KR20200065156A - 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법 및 시스템 - Google Patents

플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 피세척물의 잔류세제성분을 저감시키는 방법에 있어서, 세척 후 건조된 피세척물에 대해 저온 플라즈마 처리를 수행하여 잔류세제성분을 저감시키는 잔류세제성분 저감 단계를 포함하는, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법이 제안된다. 또한, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템가 제안된다.

Description

플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING REMAINED DETERGENT INGREDIENT USING PLASMA}
본 발명은 잔류세제성분 저감 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 피세척물의 세척 후 잔류된 세제성분을 저온 플라즈마를 이용하여 저감시키는, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법 및 시스템에 관한 것이다.
계면활성제(surfactant)는 세척제의 주된 성분으로 식기 세척이나 의류 세탁에서 오물을 제거하는데 가장 큰 역할을 한다. 하지만 충분한 헹굼이 이루어 지지 않을 경우 식기나 의류에 잔류 할 가능성이 있으며 식품 및 피부에 이행되어 체내로 유입될 가능성이 높다. 계면활성제가 구강을 통하여 인체에 흡수 될 경우 위장점막을 손상시키고, 점막이나 피부를 통해 혈액에 흡수 되었을 경우 혈액 내 적혈구 파괴 등을 일으켜 건강에 악영향을 미친다. 이러한 독성 때문에 GRAS (generally recognized as safe)로 분류되지 않고 ADI(acceptable daily intake, 1일 허용 섭취량)가 정해져 그 이하로 섭취 또는 이행되도록 관리되고 있다.
계면활성제는 식기의 세척과정에서 사용되며 헹굼 과정에서 제거를 하게 되는데 헹굼이 완벽하게 이루어 지지 않으면 식기에 잔류하게 되어 식품을 통하여 섭취하게 된다. 최근 학교를 비롯한 요양소, 병원, 산업체의 구내식당 등 단체급식소에서 자동식기세척기를 사용하여 식기를 다량으로 세척하고 있으며 기계적인 헹굼 과정에 의하여 세척을 완성하는데 헹굼이 부족할 경우 식기 표면에 계면활성제가 잔류 되어 식품 섭취 중에 인체로 흡수 될 수 있고 건강에 악영향을 끼칠 수 있다. 이러한 우려는 식기 세척뿐만 아니라 의류 세탁과정에서도 발생하며 따라서 헹굼 후 건조과정에서 계면활성제를 분해하여 보다 안전한 식생활과 의생활을 도모할 필요가 있다.
한편, 플라즈마는 제4의 물질로 불리는 전리된 기체로서 양이온과 전자가 거의 같은 밀도로 분포되어 전기적으로 중성을 나타내는 하전입자의 집합체이다. 플라즈마는 들뜬 상태 이온들을 다량 포함하며 여러 단계의 천이과정을 거치며 자외선도 발생한다. 플라즈마에 포함된 이온과 고에너지 전자는 반응성이 높고 산화력이 강하며 자외선의 작용과 함께 살균 뿐만 아니라 대기오염물질, 농약, 내분비계장애물질 등 유해물질의 분해에 이용할 수 있다. 플라즈마는 온도에 따라 저온 플라즈마(비열 플라즈마, non-thermal plasma 또는 cold plasma로도 불림)와 고온 플라즈마로 구분되는데 고온 플라즈마는 높은 온도로 인해 의류나 식기 등에 적용이 곤란할 수 있다. 반면 저온 플라즈마는 온도가 낮아 열에 취약한 물질에 적용할 수 있다. 저온 플라즈마는 산소원자, 오존, OH-라디칼, N-라디칼, 플라즈마 전자, 광자, 자외선 등을 포함하여 산화반응과 전자충격에 의해 다양한 화합물을 분해할 수 있다.
일본 공개특허공보 특개2000-1325735호 (2000년 11월 28일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0083594호 (2014년 7월 4일 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0050258호 (2017년 5월 11일 공개) 일본 공개특허공보 특개2012-085791호 (2012년 5월 10일 공개)
본 발명은 저온 플라즈마의 특징을 활용하여 식기세척이나 의류세탁 후 피세척물 표면에 잔류하는 세척제 성분을 저온플라즈마를 사용하여 분해함으로써 잔류성분의 인체유입을 저감하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 피세척물의 잔류세제성분을 저감시키는 방법에 있어서, 세척 후 건조된 피세척물에 대해 저온 플라즈마 처리를 수행하여 잔류세제성분을 저감시키는 잔류세제성분 저감 단계를 포함하는, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법이 제안된다.
이때, 하나의 예에서, 피세척물은 식기 내지 의류이고, 잔류세제성분은 음이온계 내지 비이온계 계면활성제 성분을 포함할 수 있다.
또한, 이때, 잔류세제성분 저감 단계 이전에 세척된 피세척물을 건조하는 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 저온 플라즈마 처리는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 직접 또는 간접 플라즈마 처리이고, 잔류세제성분 저감 단계에서 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나가 사용될 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 저온 플라즈마 처리는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 방식으로 주입된 공기에 대해 플라즈마를 생성하여 피세척물이 안치된 처리 챔버로 플라즈마 공기를 주입하여 간접 처리할 수 있다.
또한, 이때, 플라즈마 생성은 0.4 ~ 0.5A 전류세기로 플라즈마가 생성될 수 있다.
다음으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 하나의 모습에 따라, 피세척물의 잔류세제성분을 저감하는 시스템에 있어서, 플라즈마 생성가스에 대해 저온 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기; 플라즈마 생성기에서 플라즈마 생성된 플라즈마 가스를 처리챔버로 블로윙 공급하는 블로워; 플라즈마 가스 분위기에서 세척 후 건조된 피세척물에 대해 간접 플라즈마 처리를 수행하여 잔류세제성분을 저감시키는 처리챔버; 및 플라즈마 생성기를 통한 저온 플라즈마의 생성, 블로워를 통한 블로윙 및 처리챔버 내에서 피세척물에 대한 저온 플라즈마 처리를 제어하는 제어부를 포함하는, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템이 제안된다.
이때, 하나의 예에서, 처리챔버는 제어부의 제어에 따라 간접 플라즈마 처리 수행 전 세척된 피세척물을 건조시킬 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 플라즈마 생성기는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 방식으로 저온 플라즈마를 생성하고, 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 이용할 수 있다.
또한, 이때, 플라즈마 생성기는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 방식으로 플라즈마 생성가스로 주입된 공기에 대해 0.4 ~ 0.5A 전류세기 조건 하에서 저온 플라즈마를 생성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 저온 플라즈마를 활용하여 식기세척이나 의류세탁 후 피세척물 표면에 잔류하는 세척제 성분을 저온플라즈마를 사용하여 분해함으로써 잔류성분의 인체유입을 저감시킬 수 있다.
예컨대, 수동식 식기세척제에 사용되는 음이온계 계면활성제, 자동식 식기세척제로 사용되는 비이온계 계면활성제 또는/및 의류 세탁에 사용되는 음이온계 계면활성제에 대한 저온플라즈마의 분해기작을 이용하여 세척 및 헹굼 후 잔류하는 계면활성제를 저감하여 국민건강을 증진한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3a 내지 d는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4a-b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 6a 및 6b는 각각 LPDP 출력별 플라즈마 처리에 따른 음이온계 계면활성제 잔류량 변화(air-plasma, 1 Torr)를 나타낸다.
도 7a 및 7b 각각은 LPDP 사용 기체별 플라즈마 처리에 따른 음이온계 계면활성제 잔류량 변화(출력 168 W, 1 Torr)를 나타낸다.
도 8a 및 8b 각각은 LPDP 처리실 압력별 플라즈마 처리에 따른 음이온계 계면활성제 잔류량 변화(출력 168 W, air-plasma)를 나타낸다.
도 9a 내지 9c 각각은 LPDP 처리에 따른 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타낸다.
도 10a 내지 10c 각각은 LPDP 처리에 따른 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타낸다.
도 11a 내지 11c 각각은 DBDP 처리 조건에 따른 DBS 분해결과를 나타내고, 도 12a 내지 12c 각각은 DBDP 처리 조건에 따른 LAS 분해결과를 나타낸다.
도 13a 내지 13c 각각은 DBDP 처리에 따른 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타낸다.
도 14a 내지14c 각각은 CDPJ 처리 조건에 따른 DBS 분해결과를 나타내고, 도 15a 내지 15c 각각은 CDPJ 처리 조건에 따른 LAS 분해결과를 나타낸다.
도 16a 내지 16c 각각은 CDPJ 처리에 의한 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타내고, 도 17a 내지 17c 각각은 CDPJ 처리에 따른 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타낸다.
도 18a 내지 18c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 DBS 분해결과를 나타내고, 도 19a 내지 19c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 LAS분해결과를 나타낸다.
도 20a 내지 20c 각각은 ICDPJ 처리에 의한 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타내고, 도 21a 내지 21c 각각은 ICDPJ 처리에 의한 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타낸다.
도 22a 및 22b 각각은 ADDAP 처리조건에 따른 음이온계 계면활성제 분해결과를 나타낸다.
도 23a 내지 23c 각각은 ADDAP 처리에 의한 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타낸다.
도 24a 내지 24c 각각은 ADDAP 처리에 의한 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해결과를 나타낸다.
도 25a 및 25b 각각은 LPDP 출력별 플라즈마 처리 후 음이온계 계면활성제 잔류량을 나타낸다.
도 26a 및 26b 각각은 LPDP 사용 기체별 플라즈마 처리 후 비이온계 계면활성제 잔류량을 나타낸다.
도 27a 및 27b 각각은 LPDP 처리실 압력별 플라즈마 처리 후 비이온계 계면활성제 잔류량을 나타낸다.
도 28a-c 각각은 LPDP 처리에 따른 비이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타내고, 도 29a-c 각각은 LPDP 처리에 의한 식기 재질별 비이온계 계면활성제 함유 세척제 분해결과를 나타낸다.
도 30a-c 각각은 DBDP 처리 조건이 PEG 200 분해에 미치는 영향을 나타내고, 도 31a-c 각각은 DBDP 처리 조건이 PEG 2828 분해에 미치는 영향을 나타낸다.
도 32a-c 각각은 DBDP 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 타나낸다.
도 33a-c 각각은 CDPJ 처리조건에 따른 PEG 200 분해 효과를 나타내고, 도 34a-c 각각은 CDPJ 처리 조건에 따른 PE 2828 분해 효과를 나타낸다.
도 35a-c 각각은 CDPJ 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 분해결과를 나타낸다.
도 36a-c 각각은 CDPJ 처리에 의한 식기 재질별 세척제와 헹굼보조제 분해효과를 나타낸다.
도 37a-c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 PEG 200 분해결과를 나타내고, 도 38a-c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 PE 2828 분해결과를 나타낸다.
도 39a-c 각각은 ICDPJ 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 잔류량 변화를 나타낸다.
도 40a-c 각각은 ICDPJ 처리의 식기 재질별 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 분해효과를 나타낸다.
도 41a-b 각각은 ADDAP 처리조건에 따른 비이온계 계면활성제 분해결과를 나타낸다.
