아니라 재질손상으로 인한 구조적 관점에서도 심각한 문제를 야기한다.

목조 문화재 내의 많은 목재들은 심각한 부후(腐朽)균의 가해를 받고 있으며 이에 의한 목재의 부후는 구조적 또는 미학적인 관점에서 심각한 문제를 야기하는 것으로 알려져 있다. 부후를 일으키는 균류로는 백색, 갈색 부후균 그리고 표면오염균을 들 수 있는데 주로 목재 조직의 건조, 부패와 균열, 스펀지화, 솜털화, 분말화 그리고 변색 등 다양한 목재 손상 특성을 나타낸다.

권연 벌레는 담배벌레라고도 하며 일 년에 2-3회 발생하여 담배, 곡물, 종이, 의복, 목재 등에 가해를 입히는 주요 저장해충으로 잘 알려져 있다. 또한 목조건축 문화재와 유기질 동산문화재에 서식하면서 심각한 구조적 손상을 야기하는 문화재 가해 해충이기도 하다.

문화재에 서식하는 곰팡이와 충류를 살멸하는 방법으로 현재 널리 사용되고 있는 방법은 가스에 의한 훈증법이다. 현재 살균제로 메틸브로마이드(methyl bromide)나 설푸릴플루오라이드(sulfuryl fluoride)와 같은 살충용 훈증가스, 에틸렌옥사이드(ethylene oxide)나 프로필렌옥사이드(propylene oxide)와 같은 살균용 훈증가스, 메틸브로마이드와 에틸렌옥사이드를 혼합한 살충 및 살균제인 훈증가스, 파라디클로로벤젠(p-dichlorobenzene), 디클로보스(dichlovos), 장뇌(camphor), 클로버 오일(clover oil)과 같은 승화성 살충 및 살균제인 파라포름알데히드(pformaldehyde)나 티몰(thymol)과 같은 승화성 살균제나 방미제가 이용되고 있다.

이중, 에틸렌옥사이드(ethylene oxide)와 살충제인 메틸브로마이드(methyl bromide)의 혼합가스가 세계적으로 문화재를 가해하는 방균/충류 방제에 사용되고 있다.

그러나 이러한 가스 훈증제는 안정성과 속효성으로 효과가 우수하지만, 잔유성이 없으므로 훈증처리 후 건조물의 목부제는 별도의 방부제에 의한 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 현재 사용되고 있는 무색, 무취의 독성 화학물질인 메틸브로마이드는 ＣＦＣ의 오존층 파괴 효과보다 50배나 강력한 환경오염 규제대상 물질로서 선진국의 경우 검역용을 제외하고는 거의 사용을 중지하고 있는 실정이다.

우리 주변에 있는 문화재는 재질상 금속, 석재, 목재, 지류 및 섬유질 등으로 구분할 수 있으며 그 재질특성과 보존조건, 기간에 따라 다양한 손상이 일어나서 문화재의 수명이 단축된다. 대부분의 문화재는 현재까지 원형을 유지하면서 강우, 바람, 태양광선 등에 의한 자연 환경적 풍화현상과 관리자 및 관람자들의 무분별한 인위적인 행위로 인하여 파손되고 있는 실정이다. 그리고 재질이 유기질인 지류, 섬유질, 목재와 같은 문화재는 곤충 및 미생물에 의한 생물학적 피해가 부가됨으로 무기질 문화재에 비하여 보존 측면에서 세심한 주의와 관리가 요구된다.

특히 문화재의 생물피해 중 충해는 곤충에 의하여 문화재 자체 재질이 영양분으로 잠식되어 손실된다. 일단 피해가 발생하였을 경우 피해 정도가 극심하고 발생빈도가 산발적이기 때문에 옥내외에 소재하고 있는 문화재를 보존관리 하는데 있어서 가해곤충의 방제는 일상화되어 있는 예방방법이면서도 매우 중요한 처리방법이다.

