미답영역에 대한 이온응용연구의 가능성(1)

山野井昇 東京大學 대학원 의학계 연구과

이 논문은 ‘제1회 동아시아기능성이온협회 설립기념 오사카 심포지엄’에서 발표된 것입니다.  자료제공 : 한국원적외선협회   - 편집자주 -

1. 첫머리에
오늘날 이온응용개발의 범위와 진보에 따라 적응분야의 세분화가 촉진되어, 주변 및 경계영역에도 미답의 응용기술이 널리 활용되게 되었다. 사실 지금으로서는 미답이라는 말은 현실적으로 그 의미가 그다지 크지 않게 되었다.
그러나 이온의 응용은 이러한 첨단적 혹은 미답미지의 분야에 대한 조사와 연구, 개발 등을 통해서 앞으로도 더욱 재래형(在來型)의 관례적인 방법에 묶이는 일 없이 창조적으로 자유롭게 다이내믹하게 이루어질 필요가 있다.
한편, 플러스와 마이너스 이온 종(種)에 기인하는 물리적 혹은 생물학적인 효과와 영향은 학문적으로 또 산업면에서 커다란 관심사가 되고 있다.  또 첨단적인 이온응용의 가능성도 높아져 현재로서는 일시적인 과열시장에서 냉정하고 침착한 EBM 노선으로 이행할 필연성이 높아지기 시작했다.
특히 마이너스 이온 응용기술은 에어컨이나 공기청정기와 같은 공기이온시장에서부터 현재는 폭넓게 건강이나 미용, 의료, 식품, 농업, 축산업, 양계, 수산양식 및 원예 등으로 확대되어 왔다.
또한 이온에 흥미가 있는 물리적 특성을 구현화한 기술개발은 계속되리라 생각되어, 그 경계영역 및 미답분야에 있어 이온응용연구의 가능성에 대해 전망해 보고자 한다.

2. 이온의 이해와 인식
1)이온이란
이온의 응용시장이 올바르게 발전하기 위해서는 우선 이온의 기본적인 인식이 중요하다. 일반적으로 이온이란 물질의 구극(究極)인 원자와 원자단(團), 및 분자에 대전하는 플러스와 마이너스 전하를 띤 극히 작은 알맹이, 즉 ‘전기 미립자’를 의미한다. 보통 물질은 고체, 액체, 기체라는 3태(態)가 있는데, 이온은 프라즈마와 마찬가지로 제4의 상태이기도 하다.
개략적으로 이온은 그 물질의 원자핵, 즉 원자의 중심부에 있는 양자와 중성자로 된 원자핵(양자의 수)이 우위일 경우 플러스 이온, 또 주위 궤도인 전자의 수가 우위인 경우 마이너스 이온이라고 부른다. 그러나 한 마디로 이온이라고 해도 각 전문분야에서의 파악방법은 일정치 않다.
또한 자연계나 인공적인 발생방식에 의해서도 이온의 핵종은 다르다. 자연계에서는 플러스 이온은 주로 수소이온(H+)이 물 분자와 결합하여 옥소늄이온(H3O+)이 된다. 여기에 물 분자가 부착하여 수화(水和)한 옥소늄이온(H3O+)(H2O)n의 형태로 대기 중에 존재하고 있다.
한편, 마이너스 이온은 산소이온(O2-), 탄산이온(CO3-), 초산이온(NO3-)에 우주나 방사선에서 나온 전자가 물 분자에 부착, 수화하여 안정된 각각의 핵이온과 적외선 효과, 전기분해로 생성하는 OH-(H2O)n의 히드록실 이온의 존재가 오래전부터 알려져 왔는데, 그밖에 CO4-(H2O)n, C3H3O4(H2O)n, CH3SO3-(H2O)n등도 후보에 올라 있다. 코로나 방전이나 전자방사식, 레너드 방식 등에서는 OH-(H2O)n의 마이너스 이온이 생성되는데, 대체적인 틀은 산소이온, 산소핵 래디컬이온, 히드록실이온이라는 것은 일반적으로 공통된 인식이다.
그러나 그 실체는 아직 정확하게는 파악되지 못했다. 또 공기이온 이외의 마이너스 이온의 인식으로서 전자(e-) 그 자체라고 파악하는 방식도 있다. 이번에 화제가 된 뉴트리노처럼 전기를 띠지 않는 소립자(素粒子)인 암흑물질과 달리 마이너스 이온은 하전입자(荷電粒子)라는 것은 틀림이 없다.
지금까지의 이온의 해석을 간결하게 열거하면 아래와 같이 된다. 물론 이 표기의 내용만으로 충분하다고는 말할 수 없다.

