KR20230151456A

KR20230151456A - 서방형 이산화염소 가스 발생 키트 및 방법

Info

Publication number: KR20230151456A
Application number: KR1020230031455A
Authority: KR
Inventors: 탁준배; 최종근
Original assignee: 탁준배; 에이비씨메디칼 주식회사
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-11-01

Abstract

본 발명은 위험한 고농도 가스 발생없이 장기간에 걸쳐 서방형으로 이산화염소 가스를 발생하기 위한 발생 방법에 관한 것이다. 본 발명의 서방형 이산화염소 가스 발생 방법을 이용하는 경우 꿀벌 군집의 감염관리를 위해 꿀벌의 손상 없는 저농도로 이산화염소 가스를 생산할 수 있어 봉군의 교체시까지 장기간 소독의 목적을 달성할 수 있다.

Description

서방형 이산화염소 가스 발생 키트 및 방법 {Kit and Method for sustained production of Chlorine dioxide gas}

본 발명은 이산화염소 가스를 수개월간 서방형으로 발생하기 위한 발생 방법에 관한 것이다.

종래 아염소산 나트륨을 포함하는 수용액이나, 겔제에 자외선을 조사하면 이산화염소가 발생된다는 점은 잘 알려져 있었다(특허문헌 1). 그러나 순수한 물에 아염소산 나트륨을 용해시킨 수용액에 자외선을 조사하면 반응이 너무 느리고 이산화염소의 생산량이 적어 소독 또는 멸균이 가능할 정도의 농도로 이산화염소를 발생시킬 수는 없었다. 또한, 아염소산 나트륨과 구연산 등의 산을 접촉시키면 이산화염소가 생성된다는 점도 잘 알려져 있었으나(특허문헌 2), 아염소산 나트륨과 구연산을 접촉시키는 방법은 한번 반응이 시작되면 중단할 수 없고, 구연산 대신 황산이나 염산을 사용할 경우에는 위험하고, 자칫 반응이 과도하게 진행되어 폭발의 위험이 있다. 따라서, 안전하게 저농도로 이산화염소 가스를 생산 방법이 필요하였다.

꿀벌은 잘 알려진 바와 같이 식물의 수분작용에 중요한 역할을 수행하므로, 생태계의 유지에 매우 중요한 역할을 한다. 그러나 꿀벌은 진균, 세균, 바이러스 등 다양한 원인체에 의한 질병에 매우 취약하고, 농작물의 생산성 향상 목적의 방제용 농약, 살충제 등의 화학물질이 오히려 꿀벌에 작용하여 꿀벌의 군집에 큰 피해를 입히는 경우가 빈번하게 발생한다. 특히 최근에는 꿀벌의 봉군 붕괴 이상(colony collapse disorder, CCD)이라는 현상이 미국, 캐나다, 유럽, 남미 지역 및 아시아 등지에서 나타나고 있으며, 이러한 봉군 붕괴 이상은 명확한 원인은 밝혀지지 않았으나, 꿀벌에 만연하는 각종 질병과 해충, 세균 및 바이러스 병원체의 등장이 복합적으로 작용하여 나타나는 것으로 알려졌다. 따라서, 꿀벌 자체에는 해가 없으면서도 꿀에 잔류하지 않고 소독 효과가 우수한 소독제 개발이 필요하다.

대한민국 특허 제10-1315260호(특허문헌 3)는 이산화염소 기체를 이용한 낭충봉아부패병 등의 전염성 질병의 예방 및 치료를 위한 소독장치를 개시하고 있다. 이산화염소는 10% 이상의 농도에서 폭발하여 보관이나 운반이 불가하므로, 상기 특허는 알칼리성 염과 반응시켜 안정화시킨 안정화 이산화염소를 자외선과 반응시키면 안전하게 이산화염소 기체가 발생되고 소독 효과가 우수함을 개시한 바 있다. 그러나 상기 장치는 전기 장치를 포함하므로 관리에 어려움이 있어 상업화에 실패하였다.

또한, 종래 아염소산 수용액에 구연산을 첨가하는 방법은 매우 폭발적으로 이산화염소 발생이 일어나나, 수용액 내에 이산화염소가 용해되어 생성된 가스가 서서히 방출되면서 가스 발생량이 줄어들어 최장 2주 정도면 가스 발생이 종료되어 버리는 문제가 있었다(도 4 참조).

