조류독감
은이온수로 불활화(不活火)
日本新素材  공기청정기에 활용
日本新素材(神戶市 中央區, 사장 奧田宣政)은 鳥取大學 農學部 附屬 鳥由來人獸(새 유래 사람 동물) 공통감염증 역학연구센터에서 이 회사가 개발한 은이온수와 은이온 부직포가 조류독감의 불활성화(사멸)에 효과가 있다는 평가를 받았다. 약독형(弱毒型)바이러스 「H5N3」에 대해 은이온수는 최대 99.99% 이상, 부직포는 동 99.9%를 제거할 수 있었다. 이번 검증결과를 바탕으로 공기청정기 등 은이온 관련 제품의 개발을 추진한다.
은이온은 항균·방취효과가 있다는 것이 알려졌다. 이 회사는 물에 은을 용출시키는 제조공정에서 백금계 촉매를 사용하여 일정 온도로 가열하는 독자의 제조방법으로 물속의 은이온 농도를 1-10만ppm의 범위에서는 변화시킬 수 있게 하였다.
한편, 은이온 부직포는 은을 플라즈마 방전시켜 이온화하기 쉽게 한 것을 짜 넣어서 제조한다. 鳥取大에서의 평가시험은 은이온수, 은이온 부직포 각각에 대해 실온에서 1시간 반응시킨 후에 바이러스가 불활성화(사멸)하는 비율을 검출했다. 은이온수의 경우는 실험제품(90-100ppm)에 물을 넣은 농도 90%에서 99.99%이상, 농도 70%에서 99.998%, 동 50%에서 98.222%라는 높은 효율로 바이러스가 사멸했다.
검사비용 약 250만 엔은 국가의 제조 중소기업제품 실증 등 지원사업의 보조금을 활용했다. 이 회사는 이번 데이터를 바탕으로 제품개발 파트너를 구해 나갈 예정이다. 이미 은이온을 활용한 공기청정기를 개발 중인데, 병원이나 양호시설, 홀 등 대규모 시설용으로 항균·방취효과를 내세워 판매할 계획. 일경산업

수은을 사용하지 않는 면발광 타입의 원적외선 발광 디바이스
일본 물질재료연구기구 광재료센터의 타니구치와 와타나베 연구원 등은 후타바전자공업(주)과 공동으로 물질재료연구기구의 보론 나이트라이드(hBN)의 미분말과 후타바전자공업의 캐소드를 조합시킨 캐소드발광 방식의 원자외선 발광디바이스를 이용하여 황색포도상균의 살균시험을 실시한 결과, 60초의 자외선 조사로 99.99% 이상의 살균능력이 있다는 것을 확인하였다. hBN은 화학저으로 안정, 무해한 재료로 환경친화적이며, 수은을 사용하지 않는 원자외선 발광디바이스에 이용되는 발광재료이다. 원적외선 발광디바이스는 광촉매에 의한 환경오염물질의 분해처리법의 광원 및 병원, 식품가공, 상하수도의 살균용 광원 등 폭넓은 분야에서의 이용이 기대되고 있다. 현재, 원자외선 발광디바이스에는 주로 수은램프가 이용되고 있지만, 누설 시에 환경 및 인체에 미치는 영향 때문에 수은의 사용은 RoHS(Restriction of Hazardous Substances)지령 등으로 규제되고 있다. 때문에, 수은램프를 대체할 친환경적인 원자외선 발광디바이스의 개발이 요구되고 있다.

본 연구에서는 물질재료연구기구와 후타바전자공업이 개발한 원자외선 발광디바이스의 살균능력을 확인하였다. 원자외선 발광디바이스의 발광재료로는 물질재료연구기구에 의해 제조된 보론 나이트라이드를 사용하였다. 캐소드는 후타바전자공업의 표시 디바이스용의 평면캐소드를 사용하고 있기 때문에 대면적

그림 1. 자외선 발광디바이스(외형:65×35×12mm)

그림 2. 발광상태(발광면적:12×20mm)

에서의 균일한 발광이 가능하다. 캐소드 발광방식은 발광재료를 변경함으로써 가시광 영역에서 X선영역까지 폭넓은 에너지 범위의 빛을 방출할 수 있는 특징이 있다.
자외광의 출력 스펙트럼은 225nm를 최대 파장으로 하는 단색광 출력으로 살균을 위한 파장에서 약 35nm 단파장 쪽으로 이동된 스펙트럼 특성을 나타낸다. 디바이스의 사양은 전자입사면의 크기를 12×20mm로 하며, 가동조건으로 애노드 전력은 0.2mA(애노드 전류밀도는 0.08mA/cｍ2)로, 애노드 전압은 10kV로 하였다. 이번 실험에 사용한 원자외선 발광디바이스는 보론 나이트라이드의 결정성 개선, 디바이스 구조 및 가동조건의 변경에 의해 출력강도를

