원적외선｜기술논단

건강에 유익한 - 공기이온 이온수 이온소재와 주택환경(2)

김종철 박사 북경교통대학 교수 중국건축재료연구총원

 이 논문은 제2회 동아시아기능성이온협회 서울국제심포지엄에서 발표된 것입니다.

마. 물 공기와 식물
생리조건에서 96~99%의 O2는 효소촉매작용으로 H2O로 환원된다. 그 중 1~4% 는 활성산조·O2와 H2O2,·OH로 변해 이들의 강산화성으로 세포손상, 질병과 쇠로하게 된다. 활성산소의 발생을 억제하거나 또는 생긴 활성산소를 제거 역할은 공기 물과 식물에 관계된다.
(1) 변가금속이온으로 활성산소를 제거
Fe3＋＋·O2- → Fe2＋＋O2                                               (4)
Fe2＋＋H2O2 → Fe3＋＋·OH＋OH-                            (5)
Mn+1＋·O2- → Mn＋O2                                                 (6)
Mn＋·OH →  Mn+1＋OH-                                          (7)
(2) 혈액중의 음이온 환원[17]
공기 중 음이온 NO3-  HCO3-이 혈액 중에 들어와서 H+이온을 감소
NO3-＋H＋ → HNO3                                                     (8)
HCO3-＋H＋ → H2CO3                                               (10)
HNO3 ＋H2O → H＋（H2O)＋NO3-                               (9)    
H2CO3 → CO2＋H2O                                                  (11)
(3) 혈액중의 양이온 산화[17]
공기 중 양이온 NH4+이 H+(H2O) 산성으로 된다.
NH4+＋H2O  → H+（H2O）＋NH3                                   (12)
이와 같이 혈액은 음양이온의 작용으로 pH가 7.35~7.45범위 내에 평형-순환 된다. 혈액이 산성화되면 인체의 항상성이 깨지어 병이 발생된다.
(4) 체액. 식품과 물의 pH-Pe치
식품이 산화 될 때는 산화제가 필요시 되고 흡수환원과정에는 환원제가 필요하다.

인삼 단삼 오미자 감초 차 마늘 등 칭석, 맥반석, 전기석 Ge석 희토금속 다종의 광물질 건강에 좋은 천연항산화제이다.

바. 건강수의 기본조건
(1)수선유해물질이 제한된 기준 내에 있는 안전한 물
(2)물 중에는 Ca.Mg.Fe등 금속함량>10~100mg/L. Ge.Se함량>1ppb
(3)pH 7.5~9. ORP +100~-300mV, 입도<70HZ<BR>진일보로 H-의 농도와 항산화력  등의 측정 연구가 필요하다．
3．건강기능 소재
가．호흡하는 정화기능 소재
대부분광물이 물과 공기의 계면에서 표면의 수산기화로 이온화되고, 염류와 유화물 표면에는 염기 유산기가 나타난다. 광물표면의 이런 극성으로 화학·흡착작용의 일광·방사선과 기후의 변화 등에 의하여 부단히 흡착 분리되면서 공기가 정화된다.
(1)토지는 공기와 물의 호흡하는 정화  여과소재이다
(2)다공성광물-불석 게조토 단백적 린회석
(3)이온교환광물-방해석 문석 탄산염, 불석,  제올라이트점토
(4)목탄 죽탄 흡착력이 강하다
(5)물리흡착재료-활성탄 합성불석 제올라이트
(6)화학정화재료-석회-시멘트
(7)고분자이온교환재료
(8)광자, 이온, 물리, 화학 정화기능을 종합한 정화소재
이 소재에서 부단히 생성하는 활성산소 라디칼이 장기적으로 호흡되는 정화 작용을 한다．

NH3의 정화 NH3＋·OH → NH2＋H2O 
NH2＋·OH → HNO
HNO＋O2 → HNO3                                                          (1)
NOx的의정화，λ≤430nm에서 NO2＋hγ→ NO＋O      
NO＋NH2 → N2＋H2O   NO2＋·OH →HNO3            (2)
VOC의 정화   VOC＋·OH＋ O2 →H2O＋CO2            (3)
포름알데히드의 정화，λ≤370nm에서
HCHO＋hγ→·H＋HCO，或H2＋CO                       
CO＋·OH → H＋CO2                                                                             (4)
CO2의 정화，λ≤186nm에서
2H2O → O2＋4 H+＋4e        
CO2＋4H+＋4e → CH2O+ H2O                                      (5)
MeO＋CO2 → MeCO3                                                    (6)
                                                               
한국 SUPER TECH LINE CO. LTD와 중국 천진 순신초급도료공사와 연합 생산된 SUPER MUKI무기도료의 NOX와 NH3의 정화율 90%이상, 음이온 700개/cm3, CO2를 300ppm이하로 할 수 있다.

중국 상해백세개리건강용품공사의 초능정화·활성화액과 한국 SUPER TECH LIVE CO.LTD이 연구한 ‘산내음’은 항균·정화활성화, 음이온기능 외에 삼림의 향기를  감촉할 수 있는 투명액이다.

나．이온광물과 소재
(1)전기석(Tourmaline)화학식은 XR3Al6B3O27(OH)4，그 중 X -Na, K, Ca, R- Mg, Fe, Mn, Li, Al 등 이온. 자극발전극을 갖고 표면이 물과 반응해서 히도로기시 화 되여 음이온이 된다. 주변이 양이온이 흡착되기에 주변공기의 음이온이 증가된다.
(2)맥반석 36종의 원소를 포함한 약알칼리성 광석이다. 물정화 양식 사료 비료·보선·방부 공기정화 등에 사용된다.
(3)Monazite맥반석 화강암 수정 등에 방사성물질이 포함될 때는 부근에 음이온이 발생한다.
(4)희토와 무기산화물
(5)마찰 정전기 소재 

다．습도조절기능 소재
습도가 높으면 흡수되고 낮으면 수분의 입자가 적게 되거나 이온화 되여 방출한다. 상온증기압력과 모세관 반경의 관계는 lnp∝1/R이여서 상대습도가 40%인 경우는  R=3.2nm방수모세관 70%일대는 R=7.4nm 흡수모세관 직경을 선택한다．NanoSiO2 해포석 규초토 등을 이용한다. 중국건축재료연구총윈이 제조한 소재 흡방수능력은 12g/m2.h이상 이다.