따라서 전기 장치를 포함하지 않으면서도 저농도에서 장기간 안정적으로 이산화염소 기체를 발생시킬 수 있는 방법 및 장치의 개발이 필요한 실정이다.

일본 공개특허공보 제2005-224386호 (2005.08.25. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1807966호 (2017.12.05. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1315260호 (2013.09.30. 등록)

상술한 바와 같이, 꿀벌의 전염성 질환을 예방 또는 치료하기 위한 안전하고 장기적으로 사용이 용이한 소독방법의 개발이 필요한 실정이다. 특히 꿀벌은 다른 가축과는 다르게 감염병 발생시 이환된 꿀벌만을 격리하는 것이 불가능하고, 감염된 꿀벌에서 원인체 전부를 제거하는 것이 불가하므로, 꿀벌 집단의 감염관리를 위해서는 꿀벌 집단 전부에 대한 소독이 가능한 환경을 조성하고 상기 환경을 벌의 평균 수명인 60일 이상 지속해 주어 병원체에 의해 감염되지 않은 봉군으로 세대교체가 될 수 있도록 유도할 필요가 있다.

따라서, 본 발명자들은 꿀벌의 군집 관리를 위하여 사용이 간편하면서도 안전하게 장기간 지속적으로 이산화염소 가스 생산이 가능한 방법 및 장치를 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과 아염소산 나트륨을 포함하는 겔 조성물에 히드록시기(-OH group)를 포함하는 유기물, 및 유기산을 첨가할 경우 이산화염소가 낮은 농도로 장기간 생성되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 아염소산염 겔을 포함하는 제1제, 히드록시기를 포함하는 유기물을 포함하는 제2제, 및 유기산을 포함하는 제3제를 포함하는 이산화염소 가스 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 꿀벌의 군집관리를 위한 이산화염소 가스의 발생방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 이산화염소 가스 발생 키트를 제공하는 것이다:

(a) 아염소산염을 포함하는 제1제, (b) 히드록시기를 포함하는 유기물을 포함하는 제2제, 및 (c) 유기산을 포함하는 제3제.

본 발명의 상기 제1제는 제2제와 반응하여 이산화염소 가스를 장기간 꾸준히 발생시키는 특징이 있다. 상기 제2제의 종류는 하기 표 1에 나열된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 상기 제1제와 제2제의 반응은 반응의 시작시간을 특정할 수 없다는 문제가 있다. 또한, 교반을 시킬 경우에는 폭발할 위험성이 있다.

