KR102186894B1

KR102186894B1 - 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR102186894B1
Application number: KR1020200102926A
Authority: KR
Inventors: 김종천; 박대영; 신미정
Original assignee: 케이원산업 주식회사
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2020-12-04

Abstract

[기술분야/해결과제]
본 발명은 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 기존의 분말로 된 생석회의 살포 시 가루가 날리고, 균일한 도포의 어려움이 있고, 다량의 도포량이 필요하고, 취급 시 화상의 위험이 있으며, 폭발 위험성이 있어 보관이 까다롭고 어려운 문제점을 해결하기 위한 것이다.
[해결수단]
본 발명의 축사소독용 액상소석회의 제조 방법은, (a) 물(H₂O)과 생석회(CaO)를 혼합하여 액상으로 된 액상소석회(Ca(OH)₂)를 제조하는 단계와, (b) 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)에 차아염소산나트륨(NaOCl)을 혼합하는 단계와, (c) 상기 (b)단계의 혼합물에 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)을 혼합하는 단계와, (d) 상기 (c)단계의 혼합물에 글루타르알데히드(C₅H₈O₂)를 혼합하는 단계로 이루어진 축사소독용 액상소석회(Ca(OH)₂)의 제조 방법에 있어서, 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)는, 물(H₂O)과 생석회(CaO)를 70∼80중량% : 20∼30중량%의 비율로 혼합한 후 10∼30분 동안 원심분리기에서 2000RPM 이상의 고속교반으로 수화 및 분쇄를 함께 진행하여 산화칼슘(CaO) 분말이 80중량% 이상, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)의 함량이 20±1 내지 30±1 중량%, pH12 내지 13, 비중이 1.08±0.5 내지 1.10±0.5, 불순물이 0.3중량% 이하, 입도가 1000메시(mesh)에 95% 이상 통과하고 수화 및 포졸란 반응을 통해 C-S-H를 형성하고, 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)은 상기 액상소석회(Ca(OH)₂) 10ℓ를 기준으로 500ｇ 중량을 혼합하고, 상기 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)은 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)와 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)의 혼합물에 50ｇ 중량을 혼합하며, 상기 글루타르알데히드(C₅H₈O₂)는 상기 액상소석회(Ca(OH)₂), 상기 차아염소산나트륨(NaOCl), 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)의 혼합물의 100% 중량에 대해 2∼3% 중량을 혼합하는 것을 특징으로 한다.
[기대효과]
본 발명에 따르면, 축사내에서 서식하는 유기병원체 및 유해균들을 소독하여 각종 계절성 전염병을 사전에 예방하고 가축들의 면역력을 향상시켜 축산농가의 축산 환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법{LIQUID LIME HYDRATE FOR FARM DISINFECTION INCLUDED SODIUM GLUCONATE AND SODIUM HYPOCHLORITE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 차아염소산나트륨(Sodium Hypochlorite; NaOCl)과 글루콘산나트륨(Sodium Gluconate; NaC₆H₁₁O₇)이 함유된 축사소독용 액상소석회(Ca(OH)₂) 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소독을 위한 액상소석회에 살균을 위한 차아염소산나트륨(NaOCl)과 결합력을 증대시키는 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)을 소량으로 첨가하여 축사소독용으로 제조한 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 생석회는 산화칼슘(CaO)으로도 불리며, 탄산칼슘(CaCO₃)을 공기가 차단된 상태에서 가열하면 이산화탄소(CO₂)를 잃으며 산화칼슘이 생성되게 되며, 생석회가 물과 반응하여 물에 용해되면 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 생성되면서 이온화 되어 용액이 염기성을 띠게 된다. 이와 같은 성질 때문에 산성비와 화학 비료등 으로 산성화 된 논이나 밭을 알카리로 중화시키고 소독 방역 등에 많이 이용되고 있다.

이러한 생석회는 중화 과정에서 고온의 중화열이 발생하기 때문에 보관 시 밀폐하여 공기 중의 수분과의 접촉을 피해야 하며, 이온화도가 상당히 크기 때문에 수용액과의 직접적인 접촉을 피해야 한다. 이와 같은 주의를 기울이지 않을 시 화재 발생이 일어날 수 있으며, 피부 조직 손상을 입을 수 있다.

종래의 생석회는 다음과 같은 문제점이 있다.