도 42a-c 각각은 ADDAP 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 잔류량 변화를 나타낸다. 도 43a-c 각각은 ADDAP 처리에 의한 식기 재질별 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 분해결과를 나타낸다.
도 44a-b 각각은 ADDAP 처리에 의한 의류세제 및 섬유유연제 각각의 분해결과를 나타낸다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
[플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법]
먼저, 본 발명의 하나의 모습에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 도 1 내지 4b를 참조하여 살펴보기로 한다. 또한, 본 발명의 하나의 예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 이해함에 있어 후술되는 설명뿐만 아니라 후술되는 발명의 하나의 예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템의 실시예들 및 도 5에 대한 설명들이 참조될 수 있다. 도 6a 내지 44b도 참조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 3a 내지 d는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 4a-b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 1 내지 4b를 참조하면, 하나의 예에 따라 피세척물의 잔류세제성분을 저감시키는 방법은 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법이다. 이때, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법은 잔류세제성분 저감 단계(S300, S300a-d)를 포함한다. 잔류세제성분 저감 단계(S300, S300a-d)에서는, 세척 후 건조된 피세척물에 대해 저온 플라즈마 처리를 수행하여 잔류세제성분을 저감시킨다.
예컨대, 피세척물은 식기 내지 의류일 수 있다. 식기 내지 의류 등은 세척 후 건조시켜 저온 플라즈마 처리를 수행한다. 식기는 도자기, 플라스틱, 금속 등의 재질일 수 있다. 의류의 재질로는 천, 폴리에스터, 면, 폴리우레탄, 레이온 등일 수 있고 이에 한정되지 않는다. 식기용 세제는 주방용 세제일 수 있고, 의류용 세제는 세탁세제, 섬유유연제 등일 수 있다.
예컨대, 잔류세제성분은 음이온계 내지 비이온계 계면활성제 성분을 포함할 수 있다.
또한, 이때, 도 2, 4a 내지 4b를 참조하면, 잔류세제성분 저감 단계 이전에 세척된 피세척물을 건조하는 건조 단계(100)를 더 포함할 수 있다.
하나의 예에서, 도 3a 내지 4b를 참조하면, 저온 플라즈마 처리는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 직접 또는 간접 플라즈마 처리일 수 있다. 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 각각에 대한 설명은 후술하는 바를 참조한다. 후술되는 실시예에서 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ)의 직접 플라즈마 처리의 실시예와 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 방식을 이용한 ADDAP의 간접 플라즈마 처리의 예가 설명되고 있으나, 나머지 방식을 이용한 간접 플라즈마 처리도 가능하다.
예컨대, 도 3b 및 4b를 참조하면 잔류세제성분 저감 단계(S300b)에서 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나가 사용될 수 있다. 예컨대, 감압방전 플라즈마(LPDP) 방식의 경우 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나가 사용될 수 있고, 예컨대 공기가 사용될 수 있다. 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 각각의 경우에도 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나가 사용될 수 있고, 예컨대 공기가 사용될 수 있다.
예컨대, 도 3c 및 3d를 참조하면 하나의 예에서, 저온 플라즈마 처리는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 방식으로 주입된 공기에 대해 플라즈마를 생성하여 피세척물이 안치된 처리 챔버로 플라즈마 공기를 주입하여 간접 처리할 수 있다.
또한, 도 3d를 참조하면, 플라즈마 생성은 0.4 ~ 0.5A 전류세기로 플라즈마가 생성될 수 있다.
[플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템]
다음으로, 본 발명의 하나의 모습에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템을 도면을 참조하여 살펴본다. 이때, 전술한 발명의 예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법의 실시예들 및 도 1 내지 4b가 참조될 수 있고, 이때 중복되는 설명들은 생략될 수 있다. 도 6a 내지 44b도 참조될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템은 피세척물의 잔류세제성분을 저감하는 시스템이다. 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템은 플라즈마 생성기(300), 블로워(400), 처리챔버(100) 및 제어부(500)를 포함하고 있다. 예컨대, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템은 피세척물에 대해 직접 생성된 플라즈마를 처리하지 않고 플라즈마 생성가스에 대해 플라즈마 처리 후 플라즈마 처리된 플라즈마 가스를 피세척물이 놓여지 처리챔버(100)의 분위기 가스로 사용하여 간접 처리할 수 있다.
플라즈마 생성기(300)는 플라즈마 생성가스에 대해 저온 플라즈마를 생성시킨다. 예컨대, 이때, 플라즈마 생성가스는 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 이용할 수 있다. 예컨대, 하나의 예에서, 플라즈마 생성가스로 공기를 이용할 수 있다.
하나의 예에서, 플라즈마 생성기(300)는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 방식으로 저온 플라즈마를 생성할 수 있다.
예컨대, 하나의 예에서, 플라즈마 생성기(300)는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 방식으로 플라즈마 생성가스로 주입된 공기에 대해 0.4 ~ 0.5A 전류세기 조건 하에서 저온 플라즈마를 생성할 수 있다.
블로워(400)는 플라즈마 생성기(300)에서 플라즈마 생성된 플라즈마 가스를 처리챔버(100)로 블로윙 공급한다.
처리챔버(100)는 플라즈마 가스 분위기에서 세척 후 건조된 피세척물에 대해 간접 플라즈마 처리를 수행하여 잔류세제성분을 저감시킨다.
제어부(500)는 플라즈마 생성기(300)를 통한 저온 플라즈마의 생성, 블로워(400)를 통한 블로윙 및 처리챔버(100) 내에서 피세척물에 대한 저온 플라즈마 처리를 제어한다.
예컨대, 하나의 예에서, 처리챔버(100)는 제어부(500)의 제어에 따라 간접 플라즈마 처리 수행 전 세척된 피세척물을 건조시킬 수 있다.
[실험 장치(시스템)]
1) 감압 플라즈마(Low pressure discharge plasma, LPDP)
통상 고온에서 생생되는 플라즈마를 저온 플라즈마로 사용하기 위하여 처리실의 기압을 낮추고 생성기체의 양을 제한하면서 저주파 글로우방전을 이용하여 플라즈마를 생성함으로써 플라즈마의 온도를 낮추는 방식인 감압플라즈마(LPDP)를 응용하였다. 감압플라즈마(LPDP) 장치 내지 시스템은 플라즈마 가스를 생성하는 처리실을 두고 처리실에 진공펌프를 연결하여 감압시킨 후 처리실 타측에 연결된 가스탱크로부터 가스 조절장치를 이용하여 처리실 내로 주입하며 처리실 내 기체조성과 기체 분압을 조절할 수 있다. 처리실 내에는 플라즈마 생성전극과 대상물을 올려놓는 객체 스테이지를 구비한다. 이때,플라즈마 생성가스로는 공기(air), 질소(nitrogen), 산소(oxygen) 등 3 가지 기체를 사용하였다. 처리실의 압력은 1-5 Torr 정도가 되도록 기체량을 조절하여 유입하면서 플라즈마를 발생시켰다. 5.0 Torr 이상의 압력에서는 플라즈마 생성이 불안정해지고 생성량도 감소하고, 0.5 Torr 이하에서는 60도 발열되므로, 1-5 Torr 정도가 되도록 기체량을 조절하였다. 플라즈마 생성에 투입하는 전력을 96-168 W 사이에서 조정하여 플라즈마 생성량을 조절하였다.
2) 유전체장벽방전 플라즈마(Dielectric barrier discharge plasma, DBDP)
유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)는 전극을 세라믹유전체로 감싸 발열량을 제어하는 방식의 저온 플라즈마 처리장치로 정류기를 사용하여 교류 220 V의 전압을 직류 20 kV로 정류하였으며 정류된 전원을 구형파 생성기를 통해 주파수 10-50 kHz의 펄스 구형파 형식으로 변환하여 전극으로 전류를 인가하여 플라즈마를 생성하였다. 유전체 전극에서 발생시킨 플라즈마를 알루미늄 재질의 처리판을 통하여 접지시켜 흘려내는 방식으로 플라즈마를 생성하였다. 전극과 처리판 사이에 처리할 대상물체를 위치하고 플라즈마를 가하는 방식으로 전류세기는 2.0-3.0 A로 조정이 가능하며, 전극과 시료간 사이의 간격(electrode gap, EG)은 1.85-3.33 mm으로 조절이 가능하였다. 처리판을 수평방향으로 이동시키며 처리하였다. 본 실험에서는 EG를 2.0, 2.5, 3.0 mm로 설정하여 처리하였다.
3) 코로나방전 플라즈마제트(Corona discharge plasma jet, CDPJ)
코로나 방전 플라즈마제트(CDPJ) 처리 장치 내지 시스템은 두 개의 스테인리스 스틸 링 형태의 전극 사이에 코로나 방전함으로써 플라즈마를 생성시키고 송풍기를 이용하여 공기를 송풍하여 전극을 통과한 후 3 mm x 50 mm크기의 플라즈마 방출구를 통하여 제트(jet) 형태로 분사하는 방식으로 다량의 공기를 사용하여 플라즈마 온도를 낮추는 방식을 채용하였다. CDPJ 처리 장치 내지 시스템은 교류 220V의 전기를 정류장치를 통하여 20 kV의 직류로 변환하고 구형파 생성기를 통해 주파수 10-50 kHz의 펄스 구형파 형식으로 변환하여 전극에 공급하여 플라즈마를 생성하였으며 플라즈마 토출구로 부터 시료까지의 거리(span length, SL)를 20-30 mm 사이로 조정하여 사용하였고 플라즈마 강도를 결정하는 전류를 1.00-1.50 A사이에서 조정하며 플라즈마 방출구(토출구) 하방에 위치한 스탠드 상의 시료에 플라즈마를 처리하였다.
4) 단속식 코로나방전 플라즈마제트 (Intermittent Corona Discharge Plasma Jet, ICDPJ)
단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 처리 장치 내지 시스템은 위의 CDPJ 처리장치를 스케일업(scale-up)한 형태로 CDPJ 처리 장치와 동일하게 두 개의 스테인리스스틸 링 형태의 전극에 전압 20 kV, 주파수 18 kHz 내외로 전류를 공급하여 발생시킨 플라즈마를 송풍기를 이용하여 공기를 투입함으로써 토출구에서 제트형 플라즈마로 분산시키는 방식이다. 앞의 CDPJ 처리 장치 내지 시스템과 마찬가지로 정류장치를 통해 20 kV 고압 직류로 변환하고 구형파 생성기를 통해 주파수 18 kHz 내외로 전류를 전극에 공급한다. 이때, CDPJ 장치 내지 시스템보다 전류세기를 높여 플라즈마 처리효과를 증대시키고, 전류세기가 강화된 만큼 심화되는 가열현상을 차단함으로써 저온을 유지하기 위해 플라즈마 처리시간과 휴지시간을 교대로 반복하는 단속컨트롤러(intermittent treatment controller, 예컨대, 단속스위치)를 사용하여 단속적으로 처리를 가능하도록 하여 플라즈마 처리에 의한 온도상승과 휴지에 의한 자연냉각 과정을 반복하였다. 구형판 생성기와 전극 사이에 단속컨트롤러를 구비한다. 전류세기는 2.0-3.0 A사이에서 조정하였고 단속스위치의 플라즈마 처리와 휴지 시간은 각각 10s가 되도록 설정하여 사용하였으며 시료와 토출구 사이의 거리(SL)는 30-50 mm 사이로 조정하여 처리하였다.