이에 본 발명자들은 유기산을 포함하는 제3제를 포함시켜, 제1제와 빠르게 반응을 시작할 수 있도록 하였다. 그 결과, 제3제와 제1제의 반응에 의해 이산화염소 가스가 신속하게 생성되었고, 이산화염소 가스는 제2제와의 반응을 촉진하였다. 이에 따라 제3제로는 제1제와 신속히 반응하여 이산화염소 가스 발생 반응의 시점을 통제할 수 있고, 제2제로는 장기간 서방형으로 이산화염소 가스를 발생시킬 수 있다는 특징이 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 아염소산염은 아염소산 나트륨, 아염소산 칼륨, 아염소산 리튬, 아염소산 칼슘, 아염소산 마그네슘, 및 아염소산 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 아염소산염을 포함하는 제1제에 있어서, 상기 아염소산염의 농도는 제1제의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 %(w/w)이다. 보다 구체적으로, 상기 겔 중에서 아염소산염의 농도는 0.1 내지 10 %(w/w), 0.1 내지 8 %(w/w), 0.1 내지 7 %(w/w), 0.1 내지 6 %(w/w), 0.1 내지 5 %(w/w), 0.1 내지 4%(w/w), 0.1 내지 3 %(w/w), 0.1 내지 2 %(w/w), 0.1 내지 1 %(w/w), 0.1 내지 0.5 %(w/w), 10 %(w/w), 9 %(w/w), 8 %(w/w), 7 %(w/w), 6 %(w/w), 5 %(w/w), 4 %(w/w), 3 %(w/w), 2 %(w/w), 1 %(w/w), 0.5 %(w/w), 0.1 %(w/w), 또는 이들 사이의 수치범위일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 상기 아염소산을 포함하는 제1제는 수용액 형태로 제공될 수 있고, 또는 겔의 형태로 제공될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 겔은 한천, 카라기난, 펙틴, 젤라틴, 전분, 또는 이들의 조합을 포함하는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 히드록시기(-OH)를 포함하는 유기물은 글리세린, 글루코만난, 포도당, 과당, 갈락토오스, 수크로오스, 락토오스, 말토오스, 소르비톨, 트레할로스, 잔탄검, 에탄올, 글루탐산나트륨, 실리카겔, 또는 이들의 조합이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 유기물을 포함하는 제2제에 있어서, 상기 유기물의 첨가량은 제1제인 이산화염소 겔의 중량을 기준으로 0.1 내지 15 %(w/w)이다. 보다 구체적으로, 상기 유기물의 첨가량은 이산화염소 겔의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 %(w/w), 0.1 내지 9 %(w/w), 0.1 내지 8 %(w/w), 0.1 내지 7 %(w/w), 0.1 내지 6 %(w/w), 0.1 내지 5 %(w/w), 0.1 내지 4.5 %(w/w), 0.1 내지 4%(w/w), 0.1 내지 3.5 %(w/w), 0.1 내지 3 %(w/w), 0.1 내지 2.5 %(w/w), 0.1 내지 2 %(w/w), 0.1 내지 1.5 %(w/w), 0.1 내지 1 %(w/w), 0.1 내지 0.5 %(w/w), 10 %(w/w), 9 %(w/w), 8 %(w/w), 7 %(w/w), 6 %(w/w), 5 %(w/w), 4 %(w/w), 3 %(w/w), 2 %(w/w), 1 %(w/w), 0.5 %(w/w), 0.1 %(w/w), 또는 이들 사이의 수치범위일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 유기산은 젖산, 아세트산, 포름산, 구연산, 옥살산, 아스코르브산, 또는 이들의 조합을 포함하는 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 유기산을 포함하는 제3제에 있어서, 상기 유기산의 첨가량은 제1제인 이산화염소 겔의 중량을 기준으로 0.001 내지 1 %(w/w)이다. 보다 구체적으로, 상기 유기산의 첨가량은 이산화염소 겔의 중량을 기준으로 0.001 내지 1%(w/w), 0.001 내지 0.9 %(w/w), 0.001 내지 0.8 %(w/w), 0.001 내지 0.7 %(w/w), 0.001 내지 0.6 %(w/w), 0.001 내지 0.5 %(w/w), 0.001 내지 0.4 %(w/w), 0.001 내지 0.3 %(w/w), 0.001 내지 0.2 %(w/w), 0.001 내지 0.1 %(w/w), 0.001 내지 0.09 %(w/w), 0.001 내지 0.08 %(w/w), 0.001 내지 0.07 %(w/w), 0.001 내지 0.06 %(w/w), 0.001 내지 0.05 %(w/w), 0.001 내지 0.04 %(w/w), 0.001 내지 0.03 %(w/w), 0.001 내지 0.02 %(w/w), 0.001 내지 0.01 %(w/w), 0.1%(w/w), 0.05 %(w/w), 0.04%(w/w), 0.03%(w/w), 0.02%(w/w), 0.01%(w/w), 0.009%(w/w), 0.008%(w/w), 0.007%(w/w), 0.006%(w/w), 0.005%(w/w), 0.001%(w/w), 또는 이들 사이의 수치범위일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 아염소산 겔을 포함하는 제1제는 용기에 담긴 상태로 제공될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제2제는 분말 형태로 제공된다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제3제는 분말 형태로 제공된다.

본 발명의 키트는 상기 제1제가 담긴 용기에 상기 제2제 및 제3제를 첨가하는 방식에 의해 사용된다. 상기 제1제, 제2제 및 제3제가 접촉되면 이산화염소 기체가 발생된다.