1) 보관성

① 보관 중 수분 접촉시 화재의 위험

② 장시간 보관시 발명 위험 상존

③ 보관 중 석회가 녹아 파포 발생시 다양한 형태의 문제 발생 위험

④ 보관시 취급부주의로 인한 사고 위험

⑤ 밀폐된 공간에서 보관시 화재 위험

2) 이동성

① 20㎏ 포장단위로 이동이 불편하다.

② 대용량 포장으로 개봉시 이동불가

③ 전문지식 없이 이동시 사고 발생 위험

④ 이동 중 다양한 문제 발생 상존

⑤ 이동 중 파포상태 발생시 다양한 위험 발생

3) 살포성

① 분진이 눈에 접촉시 실명 위험

② 다량의 분진 발생으로 환경오염 문제

③ 분말로서 균일한 살포 어려움

④ 분말 피부접촉시 다양한 피부염 발생

⑤ 특정 장소 분진으로 2차 환경 피해 우려

4) 소독효과

① 고르게 살포되지 않아 소독효과 감소

② 분말에 축분반응으로 결국 액상소석회화

③ 분말이 분포되어 물과 반응소독시 액상소석회와 동일한 효과

④ 이론과 달리 토양에 반응되는 것은 액상으로 변화되었을 때 효과 있음

⑤ 소모량 대비 효과 저감됨

대한민국 등록특허 제10-0981319호(등록일자: 2010.09.03.)

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 소독을 위한 액상소석회(10ℓ)에 살균을 위한 차아염소산나트륨(NaOCl)(500ｇ)과 결합력을 증대시키는 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)(50ｇ)을 첨가하여 축사소독용으로 제조한 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는, 축사내에서 서식하는 유기병원체 및 유해균들을 소독하여 각종 계절성 전염병을 사전에 예방하고 가축들의 면역력을 향상시켜 축산농가의 축산 환경을 개선할 수 있는 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는, 액상소석회(Ca(OH)₂)에 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 혼합된 혼합물의 100% 중량에, 글루탈알데히드 용액을 2% 중량 혼합한 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는, 액상소석회(Ca(OH)₂)에 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 혼합된 혼합물에, 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘, 브롬화 수소산 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합한 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 축사소독용 액상소석회의 제조 방법은, (a) 물(H₂O)과 생석회(CaO)를 혼합하여 액상으로 된 액상소석회(Ca(OH)₂)를 제조하는 단계와, (b) 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)에 차아염소산나트륨(NaOCl)을 혼합하는 단계와, (c) 상기 (b)단계의 혼합물에 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)을 혼합하는 단계와, (d) 상기 (c)단계의 혼합물에 글루타르알데히드(C₅H₈O₂)를 혼합하는 단계로 이루어진 축사소독용 액상소석회(Ca(OH)₂)의 제조 방법에 있어서, 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)는, 물(H₂O)과 생석회(CaO)를 70∼80중량% : 20∼30중량%의 비율로 혼합한 후 10∼30분 동안 원심분리기에서 2000RPM 이상의 고속교반으로 수화 및 분쇄를 함께 진행하여 산화칼슘(CaO) 분말이 80중량% 이상, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)의 함량이 20±1 내지 30±1 중량%, pH12 내지 13, 비중이 1.08±0.5 내지 1.10±0.5, 불순물이 0.3중량% 이하, 입도가 1000메시(mesh)에 95% 이상 통과하고 수화 및 포졸란 반응을 통해 C-S-H를 형성하고, 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)은 상기 액상소석회(Ca(OH)₂) 10ℓ를 기준으로 500ｇ 중량을 혼합하고, 상기 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)은 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)와 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)의 혼합물에 50ｇ 중량을 혼합하며, 상기 글루타르알데히드(C₅H₈O₂)는 상기 액상소석회(Ca(OH)₂), 상기 차아염소산나트륨(NaOCl), 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)의 혼합물의 100% 중량에 대해 2∼3% 중량을 혼합하는 것을 특징으로 한다.

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상기 축사소독용 액상소석회의 제조 방법은, 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)에 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 혼합된 혼합물에, 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘, 브롬화 수소산 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 축사소독용 액상소석회는, 청구항 1 또는 청구항 4에 기재된 축사소독용 액상소석회의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따르면, 축사내에서 서식하는 유기병원체 및 유해균들을 소독하여 각종 계절성 전염병을 사전에 예방하고 가축들의 면역력을 향상시켜 축산농가의 축산 환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 축사소독용 액상소석회를 주기적으로 살포하여 농장내에 서식하는 병원균 및 공기중 부유 세균 및 진균 번식을 억제시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 액상소석회는 다음과 같은 효과가 있다.