5) 여광공기플라즈마 (ADDAP)
여광공기플라즈마(afterglow dielectric discharge air plasma, ADDAP) 장치 내지 시스템은 대용량 처리가 가능하도록 위하여 도 5의 개략도와 같이 유전체 방전형 플라즈마로 공기를 처리하여 처리실 내로 유입하여 처리대상물체를 간접적으로 처리하는 방식이다. ADDAP는 온도상승이 거의 없고 시료의 크기와 형태에 제약을 받지 않아 현장에 적용하기 쉬운 특징이 있다. 가로 1cm, 세로8 cm 의 막대형태 스테인리스스틸 전극에 두께 0.5cm 길이 10cm의 세라믹 재질의 유전체 장벽을 감싸고 1 cm 간격을 두고 설치한 알루미늄 접지판 사이에서 플라즈마를 생성하고 3.3 m3/min의 속도로 공기를 유입하여 플라즈마 처리한 공기를 처리실로 연속적으로 공급하여 시료를 처리하였다. 전류세기는 0.4-0.5 A 내외로 조절하여 플라즈마 발생량을 조절하였다.
[실시예]
1. 실시예 준비
1) 음이온계 계면활성제 측정법
먹는물 수질공정시험법(2010년)의 음이온계 계면활성제 측정 방법과 같이 시료 100 mL를 분별깔때기에 넣고 알칼리성인산일수소나트륨용액 10 mL와 중성메틸렌블루용액 5 mL를 넣고 클로로포름 15 mL를 넣고 1 분간 심하게 흔들어 섞은 다음 가만히 두었다가 클로로포름 층을 다른 분별깔때기에 취한다. 다시 첫 번째 분별깔때기에 클로로포름 10 mL 씩을 넣어 2회 같은 방법으로 추출하고, 클로로포름 층을 두 번째 분별깔때기에 합한 후 클로로포름이 들어있는 분별깔때기에 증류수 100 mL와 산성 메틸렌블루용액 5 mL를 넣고 강하게 흔들어 섞은 다음 가만히 두었다가 클로로포름 층을 취하여 유리섬유로 여과하였다. 두 번째 분별깔때기에 클로로포름 5 mL를 넣어 같은 방법으로 추출하여 유리섬유로 여과하였다. 두 액을 합하고 클로로포름을 넣어 전량을 50 mL로 하여 이를 시험용액으로 하여 분광광도계를 이용하여 파장 652nm에서의 흡광도를 측정하였다.
2) 비이온계 계면활성제 측정법
비이온계 계면활성제 함량을 측정하기 위하여 Tadao et al.(2003)의 TBPE (tetrabromo-phenolphthalein ethyl ester)를 이용한 비이온 계면활성제 측정방법을 참고하였다. 유리 재질 시험관에 dichloromethane 3 mL와 TBPE 용액 400 μL, potassium acetate 용액 30 μL를 넣어 준비 하고 시료 1 mL넣어 강하게 흔들어 준 뒤 두 층이 나누어 질 때까지 방치하였다. 상층의 용액의 파란색이 옅어 질 때까지 흔들고 방치 하는 과정을 반복하여 상층의 용액의 색이 없어져 투명해 질 때까지 반복하여 준 뒤 불투명해진 하층의 용액이 맑아질 때까지 30분 이상 암소에서 보관한 후 맑아진 하층 용액을 분리하여 UV/VIS 분광광도계로 파장 605 nm에서 흡광도를 측정하였다.
3) 플라즈마 처리
슬라이드글라스 위에 음이온계 계면활성제 DBS와 LAS의 경우 5 % 용액 10 μL를 분주하여 건조 한 뒤 플라즈마 종류별로 처리하였다. 처리 후 슬라이드글라스 상의 계면활성제를 증류수 100 mL를 사용하여 반복하여 씻어낸 용액을 시료로 하여 MBAS assay로 측정하였다. 비이온계 계면활성제 PEG 200은 0.1 % 용액을, PE 2828은 0.5% 용액을 10 μL씩 분주하여 건조 한 후 각각의 플라즈마에 처리하였다. 처리한 슬라이드글라스 표면을 증류수로 1 mL 씩 3 회 세척하여 회수한 용액 중 1 mL를 취하여 이를 시료로 TBPE assay하였다.
도자기, 멜라민수지, 유리, 알루미늄, 스테인리스스틸 등 재질을 달리한 식기 표면에서 세척제 종류에 따른 플라즈마 분해 실험을 실시하였고, 세척제에 포함된 계면활성제 종류에 따라 음이온계 계면활성제는 MBAS assay법에 따라 비이온계 계면활성제는 TBPE assay법으로 측정한 흡광도를 사용하여 표준정량곡선을 토대로 함량을 환산하였다.
의류 역시 옷감별로 세탁제와 섬유유연제 용액에 담근 후 탈수하고 건조하여 ADDAP 플라즈마 처리를 수행하였다. 플라즈마 처리시간에 따른 옷감에 잔류하는 계면활성제를 증류수로 추출하고 잔류 계면활성제 함량을 분석하였다.
4) 결과 값 분석방법
플라즈마 처리를 통하여 얻어낸 결과를 이용하여 처리시간에 따른 잔류량 측정결과를 이용하여 Microsoft excel 2010 add-in 프로그램 Geeraerd and Van Impe Inactivation Model Fitting Tool version 1.7(GInaFiT 1.7, KU Leuven, Belgium)으로 다음의 [계면활성제 및 세척제 분해패턴 모델]과 같이 Log linear, Log linear tail, Weibull model 등 3 종의 분해패턴모델을 적용하여 mean sum of squared error(SSE), root-mean sum of squared error(RMSE)과 r2 값을 확인하고 SSE와 RESM값이 가장 낮고 r2값이 1에 가까운 분해패턴모델을 선정하였다.
선정한 분해패턴모델의 처리조건에 따른 변수 값을 계산하고, SAS(SAS 9.3, SAS Institute Inc., NC, USA)를 이용하여 분산분석과 p<0.05의 Duncan test를 이용하여 처리조건에 따른 유의성을 검정하였다.
[계면활성제 및 세척제 분해패턴 모델]
Figure pat00001
2. 실시예 결과 1 - 식기에 대한 음이온계 계면활성제 결과
1) 음이온계 계면활성제 표준정량 곡선
시료 내 음이온계 계면활성제의 함량을 확인하기 위하여 MBAS assay을 이용하여 음이온 세척제에 많이 사용되는 음이온계 계면활성제인 dodecylbenzenesulfonic acid sodium salt (DBS)와 linear alkylate sulfonate(LAS)의 농도에 따른 파장 652 nm에서의 흡광도를 확인하였다. DBS는 농도 0.01-1 mg/100 mL의 범위 내에서 측정가능하였고 0.01 mg/100 mL 이하에서는 증류수와 차이를 보이지 않았고 1 mg/100 mL 이상에서는 하층의 클로로포름층과 상층의 methylene blue 층이 섞여 전체적으로 분리가 이루어 지지 않았고 장시간의 방치에 의하여 분리가 된 경우에도 분광광도계의 측정 한계 범위인 흡광도 4 이상으로 측정이 불가능하였다. LAS의 결과에서도 역시 DBS와 동일하게 0.01-1 mg/100 mL의 범위에서 측정이 가능하였으며 DBS의 실험 결과와 같이 0.01 mg/100 mL 이하에선 증류수와 구분을 할 수 없었으며 1 mg/100 mL 이상에서는 사용이 불가하였다.
음이온 계면활성제가 함유된 세척제를 이용하여 음이온 계면활성제의 함량을 비교하고 MBAS assay로 사용 가능한 세척제 농도 범위를 확인한 결과, 과일과 모든 식기에 적용 가능한 제 1종 세척제인 L사의 제품 J는 0.1-10 mg/100 mL의 범위에서 측정 가능하였으며 음이온 계면활성제 DBS를 기준으로 계산한 결과 9.11% 함유된 것으로 측정되었다. 다른 제 1종 세척제인 A사의 제품 S 역시 0.1-10 mg/100 mL의 범위에서 적용가능 하였으며, 해당제품에는 DBS 기준 9.76%가 함유된 것으로 산출되었다. 제 2종 세척제로 식기류에만 사용이 가능한 A사의 제품 P도 위의 1종 세척제와 같이 0.1-10 mg/100 mL 범위에서 적용가능하였고, 이 제품에는 DBS 기준으로 11.48%가 함유된 것으로 산정되었다.
2) LPDP를 이용한 음이온계 계면활성제 분해
감압 플라즈마의 음이온계 계면활성제 분해 효과를 확인하기 위하여 슬라이드글라스 위에 시료용액을 점적하여 건조시킨 후 처리실 내 기체 압력이 1 Torr를 유지하도록 공기를 유입하고 출력을 달리하며 생성한 플라즈마로 처리하였다. 출력별로 LPDP를 처리한 후 음이온계 계면활성제 잔류량을 측정한 결과 도 6a 및 6b와 같았다. 도 6a 및 6b는 각각 LPDP 출력별 플라즈마 처리에 따른 음이온계 계면활성제 잔류량 변화(air-plasma, 1 Torr)를 나타낸다. LPDP의 처리시간에 따라 DBS와 LAS가 분해되어 잔류량이 감소하였고, 감소양상은 초기에 빠른 감소를 보이다 일정 시간이 지나고 나면 감소속도가 더디어 지는 현상을 보여주었다. DBS, LAS 모두 전력의 세기가 커질수록 빠르게 감소하여 DBS는 최대 120분 처리에 의하여 플라즈마 출력 168 W에서 34.5%가 잔류하였고 출력 144 W에서는 44.4%, 출력 96 W에서는 57.2%의 잔류량을 보였다. LAS경우 역시 120분 처리에 의하여 출력 168 W에서 40.4%, 출력 144 W에서 48.8%, 출력 96 W에서 56.5%가 잔류하였다.
플라즈마 생성에 이용되는 기체의 종류에 따른 음이온계면활성제의 분해력을 확인하기 위하여 처리시간에 따른 잔류량을 확인한 결과는 도 7a 및 7b와 같으며 사용된 기체의 영향만을 확인하기 위하여 플라즈마 생성 출력은 168 W, 처리실 내 압력은 1 Torr로 동일하게 설정하고 공급되는 기체를 공기, 질소, 산소로 달리하여 생성한 플라즈마로 처리한 후 잔류량을 비교하여 분해력을 확인하였다. 음이온계 계면활성제 DBS에 대하여 처리 후 분해되는 량을 확인한 결과 120 분간 air-plasma로 처리한 경우 65.5%가 분해되었고 nitrogen-plasma로 처리한 경우 60.6%가, oxygen-plasma로 처리한 경우는 63.5%가 분해되었다. LAS는 120분간 air-plasma로 처리한 경우 59.6%가, nitrogen-plasma로 처리한 경우 56.8%가, oxygen-plasma로 처리한 경우 54.8%가 분해되었다. 도 7a 및 7b 각각은 LPDP 사용 기체별 플라즈마 처리에 따른 음이온계 계면활성제 잔류량 변화(출력 168 W, 1 Torr)를 나타낸다.