라．호흡 안하는 절열 소재
1992년 미국에서 Supper in Sulator 이란 예정된 사용조건에서 도열계수가  ‘대류 하는 공기’의 도열계수 보다 적은 재료를 절열재료 라고 하였다. 공기 중의 질소와 산소의 자유행정이 70nm로서, 50nm이하의 기공을 갖고 있는 재료내의 공기의 대류를 막음으로 열전도가 적게 된다. 자외선광과 가시광의 반사율이 95%이상이고 분말상태의 도열계수 λ≤0.020w/m·h이다. 미국NASA에서 사용된 우주항선 에서 사용된 절열소재는 기공률이 80~99.8% 기공직경이 1~100nm이라고 한다.

마．광촉매 반도체 소재
양화물반도체가 자외선으로 산생된 활성산소라디칼의 작용으로 항균 공기정화 기능이 있다. 여러 가지 금속이온과 복합된 M/TiO2 등이 개발되고 있다.

바. 광자-이온협동기능소재
(Photon-ion Synergy Materials)
희토의 이온과 방사광 및 일광의 협동작용으로 활성산소라디칼과 음이온을 생성함으로서 공기정화 활성화와 항균 작용을 한다．
γ선이 공기의 O2, H2O를 투과할 때 전자 이온과 라디칼을 생성 한다보통 한개 광자의 에너지hγ가 한개 분자의 물을 분해한다.
파장λ< 500nm에서<BR>TiO2＋hγ → e＋h                            　　　　　 　      (7)
O2＋e → O2-   　                      　　　　　 　            (8)
H2O＋h→H+＋·OH　　　              　　　　　　　　(9)
변가희토 이온과 라디칼의 반응
Ce4+ ＋·O2-  → Ce3+＋O2　　　　　                             （10）
Ce3+ ＋·OH → Ce4+＋OH-　　　　                             （11）
(8), (9), (10), (11)식을 가하면                                          （12）
H+＋2e → H2                                                                                                (13)
(7) (8) (9)의 반응은 라디칼이 생기는 반응으로 항균 공기정화 되고, 최후로는  OH-로 음이온 공기로 된다. 이과정이 공기가 정화되고 활성화되는 과정으로 장기간 순환된다.
방사성재료는 접촉면에서는 방사에너지가 크지만 거리가 멀수록 방사영향이 없게 된다. 거리가 ×(0.2~1nm)인 곳의 복사에너지는  I=I0e-mx  식 중 공기흡수계수 M=0.1 
방사재료 접촉면 근방에는 활성산소라디칼과 양이온이 많아지기에 그 부근에는  건강에 유익한 음이온이 많게 된다.
미국의 T.D.Luckey교수는 200여 편의 참고문헌과 다량의 실험으로 방사에너지가 인체에 좋다는 것을 처음으로 증명하였고 그 방사에너지는 지면 방사에너지의 100~1000배라고 하였다. 중국 위생부가 광동성 음강 고방사지역의 조사에 의해도  방사율이 높은 지역의 아동발육과 신체가 좋다는 것이 통계 되였다. 중국 강서 간주청송과기공사가 생산하는 ‘Healsou’공기정화 활성화첨가제는  백색분말과 교체로  되여 음이온산량이 5000개/cm3이다.

4.건강주택환경
지금 우리는 건강에 좋지 못한 공기, 물을 마시며 건강에 불리한 주택에서 생활하고 있다. 이를 종합적으로 해결해야 할 것이다. 상술한 H2O, O2, Fe이온과 혈액의 pH-Pe평형도 에서 보는바와 같이 혈액의 pH 7.45, Pe 124까지 되도록 하기 위한 동태평형은 건강상태이고, 그의 장구한 순환은 장수문제이다. 이와 같이 건강 주택환경에 필요한 것은 아래 몇 가지다.
(1) 실내공기
①자연환기 매일 3차 매번 3분 이상
②공기 온도 습도 조절
③음이온농도> 700개/cm3, CO2농도< 400ppm, 유해성분이 기준이내<BR>(2) 건강수와 산성수
① 수선유해성분이 기준이내, 건강수의 수소이온과 전자의 농도 pH=7.5~8.5  ORP ≤124mV
② 산성수 pH 3~2 , ORP 500~800
③ 폐수, 빗물의 이용 계통
(3) 쾌적과 건강기능 건축재료와 건강주택환경
① 일광과 광자에너지를 충분히 사용한 산수가 좋은 주택을 건강주택이라함.
② 정화 활성화·호흡기능, 습도·온도조절 기능건재, 포톤·이온 협화기능 소재사용.
②음이온 전기제품 원적외선 자성 제품사용

맺는 말
일광과 광자에너지를 충분히 사용한 산수가 좋은 주택을 건강주택이라고 한다. 위의 조건을 만족하고, 금속이온이 풍부한 식품을 먹고 건강주택에서 상쾌히 운동한다면 건강장수할 것 이다.

그림, Fig.2. 불석, 활성탄, M-fliash SUPER MUKI-2 와 난꽃의 CO2정화 대비

<자료가 일부 생략되었습니다. 자세한 내용은 월간세라믹스를 참조바랍니다.>