KR20220001584A - 증발기 표면에 악취 미생물 고정화 방법 - Google Patents

증발기 표면에 악취 미생물 고정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 차량용 공조시스템의 냄새 재현장치의 냄새 재현 가속화를 위한 증발기 전처리 방법에 관한 것으로서, 본 개시의 증발기 표면 전처리 방법은, 악취 미생물 접종원 준비 단계; 증발기 준비 및 전처리 단계; 및 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

증발기 표면에 악취 미생물 고정화 방법{Method for immobilizing malodorous microorganisms on the surface of evaporator}
본 개시는 증발기 표면에 악취 미생물 고정화 방법에 관한 것이다.
경제 성장과 함께 삶의 질이 개선되면서 건강 및 웰빙에 대한 소비자의 관심이 증가하고 있으며, 이에 따라 다중이용시설, 자동차 등의 실내 공기질 규제가 강화되고 있다.
자동차 제조사는 신차의 실내 공기질 규제 대응을 위해 톨루엔 등 7종의 휘발성유기화합물(VOCs)을 관리하고 있고, 또한 소비자의 냄새 불만을 줄이기 위해서 냄새 저감 소재 적용을 증가하여 관리를 강화하고 있는 추세이다.
최근에는 신차의 휘발성유기화합물(VOCs)/냄새와 함께 중고차의 에어벤트 냄새에 대한 소비자 불만이 증가하고 있는 상황이다.
즉, 중고차의 에어벤트 불쾌한 냄새는 크게 다음 세가지 원인에 의해서 발생한다.
첫째, 공조시스템(Heating, Ventilation, Air Conditioning : HVAC)을 외기모드로 운전할 경우 매연, 분뇨 냄새 등 대기 중의 냄새물질이 유입되어 발생한다. 둘째, 외기/실내에서 공조시스템으로 유입된 냄새물질이 필터 등 공조부품에 흡착되었다가 탈착되어 발생한다. 셋째, 대기 중에 부유하는 악취 유발 미생물이 공조시스템에 유입되어 증발기 등 공조부품에 부착, 바이오필름 형성 및 대사활동을 통해 생성된 대사 부산물인 미생물 휘발성유기화합물(mVOCs)이 배출되어 발생한다.
이에 따라, 자동차 제조사 및 공조 협력사들은 에어벤트 불쾌한 냄새 저감을 위하여 활성탄이 첨가된 콤비네이션필터, 살균 및 탈취기능이 있는 이오나이저, 미생물 성장을 억제하기 위한 항균코팅 증발기 등의 개발 및 적용을 확대하고 있다.
하지만 이와 같은 개선 노력에도 불구하고 여전히 에어벤트 불쾌한 냄새에 대한 소비자 불만은 증가하고 있다. 이와 같이 에어벤트 불쾌한 냄새에 대한 차량 내구품질 조사(VDS) 품질지수가 악화되는 등 소비자 불만이 증가하는 이유는 냄새 저감기술의 제품성능 평가와 함께 냄새 개선효과 평가가 적절히 이뤄지지 않는 것이 한가지 원인이라고 판단된다.
이에, 냄새 저감기술에 대한 개선효과를 평가하기 위해 소비자 사용 조건이 반영된 냄새 재현 장치 개발이 필요한 실정이다.
본 개시는 냄새 저감기술이 반영된 공조시스템의 냄새 개선효과 평가를 위해 필드환경 및 차량조건 구현이 가능하도록 된 차량용 공조시스템의 냄새 재현장치의 냄새 재현 가속화를 위한 증발기 전처리 방법을 제공하고자 한다.
본 개시 일 구현예의 증발기 표면 전처리 방법은 악취 미생물 접종원 준비 단계; 증발기 준비 및 전처리 단계; 및 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 악취 미생물 접종원 준비 단계;는 악취 미생물 준비 단계; LB broth 액체 배지 준비 단계; 악취 미생물을 LB broth 액체 배지 에서 액상 배양하는 단계; 및 배양된 악취 미생물 농축 및 회수 단계;를 포함할 수 있다.
상기 증발기 준비 및 전처리 단계;는 증발기 냉매 파이프 밀폐 단계; 냉매 파이프가 밀폐된 증발기 유수처리 단계; 및 유수처리된 증발기 건조 단계;를 포함할 수 있다.