본 발명의 실시예에서 입증된 바와 같이, 본 발명의 이산화염소 발생 키트의 제1제, 제2제 및 제3제를 접촉하면 수시간 후부터 이산화염소 가스가 발생된다.

상기 이산화염소 가스의 농도는 초기 1 내지 3일간은 0.5 내지 1 ppm의 농도가 유지되고, 3일 이후에는 60일 이상 0.03 내지 0.05 ppm의 농도를 유지할 수 있다.

본 발명의 이산화염소는 미국환경보호청에 의해 음용수의 정수 처리시 발암물질인 트리할로메탄을 생성하지 않아 안전한 살균 소독제로 사용가능한 것으로 확인되었다. 또한 탄저균의 살균 및 소독에 사용된 바 있다. 상기 이산화염소는 또한 세계보건기구에 의해 식품첨가물 중 가장 안전한 기준인 A-1 등급을 받은 소독제이며, 미국식품의약품안전청 및 대한민국 식약처에서 과일, 채소, 식품 용기 등의 세척에 살균 목적으로 사용가능한 것으로 알려져 있다.

본 발명의 이산화염소는 다른 염소계 소독제인 차아염소산(락스), 클로라민과는 달리, 소독과정에서 발생하는 트리할로메탄, 할로아세토니트릴, 할로아세틱애시드, 요오드산염, 브롬산염, 알데히드, 케톤, 벤젠 등의 유독한 부산물이 발생하지 않아 안전성이 높은 특징이 있다.

또한, 본 발명의 이산화염소는 다양한 세균 및 바이러스에 대하여 우수한 소독효과가 있다(Morino et al., Letters in Applied Microbiology 53, 628-634, 2011).

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 꿀벌의 군집관리를 위한 이산화염소 가스의 발생방법을 제공한다:

(a) 상술한 키트의 제1제를 포함하는 용기에 제2제 및 제3제를 첨가하는 단계; 및

(b) 상기 제1제, 제2제 및 제3제를 포함하는 용기를 벌통에 설치하는 단계.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 이산화염소 가스의 발생방법은 10 내지 50℃의 기온 조건에서 사용되는 것이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (a) 및 (b) 단계를 포함하는 본 발명은 (c) 상기 용기에 제1제, 제2제, 제3제, 또는 이들의 조합을 추가적으로 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 구현예에 있어서, 상기 (a) 및 (b) 단계를 포함하는 본 발명은 (c) 상기 키트를 교체하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (c) 단계는 이산화염소의 발생이 지속됨에 따라 이산화염소의 원료가 되는 상기 제1제, 제2제, 또는 제3제가 소모되어 발생량이 감소되는 경우, 이산화염소의 원료를 보충해주거나, 키트를 새것으로 교체하여 다시 이산화염소 발생량을 증가시키는 단계이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, (c) 상기 키트의 교체 주기는 2개월 내지 3개월이다. 본 발명의 방법에 이용되는 상기 키트는 지속기간이 꿀벌의 평균 수명인 60일 이상이므로 병원체에 의해 감염되지 않은 봉군으로 세대교체가 될 때까지 사용이 가능하다는 특징이 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 이산화염소 가스는 꿀벌의 세균, 바이러스, 또는 진균성 병원체를 소독하는 것이다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 이산화염소 가스는 제초제를 제거하는 것이다. 상기 제초제는 만코제브(mancozeb), 에틸렌티오유레아(ethylenethiourea), 테부코나졸(tebuconzole), 아족시스트로빈(azoxystrobin), 다이메토몰프(dimethomorph), 메타미디도포스(methamidophos), 또는 이들의 조합이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 종래의 초기 높은 가스 발생을 낮추고 보관이 짧은 이산화염소 가스를 장기간에 걸처 서방형으로 발생하기 위한 키트 및 방법을 제시한다. 본 발명의 이산화염소 발생 키트 및 발생방법을 이용하는 경우 고농도로 인한 유해성 없이 장기간 이산화염소 가스를 생산할 수 있어 봉군 전체에서 감염된 벌의 세대 교체시까지 안전하게 이산화염소 가스를 생산하여 공간 및 사물의 살균, 또는 소독의 목적을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 키트의 제1제를 포함하는 용기에 분말 형태의 제2제 및 분말 형태의 제3제를 첨가한 사진을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1제, 제2제, 및 제3제를 첨가한 후 3시간 후부터 77일간 이산화염소 농도를 측정한 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 제1제, 제2제 제3제의 비율을 높여 100 입방미터 공간을 소독할 목적으로 제조하였으며, 이산화염소가 120일째 1 ppm 이상으로 발생하고 있는 도이다.
도 4는 종래의 구연산을 이용한 이산화염소 가스 발생을 구현하였으며 상온에서 최대 14일간 가스가 발생되고 중단된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.