1) 보관성

① 소분 단위 보관이 용이함

② 장시간 보관에도 특성 변화 없음

③ 전문지식 없이 이동 및 보관용이 하며 파포발생 위험이 전혀 없음

④ 특정장소가 아닌 다양한 곳에 보관 가능

⑤ 소분 포장으로 보관이 용이함

2) 이동성

① 소분 단위 포장이 용이함

② 10ℓ PE 케이스로 누구나 쉽게 이동이 가능

③ 전문지식 없이 이동 및 보관 용이함

④ 파손 우려가 없어 이동이 용이함

⑤ 소분 포장으로 이동이 용이함

3) 살포성

① 필요량만 물과 희석 살포 용이함

② 액체상태로 분무기에 넣어서 사용 가능

③ 전문지식 없이 살포 가능

④ 골고루 빈틈없는 살포로 살균 효과가 뛰어남

⑤ 사용도중 언제든지 재살포 가능

4) 소독효과

① 골고루 살포되어 방역효과 뛰어남

② 가성비 뛰어난 살포 및 사각지대 효과

③ 분말보다 적은 양으로 넓은 지역까지 소독이 가능하여 가성비 뛰어남

④ 침투하기 힘든 땅속 깊이 골고루 살포되어 방역 효과 뛰어남

⑤ 소모량 대비 소독효과 높고 안전함

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회의 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도
도 2는 액상소석회 소독에 따른 시간대별 미생물의 저항력변화
도 3은 액상 소석회 투입량에 따른 철의 시간별 농도변화

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 발명의 설명 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

실시예

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회의 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.

먼저, 물(H₂O)과 생석회(CaO)를 70∼80중량% : 20∼30중량%의 비율로 혼합한 후, 원심분리기에서 2000RPM 이상의 회전속도로 10∼30분 동안 고속교반으로 수화 및 분쇄를 함께 진행하여 입도 1000메쉬 이상의 액상화를 갖는 액상소석회(Ca(OH)₂)를 얻는다(단계 S10). 이때, 입도 1000메쉬 이상의 액상화 된 상태는 마치 우유와 같이 분급이 없는 현탁액 상태를 유지하게 된다.

상기 액상소석회(Ca(OH)₂)는 생석회(CaO)에 물을 첨가하여 수화반응한 화학물질로 분자식은 다르지만 기능면에서는 거의 동일한 성질을 가지고 있다. 액상소석회(Ca(OH)₂)와 생석회(CaO)는 모두 pH12인 강알칼리성으로 화학적 소독의 동일한 효과를 나타내고 있다.

상기 생석회(CaO)는 석회석(CaCO3)을 고온(1,000~1,200℃)에서 연소시켜 제조한 산화칼슘(CaO)이다. 생석회는 수분을 잘 흡수하며, 물에 용해되면 염기성을 나타내고, 수화할 때 발열하고 부피가 늘어나므로 저장하거나 사용할 때 주의하여야 한다.

상기 액상소석회(Ca(OH)₂)는 생석회(CaO)에 물을 첨가하여 수화반응한 화학물질로 생석회보다 빠른 반응과 보관 및 사용의 편리함을 극대화 시킨 제품이다. 소독의 원리는 생석회와 동일한 강알칼리성 소독이며 분말일때 보다 소독방법이 편리하다. 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)는 분말로 된 생석회(CaO)의 단점인 보관의 어려움과 살포의 불편한 점을 개선하여 어디서나 보관이 가능하고 초보자도 어렵지 않게 살포할 수 있다.

상기 액상소석회(Ca(OH)₂)는 산화칼슘(CaO) 분말이 88중량% 이상, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)의 함량이 20±1 내지 30±1중량%, pH 12 내지 13, 비중이 1.08±0.5 내지 1.10±0.5, 불순물이 0.3중량% 이하, 입도가 1000메시(mesh) 95% 이상 통과하고, 수화 및 포졸란 반응을 통해 C-S-H를 형성한다.

본 발명은 입도 1000메쉬 이상의 액상화를 갖는 액상소석회(Ca(OH)₂)를 조성함으로써, 돈사나 우사 등의 축사에 분무기로 살포하여 소독할 수 있다.