처리실 압력이 LPDP의 계면활성제 분해력에 미치는 영향을 보기 위해 처리실의 압력을 1, 3, 5 Torr로 변경하며 음이온계 계면활성제 DBS와 LAS에 air-plasma를 처리한 후 잔류량을 확인한 결과는 도 8a 및 8b와 같이 나타났다. 도 8a 및 8b 각각은 LPDP 처리실 압력별 플라즈마 처리에 따른 음이온계 계면활성제 잔류량 변화(출력 168 W, air-plasma)를 나타낸다. LPDP를 0-120분 처리 한 후 잔류량을 확인한 결과 처리 시간에 따라 잔류량이 감소하였고 잔류량이 감소하는 속도는 처리시간이 늘어가며 줄어들었다. DBS를 120분간 처리하였을 때 처리실 압력 1 Torr에서는 잔류량이 34.5% 까지 줄어들었지만 3 Torr 에서는 52.1%로, 5 Torr에서는 68.5%로 줄어들었다. LAS의 경우는 1 Torr에서 40.4%로, 3 Torr에서 54.4%로, 5 Torr에서 65.4%로 줄어들어 압력 증가에 따라 분해력이 낮아졌다.
플라즈마 처리에 따른 분해양상은 [표 1]에서 보는 바와 같이 Weibull model이 최소 SSE와 RMSE와 가장 높은 r2 value를 보여 최적합 모델로 선정되었으며, 모델의 변수 중 초기 90% 분해에 소요되는 시간을 나타내는 decimal reduction value(δ)를 비교함으로써 처리효과를 확인하였다. [표 1]은 GInaFiT을 이용하여 분석한 분해 패턴 모델 적합성 비교를 나타낸다.
Model type SSE RMSE r2 value
Log linear 0.0335 ± 0.0112 0.1839 ± 0.0928 0.7424 ± 0.0624
Log linear tail 0.0125 ± 0.0063 0.1128 ± 0.0221 0.9135 ± 0.0458
Weibull 0.0020 ± 0.0009 0.0447 ± 0.0097 0.9899 ± 0.0112
플라즈마 출력별 LPDP처리에 의한 음이온계 계면활성제 분해효과를 비교하기 위하여 Weibull model에 적용하여 산출한 decimal reduction value(δ)값은 [표 2]과 같았으며, 계면활성제 종류에 따른 차이의 유의성을 Duncan분석을 통하여 확인하였다. 플라즈마 출력 168 W로 LPDP를 처리한 결과 δ값이 DBS는 781.11 min, LAS는 745.55 min, 플라즈마 출력 144 W에서는 DBS 1008.72 min, LAS 995.75 min, 플라즈마 출력 96 W에서는 DBS 1098.79 min, LAS 1142.87 min을 보여 출력에 따른 유의적인 차이를 나타내었으나, DBS와LAS 간의 차이는 유의하지 않았다.
Surfactant Power (W) δ (min)
DBS 168 781.11 ± 217.03 b
144 1008.72 ± 154.92 a
96 1098.79 ± 313.19 a
LAS 168 745.55 ± 142.35 b
144 995.75 ± 175.42 ab
96 1142.87 ± 314.21 a
[표 2]는 LPDP 출력별 음이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
플라즈마 생성에 사용되는 기체별 LPDP처리에 의한 음이온계 계면활성제 분해효과를 비교한 결과는 [표 3]와 같이 공기를 사용한 플라즈마 처리에서의 δ값은 DBS 781.11 min, LAS 745.55 min, 질소를 사용하여 생성한 플라즈마에서는 DBS 812.99 min, LAS 797.57 min, 산소를 이용하여 생성한 플라즈마 처리에서는 DBS 804.45 min, LAS 809.44 min로 모두 유의적 차이를 보이지 않아 사용기체에 따른 분해효과 및 계면활성제에 따른 분해효과 차이는 확인할 수 없었다.
Surfactant LPDP type δ (min)
DBS Air-plasma 781.11 ± 217.03 a
Nitrogen-plasma 812.97 ± 287.42 a
Oxygen-plasma 804.45 ± 312.42 a
LAS Air-plasma 745.55 ± 142.35 a
Nitrogen-plasma 797.57 ± 168.84 a
Oxygen-plasma 809.44 ± 175.44 a
[표 3]은 LPDP 사용기체별 음이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
플라즈마 처리실의 압력별 LPDP처리에 의한 음이온계 계면활성제 분해효과는 [표 4]와 같이 DBS에서 δ값은 압력 1 Torr에서 781.11 min, 3 Torr에서 1398.85 min, 5 Torr에서 4336.52 min으로 압력 증가에 따라 그 값이 커졌으며, LAS δ값도 1 Torr에서 745.55 min, 3 Torr에서 1875.45 min, 5 Torr에서 5124.45 min으로 압력이 증가함에 따라 분해효과가 감소하였으며, 특히 압력 5 Torr에서 분해효과는 유의하게 낮아짐을 보여주었다.
Surfactant Pressure (Torr) δ (min)
DBS 1 781.11 ± 217.03 b
3 1398.85 ± 463.44 b
5 4336.52 ± 1116.44 a
LAS 1 745.55 ± 142.35 b
3 1875.45 ± 642.22 b
5 5124.45 ± 1042.42 a
[표 4]는 LPDP 처리실 압력별 음이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
음이온 계면활성제에 LPDP를 처리하여 확인한 각 조건에 따른 분해효과를 비교한 결과 가장 분해효과가 높았던 조건인 공기를 생성기체로 하여 1 Torr 압력에서 168 W의 출력으로 LPDP를 음이온 계면활성제가 함유된 세척제 3종에 대하여 처리하였다. 처리시간에 따른 계면활성제 잔류량을 조사한 결과는 도 9a 내지 9c와 같았다. 도 9a 내지 9c 각각은 LPDP 처리에 따른 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타낸다. LPDP에 의해 음이온계 계면활성제를 함유하는 세척제 3종 모두에서 분해효과를 확인하였고 제1종 세척제인 L사의 제품 J는 LPDP 120분 처리 후에 46.2%가 잔류하였으며 같은 제1종 세척제인 A사의 제품 S는 동일 시간 처리 후에 42.1 % 가 잔류하였다. 제2종 세척제인 A사의 제품 P는 120분 처리 후 47.4%가 잔류하였으며, 이로써 LPDP 처리가 세척제에 포함된 음이온계 계면활성제의 분해에 효과적임을 알 수 있었다.
실제 사용되는 식기를 대상으로 LPDP처리에 따른 음이온계 계면활성제 함유 세척제의 분해 효과를 조사하기 위하여 도자기, 멜라민수지, 유리 재질의 그릇에 세척제를 분주한 후 건조하여 플라즈마를 처리하고, 잔류 계면활성제를 회수하여 함량을 측정한 결과 플라즈마 처리에 따른 도 10a 내지 10c와 같이 분해효과를 확인하였다. 도 10a 내지 10c 각각은 LPDP 처리에 따른 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타낸다. 식기 재질에 관계없이 플라즈마 처리에 의한 세척제 분해효과를 확인하였으며, 도자기 그릇은 44.8-49.3% 정도 분해되었고, 멜라민수지 그릇은 43.0-45.7% 감소하였으며, 유리그릇에서는 41.8-48.9% 감소하였다.
3) DBDP를 이용한 음이온계 계면활성제 분해
유전체장벽방전 플라즈마 (DBDP)의 음이온계 계면활성제 분해력을 확인하기 위하여 각각의 처리 조건에서 발생시킨 DBDP를 슬라이드글라스 상의 계면활성제에 처리한 후 잔류량을 조사하였다. DBS에 대한 처리 결과는 도 11a 내지 11c와 같이, LAS에 처리한 결과는 도 12a 내지 12c와 같이 나타났다. 도 11a 내지 11c 각각은 DBDP 처리 조건에 따른 DBS 분해결과를 나타내고, 도 12a 내지 12c 각각은 DBDP 처리 조건에 따른 LAS 분해결과를 나타낸다. 플라즈마 생성 전류세기가 높을수록 잔류량이 적게 나타났고 전극과 처리판 간의 간격 (EG)이 넓어짐에 플라즈마의 생성이 불안정해지는 양상을 보였으며, 계면활성제 잔류량이 많아졌다. 또한 모든 조건에서 DBDP처리에 의한 계면활성제 감소양상을 보면 초반 30분 처리 하는 동안에 급격하게 잔류량이 감소하였고, 이후 30-120 분간 처리하는 동안에는 감소 속도가 낮아지는 테일 현상을 보여주었다. 처리조건 중 DBDP 120 분간 처리 후 가장 높은 잔류량은 보인 경우는 EG 3.0 mm, 전류세기 2.0 A에서였으며 DBS는 62.8%가 LAS는 64.1%가 잔류하였다. 가장 높은 분해력을 보인 처리조건은 EG 2.0 mm, 전류세기 3.0 A인 경우였으며, DBS는 30.2%가 잔류하였고 LAS는 32.4%가 잔류되었다.
DBDP처리에 의한 음이온계 계면활성제의 잔류량의 변화를 Weibull model을 적용하여 δ값을 산출한 결과 DBS의 경우는 [표 5]과 같이, LAS의 경우는 [표 6]과 같이 나타났다. DBS와 LAS 모두 전류 세기가 증가할수록 δ값이 감소하였고 전극과 처리판 간의 간격(EG)이 좁아질수록 작은 값을 보여 분해효과가 뛰어났다. DBS는 전류세기 3.0 A, EG 2.0 mm에서 δ값이 112.47 min으로 유의적으로 가장 작은 값을 보였고, 전류세기 2.0 A, EG 3.0 mm 에서 514.11 min으로 유의하게 가장 높은 값을 보였다. LAS의 경우 DBS와 비슷한 결과를 보이며 전류 세기가 증가할수록 감소하고 전극과 처리판 간의 간격이 좁아질수록 δ값 낮게 나와 분해 효과가 우수함을 보여주었고, 전류세기 3.0 A, EG 2.0 mm인 경우와 전류세기 3.0 A, EG 2.5 mm에서의 δ값이 유의적으로 가장 낮았으며, 값은 각각 137.27 min과 168.41 min이었다. 전류세기 2.0 A, EG 3.0 mm 에서 582.44 min으로 유의하게 가장 높은 값을 보여주었다.