일반적으로 문화재에 대한 곤충피해를 방지하기 위해서는 첫째로 주기적인 문화재의 보존관리가 필수적이며 둘째로 곤충피해를 발견 시 가해곤충의 생리 및 습성, 생태 등을 규명하여 어떤 종류의 곤충인가를 확인하여야하고 셋째로 문화재 재질에 손상을 주지 않는 범위 내에서 곤충종류에 따른 적절한 방제방법을 선택적용시킨다면 문화재의 곤충피해를 최소한을 줄일 수 있을 것이다.

또한, 현재 유기질 문화재 생물방제를 위해 사용되고 있는 화학 약제에 대한 문화재 재색 변화, 안료와 도료의 박락 등 재질 안정성과 인체 유해성이 지적되면서 천연물로부터 유래한 보존처리제 개발에 대한 요구가 증가 되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0085747호는 문화재를 가온처리함으로써 유해미생물들을 방제하는 방법을 제안하나, 밀폐공간에서 장시간 가온해야 한다는 점에서 효율적이지 못하다. 대한민국 특허 등록번호 10-0632859, 공개특허 특2002-0063375호, 등록번호 10-0947580호는 각각 방제용 조성물을 제안하나, 좀 더 방제 성능이 우수한 조성물을 제공할 필요가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 문화재를 안전하게 보존하면서 인체 유해성이 적은 천연물로 된 문화재 보존용 소독제 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

이에, 본 발명자들은 Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분을 함유하는 조성물을 제조하여, 유기질 문화재에 유해한 곤충과 곰팡이에 대한 우수한 항진균 및 살충효과를 나타냄을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명에 따라 제조된, Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분을 함유하는 문화재 소독용 조성물은 우수한 항진균 및 살충효과를 나타내며, 천연물질에 기반하기 때문에 친환경적이고 인체에 대해서도 안전하다.

도 1은 본 발명을 위해, 박물관 수장고 및 전시실의 공중부유균 채취 과정을 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명을 위해, 박물관 수장고의 채취표면부착균 채취 과정을 보여주는 사진이다.
도 3은 박물관 수장고에서 채취된 공기부유균과 표면부착균의 형태학적 특징을 보여주는 현미경 사진이다.
도 4는 분리된 일부 곰팡이의 형태학적 특징을 보여주는 현미경 사진이다.
도 5는 분리된 일부세균의 형태학적 특징을 보여주는 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분의 조성물이 다른 기존 특허물질에 비해서 항진균효과가 더 우수함을 제시한 표이고,
도 7 내지 도 9는 표 1에 대한 시료들의 실험 결과 사진들이다.
도 11은 본 발명의 조성물을 소독장비를 이용하여 실시한 살진균력효과 시험 결과 사진이다.
도 12는 본 발명의 조성물과 대비하여 타 조성물을 이용하여 소독할 때, 소독시간에 따른 A. niger 살진균시험 결과를 보여주는 표이다.
도 12는 본 발명의 조성물과 대비하여 타 조성물을 이용하여 소독할 때, 소독장비를 이용한 살충력효과 시험 결과를 보여주는 표이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 식물정유 성분인 Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분을 함유하는 문화재 보존용 항진균 및 살충용 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분의 조성물은 다음과 같이 제조한다.

본 발명의 조성물은, Pulegone 1~15 중량%, Geranial 1~30 중량%, Cineol 1~20 중량%, Menthol 5~35 중량%과 편백정유 1~15 중량%을 함유하는 혼합물을 제조하며, 1~3의 저급지방족 알코올 용매 95~99(V/V)%에 상기 혼합물인 항진균 및 살충용 조성물을 5~40(V/V)% 농도로 혼합하여 문화재 보존용 항진균 및 살충용 소독제를 제조한다.

먼저, 각 박물관의 공기 중 미생물을 채집하고, 이에 대한 특성을 연구한다.

그에 따라 본 발명자는, 서울소재 K박물관, 경기도소재 N박물관, 대전소재 H박물관, 부산소재 B박물관, 전라도소재 N박물관, 경남소재 G박물관의 수장고 및 전시실을 중심으로 공기중에 부유하는 미생물 및 표면부착균을 분리·동정하였다(도 1 참조).

