은과 구리로 만든 전극을 이용한 살균 기술

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2006-01-09

러시아 학술원 전자물리학과 전자에너지학 연구소는 정기적인 임펄스 방전을 통해 물을 살균할 수 있는 신기술을 개발했다. 이 기술로 살균 처리된 물은 일년 동안 박테리아에 강한 내성을 보인다. 연구진은 방전으로 인한 살균 효과가 최대치가 되는 조건을 찾아냈다. 연구진이 이 연구에 매진한 것은 우연이 아니다. 환경 오염이 심해질수록 공기 정화와 정수는 더욱 중요한 연구 과제가 되고 있다. 현재 러시아에서는 염소를 사용해 식수를 소독하는 방법이 사용되고 있다. 하지만 이 방법은 신체에 심혈관 질환이나 암을 유발하는 것으로 알려져 있다. 처음에 연구진은 전류로 미생물을 처리한 식수가 어떻게 최장 1년까지 미생물에 오염되지 않는지 궁금했다. 특히 미생물을 물에 일부러 넣어도 결과는 마찬가지였다. 연구진은 강도와 횟수를 달리하며 실험을 해 보았다. 가장 뛰어난 효과는 Escherichia coli로 오염된 물을 은과 동으로 만든 전극으로 처리했을 때 나타났다. 이 경우 임펄스는 1~20마이크로초의 길이로 가해졌으며, 임펄스 하나의 에너지는 1줄까지였다. 이런 실험을 통해 살균 효과는 방전 시 에너지의 크기와 직접적으로 관련있는 것으로 나타났다. 실험을 거듭하면서 방전과 물 사이에 존재하는 상관 관계 법칙에 대한 흥미로운 사실도 밝혀졌다. 물을 소독하는 동안 전극에서는 물에 자유 이온, 미세입자 및 나노입자 등이 떨어져 나온다. 미세 입자가 침전하면 미생물은 주로 5~100나노미터 크기의 입자 및 이온과 ‘전투’를 벌인다. 그런 후에 나노입자는 단독으로 클러스터의 형태로 박테리아의 세포벽에 달라붙는다. 이때 박테리아는 금속 이온을 흡수하면서 물 속의 화학적 평형을 깨뜨린다. 평형을 되찾기 위해 나노입자는 이온을 방출하고 이로 인해 방향성을 지니는 이온 흐름이 발생해 박테리아를 죽이는 것이다. 효과는 은, 동 및 철이 미생물에 얼마나 유독한지에 달려있다. 물분자, 전극에서 나온 금속 이온 및 기타 입자들로 이루어진 구조는 “지능적으로” 움직이는 특성을 가지고 있다. 금속의 나노입자는 이온이 박테리아에 영향을 미칠 수 있도록 한다. 연구진은 나노입자도 전하를 지니고 있는 것으로 생각하고 있다. 이는 이 입자가 미생물에게 매우 파괴적인 영향을 미칠 수 있음을 의미한다. 어쨌든 연구진이 발견한 이 법칙은 방전을 이용하여 물을 소독하는 기술의 토대를 이룰 것이다. 출처 : http://www.informnauka.ru/rus/2005/2005-12-30-05_416_r.htm