실시예 1: 이산화염소 발생 시험 1 - 유기물 첨가

유기물의 종류에 따른 아염소산 나트륨과의 반응성과 위험성을 확인하기 위하여 아염소산나트륨 23% 수용액에 표 1의 유기물을 첨가하여 상온 내지 냉장온도에서 반응성을 관찰하였다. 유기물의 종류 및 반응성 결과는 표 1에 나타내었다.

No.	유기물	첨가량	화학식	반응 속도
1	에탄올	30%, 2 ml	C₂H₅OH	+++++
2	글루탐산나트륨	0.3g	C₅H₈NO₄Na	+++++
3	포도당	0.3g	C₆H₁₂O₆	+++++
4	글리세롤	30%, 2 ml	C₃H₈O₃	+++++
5	실리카겔	0.3g	SiO₂nH₂O	+++++
6	소르비톨	0.3g	C₆H₁₄O₆	+++
7	수크로오스	0.3g	C₁₂H₂₂O₁₁	+++
8	과당	0.3g	C₆H₁₂O₆	+++
9	올리고당	0.3g	C₁₂H₂₂O₁₁	+++
10	사카린나트륨	0.3g	C₇H₄O₃NS Na	+++
11	트레할로스	0.3g	C₁₂H₂₂O₁₁	+++
12	잔탄검	0.3g	Unspecified	+
13	카라기난	0.3g	Unspecified	+
14	전분	0.3g	(C₆H₁₀O₅)n	+
15	주방세제	30%, 2 ml	계면활성제, 음이온	+
16	알긴산나트륨	0.3g	(C₆H₇NaO₆)n	+
17	카르복시메틸셀룰로오스 나트륨	0.3g	C₈H₁₆NaO₈	+
18	탄산수소나트륨	0.3g	NaHCO₃	+
19	한천	0.3g	Unspecified	-
20	Polypropylene	0.3g	(C₃H₆)n	-
21	젤란검	0.3g	Unspecified	-
22	글루코만난	0.3g	Unspecified	-
23	과산화수소	30%, 2 ml	H₂O₂	반응 없음
24	소금	0.3g	NaCl	반응 없음
25	산화칼슘	0.3g	CaO	반응 없음
26	수산화나트륨	0.3g	NaOH	반응 없음
27	수산화칼륨	0.3g	KOH	반응 없음
28	수산화칼슘	0.3g	Ca(OH)₂	반응 없음
29	카놀라유	2 ml	오일	반응 없음

반응 속도가 빠른(+++++) 유기물은 유기물 첨가 후 수시간 내지 수일 사이에서 비교적 빠르게 이산화염소 가스가 발생하기 시작하였고 반응도 비교적 빠르게 진행되었다. 반응 속도가 중간(+++)인 유기물은 유기물 첨가 후 수일 내지 수십일 사이에서 이산화염소 가스가 발생하기 시작하였고, 반응 속도도 빠른 유기물보다는 느리게 반응하였으며, 반응 속도가 느린(+) 유기물은 반응이 시작되는 시기를 특정하기 어렵고, 반응이 시작하여도 자세히 관찰해야 미세하게 이산화염소 가스가 발생하는 것을 관찰할 수 있었다.

또한, 반응 시작 시점은 유기물의 종류에 따라 달랐으나 공통적으로 반응이 시작되는 시점을 특정할 수 없었고, 다만 이산화염소 가스 발생 반응이 시작되면 반응이 빠른 물질은 빠르게 반응이 일어났고, 반응이 느린 물질은 느리게 반응하면서 가스 발생 지속시간이 길었다.