Electrode gap (min) Current (A) δ (min)
2.0 2.0 314.42 ± 78.54 b
2.5 218.38 ± 54.89 c
3.0 112.47 ± 24.78 d
2.5 2.0 349.84 ± 112.42 b
2.5 289.47 ± 78.44 bc
3.0 204.11 ± 84.42 c
3.0 2.0 514.11 ± 175.22 a
2.5 321.74 ± 118.425 b
3.0 247.77 ± 98.44 bc
[표 5]는 DBDP 처리 조건별 DBS 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
Electrode gap (min) Current (A) δ (min)
2.0 2.0 351.40 ± 122.20 bc
2.5 269.47 ± 87.44 d
3.0 137.27 ± 31.11 e
2.5 2.0 401.44 ± 175.55 b
2.5 318.48 ± 100.42 c
3.0 168.41 ± 42.97 e
3.0 2.0 582.44 ± 211.42 a
2.5 341.48 ± 152.11 bc
3.0 229.84 ± 88.12 d
[표 6]은 DBDP 처리 조건별 LAS 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
음이온 계면활성제를 포함한 세척제에 대하여 분해효과가 가장 뛰어난 처리조건인 전류세기 3.0 A, EG 2.0 mm에서 발생시킨 DBDP를 처리하여 처리시간에 따른 잔류량을 확인한 결과는 도 13a 내지 13c와 같다. 도 13a 내지 13c 각각은 DBDP 처리에 따른 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타낸다. 제 1종 세척제인 L사의 제품 J에 DBDP를 120분 처리한 후에 38.9%가 잔류하였고 A사의 제품 S는 39.2%가 잔류하였으며 제 2종 세척제인 A 사 제품 P는 37.2%가 잔류하여 DBDP의 처리에 의하여 세척제 내부의 음이온계 계면활성제가 분해되는 현상을 확인할 수 있었다. 이 결과를 LPDP 처리에 따른 분해 효과와 비교한 결과 DBDP처리가 LPDP처리에 비해 우수하였지만 EG 2.0-3.0 mm에서만 안정적인 플라즈마를 생성하고 균일하게 처리가 가능하기에 세척현장에서 실제로 적용하기는 어려울 것으로 판단하였다.
4) CDPJ를 사용한 음이온계 계면활성제 분해
CDPJ의 처리 조건을 다르게 하여 음이온계 계면활성제의 분해력을 측정한 결과 DBS는 도 14a 내지14c와 같이 다른 플라즈마 처리에 따른 분해양상과 비슷하게 초기에 빠른 분해속도를 보여주다가 처리 시간이 증가함에 따라 분해속도가 느려지는 경향을 보여주었다. CDPJ 생성에 직접적인 영향을 주는 전류세기가 증가함에 따라 잔류량은 적게 나타났고 120분간 CDPJ 처리에 의하여 SL 20 mm에서 40.4-54.8%가 잔류하였고 SL 25 mm에서는 46.8-59.4%가 잔류하였으며 30 mm에서는 52.7-64.1%가 잔류하여 SL이 짧아짐에 따라 분해력이 향상하였다. 음이온계 계면활성제 LAS 에 대하여 CDPJ를 처리한 결과는 도 15a 내지 15c와 같으며 DBS와 유사한 분해속도 변화 양상을 보여주었다. CDPJ의 전류세기가 증가함에 따라 잔류량은 적어졌고 120분간 CDPJ 처리에 의하여 SL 20 mm에서 42.8-50.4%가 잔류하였고 25 mm에서는 49.4-58.7%가, 30 mm에서는 50.2-64.4%가 잔류하였다. 도 14a 내지14c 각각은 CDPJ 처리 조건에 따른 DBS 분해결과를 나타내고, 도 15a 내지 15c 각각은 CDPJ 처리 조건에 따른 LAS 분해결과를 나타낸다.
CDPJ 처리에 따른 DBS와 LAS의 잔류량 곡선을 Weibull model에 적용하고, 분해효과의 척도인 δ값을 산출한 결과는 DBS의 경우 [표 7]에, LAS의 경우는 [표 8]에 나타나 있다. CDPJ 처리에 따른 DBS의 δ값은 SL 20 mm에서는 221.12-488.12 min으로, SL 25 mm에서는 397.45-687.22 min으로, SL 30 mm에서는 487.95-734.55 min으로 SL에 비례하여 높은 값을 보여 분해력이 낮아졌다. 한편 전류 세기가 증가할수록 δ값이 낮아져 분해력이 높아짐을 알 수 있었다. LAS의 결과는 SL 20 mm 에서 248.45-512.38 min, 25 mm에서 375.56-755.33 min, 30 mm에서 438.27-887.76 min이었으며 DBS와 마찬가지로 전류세기가 증가할수록 낮아지는 값을 보여 분해력이 우수함을 보여주었다. 두 음이온계 계면활성제 모두 SL 20 mm, 전류세기 1.50 A에서의 δ값이 유의하게 낮은 값을 보여 계면활성제 분해성능이 좋은 것으로 확인되었다.
Span length (mm) Current (A) δ (min)
20 1.00 488.12 ± 114.45 c
1.25 411.28 ± 187.42 bc
1.50 221.12 ± 124.45 d
25 1.00 687.22 ± 182.24 ab
1.25 554.55 ± 101.44 b
1.50 397.45 ± 138.45 c
30 1.00 734.55 ± 172.87 a
1.25 612.77 ± 148.45 b
1.50 487.95 ± 108.78 bc
[표 7]은 CDPJ 처리 조건별 DBS 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
Span length (mm) Current (A) δ (min)
20 1.00 512.38 ± 245.42 c
1.25 475.45 ± 154.21 cd
1.50 248.45 ± 114.54 e
25 1.00 755.33 ± 184.24 ab
1.25 538.87 ± 132.12 c
1.50 375.56 ± 145.87 d
30 1.00 887.76 ± 233.75 a
1.25 642.87 ± 178.45 b
1.50 438.27 ± 127.33 cd
[표 8]은 CDPJ 처리 조건별 LAS 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
음이온 계면활성제를 포함한 세척제에 대하여 CDPJ처리 조건 중 분해효과가 가장 뛰어난 SL 20 mm 전류세기 1.50 A에서 발생시킨 플라즈마를 처리한 후 처리시간에 따른 잔류량을 확인한 결과는 도 16a 내지 16c와 같았고, 다양한 재질의 식기위에 존재하는 세척제를 플라즈마 처리한 후 잔류량을 확인한 결과는 도 17a 내지 17c와 같았다. 도 16a 내지 16c 각각은 CDPJ 처리에 의한 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타내고, 도 17a 내지 17c 각각은 CDPJ 처리에 따른 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타낸다. 최적 조건에서 CDPJ를 120분간 처리한 결과 제 1종 세척제인 L사의 제품 J는 57.4%가, A사의 제품 S는 54.8%가 잔류하였고, 제 2종 세척제인 A사의 제품 P는 55.2%가 잔류하여 CDPJ처리에 의하여 세척제 내의 음이온계 계면활성제가 분해되는 것을 확인하였다. 식기 재질에 따른 세척제내 계면활성제 분해효과를 확인한 결과 재질에 상관없이 CDPJ 처리에 의한 분해효과를 확인하였고 최적조건에서 120 분간 처리 하였을 경우 32.8-49.5% 감소를 확인하였다. CDPJ의 경우 처리 간격이 20-30 mm로 깊이가 얕은 식판이나 접시형태 등의 식기에 적용이 가능하였고 DBDP와 비교해서 비교적 균일하지 않은 표면에도 처리가 가능하였으며 LPDP와 다르게 상압에서 처리가 가능한 장점이 있어 실제 현장에 적용하기 비교적 용이할 것으로 판단된다. 깊은 국그릇, 밥그릇이나 대형 식기에 처리하기에는 일부 제약이 있을 수 있으며, 특히 아크발생 문제 때문에 금속재질의 식기에는 적용하기 어려운 단점이 존재한다.
마) ICDPJ를 이용한 음이온계 계면활성제 분해
ICDPJ의 처리조건을 달리 하여 음이온계 계면활성제의 분해력을 확인한 결과 DBS를 대상으로 한 경우는 도 18a 내지 18c와 같았으며, LAS를 대상으로 한 결과는 도 19a 내지 19c와 같았다. 도 18a 내지 18c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 DBS 분해결과를 나타내고, 도 19a 내지 19c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 LAS분해결과를 나타낸다. 앞의 CDPJ 처리와 매우 유사한 감소양상을 보여주었고 ICDPJ 생성에 직접적인 영향을 주는 전류세기가 증가함에 따라 분해효과가 좋았고 120분간 CDPJ 처리에 의하여 SL 30 mm에서는 47.8-62.2%가 분해되었고 SL 40 mm에서 36.5-49.2%가 분해되었으며 SL 50 mm에서 34.9-46.5%가 분해되었다. LAS에 대해 ICDPJ를 120분 처리한 결과 CDPJ를 처리한 결과와 비슷한 양상을 보여주었다. ICDPJ의 전류세기가 증가함에 따라 분해량이 증가하였고 SL 30 mm 에서는 40.9-50.2%가 분해되었고 SL 40 mm에서는 35.9- 48.5%가, SL 50 mm에서 35.2-42.1%가 분해되었다. 이로써 ICDPJ의 음이온계 계면활성제 분해력은 전류세기에 비례하였고, SL에는 반비례적인 경향을 보임을 알 수 있었다.
ICDPJ 처리에 따른 DBS와 LAS의 분해패턴을 Weibull model에 적용하여 δ값을 산출한 결과는 DBS는 [표 9]에, LAS는 [표 10]에 나타나 있다. ICDPJ 처리에 따른 DBS의 δ값은 SL 30 mm에서는 317.44-789.45 min, SL 40 mm에서는 432.88-829.72 min, SL 50 mm에서는 756.41-1042.44 min으로 계산되어 SL이 짧고, 전류 세기가 증가할수록 낮아져 분해효과가 높았다. LAS의 결과는 SL 30 mm에서 408.48-812.19 min, SL 40 mm에서 564.80-997.87 min, SL 50 mm에서 872.87-1211.48 min이었으며 DBS와 마찬가지로 SL이 짧아지고 전류 세기가 증가할수록 낮아지는 값을 보여 주었다. 두 종류의 계면활성제에서 SL 30 mm, 전류세기 3.0 A에서 ICDPJ 를 처리한 결과가 유의미하게 가장 우수한 계면활성제 분해성능을 나타내었다.