본 발명은 원심분리기를 이용하여 1000메쉬 이상의 입도를 가지는 액상소석회를 얻음으로써, 물에 희석하여 분무기로 토양에 살포할 수 있고, 살포가 용이하며 분진의 발생 염려가 없고, 미세 입도로 조성되어 토양에 흡수가 매우 빠르다.

또한, 분무기로 살포하므로 입상 소석회와 달리 토양에 균등 살포할 수 있고, 물과 함께 흡수되고 미세입자 상태로 토양속에 머물면서 오랫동안 소독 효과를 발휘하게 된다.

계속해서, 상기 액상소석회(Ca(OH)₂) 10ℓ를 기준으로 차아염소산나트륨(NaOCl) 500ｇ 중량을 혼합하여 살균력을 증대시키게 된다(단계 S20).

상기 차아염소산나트륨(Sodium Hypochlorite)은 수산화나트륨 용액 등에 염소가스를 이용해 만든 염소제로 차아염소산염 중 하나로서, 무색 혹은 엷은 녹황색의 액체로서 염소 냄새가 있고, 화학식은 NaOCl이다.

상기 차아염소산나트륨(NaOCl)은 락스의 주원료로 사용이 되며, 강력한 소독기능을 가지고 있다. 따라서 수영장, 상수도, 오폐수 등에서 수질정화기능, 대장균, 박테리아 등 세균의 번식을 억제하는데 사용된다.

상기 차아염소산나트륨(NaOCl)은 물에 잘 녹으며, 수용액은 저장 중 분해되어 염소가스를 발생하므로 장기간 보관하게 되면 살균제로서 효력이 없어진다. 살균력은 pH와 유효염소량에 영향을 받는데, 비해리 상태이며, pH가 낮을수록 살균력이 강하며, 아미노산, 단백질, 당분 등에 의해 살균력이 감소한다. 살균력은 100ppm농도로 희석한 것을 pH 8-9로 조정한 것이 살균력이 가장 크다. 부식성이 강하여 금속용기와 접촉하지 않도록 해야 한다.

상기 차아염소산나트륨(NaOCl)은 예를 들어, 유한양행의 제품인 하라솔의 4~6% 용액을 200~300배 범위로 희석하여 축사, 기계 및 기구류, 부화소독에 사용하며, 300~500배 범위로 희석하여 축체소독에 사용하며, 30,000~50,000배 범위로 희석하여 음수소독에 사용하고, 50~100배 범위로 희석하여 유두 침지소독에 사용하며, 20~30 배 범위로 희석하여 잠실, 잠구, 잠실주위 살균 소독 및 잠분의 소독에 사용하는 것으로 알려져 있다.

또한, 유기물질이 없는 상태에서 일반세균은 1ppm 미만에서, 마이코플라즈마는 25ppm에서 수 초안에 사멸되고, 100ppm의 농도로는 바실러스 섭틸리스(Bacullus subtilis) 포자를 5분내에 99.9% 사멸시킬 수 있고, 100ppm의 농도로 1시간내에 진균을 사멸시키며, 1,000ppm 정도이면 결핵균을 사멸시킬 수 있다고 알려져 있다.

계속해서, 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)와 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)의 혼합물에 글루콘산나트륨(Sodium Gluconate; NaC₆H₁₁O₇) 50ｇ 중량을 혼합하여 결합력을 증대시킨다(단계 S30).

상기 글루콘산나트륨(Sodium Gluconate)은 백색∼황갈색의 입상 또는 결정성 분말로 약간 특이한 냄새가 있는 강화제이다. 화학식은 NaC₆H₁₁O₇이며, 물에 용해되고, 알코올에 약간 용해된다.

상기 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)은 포도당을 원료로 하는 물질로 독성이 없으며 생물학적 분해가 가능한 물질로서 식용으로도 사용된다. 세척력이 뛰어나 세제 및 용수처리제로 널리 사용되고 있다.

따라서, 본 발명은 소독을 위한 액상소석회(10ℓ)에 살균을 위한 차아염소산나트륨(NaOCl)(500ｇ)과 결합력을 증대시키는 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)(50ｇ)을 첨가하여 축사소독용 액상소석회를 제조할 수 있다.

다른 실시예

본 발명의 다른 실시예로서, 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 함유된 축사소독용 액상소석회(Ca(OH)₂)에 글루탈알데히드 용액을 추가로 혼합하여 구성할 수 있다.