상기 냉매 파이프가 밀폐된 증발기 유수처리 단계는 유수처리 장치에 증발기를 설치하고 유수처리 하여 표면을 세척하는 단계로서, 상기 유수처리 장치는 사각상자, 증발기 홀더, 세척수 유입구 및 세척수 배출구로 이루어질 수 있다. 구체적으로 세척수는 수돗물일 수 있다.
상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계;는 악취 미생물 혼합액 준비 단계; 악취 미생물 혼합액 분무 단계; 및 악취 미생물 혼합액이 분무된 증발기 건조 단계;를 포함할 수 있다.
상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계에서, 상기 혼합액 분무 단계; 및 악취 미생물 혼합액이 분무된 증발기 건조 단계;를 순차적으로 2회 이상 반복 실시할 수 있다. 구체적으로 상기 혼합액 분무 단계; 및 악취 미생물 혼합액이 분무된 증발기 건조 단계;는 순차적으로 3회 내지 4회 반복 실시될 수 있다.
상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계; 이후에 바이오필름 생성 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 바이오필름 생성 단계;는 LB Broth 영양액 준비 단계; LB Broth 영양액 분무 단계; 및 영양액이 분무된 증발기 건조 및 배양 단계;를 포함할 수 있다.
상기 바이오필름 생성 단계에서, 상기 LB Broth 영양액 분무 단계; 및 영양액이 분무된 증발기 건조 및 배양 단계;를 순차적으로 2회 이상 반복 실시할 수 있다. 구체적으로 상기 LB Broth 영양액 분무 단계; 및 영양액이 분무된 증발기 건조 및 배양 단계;는 순차적으로 5 내지 7회 반복 실시될 수 있다.
본 개시 일 구현예에 따르면, 증발기 표면 미생물 증식 및 대사 부산물 발생에 의한 냄새 영향 평가가 가능하고, 단시간 가속 평가가 가능하여 차량 공조 시스템의 냄새 재현 장치 목적 달성이 가능하여, 필드 조건을 반영한 냄새 재현이 가능할 수 있다.
본 개시 일 구현예에 따르면, 시스템 단위 종합 평가 및 부품별/기술별 냄새 저감 기여도 평가가 가능할 수 있다.
본 개시 일 구현예에 따르면 HVAC 모듈 단위의 종합적인 비교평가가 가능할 수 있다.
본 개시 일 구현예에 따르면 노화상태 및 악취 미생물 활성 유무에 따른 냄새 영향 평가가 가능하고, 증발기 개선 예컨대, 배수성 용이구조 및 신규 항균코팅등의 효과 평가가 가능하여 증발기 냄새 저감 기여도 평가가 가능할 수 있다.
궁극적으로 본 개시 일 구현예에 따르면 냄새 저감 기술의 개선효과 검증 강화를 통하여 감성품질 강화에 기여할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 차량용 공조시스템의 냄새 재현장치의 냄새 재현 가속화를 위한 증발기 전처리 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 2는 유수처리장치(50)의 모식도 이다.
도 3은 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계 중 혼합액 분무 단계 및 증발기 건조 단계를 도시한 것이다.
도 4는 바이오필름 생성 단계 중 영양액 분무 단계와 증발기 건조 및 배양 단계를 도시한 것이다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 개시 일 구현예는 HVAC(Heating Ventilation, Air Conditioning) 모듈을 냄새 재현 평가에 적용 및 차량 운행 및 정차 시 공조 시스템이 노출되는 일반 대기 환경 조건(온도, 습도, 먼지, 미생물, 오염가스 등), 차량 조건 (냉매에 의한 에바코어 냉각, 온수에 의한 히터코어 가열) 및 사용자 조건 (A/C 사용 패턴 등) 구현을 통하여 공조냄새를 재현할 수 있는 차량 공조 시스템 냄새 재현 장치를 보완하기 위한 증발기 표면에 평가균주 고정화 방법에 관한 것이다.
본 개시 도 1은 증발기 표면 평가균주 고정화 방법의 모식도로, 악취 미생물 접종원 준비 단계(10), 증발기 준비 및 전처리 단계(20) 및 악취 미생물 고정화 단계(30)를 도시하고 있다.
상기 악취 미생물 접종원 준비 단계(10)는 악취 미생물 준비 단계(11), LB broth 액체 배지 준비 단계(12), 악취 미생물을 LB broth 액체 배지 에서 액상 배양하는 단계(13) 및 배양된 악취 미생물 악취 미생물 농축 및 회수 단계(14)를 포함할 수 있다.
