UV - LED 살균 소독 에 대한 응용 연구 - 정수 화

물 은 생명의 원천 이 고 도시 생존 발전의 전제 이 므 로 도시 급수 의 질 은 도시 의 건전 한 발전 에 직접적인 영향 을 미친다.인구 가 급증 하고 도시 화가 발전 하 며 공업의 신속 한 발전 에 따라 수자 원 이 부족 한 위 기 는 많은 국가 와 지역 이 직면 하 는 긴박 한 문제 이다.식수 안전 은 국가 공공 위생 안전 체계의 중요 한 구성 부분 으로 국민 의 신체 건강 과 사회의 안정 적 인 분위기 와 관련된다.

자외선 은 높 은 에 너 지 를 지 니 고 있 으 며 육안 으로 는 식별 되 지 않 는 광파 로 파장 이 400 nm 이하 로 보 이 는 스펙트럼 자외선 단 바깥쪽 에 존재 하기 때문에 자외선 이 라 고 부른다.파장 범위 에 따라 UV - A (320 nm ~ 400 nm), UV - B (275 nm ~ 320 nm), UV - C (200 nm ~ 275 nm), UV - D (100 nm ~ 200 nm) 네 개의 밴드 로 나 뉘 는데 그 중에서 A, B, C 세 개의 밴드 는 소독 자외선 이 라 고도 부른다.A, B, C 세 개의 밴드 는 모두 일정한 소독 작용 을 하 는데 특히 C 밴드 의 소독 효과 가 가장 좋다.광 양자 이론 에 따 르 면 물질 운동 의 특수 한 형식 으로 만 알 이 연결 되 지 않 는 입자 흐름 이다.1 알 당 253.7 nm 의 자외선 광 자 는 4.9 eV 의 에 너 지 를 갖 고 있다.UV 선 에서 물 에 대한 소독 멸 균 은 주로 핵산 (DNA) 의 최대 흡수 파장 (254 nm) 이 며, DNA 는 고 에너지 자외선 을 흡수 하여 인접 한 염기 의 오 류 를 일 으 켜 피리미딘 이합 체 (pyrimidine dimer) 를 형성 하고, 핵산 복제 와 단백 표현 을 억제 하거나 방해 하여 세포 가 쇠망 하 게 만든다.현재 연 구 는 전통 적 인 자외선 멸 활 의 메커니즘 에 대한 연구 에 만 한정 되 어 있 으 며, UV - LED 는 새로운 소독 기법 으로서 전통 적 인 소독 메커니즘 과 다소 차이 가 있 을 수 있 으 므 로 UV - LED 소독 의 메커니즘 에 대한 연 구 는 더욱 강화 되 어야 한다.

최근 몇 년 동안 UV - LED 소독 방면 에서 도 점차적으로 연 구 를 진행 했다.UV - LED 기술 을 통 해 광 통 량 과 몇 가지 비 병 미생물 간 의 관 계 를 연구 했다.UV - LED 의 수량 과 샘플 의 간격 거 리 를 바탕 으로 COMSOL Multiphysics 를 활용 하여 최고의 UV - LED 시준 광 빔 을 만 들 고 전체 원 가 를 낮 춘 다.최 적 화 된 UV - LED 시준 광 빔 과 저압 수은등 시준 광 빔 의 장 치 를 이용 하여 각각 3 가지 미생물 (대장균, B 형 간염 바이러스 주, T7) 의 멸 활 효 과 를 측정 하여 UV 에너지 밀도 와 멸 활 효과 의 관 계 를 비교 하 였 으 며, UV 파장 은 각각 UV - LED (255 nm 와 275 nm) 저압 수은등 254 nm 이다.저 압 수은 램프 의 살 아 있 는 대장균 과 MS - 2 의 효 과 는 UV - LED 보다 좋 으 며, UV - LED 는 파장 이 275 nm 일 때 T7 서 균 체 와 대장균 이 UV - LED (275 nm) 일 때의 멸 활 효과 보다 우수 하 다.시간 - 용량 의 차 이 는 미생물 자체 의 복구 메커니즘 에 의 한 것 일 수 있다.또한, GN 기반 의 UV - LED 기술 이 물 소독 과정 에서 의 적용 성 을 연구 한 결과 UV - LED 는 분산 및 모 바 일 워 터 처리 시스템 의 대체 기술 로 밝 혀 졌 다.물 처리 조건 에 따라 UV - LED 기술 의 성능 특징 을 평가 하여 269 nm 와 282 nm 파장 에서 고 초 포자 에 대한 생물 분석 실험 을 설계 하 였 다.결과 에 따 르 면 동태 와 정태 적 인 조건 에서 UV - LED 는 모두 효과적으로 실험 대상 을 소멸 시 킬 수 있 고 동적 실험 은 멸 활 효과 와 광 통 량 이 선형 관 계 를 나타 낸다.파장 UV - A 와 UV - C 의 조건 하에 서 UV - LED 의 살 아 있 는 오 수 를 없 애 는 과정 에서 생물 지시 균 (대변 대장균) 의 멸 활 효 과 를 연구 했다.간단 한 세균 배양 을 통 해 세균 농도, 노출 시간, pH 수치, 파장 등 네 가지 지 표를 검 측 했 는데, 파장 과 노출 시간 은 멸 활 효과 와 연관 성 이 더욱 강 한 것 으로 밝 혀 졌 다.또 두 파장 (280 / 365, 280 / 405 nm) 을 혼합 한 멸 균 효과 가 검출 돼 60s 가 노출 되면 세균 이 생존 하지 않 는 것 으로 밝 혀 졌 다.