(1) 공중미생물의 분포 조사

수장고 및 전시실의 공기중을 부유하고 있는 미생물을 포집하기 위하여 미리 준비한 선택배지(Potato dextrose agar)를 공기포집기 (MAS 100 Air sampler, Germany)에 설치하여 사용하였다. 공기여과속도는 100L/min, 흡입속도(공기중의 미생물이 agar의 표면에 닿은 속도)는 11m/sec로 10분 동안 미생물을 포집하였다. 포집한 미생물은 25±1℃ 배양기에서 7일 동안 배양하여 미생물의 콜로니수와 유해 미생물의 형태학적 특성을 관찰하였다.

(2) 표면부착 미생물의 분포 조사

각 수장고에 있는 고서 및 의복으로부터 멸균된 면봉을 이용하여 유해미생물을 채취한 다음 미리 준비한 선택 배지(Potato Dextrose Agar)에 도말 하여, 25±1℃ 배양기에서 7일 동안 배양하여 미생물의 콜로니수와 유해 미생물의 형태학적 특성을 관찰하였다(도 2 참조).

(3) 박물관 수장고 및 전시실에서 미생물의 순수분리

서울소재 K박물관, 경기도소재 N박물관, 대전소재 H박물관, 부산소재 B박물관, 전라도소재 N박물관, 경남소재 G박물관의 수장고 및 전시실을 중심으로 공기중에 부유하는 미생물 및 표면부착균을 순수분리하였다(도 3 참조).

(4) 분리된 미생물 동정 Ribosomal DNA ITS 염기서열 분석

균주를 PDB (Potato Dextrose Broth)에 접종하고 25℃에서 3일간 진탕배양하여 균사체를 수확하였다. 1.5㎖ microtube에서 동결건조한 균사체를 마쇄한 뒤 Lee & Taylor (1990)의 방법으로 genomic DNA를 추출하였다. 공시균주의 rDNA-ITS영역을 증폭하기 위해 White 등(1990)이 사용한 primer ITS1 (5'-TCC GTA GGT GAA CCT GCG G-3')과 ITS4 (5'-TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC-3')를 사용하였다. ITS 영역의 증폭을 위하여 2.5mM dNTP 3㎕, 10X buffer 5㎕, 100uM primer 0.4㎕, 1.5 unit/㎕ Taq DNA polymerase (SolGent Co.,Ltd.) 0.3㎕, genomic DNA 1㎕를 멸균수와 함께 혼합하여 최종 부피(volume)를 50㎕로 하였다. PCR 조건은 95℃에서 predenaturation 4분 후에 95℃에서 denaturation 1분, 58℃에서 어닐링(annealing) 1분, 72℃에서 익스텐션(extension) 2분을 35회 반복하고 최종 72℃에서 익스텐션(extension) 7분하여 ITS1, 5.8S, ITS2 영역과 일부의 18S와 28S 영역을 포함한 약 570 bp의 단일밴드를 증폭 시켰다. 증폭된 유전자는 PCR₉₆ Cleanup Plates (Millipore Corp. Bedford., MA 01730)로 정재한 후 BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequence Kit (ABI 0401041)를 사용하여 sequencing PCR 반응을 하였고 반응에는 증폭에 사용한 것과 동일한 prime를 사용하였다. Sequencing PCR 산물을 Montage SEQ₉₆ Sequencing Reaction Cleanup Kit (Millipore Corp., LSKS 096 24)로 정제한 후 ABI 3100 DNA Sequencer를 사용하여 염기서열을 결정하였다.

(5) 항균활성(Halo Test) 측정

항균활성측정은 우선 전배양을 2일간한 후 4일간의 본배양이 끝난 배양액을 15분간 3,000rpm으로 원심분리하여 상징액과 균체를 분리하여 진균류에 대하여 in vitro 항균활성 검정을 실시하였다. 항균활성 검정은 중층검정평판을 PDA로 조제하여 사용하였다. 중층검정평판의 조제는 배지 20㎖를 petri dish에 부어 응고시켜 하층을 만들고 진탕 또는 정치 배양한 사용균주를 동일배지에 접종하여 4∼5㎖를 하층배지위에 중층으로 만들었다. 항균활성의 측정은 7일간 배양한 슬랜트(slant)로부터 조제한 포자가 10⁶∼10⁷ cells/㎖되도록 페트리 접시(petri dish)에 도말한 다음 종이 디스크(paper disc)(Φ6mm, Advantec Co.)에 각종 시료를 10ul첨가하여 그위에 얹고 25℃(곰팡이)에서 48시간 배양하였다. 항균력은 저지원의 유무 및 직경을 측정하여 그 항균활성을 확인하였다.