이때, 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 함유된 축사소독용 액상소석회(Ca(OH)₂)의 100% 중량에 대해, 글루타르알데히드(glutaraldehyde; C₅H₈O₂) 용액을 2∼3% 중량 혼합하여 구성될 수 있다.

상기 글루타르알데히드(glutaraldehyde)는 분자식이 C₅H₈O₂이다. 분자량은 100g/mol이며 자극적인 냄새를 지닌 무색의 휘발성 액체이다.

상기 글루타르알데히드(C₅H₈O₂)는 산성용액으로 소독효과가 매우적다. 그러나 염기를 첨가하여 pH를 높이면 활성화되어, 세균포자도 죽일 수 있는 강력한 소독제가 되며, 일단 활성화된 용액은 14∼28일간 유효한 것으로 알려져 있다.

일반적으로, 중탄산나트륨을 첨가하여 pH를 올린 2% 글루타르알데히드(C₅H₈O₂) 용액은 일반세균을 2분 내에 사멸시키고, 결핵균, 진균, 바이러스는 10분 내에 사멸시키며, 바실러스(Bacullus)와 클로스트리듐(Clostridium)균의 포자는 3시간 내에 사멸시키고, 클로스트리듐 디피실리(Clostridium difficile)균의 포자는 20분 내에 사멸시키는 것이 알려져 있다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 함유된 축사소독용 액상소석회(Ca(OH)₂)에, 브롬계 살균제를 혼합하여 구성할 수 있다.

상기 브롬계 살균제는 인체에 자극적이지 않으면서 광범위한 살균력과 지속성이 있기 때문에 살균소독용 석회 조성물에 적용하여 살균효과를 오래 기대할 수 있는 성분이다. 이러한 브롬계 살균제로는 구체적으로 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘 및 브롬화 수소산 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

본 발명의 액상소석회는, 기존의 분말로 된 생석회의 살포 시 가루가 날리고, 균일한 도포의 어려움이 있고, 다량의 도포량이 필요하고, 취급 시 화상의 위험이 있으며, 폭발 위험성이 있어 보관이 까다롭고 어려운 문제점을 모두 해결할 수 있는 효과가 있다.

축사소독용 액상소석회의 효능 실험

1. 서론

세계적으로 산업동물의 사육형태는 경제적 이유로 밀집사육이 선호되면서 돼지 열병과 같은 전염성 질병이 발생할 경우 단 1마리의 가축이라도 감염이 되면 전체 또는 인근 축산 농가와 수 km떨어진 축산 농가의 가축까지 집단 매몰 처분해야 한다. 특히, 돼지열병은 발생 시 살처분, 백신 접종과 같은 질병 방제 비용 발생, 생산성 감소, 동물과 축산물의 국제적인 교역 제한 등으로 국가 경제에 미치는 영향이 매우 큰 질병이다.

본 실험은 축사내에서 서식하는 유기병원체 및 유해균들을 소독하여 각종 계절성 전염병을 사전에 예방하고 가축들의 면역력 향상을 위해 축산농가 축산 환경개선 효과 분석을 위해 축사, 농장 가축에게 공급되는 지하수의 부식성으로 인한 유해병원균 분석이 수행되었다. 본 실험에는 밀양시 소재 비육돈 농장과 함안군 소재 비육돈 농장을 대상으로 유해병원균 살균 및 축사 주변 환경 과 축사 토양에 서식하는 각종 유해 미생물 포집, 사육환경 개선 실험이 수행되었는데, 종래축산농가의 방역상의 문제점, 돼지콜레라와 같은 전염병 발생시 많은가축들이 집단 매몰되어 동물복지차원의 문제점 등이 대두되며 국가적인 예산 낭비를 초래하고 있었다. 그러나 축산 농가용 액상 소석회를 주기적으로 살포하여 농장내에 서식하는 병원균 및 공기중 부유 세균 및 진균 번식이 억제되는 효과 분석과 축산농장에 공급되는 수도관 부식성 실험이 이루어졌고, 특히 사육환경의 건전성은 동물사육 산업 및 작업자들의 건강까지 공통적으로 영향을 미칠 수 있어 관련 유해인자 관리를 통한 친환경사육 도모 및 건강권 확보가 중요한 시점이 되었다. 농장 내 서식하는 다양한 유기 병원체를 전파하는 미생물을 박멸하여 전염병에 의한 사육 산업동물의 건강에 미치는 영향에 대한 연구는 미진한 편이다. 따라서 본 실험에서는 생석회가 유해미생물과 부식성에 미치는 영향을 도출하기 위하여 농장에서 발생하는 유해병원균 분석과 함께 사육장에 공급되는 수도관의 부식성 실험 등 총 5주에 걸쳐 실험을 수행하여 그 결과를 분석·고찰하였다.