상기 악취 미생물 준비 단계(11)에서 공조 냄새 발생 차량의 HVAC에서 검출된 악취 유발 세균 12종을 사용하였다. 악취 유발 세균 12종을 한천 고체 배지에 접종하여 30℃ 인큐베이터에서 5 내지 7일간 순수 배양하였다.
상기 LB broth 액체 배지 준비 단계(12)에서 3차 증류수 1L당 LB Broth 25g를 첨가하는 조성으로 2L를 제조하고, 12개의 250㎖ 삼각플라스크에 100 mL씩 나누어 담고 실리스토퍼와 알루미늄 호일로 입구를 봉하였다. 삼각플라스크를 고압멸균기에 넣고 120 ℃에서 15분간 배지를 멸균한 후에 고압멸균기에서 꺼내 상온까지 식혔다.
상기 악취 미생물을 LB broth 액체 배지 에서 액상 배양하는 단계(13)에서 한천 고체배지에서 배양한 악취 미생물을 백금이를 사용하여 액체배지에 접종하였다. 백금이는 사용 전에 알코올램프에 달구어 멸균 처리한 후 사용하고, 사용 후에도 알코올램프에 달구어 멸균 처리하였다. 12종의 악취 미생물을 각각 접종한 삼각플라스크를 30 ℃, 150 rpm의 진탕 배양기에서약 3~4일간 배양하였다.
상기 배양된 악취 미생물 농축 및 회수 단계(14)에서, 12종의 악취 미생물 농축 배양액을 50㎖ 원심분리관에 나누어 담고 원심분리기를 사용하여 4℃, 10,000±2,000rpm으로 10분간 처리한 후 피펫을 이용하여 상등액을 조심히 제거하였다. 각 원심분리관에 멸균한 0.82% NaCl 용액을 50㎖가 되도록 채우고, 증발기에 접종하기 전까지 4℃에서 냉장 보관하였다.
상기 증발기 준비 및 전처리 단계(20)는 증발기 냉매 파이프 밀폐 단계(21), 냉매 파이프가 밀폐된 증발기 유수처리 단계(22) 및 유수처리된 증발기 건조 단계(23)를 포함할 수 있다.
상기 증발기 냉매 파이프 밀폐 단계(21)에서 유수처리 과정에서 증발기의 냉매 파이프 내부로 수분이 유입되지 않도록 실험실용 랩이나 테프론 테이프를 사용하여 단단히 밀폐하였다. 이는 수분 유입으로 인해 재현평가 중에 냉각장치 고장을 사전에 예방하기 위한 조치이다.
상기 냉매 파이프가 밀폐된 증발기 유수처리 단계(22)는 [도 2]와 같은 유수처리 장치(50)에 증발기를 설치하고 수돗물을 2L/분씩 72시간 동안 흘려주었다. 이는 증발기 표면의 계면활성제 성분을 제거하고, 친수 코팅층을 노화시켜서 미생물 부착 및 Gas 흡착이 용이하게 하여 냄새 재현을 가속시키기 위한 조치이다. 유수처리장치(50)는 플라스틱 또는 금속소재의 사각상자(51), 증발기 홀더(52), 수돗물 유입구(53), 수돗물 배출구(54)로 구성되었다.
상기 유수처리된 증발기 건조 단계(23)에서 유수처리 후에 유수처리 장치에서 탈거하여 24시간 동안 수직으로 배수시킨 후에 24시간 이상 수평으로 거치하여 상온 조건에서 충분히 건조하였다.
상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계(30)는 악취 미생물 혼합액 준비단계(31), 악취 미생물 혼합액 분무 단계(32), 악취 미생물 혼합액이 분무된 증발기 건조 단계(33)를 포함할 수 있다. 혼합액 분무 단계(32) 및 증발기 건조 단계(33)는 3 내지 4회 반복하여 악취 미생물을 증발기 표면에 부착시킬 수 있다 (도 3 참조).
상기 악취 미생물 혼합액 준비단계(31)에서 각 악취 세균별 농축액을 5L 비이커에 혼합하고, 악취 세균 혼합액과 0.82% NaCl 용액을 1:2로 희석 및 미세먼지(A2 Fine dust)를 1.5g/L가 되도록 첨가하여 1시간 동안 충분히 혼합 교반하였다. 미세먼지를 첨가하는 이유는 악취 유발 세균과 증발기 코팅표면의 항균제와의 접촉을 억제하고 증발기 표면에 세균의 부착을 용이하게 하기 위함이다.