<이온이란?>
① 우주나 지구에 존재하는 전하를 가진 원자, 원자단 또는 분자를 말한다.
② 공기나 물 등에 부유, 용해하는 쌍극의 전하를 가진 미립자이다.
③ 기능성을 갖는 제 4의 상태이다 - 고체·액체·기체·이온
④ 플러스(정(正)·양(陽)·포지티브·카치온)와 마이너스(부(負)·음(陰)·네가티브·아니온) 등의 호칭이 있다.
⑤ 공기이온에는 대(大)이온과 중(中)이온, 소(小)이온, 또 중(重)이온과 경(輕)이온이 있다.
⑥ 대기 중의 플러스 이온이란 수소이온(H+)이 수화한 옥소늄이온(H3O+)(H2O)n이다.
⑦ 마이너스 이온이란 산소이온, 산소핵 래디컬이온, 히드록실이온이다.
⑧ 마이너스 이온이란 이밖에 탄소핵, 초산핵, 황산핵 등의  이온이 있다.
⑨ 마이너스 이온이란 전자 e-이다.

2) 각 전문분야별 이온에 관한 이해와 해석
이온의 파악방법은 각각 교육을 받은 전문영역에 따라 여러 가지 다른 이해와 인식이 정착되어 있다. 아래에 생각할 수 있는 이온의 해석을 열거했다. 일반적으로 공기이온의 경우는 ⑥의 대기전기학으로 해석된다.
초보의 경우에는 화학 수용액이나 전해질 측면에서 이해되는 일이 많다. 그래도 결코 틀리지 않는 것이, 본질적으로 이온이란 공기나 물의 이온도 생체 이온과의 깊은 관계성 속에서 존재하고 있어 원자의 시점에서는 공통적이다.
그러나 조금씩 그 인식이 다르다. 공기이온의 단위는 개/cc, 혹은 개/㎤이다.

<각 전문분야에서 본 이온해석>
① 화학(용해, 수용액, 전해질, 미네랄)
② 전기(전자의 거동, 다이오드, 반도체, 정전기)
③ 물리(원자구조의 양자, 중성자, 전자 등이 소립자)
④ 의학(생체이온, 전해질, 생체미량원소, 방사선)
⑤ 온천기후학(온천의 음양이온성분, 삼림욕, 사우나)
⑥ 대기전기학(천둥의 연구, 에어로졸, 대기전장(大氣電場))
⑦ 지구혹성과학(오로라, 태양코로나, 프라즈마, 해류, 자기  태풍, 혜성테일)
 
3) 마이너스 이온의 대표적인 발생원리와 방법
오늘날까지의 마이너스 이온 발생에 관계되는 응용기술로 알려져 있는 것을 정리했다.
이온은 크게 구분해 포괄해 보면 ①방전·해리 ②용해·수화 ③대전·정전 등 세 가지로 분류할 수 있다. 주로 ①은 공기 등의 기체로 일어나고 ②는 물이나 기름 등의 액체, ③은 금속이나 고체의 표면에서 관찰할 수 있는 현상이다.
단, 모든 것을 공기이온계측의 방법으로 관측할 수 있는 것이 아니라 개개의 전기에너지의 질·양에 따른 계측수단이 필요하다.

<마이너스 이온 응용화 기술의 종류>
① 코로나 방전(2극 방전 : 공기청정기 . 에어컨)
② 레너드식(물의 해리 : 폭포효과, 분무대전(噴霧帶電), 공기청정기)
③ 전자방사식(전극방전 : 공기활성기, 물이나 기름의 분자  대전)
④ 정전유도식(부(負)전위부가 : 전위치료기, 이종귀금속·  매찰내전(摩擦耐電))
⑤ 광촉매식(금속 . 산화티탄, etc)
⑥ 방사능물질(라돈, 우라늄, 온천광석, etc)
⑦ 전기석(토르말린, 수정, 호박, etc)
⑧ 천연광석(자철광(磁鐵鑛), 의왕석, 맥반석, 장석, etc)
⑨ 탄(비장찬 . 죽탄. 송과탄 . 고실탄. 곡탄 . etc)
⑩ 미네랄 소재(산호, 조개, 화석, 규조토, 점토, etc)

  3. 21세기형 상품개발의 미래 전략
앞으로의 상품개발에는 마케팅 처방을 도입한 전략이 필요하다. 그러려면 시대를 알고, 사람들의 요구를 알고, 트랜드를 여실히 반영한 미디어를 아는 일이 중요하다.
1) 마케팅 방법에 의한 기술미래예측
2) 신기술 미래전략과 ‘마이너스 이온’을 제재로 한 기술이전과 신제품 개발에 대하여
《중점테마》
쪾기존제품에 마이너스 이온이라는 부가가치를 더하는 방법
쪾신소재를 이용한 새로운 컨셉의 제품을 제안
1. 미래사회 요구를 예지하는 세 가지 분석방법
⑴ 트랜드적 방법
⑵ 역사적 유추법
⑶ 패턴·모델·기호법
2. 상품개발의 시점은 어디에 ?
⑴ 연구가 뒷받침된 상품개발
⑵ 사회요구에 따른 상품개발
⑶ 고도 부가가치를 가진 상품개발
3. 사회 트랜드를 파악하는 법·읽는 법·사용하
는 방법 비즈니스… <자연> <신뢰> <마음과 몸>
표시와 효과의 격벽(隔璧). 지금 양판점이나 백화점에서 무슨 일이 일어나고 있는가?
텔레비전 홈쇼핑의 사전 어세스먼트
건강 프로그램의 영향… 프로그램 기획을 어떻게 체크할 것인가.