2. 이론적 배경

소독은 직접적으로 병원미생물외 피해가 없도록 하는 것이며, 멸균 또는 소독이라는 용어로 사용되고 있으며, 이는 용기나 물질에 오염된 병원미생물을 살균 처리하는데 있어 그 정도에 따라 구별해야 할 것 이며, 멸균은 기물에 부착된 모든 미생물을 완전히 사멸시키는 것이고, 소독이라 하면 기물에 존재하는 어떤 목적의 병원 미생물을 살균하는 것을 의미한다. 소독은 가축이 전염병에 감염될 위험성이 있는 병원체와 그 병원체를 전파하는 미생물을 박멸하여 전염병에 의한 피해를 미연에 방지하는 하나의 수단이며, 가축전염병의 발생이나 만연을 방지하는 방법은 여러 가지가 있으나 그 중에서도 소독은 중요한 방법의 하나이다. 소독약으로 소독을 실시할 때에는 여러 가지 유리한 조건하에서 실시해야 하며, 이상적인 조건은 소독력이 강력하여 소량으로서 유효하고 물에 녹으며 보존을 오래할 수 있고 독성이 적고 광범위한 축사를 소독하기위해서는 소독 대상물을 손상하지 않아야 할 것이다.

축사 소독의 간격은 소독 후 원래 상태로 즉 세균이나 바이러스 등이 돌아오는 데는 약 2주정도 소요되기 때문에 10일~14일간격이 적당하나 본 실험에서는 7일 간격으로 실시하였다.

한편, 농장 내 금속 재질의 부식에 영향을 주는 인자로는 금속의 종류 및 재질의 온도 등의 물리적 인자들과 pH, 알칼리도, 총용존고형물(TDS, Total Dissolved Solids), 경도, 용존산소, 잔류 염소, 황산이온, 완충강도(buffer intensity) 등 의 화학적 인자 및 bio film, 미생물의 존재 등과 같은 생물학적 요소 등이 있다.

LI는 수중 탄산칼슘의 침전가능성을 표현하며, 식 (1)로 정의된다. LI가 0 보다 클 경우에는 탄산칼슘의 침전이, LI가 0 보다 작을 경우에는 탄산칼슘의 용해가 발생한다. 따라서 실제 LI와 농장내 시설물의 부식 간에는 일정한 상관관계는 있고, LI와 농장내 시설물 부식성간의 상관관계를 Table 1과 같이 표현 할 수 있다.

LI = pH - pHs -------------------------------------식 (1)

pHs = A + B - log[Ca] - log[알칼리도]

여기서, pH는 실측된 pH 값이며, pHs는 탄산칼슘이 포화되었을 때의 pH 값이다. A, B는 각각 수온, TDS 관련 상수, 칼슘과 알칼리도는 CaCO₃ 환산농도(mg/L)이고, 액상소석회는 일반농가가에서 안전하게 사용가능한 20% 액상소석회 용액을 사용하였으며, 이산화탄소 주입 실험은 액화 이산화탄소를 증류수에 용해하여 pH를 3.91로 조정한 후 실험에 사용하였다. 한편 유기물 즉 대다수의 병원체는 똥이나 오줌 등의 유기물(분뇨 등의 수세)과 같이 존재하는 경우가 많기 때문에, 소독은 유기물에 의해 그 효력이 감소할 수 있고 축사를 고압세척기 등을 이용하여 철저하게 수세를 하거나 세척보조제(계면활성제)등을 사용하여 유기물을 제거한 다음 본 실험에서의 소독제로는 액상소석회를 적용하여 실시하였고, 글루타알데히드는 1~2%의 농도로 사용하며 유기물이 다소간 있더라도 소독효과가 좋다. 값이 비싼 편이어서 대량으로 사용하기에는 소독비용이 많이 소요되며, 포름알데히드는 포르말린(포름알데히드 40% 용액)을 8%의 농도로 하여 사용하며 글루타알데히드와 소독효과가 유사하다.