상기 악취 미생물 혼합액 분무 단계(32)에서, 블로팬이 작동하는 Fume Hood 내부에 증발기를 수직으로 거치한 상태에서 증발기 1개당 100㎖의 혼합액을 앞뒷면에 충분히 뿌려주었다. 증발기 하단에는 증발기에 분무된 혼합액을 회수할 수 있는 트레이를 설치하고, 회수된 혼합액은 증발기 앞뒷면에 다시 뿌려주었다.
상기 악취 미생물 혼합액이 분무된 증발기 건조 단계(33)에서, 블로팬이 작동하는 Fume Hood 내부에 증발기를 수직으로 거치한 상태에서 3~4시간 동안 건조시켰다. 혼합액 분무 및 증발기 건조를 2일 동안 3~4회 반복하되, 1일차에서 2일차로 넘어가는 야간시간 동안에 증발기는 지퍼백에 밀봉하여 내부가 30℃인 인큐베이터에 보관하였다.
상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계(30) 이후에 바이오필름 생성 단계(40)를 더 포함할 수 있다. 바이오필름 생성 단계(40)는 LB Broth 영양액 준비 단계(41), LB Broth 영양액 분무 단계(42) 및 영양액이 분무된 증발기 건조 및 배양 단계(43)를 포함할 수 있다. 바이오필름 생성 단계에서 영양액 분무 단계(42)와 증발기 건조 및 배양 단계(43)를 5 내지 7회 반복하여 악취 미생물이 활성화 되어 증발기 표면에 고정되도록 할 수 있다 (도 4 참조).
상기 LB Broth 영양액 준비 단계(41)에서 접종원 준비(10)에서 준비한 LB Broth 액상배지 4㎖를 0.82% NaCl 용액에 첨가하여 0.1% LB Broth 영양액 1L를 만들고, 1시간 동안 충분히 혼합 교반하였다.
상기 LB Broth 영양액 분무 단계(42)에서 블로팬이 작동하는 Fume Hood 내부에 증발기를 수직으로 거치한 상태에서 1개당 50㎖의 혼합액을 앞뒷면에 충분히 뿌려주었다. 증발기 하단에는 증발기에 분무된 영양액을 회수할 수 있는 트레이를 설치하고, 회수된 영양액은 증발기 앞뒷면에 다시 뿌려주었다.
상기 영양액이 분무된 증발기 건조 및 배양 단계(43)에서 블로팬이 작동하는 Fume Hood 내부에 증발기를 수직으로 거치한 상태에서 3~4시간 동안 건조시킨 후에 지퍼백에 밀봉하여 내부가 30℃인 인큐베이터에 보관하였다. 영양액 분무 및 증발기 건조/배양은 5~7일 동안 매일 반복하여 악취 미생물이 활성화되어 증발기 표면에 고정되도록 하였다.
상기 방법으로 미생물이 배양된 증발기를 이용하여 공조 냄새 재현 평가를 2개월간 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1에서는 기존 방법으로 준비된 증발기와 본 실시예 방법으로 준비된 증발기를 각각 사용한 공조 냄새 재현 장치를 사용하여 냄새물질 별로 그 농도를 2회 측정하였다. 또한 3 종류 중고차의 냄새물질 별 농도를 측정하였다.