실시예 2: 이산화염소 발생 시험 2 - 유기물 및 유기산 첨가

본 발명자들은 상기 실시예 1로부터, 수용액 상태에서 아염소산 나트륨을 반응시킬 경우 반응 속도가 빠른 포도당을 첨가하는 경우 7일 내지 20일에 반응이 시작되고 반응이 시작되면 꾸준히 반응하지만, 종래 아염소산염에 유기산을 첨가하여 이산화염소를 발생시키는 방법에 비해서는 천천히 반응이 진행되는 특징을 확인하였다.

즉, 유기물을 첨가하면 유해성이 없는 수준의 농도로 장기간 이산화염소 가스를 발생시킬 수 있었으나, 이 경우 반응 시작이 너무 느렸고 반응의 시작 시기를 특정할 수 없어 실용성이 없음을 확인하고, 반응 시작을 촉진하기 위하여 소량의 유기산을 첨가하기로 하였다.

일 실시예로, 본 발명자들은 제1제로 아염소산 나트륨 0.3 g을 포함한 내알칼리성 한천을 이용하여 35 ml 겔 고형물로 제조하고; 제2제로 포도당 분말 0.5g, 잔탄검 0.5g; 제3제로 아스코르브산 0.02 g 을 한천 겔의 표면에 도포하였다. 그 결과, 한천 겔의 표면에서 서서히 반응하여 겔 전체가 이산화염소 가스를 서서히 방출하기 시작하였다.

본 발명자들은 상기 이산화염소 발생 방법에 따른 이산화염소 발생 농도를 측정하기 위하여 125 L 들이 챔버(가로 50 cm*세로 50 cm*높이 50 cm)를 제작하고 위와 같은 방법으로 이산화염소 가스가 발생하도록 아염소산 나트륨 한천 겔에 구연산 및 포도당 분말을 첨가하고 1시간 후부터 7일마다 77일(11주)간 이산화염소의 농도를 측정하였다.

본 발명의 키트의 제1제를 포함하는 용기에 분말 형태의 제2제 및 분말 형태의 제3제를 첨가한 사진을 도 1에 나타내었다.

또한, 77일간 이산화염소 농도를 측정한 결과는 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 이산화염소 발생 키트의 제1제, 제2제 및 제3제를 접촉하면 수시간 후부터 이산화염소 가스가 발생되어 최고 0.5 ppm의 농도로 측정이 되었고, 수일 내로 점점 농도가 감소하여 77일 까지 약 0.03 내지 약 0.05 ppm 내외의 농도로 측정되는 것을 확인하였다.

감염된 봉군에서 알부터 성충까지 자라는데 걸리는 시간은 약 22일이고, 성충의 수명은 약 35일이므로, 봉군 전체를 소독하려면 60일 이상 장기간 소독이 필요하다. 상기 결과로부터, 본 발명의 키트를 이용하여 이산화염소 가스를 발생시키면, 낮은 농도의 이산화염소 가스를 발생하여 벌을 손상시키지 않으면서도 봉군이 교체되는 주기인 약 60일 이상으로 장기간 이산화염소를 발생시킬 수 있어 봉군 전체의 감염병 확산을 막고 충분한 소독 효과에 도달할 수 있음을 확인하였다.

실시예 3: 이산화염소 발생 시험 3

본 발명자들은 제1제, 제2제, 및 제3제의 첨가 비율별로 이산화염소의 발생량이 어떻게 달라지는지를 확인하기 위하여 표 2와 같은 조건으로 이산화염소 발생 시험을 수행하였다.