2-1. 액상소석회를 이용한 축산환경 의 안정화

1) 이온교환 반응

이온교환 반응은 석회의 칼슘이온이 물에 분산되어 있는 입자에 가해지게 되면 표면에 흡착되어 있던

등이

에 의해 치환되는 반응으로

가 이온교환용량 이상으로 가해지면

이 증가하여 다량 흡착이 일어난다. 이를 친화력이라 하는데

의 친화력이 다른

등의 친화력 보다 클 때 이온교환이 일어나며, 다음 순위로 교환된다.

가 이온교환용량 보다 크게 가해지면

이 증가하여 그 물은 알카리성이 되고,

는 더욱 다량으로 흡착된다. 서로 반발하던 토양입자가 미립자와 결합되어 커다란 덩어리가 되는데 이를 단결화라 한다.

2) 포졸란( Pozzolan) 반응

활성이 큰 무정형의 Silica를 가지는 미세 분말로 수분과 더불어

와 상온에서 반응하여 Silica질을 형성하는데 이와 같은 반응을 포졸란 반응이라 한다. 포졸란은 그 조성이 다양한데 일반으로 말하는 포졸란은

와

이다. 수화반응시 생성되는 소석회와 반응하여 시멘트 고화체인 C-S-H 물질의 비율을 증가시키고, Alumina에 의해 C-A-H를 생성하게 된다.

액상소석회는 유해 병원균 사멸 부패 방지에서 높은 pH와 더불어 수열반응 시 발생하는 발열반응으로 인해 미생물의 생육이 억제되며 이로 인한 유기물의 부패율도 감소한다. 일반적으로, pH 12이상을 유지하는데 부분의 병원균 활성이 억제된다. 아래 Table. 2.에서와 같이 슈도모나스종,살모넬라 등은 석회 안정화 처리 시 검출한계 이하로 사멸되는 결과를 연구하였다.

뿐만아니라, 액상소석회 살포로 인하여 고화 처리되기전의 축사내 각종 슬러지는 미생물의 유기물 분해로 인해 H₂S가 발생하는데, 이때 달걀 썩은 냄새가 난다. 하지만 석회를 주입함으로 pH 상승으로 미생물 생육이 저하 되어 유기물 분해가 일어나지 않게 되고, pH가 9이상으로 상승되면서 H₂S가 휘발성으로 존재되면서 냄새가 감소한다.

2-2. LI(Langelier saturation index) 이론

랑게리아지수(LI, Langelier saturation index)는 물속에서 탄산칼슘(CaCO3) 스케일의 발생경향을 판단하는 지표로서 Langelier가 1936년에 개발하였다. LI는 물의 수소이온농도와 알카리도 및 포화 pHs 관계로부터 관 표면에 탄산칼슘 이 얇은 막으로 침전되어 스케일을 형성할 것인지 여부를 예측하는 지수이다. 만약 탄산칼슘 스케일이 상수도관 내벽에 형성된다면 부식저항성 피막으로 작 용하여 수돗물에 의한 관 표면의 부식을 억제 할 수 있다.

탄산칼슘 포화지수 LI는 식 (1)과 같이 계산된다.

LI = pH - pHs ----------(식 1)

여기서, pH = 측정값 pHs = 칼슘이온과 중탄산 이온 존재 하에 CaCO3 평형일때 pH

pHs는 식 (2)와 같이 계산한다.

pHs= pK2- pKs+ p[Ca2+] + p[HCO3-] + 5 pfm ------------ (식 2)

3. 실험방법

본 실험은 밀양시와함안군소재 농장 및 축사 토양소독, 용으로 액상소석회와 물 면적 ㎡당 300~400g(평당 약 1kg)를 이용하여 실험을 실시하였고, 또한 농장으로 공급되는 지하수의 부식성지수를 측정실험 평가하였다.

3-1. 액상소석회 소독전후 미생물 변화

본 실험을 위한 농장의 소독은 맑은 날 오전 중에 실시하고 농장 등을 세정하는 알칼리 수용액은 1㎡당 약 3ℓ(3㎜ 고일 정도)정도로 준비하고 소독약은 1㎡당 약 2ℓ(2㎜ 고일 정도)정도 준비하여 충분히 뿌리도록 한다. 농장내 왕겨나 짚, 분 등이 있을 경우에는 발효소독을 실시한 다음. 즉 폭 1~2m, 깊이 20㎝정도로 적당한 홈을 파서 소석회를 살포한 후 분, 깔짚 등을 1~2m 높이로 쌓아올리고 외부와 접촉되지 않도록 흙이나 비닐 등으로 씌워서 약 2주간 동안 방치한다. 발효의 온도는 60~70℃정도로서 수일간 그 온도를 지속하여 실시하고 시료 채취는 농장 바닥에서 흘러내리는 용액을 주단위로 채취하여 실험 비이커에 넣어 고배율 현미경으로 미생물의 균주와 개체를 분석하여 그 결과 값을 적시한다.