구 분 최소감지농도
[ppm]		 재현장치 [ppm] 중고차 [ppm]
분류 냄새물질명 기존 1차 기존 2차 개선 1차 개선 2차 Type1 Type2 Type3
알데히드류 Acetaldehyde 0.186 0.017 0.028 0.009 0.048 0.033 0.061 0.055
Propionaldehyde 0.0087 0.002 n.d n.d 0.004 0.006 0.012 0.006
Butyraldehyde 0.00891 0.002 n.d n.d n.d 0.004 0.007 0.004
Nonanal 0.00224 0.002 0.001 0.001 0.001 0.005 0.011 0.009
VOCs 2-Butoxy ethanol 0.046 0.016 0.162 0.013 0.122 n.d 0.002 0.004
2-Ethyl-1-hexanol 0.246 0.005 0.001 n.d 0.001 0.004 0.027 0.020
Methyl ethyl ketone 0.44 0.003 0.015 0.007 0.008 0.009 0.003 0.003
Methyl Isobutyl ketone 0.17 0.001 0.001 n.d n.d 0.007 0.018 0.002
Acetone 14.2 n.d 0.002 0.005 0.001 n.d n.d n.d
n-Butyl acetate 0.196 0.001 0.001 0.001 n.d 0.003 0.004 0.002
Ethyl acetate 0.87 0.003 0.016 0.005 0.002 0.001 n.d n.d
Toluene 0.33 0.018 0.054 0.027 0.014 0.016 0.021 0.015
Styrene 0.035 0.001 0.002 0.001 n.d n.d 0.006 0.002
Xylene 0.058 0.004 0.010 0.005 0.009 0.006 0.024 0.007
Ethyl benzene 0.17 0.002 0.006 0.002 0.003 0.003 0.010 0.003
Octane 1.7 0.001 0.001 n.d n.d n.d 0.002 n.d
Nonane ② 2.2 n.d 0.002 n.d 0.001 n.d n.d n.d
Heptane 0.67 n.d 0.002 0.001 n.d n.d 0.001 n.d
유기산류 Acetic acid 0.145 0.002 n.d 0.001 n.d n.d n.d n.d
아민류 Tri-methyl amine 0.00032 n.d n.d 0.001 n.d n.d n.d n.d
악취강도 (=∑검출농도/최소감지농도) 2.0 2.5 4.0 4.2 3.8 4.8 5.9
관능평가 확인불가 / 2.5 확인불가 / 2.5 물비린내 / 3.0 쉰내 / 3.0 물비린내 / 3.0 비린내 / 3.5 비린내 / 4.0
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 개시 일 구현예의 방법으로 제조된 증발기를 사용하는 경우, 기존 방법에 비하여 냄새 물질의 농도 및 악취 강도가 높게 측정되었고, 관능 평가 결과 역시 동일하게 악취가 감지되는 것을 알 수 있었다.
아울러, 이미 사용된 3 종류의 중고차와의 비교 결과 냄새 물질의 농도 및 악취 강도가 유사하게 측정되었고, 관능 평가 결과 역시 동일한 결과를 나타내었다.
이에, 본 개시 일 구현예의 방법에 따라 제조된 증발기를 사용하는 경우 필드 조건을 반영한 냄새가 재현될 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
50 : 유수처리장치 51 : 사각 상자
52 : 증발기 홀더 53 : 수돗물 유입구
54 : 수돗물 배출구

Claims (9)

  1. 악취 미생물 접종원 준비 단계;
    증발기 준비 및 전처리 단계; 및
    악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계;를 포함하는, 증발기 표면 전처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 악취 미생물 접종원 준비 단계;는
    악취 미생물 준비 단계;
    LB broth 액체 배지 준비 단계;
    악취 미생물을 LB broth 액체 배지 에서 액상 배양하는 단계; 및
    배양된 악취 미생물 농축 및 회수 단계;를 포함하는, 증발기 표면 전처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증발기 준비 및 전처리 단계;는
    증발기 냉매 파이프 밀폐 단계;
    냉매 파이프가 밀폐된 증발기 유수처리 단계; 및
    유수처리된 증발기 건조 단계;를 포함하는, 증발기 표면 전처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉매 파이프가 밀폐된 증발기 유수처리 단계는 유수처리 장치에 증발기를 설치하고 유수처리 하여 표면을 세척하는 단계로서,
    상기 유수처리 장치는 사각상자, 증발기 홀더, 세척수 유입구 및 세척수 배출구로 이루어진, 증발기 표면 전처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계;는
    악취 미생물 혼합액 준비 단계;
    악취 미생물 혼합액 분무 단계; 및
    악취 미생물 혼합액이 분무된 증발기 건조 단계;를 포함하는, 증발기 표면 전처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계;에서
    상기 혼합액 분무 단계; 및 악취 미생물 혼합액이 분무된 증발기 건조 단계;를 순차적으로 2회 이상 반복 실시하는, 증발기 표면 전처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 악취 미생물을 증발기 표면에 고정화하는 단계; 이후에
    바이오필름 생성 단계;를 더 포함하는, 증발기 표면 전처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 바이오필름 생성 단계;는
    LB Broth 영양액 준비 단계;
    LB Broth 영양액 분무 단계; 및
    영양액이 분무된 증발기 건조 및 배양 단계;를 포함하는, 증발기 표면 전처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바이오필름 생성 단계;에서,
    LB Broth 영양액 분무 단계; 및 영양액이 분무된 증발기 건조 및 배양 단계;를 순차적으로 2회 이상 반복 실시하는, 증발기 표면 전처리 방법.
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