그림 3. 살균시험방법

2.0mW/cm2까지 향상시켰다. 실제 살균시험에서는 10mm의 거리에서 1.5mW/cm2의 자외선 강도를 실현하였다.
살균시험은 황색포도상균 0.01mL를 도포 및 건조시킨 홀슬라이드 글래스에 10mm의 거리에서 임의의 시간(0, 1, 5, 10, 60, 300초) 동안 자외선을 조사하였다. 그 후, 표준 한천배지를 이용한 혼합희석평판배양법(35도, 2일)에 의해 균을 배양한 후 생균수를 측정하였다. 시험결과, 60초 조사시간의 경우 99.99% 이상의 살균능력이 있다는 것을 확인하였다.
고효율의 자외선 영역의 발광소자가 개발되면 다방면의 응용이 기대된다. 예를 들면, 광촉매에 의한 환경오염물질의 분해처리법의 광원 및 병원, 식품가공 등에서 이용되는 살균용 수은램프를 개발된 발광소자로 대체함으로써 에너지절약 및 무수은화 등 다양한 응용분야에의 적용이 기대된다. 이번 실험결과에 의해 보론 나이트라이드를 이용한 자외선 발광디바이스가 살균 디바이스로서의 가능성을 나타내었다.
앞으로 발광재료의 특성 및 디바이스의 구조 개선에 의해 본 디바이스의 고효율화, 장수명화를 도모하여 살균용 수은램프를 대체할 “수은을 사용하지 않는 면발광 타입”의 친환경적인 원자외선 발광디바이스를 목표로 할 것이다. GTB

반도체를 심은 광섬유
반도체 코어를 가진 광섬유는 중 적외선 감지 및 보안 그리고 생체의학에 적합한 큰 비선형성을 가지고 있다. 미국의 연구진은 반도체 코어를 가진 유리 크래딩 광섬유를 처음으로 제조했다. 이 광섬유는 높은 결정형 인듐 안티모나이드(InSb) 코어을 가지고 있으며 기존의 제조 과정을 이용하여 제조될 수 있다. “우리는 상업적으로 허용된 생산 방법을 사용하여 응용가능한 길이의 광섬유를 만들 수 있다. 주요한 문제점은 코어의 균질성과 원형을 만들 수 있는 사전 형성과 제조 조건을 개발하는 것이었다. 논문에서는 상당히 쉽게 보이지만, 반도체나 유리 크래딩같은 비슷하지 않은 재료를 함께 다루는 것은 매우 어렵다.”라고 클렘슨대학의 John Ballato가 말했다.
이전 연구에서, 연구진은 실리콘과 게르마늄 코어를 가진 섬유를 성공적으로 제조했다. InSb와 같은 두 종류 원자의 화합물인 반도체는 구조적으로 매우 복잡하기 때문에 이 새로운 연구 결과는 한 층 더 발전한 것이다. “우리는 InSb를 선택했다. 왜냐하면, 실리콘이나 게르마늄 같이 InSb는 입방체이고 광학적으로 등방성이기 때문이다. 이것은 또한 이중 입방 반도체의 가장 낮은 녹는 점을 가지고 있어서 우리는 많은 증기 압력 없이도 비교적 낮은 온도에서 실험할 수 있었다.”라고 Ballato는 설명했다.
증기 압력은 중요한 문제이다. 왜냐하면, 연구진은 광섬유를 제조하기 위하여 용융 핵(molten-core) 접근 방식을 사용했기 때문이다. 코어는 크래딩 유리가 광섬유를 이끌어내는 온도에서 녹는다. 간단히 말하면, 크래딩 유리는 코어가 녹아서 함께 광섬유가 되는 도가니라고 할 수 있다. “쉽게 들릴지 모르지만 크래딩 유리나 열팽창 불일치 그리고 증기 압력과 함께 코어의 용해 반응 또한 주시하여야 한다.”라고 Ballato가 말했다.
InSb코어 광섬유는 분당 약 0.5m의 속도로 700°C에서 녹는다. 현재 연구에서, 연구진은 약 230 μm의 코어 크기를 가진 지름 2mm의 2m 광섬유를 제조했다. 이 실험은 코어가 불순물이 없고 높은 결정학적 복잡함을 하고 있다는 것을 보여주었다. 이 연구진에 의한 이전 작업에서 긴 길이(> 200m)의 유리 크래딩 결정체 코어 광섬유는 이 접근 방법을 이용하여 제조될 수 있다는 것을 보여주었다. “모든 경우에서, 코어의 질은 출발 물질의 순도와 녹는 과정에서의 크래딩과 코어의 성분 확산 정도 그리고 광섬유에서 응력을 이끄는 차등 열팽창 불일치에 의해서 결정된다.”라고 Ballato가 말했다.
Ballato와 그의 동료는 현재 코어 재료의 속성을 좀 더 잘 조화시켜서 크래딩 유리를 최적화하고 원료의 순도를 높이기 위하여 노력 중이다. GTB