Span length (mm) Current (A) δ (min)
30 2.0 789.45 ± 241.15 ab
2.5 648.77 ± 145.52 b
3.0 317.44 ± 87.44 d
40 2.0 829.72 ± 254.21 ab
2.5 704.40 ± 197.42 b
3.0 432.88 ± 105.45 c
50 2.0 1042.44 ± 312.45 a
2.5 994.87 ± 275.87 a
3.0 756.41 ± 144.01 b
[표 9]는 ICDPJ 처리 조건별 DBS 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
Span length (mm) Current (A) δ (min)
30 2.0 812.19 ± 208.42 b
2.5 700.01 ± 132.44 c
3.0 408.48 ± 100.84 e
40 2.0 997.87 ± 215.48 ab
2.5 845.39 ± 274.44 b
3.0 564.80 ± 221.12 d
50 2.0 1211.48 ± 300.12 a
2.5 1042.86 ± 214.87 ab
3.0 872.87 ± 198.57 b
[표 10]은 ICDPJ 처리 조건별 LAS 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
ICDPJ 처리조건 중에서 분해효과가 가장 뛰어났던 SL 30 mm, 전류세기 3.0 A에서 처리한 후 음이온 계면활성제 함유 세척제의 잔류량을 확인한 결과는 도 20a 내지 20c와 같았고, 다양한 재질의 식기에 ICDPJ를 처리한 뒤 세척제 잔류량을 확인한 결과는 도 21a 내지 21c와 같았다. 도 20a 내지 20c 각각은 ICDPJ 처리에 의한 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타내고, 도 21a 내지 21c 각각은 ICDPJ 처리에 의한 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타낸다. 최적 조건에서 ICDPJ를 처리한 결과 120 분 처리 후 제 1종 세척제인 L사의 제품 J는 49.2%가 잔류하였고 같은 제 1종 세척제인 A사의 제품 S는 54.6%가, 제 2종 세척제인 A사의 제품 P는 51.9%가 잔류하여 ICDPJ처리가 세척제 내부의 음이온계 계면활성제를 분해하는 효과가 있음을 확인하였다. 식기 표면에 세척제를 바르고 건조한 후 ICDPJ 처리하여 잔류량을 확인한 결과 식기 재질과 관계없이 유사한 계면활성제 분해효과를 확인하였고 최적조건에서 120 분간 처리 하였을 때 세척제가 47.8-62.1% 감소하였다. ICDPJ는 CDPJ의 문제점을 개선하여 처리 간격이 30-50 mm로 비교적 깊이가 두꺼운 식기나 깊이가 있는 밥그릇 형태의 식기에도 적용이 가능하였다. 다만 직접 접촉방식의 플라즈마를 이용한 ICDPJ는 아크 발생 우려 때문에 금속재질의 식기에는 사용이 불가하므로 실제 세척현장에서 다량의 식기를 동시에 처리하기 위해서는 간접 접촉방식의 채용을 고려할 필요가 있었다.
5) ADDAP을 사용한 음이온계 계면활성제 분해 효과
간접접촉 방식의 플라즈마 처리 장치인 ADDAP을 이용하여 전류세기를 달리하여 플라즈마를 발생시킨 후 플라즈마가 처리된 공기를 이용하여 간접적 플라즈마 효과를 조사하였다. 음이온계 계면활성제를 도포한 슬라이드글라스를 대상으로 처리하여 처리시간에 따른 잔류량을 확인한 결과 도 22a 및 22b와 같았다. 도 22a 및 22b 각각은 ADDAP 처리조건에 따른 음이온계 계면활성제 분해결과를 나타낸다. DBS의 잔류량은 전류세기 0.50 A에서 120 분간 처리 후 69.1%가 잔류하였고 0.45 A에서는 70.4%, 0.40 A에서는 79.4% 잔류 하여 전류세기가 증가할수록 잔류량이 적어졌다. LAS에 대해 120 분간 ADDAP 처리 시 전류세기 0.50 A에서는 68.4%가 잔류하였고, 0.45 A에서는 70.4%, 0.40 A에서는 79.4% 잔류하여 DBS와 같이 전류세기에 따라 잔류량이 적어져 저감효과가 증가하는 것을 확인하였다. 객관적 비교분석을 위하여 분해 곡선을 Weibull 모델에 적용시켜 분석한 결과는 [표 11]와 같이 δ 값이 1874.24-5123.45 min 으로 앞의 직접 접촉방식에 비해 분해효과는 낮아지는 것으로 나타났다.
Surfactant Current (A) δ (min)
DBS 0.40 4975.42 ± 2112.28 a
0.45 3412.57 ± 1218.12 b
0.50 1874.24 ± 642.12 c
LAS 0.40 5123.45 ± 2321.99 a
0.45 3618.42 ± 1108.42 b
0.50 1942.42 ± 512.45 c
[표 11]은 ADDAP 처리 조건별 음이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
ADDAP처리장치를 이용하여 실제 사용되는 세척제 중 음이온계 계면활성제를 포함하는 3 종의 세척제를 사용하여 분해효과를 확인한 결과는 도 23a 내지 23c와 같으며 가장 분해량이 많았던 전류세기 0.5 A으 발생시킨 ADDAP을 120 분간 처리한 결과 제 1종 세척제인 L사의 제품 J는 66.8%가 잔류하였고 같은 제 1종 세척제인 A사의 제품 S는 65.1%가, 제 2종 세척제인 A사의 제품 P는 66.8%가 잔류하여 ADDAP처리가 세척제 내부의 음이온계 계면활성제를 간접적인 방식으로도 분해하는 것으로 확인되었다. 도 23a 내지 23c 각각은 ADDAP 처리에 의한 음이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 나타낸다.
실제 식생활에서 사용하는 식기를 대상으로 ADDAP을 처리한 결과 도 24a 내지 24c와 같이 식기의 재질에 상관없이 분해되는 결과를 보여주었으나 이전의 직접접촉 방식의 플라즈마 처리장치와 비교하면 약간 낮은 것으로 확인되었다. 도 24a 내지 24c 각각은 ADDAP 처리에 의한 식기 재질별 음이온계 계면활성제 함유 세척제 분해결과를 나타낸다. 그러나 ADDAP의 장점은 장시간 처리가 가능하므로 식기 세척 후 사용할 때까지 보관하는 시간동안 처리할 경우 이러한 단점을 극복할 수 있을 것으로 사료되었다. 따라서 세척제가 잔류하는 식기를 ADDAP으로 240분간 처리 한 후 잔류량을 확인한 결과 44.8-56.5%의 분해력을 확인하였다. 또한 간접방식의 플라즈마 효과를 이용하는 시스템이므로 직접접촉방식에서는 사용에 제약이 있는 알루미늄이나 스테인리스스틸 등 금속재질의 식기에도 적용이 가능한 잇점이 있다. 결과적으로 ADDAP으로 장시간 처리하면 비금속 재질인 사기, 멜라민수지, 유리 그릇 뿐만 아니라 알루미늄과 스테인리스스틸 재질의 식기에도 사용이 가능하며 효율적인 세척제 분해효과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
3. 실시예 결과 2 - 식기에 대한 비이온계 계면활성제 결과
1) 비이온계 계면활성제 표준정량 곡선
자동식기 세척기에서 사용하는 세척제나 헹굼보조제는 거품발생을 줄이기 위해 비이온계 계면활성제를 주성분으로 하는 세척제를 사용한다. 이러한 세척제 잔류량을 측정하기 위해서는 비이온계 계면활성제를 대상으로 한 측정방법인 TEPE assay법을 사용하였다. 선택한 비이온계 계면활성제는 국내에서 주로 사용하는 자동식기세척기용 세척제와 헹굼보조제에 첨가되는 비이온계 계면활성제인 PE 200과 PE 2828에 대하여 분석하였다. 계면활성제 농도에 따른 흡광도를 측정하여 사용가능한 범위를 확인하고 농도와 흡광도간의 상관관계를 확인하였다. PEG 200은 농도 0.25 μg/mL 지점부터 증류수와 차이를 보이기 시작하여 10 μg/mL 까지 농도에 비례하며 흡광도가 증가하지만 10 μg/mL 이상부터는 흡광도의 변화가 둔감해졌으며, 50 g/mL 이상에서는 분광광도계 측정범위를 벗어났다. PE 2828의 경우는 1 μg/mL에서 부터 증류수와 구별되는 흡광도를 보여주었으며 PEG 200과 마찬가지로 농도가 증가함에 따라 흡광도가 증가하였으며 100 μg/mL까지는 비례적으로 증가하였다.
비이온계면활성제 함유 세척제인 G사의 제품 T1D와 G사의 헹굼보조제 RA, E사의 제품 E에 대하여 TBPE assay에 적용하여 표준정량곡선을 측정한다. 자동식기세척제에서 세척제로 사용되는 G사 제품 T1D의 경우 0.1-10 mg/mL 범위에서 TBPE assay를 적용하여 함량을 측정할 수 있었고, G사 헹굼보조제 제품 RA는 25-250 μg/mL 범위에서 적용이 가능하였으며 역시 헹굼보조제로 사용되는 E사의 제품 E는 0.5-25 mg/mL의 범위에서 적용이 가능하였다.
2) LPDP를 사용한 비이온계 계면활성제 분해
LPDP를 처리에 의한 비이온계 계면활성제 분해효과를 확인하기 위하여 슬라이드글라스 위에 PEG 200과 PE 2828을 분주해서 건조하여 LPDP를 처리한 후 잔류량을 분석하였다. LPDP 처리조건이 분해효과에 미치는 영향을 보고자 먼저 플라즈마 생성출력에 따른 분해효과를 보기 위하여 생성기체로 공기를 사용하고 처리실 내 압력을 1 Torr로 설정하고 플라즈마 생성출력을 168, 144, 96 W로 다르게 하여 0-120분 간 처리하여 잔류량을 분석한 결과는 도 25a 및 25b와 같았다. 도 25a 및 25b 각각은 LPDP 출력별 플라즈마 처리 후 음이온계 계면활성제 잔류량을 나타낸다. PEG 200에 LPDP를 120분 처리 후 출력 168 W에서는 41.1%가, 출력 144 W에서는 50.2%, 출력 96 W에서는 59.4%가 잔류하였다. PE 2828의 경우는 출력 168 W에서 42.8%가, 출력 144 W에서 52.1%가, 출력 96 W에서는 58.3%가 잔류하였다. 이러한 결과는 앞의 음이온계 계면활성제의 LPDP 분해 패턴과 비슷한 양상으로 출력이 높아질수록 분해량이 증가하였고 초기에는 빠른 분해속도를 보이다가 후기에는 느려지는 경향을 나타내었다.
LPDP의 출력별 비계면활성제 분해효과를 비교하기 위하여 분해패턴모델인 Weibull model에 적용하여 δ값을 비교한 결과는 [표 12]과 같이 PEG 200에 대한 δ값은 출력 168 W에서 589.41 min, 출력 144 W에서 917.44 min가, 출력 96 W에서 1294.17 min로 각각의 출력에서 유의적인 차이를 보여주었으며, 출력 168 W에서 가장 낮은 δ값을 보여 분해효과가 가장 우수하였다. PE 2828의 δ값은 168 W에서 716.43 min, 144 W에서 997.17 min, 96 W에서 1472.88 min으로 PEG 200과 같이 출력이 증가할수록 분해효과가 커졌고 168 W에서 가장 분해력이 우수하였다.
Surfactant Power (W) δ (min)
PEG 200 168 589.41 ± 164.84 c
144 917.44 ± 208.44 b
96 1294.17 ± 241.89 a
PE 2828 168 716.43 ± 138.45 c
144 997.17 ± 175.97 b
96 1472.88 ± 301.24 a
[표 12]는 LPDP 출력별 비이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
LPDP를 생성하는데 사용되는 기체별 비이온계 계면활성제의 분해양상을 비교한 결과는 도 26a 및 26b와 같이 생성기체 종류에 따른 큰 변화는 없는 것으로 나타났고 120 분간 처리에 의해 PEG 200은 41.1-44.2%가 PE 2828은 42.8-45.1%가 잔류하였다. 도 26a 및 26b 각각은 LPDP 사용 기체별 플라즈마 처리 후 비이온계 계면활성제 잔류량을 나타낸다.
한편 처리조건에 따른 분해효과를 비교하기 위하여 Weibull model의 decimal reduction time을 비교한 결과 [표 13]와 같이 PEG 200은 589.41-687.45 min, PE 2828은 687.96-716.43 min으로 PEG 200의 분해가 약간 더 용이한 것으로 나타났고, 사용기체에 따른 분해효과 차이는 없었다.