물 100ml + 한천 1.5g + NaClO2 10ml(23%수용액)
구분	대조군	실시예 3-1	실시예 3-2	실시예 3-3	실시예 3-4	실시예 3-5
구연산	-	-	0.02g	0.02g	0.02g	0.02g
포도당	-	1g	-	-	1g	0.5g
잔탄검	-	-	-	0.5g	-	0.5g
1 일	0	0	0.200	0.290	1.700	1.500
2 일	0	0	0.150	0.120	1.300	0.980
3 일	0	0	0.100	0.080	1.200	0.120
4 일	0	0	0.060	0.020	1.000	0.120
5 일	0	0	0.020	0.020	0.900	0.100
6 일	0	0.001	0.001	0.001	0.900	0.100
7 일	0	0	0	0	0.700	0.080
8 일	0	0	0	0	0.650	0.090
9 일	0	0	0	0	0.600	0.090
10 일	0	0	0	0	0.530	0.090
11 일	0	0	0	0	0.450	0.100
12 일	0	0	0	0	0.310	0.080
13 일	0	0	0	0	0.190	0.090
14 일	0	0.001	0	0	0.060	0.080
15 일	0	0.001	0	0	0.060	0.090
16 일	0	0.001	0	0	0.040	0.090
17 일	0	0.001	0	0	0.040	0.070
18 일	0	0.001	0	0	0.040	0.080
19 일	0	0.002	0	0	0.040	0.070
20 일	0	0.002	0	0	0.040	0.080
21 일	0	0.002	0	0	0.030	0.090
22 일	0	0.025	0	0	0.030	0.090
23 일	0	0.025	0	0	0.025	0.090
24 일	0	0.025	0	0	0.030	0.060
25 일	0	0.030	0	0	0.020	0.090
26 일	0	0.030	0	0	0.020	0.080
27 일	0	0.030	0	0	0.025	0.090
28 일	0	0.030	0	0	0.020	0.090
29 일	0	0.030	0	0	0.025	0.100
30 일	0	0.003	0	0	0.020	0.100

상기 표 2에서 물, 한천, 및 아염소산나트륨 용액을 혼합하여 겔로 제조하였고, 구연산, 포도당, 및 잔탄검은 분말의 형태로 준비하여 겔 표면에 도포하였다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 대조군에서는 이산화염소가 발생하지 않았고, 유기물로 포도당만을 첨가한 실시예 3-1에서는 첨가 후 6일째에 일시적으로 이산화염소 가스가 발생한 후, 14일째부터 점점 이산화염소 가스의 발생이 일어났다.

구연산을 포함하는 실시예 3-2와 실시예 3-3은 이산화염소의 발생이 1일차부터 관찰되었으나, 6일까지만 이산화염소가 발생되었고, 그 이후에는 이산화염소의 발생이 확인되지 않았다. 한편, 잔탄검을 추가로 첨가한 실시예 3-3에서는 구연산만을 첨가한 실시예보다 이산화염소의 발생량이 더 많은 것을 알 수 있었다.

구연산 및 포도당을 포함하는 실시예 3-4과, 구연산을 포함하고, 포도당의 용량을 0.5 g으로 줄이고 잔탄검을 0.5 g 첨가한 실시예 3-5는, 둘 다 이산화염소의 발생이 1일차부터 관찰되었고 30일까지 지속적으로 이산화염소의 발생이 관찰되었다. 그러나, 포도당만 1 g을 첨가한 실시예 3-4는 포도당과 잔탄검을 각각 0.5 g 첨가한 실시예 3-5와 비교하여 초기에 이산화염소 발생량이 더 많았고, 상대적으로 급격하게 발생량이 감소하였다. 반면 포도당과 잔탄검을 각각 0.5 g 첨가한 실시예 3-5는 이산화염소 가스의 초기 발생량은 적었으나 상대적으로 더 높은 농도로 오랫동안 발생량이 유지되는 것을 확인하였다.

상기 결과로부터, 본 발명에서 제3제인 유기산과, 제2제인 유기물은 각각 아염소산 나트륨과 반응하여 이산화염소 가스를 발생함을 알 수 있었다. 따라서, 첨가된 유기산과 유기물의 양에 따라서 이산화염소 가스 발생량이 달라짐을 알 수 있었다.

또한, 구연산과 같은 유기산은 이산화염소 발생 반응을 개시하는 효과가 있는 것을 알 수 있었고, 표 1에서 반응속도가 빨랐던 포도당과 같은 유기물은 유기산 첨가에 의해 반응이 개시되면 포도당과 아염소산 나트륨의 반응이 가속화되어 보다 빠르게 이산화염소 가스를 발생시키는 것을 알 수 있었다.