도 6에 나타낸 표 1과 같이 본 발명에 따른, Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분의 조성물이 다른 기존 특허물질에 비해서 항진균효과가 뛰어난 것으로 확인하였다. 표 1에 대한 실험 결과를 도 7 내지 도 10에 보였다.

(6) 소독장비를 이용한 살진균력효과 시험

친환경소독장비에 대한 살진균 효력을 알아보기 위하여 흑색 곰팡이의 일종인 A. niger에 대하여 살진균시험을 조성물(Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분), 비교1(등록번호 10-0632859), 비교2(공개특허 특2002-0063375), 비교3(등록번호 10-0947580)을 대상으로 동일한 소독조건에서 소독을 실시한 결과 A. niger 포자의 수가 2.3×10² CFU/Carrier로 접종된 접종물에 대하여 소독을 실시하였다.

○ 시험방법 (Test Method)

1) 포자 현탁액의 준비

① 보유중인 균주를 Potato Dextrose Agar(PDA) 배지에 접종 후, 25∼28℃, 상대습도 85% 이상인 배양기에 넣고 5∼10일간 배양한다.

② 배양 후, 잘 자란 배지 표면의 포자를 무균적으로 저장 용액으로 옮겨 넣는다.

③ 만들어진 포자 현탁액은 필터 등의 적당한 방법으로 균사를 제거한다. (4℃에서 보관되어진 포자 현탁액은 4주간 보관이 가능하다.)

2) 본 실험

① 멸균된 접종물(Carrier) [Blank Paper Discs : Φ6mm ]에 1∼9×10⁴ CFU/mL로 준비된 포자 현탁액 20 μL를 무균적으로 접종하고 준비된 시료의 내부 챔버(Chamber)에 책이 적재된 선반에 접종물을 올려놓은 후, 소독장비를 소독조건에 따라 각각의 소독약제(50ml)의 조건에 따라 소독시간을 동안 운전설정하여 준비한다.

② 소독시간 작동 후, 시료로 처리된 접종물 및 대조군 접종물을 Potato Dextrose Agar(PDA)배지 위에 올려놓고 25ㅁ2℃의 배양기에서 5일 동안 배양한다.

③ 배양이 끝난 후, PDA 배지에서 A. niger 균의 성장 유/무를 확인하여 접종진균이 발육하였을 경우 [Growth]로 표시하며, 접종진균의 성장이 인지되지 않을 경우 [No Growth]로 표기한다.

3) 접종 진균수 확인 시험

① 접종에 이용한 포자현탁액의 진균 농도를 알아보기 위해 10배 계단 희석법으로 적당한 농도로 희석하고 각 단계 희석액 1 mL씩을 Petri Dish에 옮겨놓은 후, 미리 멸균시켜 45±2℃로 유지시킨 Potato Dextrose Agar(PDA)배지를 분주하여 검액과 배지가 잘 혼합되도록 흔들어 주었다.

② 배지가 응고되면 25±2℃의 배양기에서 3∼5일 동안 배양한다.

이에 대한 실험 결과는 도 11의 사진 및 도 12의 표에 보였다.

본 발명의 조성물에 의할 때, 소독시간이 절반 이상 단축됨을 알 수 있다.