Surfactant LPDP type δ (min)
PEG 200 Air-plasma 589.41 ± 164.84 a
Nirtogen-plasma 642.55 ± 112.45 a
Oxygen-plasma 687.45 ± 188.42 a
PE 2828 Air-plasma 716.43 ± 138.45 a
Nirtogen-plasma 687.98 ± 211.28 a
Oxygen-plasma 705.44 ± 248.77 a
[표 13]은 LPDP 사용 기체별 비이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
LPDP 처리실 내 압력을 달리하여 비이온계 계면활성제를 처리한 후 처리시간에 따른 잔류량을 조사한 결과는 도 27a 및 27b와 같이 앞의 음이온계 계면활성제에 대해 LPDP에 처리한 결과와 같이 압력이 높아짐에 따라 분해효과가 낮아지는 결과를 보여주었다. PEG 200과 PE 2828을 처리실 압력 1 Torr에서 120 분간 처리한 결과 59.8-62.1%가 감소하였고 3 Torr에서 처리한 결과 46.8-50.1%가 감소하였으며 5 Torr에서 처리한 결과 36.4-38.6%가 감소하였다. Weibull model의 δ 값을 비교하면 표 14와 같이 처리실 압력에 따라 분해효과가 확연히 차이가 났고, 1 Torr에서 유의하게 가장 작은 δ값을 보여 확연히 우수한 처리효과를 나타내었다. 도 27a 및 27b 각각은 LPDP 처리실 압력별 플라즈마 처리 후 비이온계 계면활성제 잔류량을 나타낸다.
Surfactant Pressure (Torr) δ (min)
PEG 200 1 589.41 ± 164.84 c
3 984.27 ± 213.52 b
5 1984.45 ± 541.52 a
PE 2828 1 716.43 ± 138.45 c
3 1044.28 ± 229.87 b
5 1875.78 ± 442.28 a
[표 14]는 LPDP 처리실 압력별 비이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
위에서 비이온 계면활성제를 대상으로 도출한 최적 분해조건에서 자동식기세척기에 사용되는 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제를 대상으로 처리시간에 따른 분해효과와 식기 재질에 따른 차이를 확인한 결과는 각각 도 28a-c 및 도 29a-c와 같다. LPDP 처리가 가능한 비금속 재질의 식기에서 세척제(T1D)와 헹굼보조제(RA, ED) 모두에서 분해효과를 확인할 수 있었으며 식기 재질에 따른 분해력의 차이는 나타나지 않았다. 도 28a-c 각각은 LPDP 처리에 따른 비이온계 계면활성제 함유 세척제 분해효과를 나타내고, 도 29a-c 각각은 LPDP 처리에 의한 식기 재질별 비이온계 계면활성제 함유 세척제 분해결과를 나타낸다.
3) DBDP를 사용한 비이온계 계면활성제 분해 효과
DBDP 처리에 의한 비이온계 계면활성제의 분해효과를 확인하기 위하여 각각의 처리 조건에서 슬라이드글라스 상의 계면활성제에 처리한 후 처리시간에 따른 분해양상을 조사한 결과 PEG 200은 도 30a-c와 같았으며 PE 2828은 도 31a-c와 같이 나타났다. DBDP는 다른 플라즈마에 비해 매우 우수한 분해효과를 보여주었고 전류세기가 강하고 전극간격이 좁아질수록 분해력이 높아 120분간 처리 시 32.4-63.5%가 잔류하였다. PEG 200과 PE 2828의 분해양상을 GInaFiT을 이용하여 Weibull 모델에 적용시킨 결과 각각 [표 15] 및 [표 16]과 같았다. PEG 200의 경우 전극간격(EG) 2.0 mm에서 δ값 134.91-289.42 min, EG 2.5 mm에서 211.48-414.84 min, 3.0 mm에서 319.84-714.84 min값을 보여 주었으며, 가장 δ값이 작은 처리 조건은 EG 2.0 mm, 전류세기 3.0 A에서 134.91 min이었고, PE 2828의 결과에서도 동일한 양상을 보였으며, 최소 δ값은 172.64 min으로 산출되었다. 도 30a-c 각각은 DBDP 처리 조건이 PEG 200 분해에 미치는 영향을 나타내고, 도 31a-c 각각은 DBDP 처리 조건이 PEG 2828 분해에 미치는 영향을 나타낸다.
Electrode gap (min) Current (A) δ (min)
2.0 2.0 289.42 ± 75.54 c
2.5 244.24 ± 54.87 d
3.0 134.91 ± 32.84 e
2.5 2.0 414.84 ± 157.42 b
2.5 291.42 ± 122.25 c
3.0 211.48 ± 91.42 d
3.0 2.0 714.84 ± 249.48 a
2.5 514.32 ± 211.45 b
3.0 319.84 ± 108.48 c
[표 15]는 DBDP 처리 조건별 PEG 200 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
Electrode gap (min) Current (A) δ (min)
2.0 2.0 341.76 ± 175.54 b
2.5 258.49 ± 57.32 c
3.0 172.64 ± 98.45 d
2.5 2.0 391.47 ± 166.67 b
2.5 301.49 ± 124.87 b
3.0 248.51 ± 59.78 c
3.0 2.0 688.42 ± 245.35 a
2.5 524.39 ± 144.99 a
3.0 414.48 ± 119.55 b
[표 16]은 DBDP 처리 조건별 PE 2828 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
비이온 계면활성제가 함유된 제품에 대하여 최적 처리 조건인 EG 2.0 mm, 전류세기 3.0 A에서 유예 처리시간별 잔류량을 확인한 결과 도 32a-c와 같이 나타났다. 3 종류 제품 모두에서 처리시간이 증가함에 따라서 잔류량이 적어지며 분해효과를 보였으며 계면활성제의 함유량이 다른 제품들이지만 제품 간의 분해율은 유사하였다. 도 32a-c 각각은 DBDP 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제 잔류량 변화를 타나낸다.
4) CDPJ를 사용한 비이온계 계면활성제 분해 효과
비이온계 계면활성제에 조건을 달리하여 CDPJ처리를 하며 처리시간에 따른 잔류량을 분석한 결과 PEG 200은 도 33a-c, PE 2828은 도 34a-c와 같은 결과를 보여 주었다. 비이온계 계면활성제의 CDPJ 처리에 의한 분해 형태도 앞의 음이온계 계면활성제와 비슷한 형태를 보여주었고 처리시간이 길어질수록 분해효과가 줄어드는 양상도 유사하였다. 계면활성제의 종류에 따른 차이는 없었으며 처리시간 120분 후에 PEG 200은 54.8-70.8%가 PE 2828은 56.2-71.3% 가 잔류하였으며 전류세기가 증가할수록 잔류량은 적었고 SL가 낮을수록 적었고 SL 20 mm에서 가장 낮은 잔류량을 나타내었다. 도 33a-c 각각은 CDPJ 처리조건에 따른 PEG 200 분해 효과를 나타내고, 도 34a-c 각각은 CDPJ 처리 조건에 따른 PE 2828 분해 효과를 나타낸다.
CDPJ 처리에 의한 분해패턴을 Weibull model을 이용하여 분해효과의 지표인 δ값을 산출한 결과 PEG 200은 [표 17], PE 2828은 [표 18]과 같이 나타났다. 즉, 전류 세기가 커질수록 δ값이 감소하였고 SL이 작아질수록 감소하여 분해효과가 좋아졌다. PEG 200과 PE 2828모두 SL에 따른 차이가 확연하게 나타나 토출거리가 분해에 큰 영향을 주는 것으로 확인되었다.
Span length (mm) Current (A) δ (min)
20 1.00 564.72 ± 221.42 c
1.25 507.48 ± 204.12 cd
1.50 472.46 ± 178.55 d
25 1.00 774.46 ± 258.75 ab
1.25 697.63 ± 301.21 b
1.50 549.73 ± 214.84 c
30 1.00 974.84 ± 398.12 a
1.25 866.44 ± 297.38 a
1.50 802.71 ± 234.44 ab
[표 17]은 CDPJ 처리 조건별 PEG 200 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
Span length (mm) Current (A) δ (min)
20 1.00 569.84 ± 142.88 c
1.25 521.46 ± 122.80 c
1.50 494.59 ± 101.42 c
25 1.00 739.47 ± 200.84 ab
1.25 706.94 ± 175.45 b
1.50 606.14 ± 155.88 c
30 1.00 904.67 ± 248.44 a
1.25 884.42 ± 237.28 a
1.50 791.51 ± 217.28 a
[표 18]은 CDPJ 처리 조건별 PE 2828 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
CDPJ 처리가 비이온계 계면활성제 함유 자동식기세척제와 헹굼보조제 제품에서 계면활성제 잔류량에 미치는 영향을 조사한 결과 도 35a-c와 같이 유사한 분해양상을 보였다. 120 분간 처리 후 제 1종 세척제로 사용되는 제품 T1D에서는 52.3% 가 잔류하였고, 헹굼보조제 RA 에서는 51.8%가, ED에서는 120 분간 처리 후 47.5%가 잔류하여 종류와 무관하게 분해효과가 있는 것으로 확인되었다. 도 35a-c 각각은 CDPJ 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 분해결과를 나타낸다.
직접 플라즈마가 닿는 방식인 CDPJ의 특성 때문에 비금속 재질인 식기에 대하여 처리를 진행하여 식생활에 실제로 사용되는 식기표면에서의 분해효과를 검증하고자 하였다. 식기표면에 분주하여 건조시킨 세척제를 CDPJ로 처리하였을 때 도 36a-c에서 보는 바와 같이 식기의 재질 및 세척제의 종류와 상관없이 비이온계 계면활성제의 분해효과를 확인하였고 120분 처리 하였을 경우 36.9-47.2% 가 감소하였다. 도 36a-c 각각은 CDPJ 처리에 의한 식기 재질별 세척제와 헹굼보조제 분해효과를 나타낸다.
5) ICDPJ를 사용한 비이온계 계면활성제 분해 효과
코로나 방전 형태를 이용한 ICDPJ를 처리에 의한 계면활성제 잔류량 변화를 조사한 결과 PEG 200은 도 37a-c, PE 2828은 도 38a-c과 같이 전류세기가 증가하고 SL가 짧을수록 감소율이 높아져 분해효과가 커지는 것으로 확인되었다. 그러나 앞의 다른 플라즈마 처리방식과 비교할 때 직접접촉 방식으로 처리는 플라즈마 형태 중에선 ICDPJ 처리가 가장 분해효과가 적은 것을 확인되었다. 하지만 ICDPJ는 직접 처리방식의 플라즈마 중 식기의 크기와 모양에 따른 제약을 가장 적게 받는 장점이 있고 아크발생이 가장 적은 특성 때문에 현장 적용성은 우수한 것으로 사료된다. ICDPJ 처리 방식의 분해력을 δ값으로 비교한 결과 [표 19]와 같이 PEG 200의 δ값은 SL 30 mm에서 594.47-794.27 min, 40 mm에서 684.47-841.71 min, 50 mm에서 942.79-1094.11 min으로 SL 30 mm에서 가장 양호한 분해력을 보였다. PE 2828은 [표 20]과 같이 전류세기에 따라 δ값이 작아져 분해효과가 양호했고, span length별 δ값은 SL 30 mm에서 604.72-708.44 min, 40 mm에서 652.74-794.45 min, 50 mm에서 814.72-984.72 min로 SL이 커질수록 분해력이 감소함을 알 수 있었다. 도 37a-c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 PEG 200 분해결과를 나타내고, 도 38a-c 각각은 ICDPJ 처리 조건에 따른 PE 2828 분해결과를 나타낸다.