반응속도가 상대적으로 느린 잔탄검과 같은 유기물과 포도당을 혼합하여 첨가하는 경우에는 포도당만 첨가한 경우보다 낮은 농도로 장시간 이산화염소 가스를 발생시키는 것에 미루어보아, 포도당은 먼저 빠르게 반응하고, 잔탄검은 뒤늦게 반응을 시작하는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 이산화염소 발생 키트 내지 방법은 반응이 빠른 유기물과 반응이 느린 유기물의 혼합 비율을 조절함으로써 반응속도와 키트의 사용기간을 쉽게 조절할 수 있음을 알 수 있었다.

본 발명자들은 상기 실시예 3-5와 같은 비율 조건에서 제1제, 제2제 제3제의 용량을 높여 100 입방미터 공간을 소독할 목적으로 제조하였다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 2021년 12월 13일에 제조한 이산화염소 가스 제조 키트에서, 4개월(120일)이 지난 2022년 4월 12일에도 1 ppm의 농도로 이산화염소 가스를 발생시키는 제품이 제조 가능하였다.

한편, 도 4는 종래의 구연산과 아염소산 나트륨 수용액을 이용한 이산화염소 가스 발생을 구현한 것으로 상온에서 최대 14일간 가스가 발생되고 발생이 중단되는 것을 나타낸다.

Claims

다음을 포함하는 이산화염소 가스 발생 키트:
(a) 아염소산염 겔 또는 수용액을 포함하는 제1제, (b) 히드록시기를 포함하는 유기물을 포함하는 제2제, 및 (c) 유기산을 포함하는 제3제.
제1항에 있어서, 상기 아염소산염은 아염소산 나트륨, 아염소산 칼륨, 아염소산 리튬, 아염소산 칼슘, 아염소산 마그네슘, 및 아염소산 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것인, 이산화염소 가스 발생 키트.
제1항에 있어서, 상기 겔은 한천, 카라기난, 펙틴, 젤라틴, 전분, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 이산화염소 가스 발생 키트.
제1항에 있어서, 상기 히드록시기를 포함하는 유기물은 글리세린, 글루코만난, 포도당, 과당, 갈락토오스, 수크로오스, 락토오스, 말토오스, 소르비톨, 트레할로스, 에탄올, 글루탐산나트륨, 실리카겔, 또는 이들의 조합인, 이산화염소 가스 발생 키트.
제1항에 있어서, 상기 유기산은 젖산, 아세트산, 포름산, 구연산, 옥살산, 아스코르브산, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 이산화염소 가스 발생 키트.
제1항에 있어서, 상기 i) 제2제, ii) 제3제, 또는 iii) 제2제 및 제3제는 수용액 또는 분말 형태인, 이산화염소 가스 발생 키트.
(a) 아염소산염 겔 또는 수용액을 포함하는 제1제, (b) 히드록시기를 포함하는 유기물을 포함하는 제2제, 및 (c) 유기산을 포함하는 제3제를 혼합하는 단계를 포함하는 이산화염소 가스 발생 방법.
다음 단계를 포함하는 꿀벌의 군집관리를 위한 이산화염소 가스의 발생방법:
(a) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 키트의 제1제를 포함하는 용기에 제2제 및 제3제를 첨가하는 단계; 및
(b) 상기 제1제, 제2제 및 제3제를 포함하는 용기를 벌통에 설치하는 단계.
제8항에 있어서, 상기 이산화염소 가스의 발생방법은 10 내지 50℃의 기온 조건에서 사용되는 것인, 이산화염소 가스의 발생방법.
제8항에 있어서, (c) 상기 용기에 제1제, 제2제, 제3제, 또는 이들의 조합을 추가적으로 첨가하는 단계를 포함하는 것인, 이산화염소 가스의 발생방법.
제8항에 있어서, (c) 상기 키트를 교체하는 단계를 포함하는, 이산화염소 가스의 발생방법.
제8항에 있어서, (c) 상기 교체 주기는 2개월 내지 3개월인, 이산화염소 가스의 발생방법.
제8항에 있어서, 상기 이산화염소 가스는 꿀벌의 세균, 바이러스, 또는 진균성 병원체를 소독하는 것인, 이산화염소 가스의 발생방법.
제8항에 있어서, 상기 이산화염소 가스는 제초제를 제거하는 것인, 이산화염소 가스의 발생방법.