3) 시작되고 있는 이온응용 시장의 본격적인 전환 
쪾성장시장에서 성숙 시장으로 ; 시장 전체의 신장을 일시적으로 둔화되거나 어떤 특정기업 독점적으로 성장한다.
쪾6P정책 : Product, Price, Place, Promotion은  성장시장에서 유효한 수단. 성숙시장의 경우는 또 다른 두개의 P 즉 People과 Philosophy가 Key가 된다. 그 사람 나름의 지향, 상품철학, 즉 ‘신뢰’가 소비행동으로 연결되므로 고객의 신뢰를 어떻게 이끌어내는가가 포인트가 된다.
쪾오늘날의 소비욕구의 저류에 있는 것, 즉 프로슈머 : 생산자의 이론을 아는 소비자라는 것, 따라서 기업은 생활자의 발상·이론을 이해하지 않으면 실패.
 
 4. 미답영역에 대한 새로운 시점
쪾필수품(必需品)에서 필욕품(必欲品)으로
쪾필실품(必實品)에서 필락품(必樂品)으로.
1)필수품…종래품의 잠재 수요
2)필욕품…종래품을 뛰어넘는 욕구 원망
3)필실품…종래품의 보다 높은 기본가치화를 추구
4)필락품…충실감·즐거움을 요구하는 새로운 기본가치의 제안
환경·공기·물·식품의 차별화
새로운 발견…새로운 법칙…새로운 수요
건강·미용…서플리먼트·기호품 지향
전기·연료·하이브리드 자동차
대기오염방지장치의 표준화
자원 재활용
공기의 제균·살균
특수 환원 이온수
농업의 기업화
무농약·무약품 사육
기업의 실내환경대책
탈농약세정
이취(異臭)대책
식품의 안전가공기술
VOC평가인정 주택
애완동물 쾌적 환경
탈방부재 화장품 신재료
온천 신형 비즈니스
미생물 비즈니스
건강평가 시스템
이온 최적화 공간 어메니티
TV홈쇼핑 어세스먼트
에니멀 세라피
병원식(病院食) 택배
바이오 식품
의료의 기업화
전자농업
바이오셀 건강 주택
인터넷 판매
동양의학과 이온세라피
나노기술 신소재
안전·신뢰 네트워크
새 보존기술
탈 아토피
고령자 간호·복지
에스테 소재 혁명
우주소재 활용
유전자 진단
IT유통혁명
새틀(サトル) 미약에너지
크러스터 이온
e 비즈니스
전자영양학
광촉매와 이온

5. 하이테크 산업의 동향과 이온응용시장의 과제
하이테크 기술을 둘러싼 환경을 올바르게 이해한 뒤, 앞으로 이온응용기술의 연구전략을 탐색하는 것이 중요하다. 최근의 경제·산업은 세계시장을 목적으로 한 글로벌화와 최신기술에 의한 IT화의 급속한 진보가 하이테크 산업계에 일찍이 없던 커다란 변혁을 가져오고 있다. 그에 따라 앞으로 요구되는 이온응용기술도 크게 변화하리라 예상된다. 이 분야에서 연구·개발을 효율적으로 추진해 나가기 위해서는 이러한 사회와 비즈니스 환경의 변화에 따른 관련 타 분야의 기술동향을 알아 이온기술의 요구를 대국적으로 이해할 필요가 있다고 생각된다.
경제 불황의 배경에는 정치적인 방법 운운 이전에 일본의 하이테크 산업계가 일찍이 없던 혼미에 빠져 있는 상황에 있다고 인식된다.
미국이나 유럽의 기술수준을 좇아가는 것이 명확한 목표였던 고도경제성장기가 끝나고, 또 어떤 비즈니스를 전개해도 성공했던 80년대 거품경제를 지나, 현재 일본의 하이테크 기업은 그 대부분이 세계 최고수준의 기술력을 가지고 있으면서도 하이테크 비즈니스로서는 수익력이 오르지 않고 저미한 상태가 계속되고 있다. 이러한 상황 속에서 가전제품을 비롯해서 그 상품화에 이온응용 컨셉을 가미한 상품개발이 이루어지고 있다. 단, 그 상품개발의 배경으로는 세간의 평에 흔들리지 않는 확실한 이온의 기초와 응용연구에 기초한 제품화가 필수이다.
(다음호에 계속)