Span length (mm) Current (A) δ (min)
30 2.0 794.27 ± 312.11 b
2.5 741.48 ± 245.42 bc
3.0 594.47 ± 191.48 d
40 2.0 841.71 ± 184.25 b
2.5 804.99 ± 232.62 b
3.0 684.47 ± 164.48 c
50 2.0 1094.11 ± 384.24 a
2.5 1011.48 ± 278.99 a
3.0 942.79 ± 184.24 a
[표 19]는 ICDPJ 처리 조건별 PEG 200 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
Span length (mm) Current (A) δ (min)
30 2.0 708.44 ± 191.87 b
2.5 651.27 ± 174.98 bc
3.0 604.72 ± 201.48 c
40 2.0 794.45 ± 310.87 b
2.5 716.27 ± 299.32 b
3.0 652.74 ± 235.84 bc
50 2.0 984.72 ± 338.24 a
2.5 902.24 ± 258.88 a
3.0 814.72 ± 239.45 b
[표 20]은 ICDPJ 처리 조건별 PE 2828 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
실제 단체급식 등 식생활에서 사용하는 헹굼보조제와 세척제에 대하여 ICDPJ 처리에 따른 분해효과를 분석한 결과는 도 39a-c와 같았으며 제품의 종류와 상관없이 분해효과가 있는 것으로 확인되었다. ICDPJ를 30 분 이하로 처리하였을 경우 분해 속도가 비교적 빠르게 나타났으나 30분 이상 처리하게 되며 분해속도는 점차 감소하는 결과를 보여주었으며, 120 분간 처리에 의하여 40.4-48.8% 정도 감소하였으며, 제품 종류에 따른 차이는 관찰할 수 없었다. 도 39a-c 각각은 ICDPJ 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 잔류량 변화를 나타낸다.
도 40a-c는 실제 자동식기세척현장에서 사용되는 비이온계 계면활성제를 함유한 세척제와 헹굼보조제 제품에 대한 분해력을 식생활에서 사용하는 도자기, 멜라민수지, 유리 재질의 식기류에서 조사한 결과로 그릇의 재질에 상관없이 비슷한 분해효과를 보였으며, 세척제의 종류에 따른 차이도 크게 보이지는 않았다. ICDPJ를 120분간 처리한 결과 도자기 그릇 표면에는 비이온계 계면활성제는 54.3-60.3% 잔류하였고 멜라민수지 그릇에서는 52.8-56.8%, 유리 그릇에서는 60.8-64.8%가 잔류하는 것으로 나타났다. 도 40a-c 각각은 ICDPJ 처리의 식기 재질별 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 분해효과를 나타낸다.
6) ADDAP을 사용한 비이온계 계면활성제 분해 효과
간접식 처리방법으로 사용 가능한 ADDAP장치는 DBDP형태로 생성한 플라즈마로 공기를 처리하고, 처리한 공기를 처리실로 유입하여 대상물체 표면에 존재하는 비이온계 계면활성제를 분해하는 방식이다. ADDAP은 간접식 처리이므로 금속재질의 식기에도 적용이 가능하고 대상물체의 크기 및 처리실 공간의 크기에 대한 제약없이 대량처리가 가능한 장점이 있다. 이러한 장점을 가지고 있는 ADDAP을 처리한 후 비이온계 계면활성제의 분해효과를 확인한 결과는 도 41a-b에서 보는 바와 같다. ADDAP은 직접처리 방식의 플라즈마에 비해 분해효과가 비교적 낮았으나 처리시간에 따른 분해속도가 크게 변하지 않아 장시간 처리가 가능한 잇점이 있다. 이러한 경향은 앞의 음이온계 계면활성제를 대상으로 처리한 결과와 유사한 것으로써 120분 처리에 의해 15.1-32.5% 정도 감소하였다. Weibull model을 이용하여 계산한 δ 값은 [표 21]과 같이 전류세기 0.40 A에서 처리 시 4875.42-6423.88 min으로 산출되었으며, 0.45 A에서는 2431.24-2897.78 min, 0.50 A에서는 1587.22-1742.48 min으로 전류의 세기가 증가함에 따라 그 값이 작아져 분해효과는 증가하였다. 도 41a-b 각각은 ADDAP 처리조건에 따른 비이온계 계면활성제 분해결과를 나타낸다.
Surfactant Current (A) δ (min)
PEG 200 0.40 6428.88 ± 1987.45 a
0.45 2897.78 ± 1058.87 b
0.50 1742.48 ± 524.42 c
PE 2828 0.40 4875.42 ± 2118.54 a
0.45 2431.24 ± 987.24 b
0.50 1587.22 ± 348.24 c
[표 21]은 ADDAP 처리 조건별 비이온계 계면활성제 분해효과를 나타낸다. 값들은 평균±SD(n=3)으로 주어진다. 동일 칼럼(column) 내의 구분된 문자는 상당한 차이를 나타낸다(p<0.05).
도 42a-c 각각은 ADDAP을 이용하여 실제로 사용되는 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 제품에 대하여 처리시간에 따른 분해효과를 보여준다. ADDAP에서도 세척제의 종류와 상관없이 분해효과를 보여주었고 전류세기 0.5 A에서 처리한 결과 120분 처리에 의하여 32.2-35.1%의 감소를 보여주었다. 도 42a-c 각각은 ADDAP 처리에 의한 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 잔류량 변화를 나타낸다.
ADDAP는 간접적 처리 방식으로 식기 재질과 크기에 제약을 받지 않으므로 비금속 재질인 도자기, 멜라민수지, 유리뿐만 아니라 알루미늄, 스테인리스스틸 등 금속재질의 식기에 대하여 모두 처리가 가능하였고 처리시간을 240분까지 증가시켜 처리한 결과 도 43a-c와 같이 처리시간에 따라 분해속도가 크게 낮아지는 현상을 보여주지는 않았고 금속, 비금속 재질에 상관없이 5 종의 식기재질에 따른 차이가 없이 비이온계 계면활성제 분해효과를 보여주었다. ADDAP 120분간 처리에 의해 31.8-42.8%의 감소율을 보인 반면, 처리시간을 늘려 240분 처리에 의해 50.2-57.8%까지 감소하는 결과를 보였다. 이러한 결과는 실제 세척현장에서 세척한 식기류를 다음 사용 시까지 보관하는 동안 장시간 처리함으로써 잔류 세척제를 저감하여 식사인원의 위해를 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 도 43a-c 각각은 ADDAP 처리에 의한 식기 재질별 비이온계 계면활성제 함유 세척제와 헹굼보조제 분해결과를 나타낸다.
4. 실시예 결과 3 - 의류에 대한 계면활성제 결과
의류에 대해 옷감별로 ADDAP을 처리한 후 계면활성제의 분해효과를 확인한 결과는 도 44a-b에서 보는 바와 같다. ADDAP 처리한 결과 도 44a-b와 같이 처리시간에 따라 거의 비례하여 분해되고 있다. 옷감의 종류와 무관하게 처리 시간에 따라 계면활성제 성분 분해효과가 처리시간에 거의 비례하여 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
100a : 공증요청단말
100b : 최종 소유자단말
110 : 전자지갑
110a : 해시처리 엔진
110b: 트랜젝션 배포 엔진
300 : 분산원장 서버그룹
300a : 제2 블록체인 분산원장서버
300b : 제1 블록체인 분산원장서버
310 : 전자문서 블록정보 DB
330 : 트렌젝선 중계 및 합의 엔진

Claims (10)

  1. 세척물의 잔류세제성분을 저감시키는 방법에 있어서,
    세척 후 건조된 상기 피세척물에 대해 저온 플라즈마 처리를 수행하여 상기 잔류세제성분을 저감시키는 잔류세제성분 저감 단계를 포함하는, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법.
  2. 청구항 1에서,
    상기 피세척물은 식기 내지 의류이고,
    상기 잔류세제성분은 음이온계 내지 비이온계 계면활성제 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법.
  3. 청구항 2에서,
    상기 잔류세제성분 저감 단계 이전에 세척된 상기 피세척물을 건조하는 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중의 어느 하나에서,
    상기 저온 플라즈마 처리는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 직접 또는 간접 플라즈마 처리이고,
    상기 잔류세제성분 저감 단계에서 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법.
  5. 청구항 4에서,
    상기 저온 플라즈마 처리는 상기 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 방식으로 주입된 공기에 대해 플라즈마를 생성하여 상기 피세척물이 안치된 처리 챔버로 플라즈마 공기를 주입하여 간접 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법.
  6. 청구항 5에서,
    상기 플라즈마 생성은 0.4 ~ 0.5A 전류세기로 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 방법.
  7. 세척물의 잔류세제성분을 저감하는 시스템에 있어서,
    플라즈마 생성가스에 대해 저온 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기;
    상기 플라즈마 생성기에서 플라즈마 생성된 플라즈마 가스를 처리챔버로 블로윙 공급하는 블로워;
    상기 플라즈마 가스 분위기에서 세척 후 건조된 상기 피세척물에 대해 간접 플라즈마 처리를 수행하여 상기 잔류세제성분을 저감시키는 처리챔버; 및
    상기 플라즈마 생성기를 통한 상기 저온 플라즈마의 생성, 상기 블로워를 통한 블로윙 및 상기 처리챔버 내에서 상기 피세척물에 대한 상기 저온 플라즈마 처리를 제어하는 제어부를 포함하는, 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템.
  8. 청구항 7에서,
    상기 처리챔버는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 간접 플라즈마 처리 수행 전 세척된 상기 피세척물을 건조시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템.
  9. 청구항 7 또는 8에서,
    상기 플라즈마 생성기는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 방식으로 상기 저온 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템.
  10. 청구항 9에서,
    상기 플라즈마 생성기는 상기 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 방식으로 상기 플라즈마 생성가스로 주입된 공기에 대해 0.4 ~ 0.5A 전류세기 조건 하에서 상기 저온 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 잔류세제성분 저감 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000325735A (ja) 1999-03-16 2000-11-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プラズマ処理用吸着体、該吸着体を用いた有害物質の分解装置及び分解方法
JP2012085791A (ja) 2010-10-19 2012-05-10 Chokichi Sato 水蒸気プラズマを用いたアフラトキシン除去方法
KR20140083594A (ko) 2012-12-26 2014-07-04 가천대학교 산학협력단 비열 플라즈마를 이용한 농식품 표면의 잔류농약성분의 분해 제거방법
KR20170050258A (ko) 2015-10-30 2017-05-11 주식회사 리노셈 유전체장벽 방전에 의한 비열 플라즈마를 이용하는 식품 살균 장치 및 살균 방법

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