친환경소독장비에 대한 살진균 효력을 알아보기 위하여 흑색 곰팡이의 일종인 A. niger에 대하여 살진균시험을 조성물(Pulegone, Geranial, Cineol, Menthol과 편백의 유효성분), 비교1(등록번호 10-0632859), 비교2(공개특허 특2002-0063375), 비교3(등록번호 10-0947580)을 대상으로 동일한 소독조건에서 소독을 실시한 결과 A. niger 포자의 수가 2.3×10² CFU/Carrier로 접종된 접종물에 대하여 소독시간은 조성물(10시간), 비교1(24시간), 비교2(30시간), 비교3(48시간)에서 [No Growth]를 나타내어 조성물이 소독 10시간에 소독효과를 나타내어 탁월한 소독효과를 확인되었다.

(7) 소독장비를 이용한 살충력효과 시험

친환경소독장비에 대한 살충효과를 알아보기 위하여 흑공시충은 Sitophilus oryza L.를 사용한다. 공시충은 종이를 식해하는 충류로 소독 후 사멸될 경우 기타 해충이 사멸한 것으로 판단한다.

○ 시험방법 (Test Method)

1) 공시충 준비

① 공시충은 종이를 식해 하는 Sitophilus oryza L.를 준비한다.

② 공시충은 실온상태에서 3일간 쌀(무농약)에서 배양 후 실험에 사용한다.

2) 소독처리

① 준비된 유리병에 공시충 10마리 이상을 넣는다.

② 기록물만 소독장비에 적재하고 해충 유리병을 3개씩 넣고 10시간 24시간, 30시간, 48시간 소독을 실시한다.

③ 소독완료 후 유리병을 공기가 잘 통하는 곳에 2시간 방치 후 생존상태를 확인한다.

3) 소독처리 결과

소독시간 10시간이후부터 조성물, 비교1, 비교2, 비교3 모두 소독종료 후 2시간동안 환기가 잘 통하는 곳에 방치 후 공시충의 생존을 확인 한 결과 움직임이 없음을 확인하였다.

결과를 도 13의 표에 보였다.

(8) 조성물의 문화재 재질에 대한 안전성을 조사하고자 다음과 같은 다양한 재질과 조건으로 조성물에 대한 안전성을 확인하였다.

○ 시험 조건

1) 재질

① 금속 (철, 납, 동, 주석, 은)

② 안료(호분, 연백, 웅정, 주, 등황, 녹토, 석간주, 석록, 석청)

③ 염료(양단, 면, 한산모시, 소목옥사, 상주명주)

2) 조건 : 1주 강제열화, 2주 강제열화, 3주 강제열화

① 온도(60℃), 상대습도(60%), 자외선 조사

3) 시험 : 소독 전과 소독 후의 강제열화시켜 재질의 상태를 조사하였다.

4) 시험 결과

시험결과 전반적으로 소독전과 후를 비교한 결과 조성물에 대한 안전성을 확인하였다.

도 14 및 도 15에 각 실험 결과들을 사진으로 보였다.

이와 같이 하여 친환경적이면서 효과가 우수한 문화재 보존 소독용 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도면 부호 없음.

Claims

풀레곤(Pulegone), 게라니알(Geranial), 시네올(Cineol), 멘톨(Menthol) 및 편백(Chamaecyparis obtusa)의 유효성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 문화재 보존용 항진균 및 살충용 조성물.
제1항에 있어서, 풀레곤(Pulegone) 1 내지 15 중량%, 게라니알(Geranial) 1 내지 30 중량%, 시네올(Cineol) 1 내지 20 중량% , 멘톨(Menthol) 5 내지 35 중량% 및 편백(Chamaecyparis obtusa) 정유 1 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 문화재 보존용 항진균 및 살충용 조성물.
풀레곤(Pulegone) 1 내지 15 중량%, 게라니알(Geranial) 1 내지 30 중량%, 시네올(Cineol) 1 내지 20 중량% , 멘톨(Menthol) 5 내지 35 중량% 및 편백(Chamaecyparis obtusa) 정유 1 내지 15 중량%를 함유하는 혼합물로 된 문화재 보존용 항진균 및 살충용 조성물을,
1~3의 저급지방족 알코올 용매 95 내지 99(V/V)%에 5 내지 40(V/V)% 농도로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 문화재 보존용 항진균 및 살충용 소독제.