3-2. 액상소석회 이용 부식성 지수 변화

분석대상 시료인 농장으로 들어오는 직수를 원액으로 하고 액상소석회 약 25% 용액을 100mg/L 의 용액으로 희석하여, 이 용액을 각각 5mg/L, 10mg/L, 15mg/L, 20mg/L 씩를 취하여 비이커에 넣고 농장에서 사용되는 직수로 1000mL의 양으로 정량하였다.

수소이온농도는 부식의 가장 중요한 영향인자 이다. 보통 자연 상태에 물은 pH4.3∼pH10 사이를 나타낸다. 산성 상태에서는 부식속도가 증가되며, 알칼리성상태에서는 부식속도가 감소된다. 부식방지를 위해서 pH6 이상을 유지 하는 것이 좋으나, pH 8 이상에서는 탄산칼슘 또는 인산칼슘에서 스케일(scale)이 생성될 수 있다. 수소이온농도는 수질오염공정시험기준에 준하여 측정하였다.

본 실험에서는 Iron, powder(Kanto. Assay 90 %)을 사용하여 용출시험을 진행하였고, 농장에서 취수한 직수를 원액으로 하여 수돗물 1000mL에 Iron powder 0.1g을 취하여 대조군으로 하고 수돗물에 액상소석회 약 25% 용액을 100mg/L의 농도로 조정한 후 이 용액을 단계별로 희석하여 5mg/L, 10mg/L, 15mg/L, 20mg/L의 농도로 조정하였다. 여기에 Iron powder 0.1g 씩을 각각 비이커에 넣은 후 Jar Tester를 분당 100회 회전으로 24시간, 48 시간, 72시간 교반공정을 거처 실험 하였고 액상소석회 농도 값은 table 4.와 같다.

4. 고찰

4-1. 액상소석회 소독전후 미생물 변화

액상소석회 소독 전,후 비교분석에 따른 병원유해균인 미생물의저항력의 변화는 아래 table 5. 와 같이 저감 됨을 알 수 있다.

여기에서 병원미생물의 분류는 저항성이 가장 강한 것에 속하는 미생물과 저항력이 보통인 것에 속하는 미생물 저항력이 약한 것에 속하는 미생물등 3종류로 구분 지었다. 가장 강한 것에 속하는 아포성의병원체(탄저균,기종저균 파상풍균 악성수종균등)이고, 보통인 것에 속하는 미생물로는 미생물(결핵균 포도상구균 연쇄상구균등)으로 분류하였고, 약한 것에 속하는 미생물(대장균, 돈단독균, 구제역, 돼지콜레라, 뉴캣슬병, 광견병, 일본뇌염등)의 바이러스등 으로 구분하며 아주 약한 것에 속하는 것으로(출혈성패혈증균 브루셀라균등)은 발효 건조등에 의하여 쉽게 소독할 수 있고 그 실험 표는Table 5와 같다.

액상 소석회 소독에 따른 시간별 미생물의 저항력 변화에서 아포성의병원체(탄저균,기종저균 파상풍균 악성수종균 등은 1주차 4.3CFU이었으나 2주차부터 액상소석회를 동일한 양으로 지속적인 소독 결과 강 악성 미생물들은 최초 1주차에4CFU에서 5주차에1,2CFU까지 감소되는 것을 알 수 있었고, 보통인 미생물(결핵균 포도상구균 연쇄상구균등)은 최초 1주차에 4.8CFU에서5주차에0.5까지 감소 되었고, 약한 미생물(대장균, 돈단독균, 구제역, 돼지콜레라, 뉴캣슬병, 광견병, 일본뇌염등)의 바이러스 등은 3.9~0.2CFU까지 저감 되는 것을 볼 수 있었으며 그 외 다수의 미생물들은 5주차에서 거의 찾아보기 힘들 정도로 사멸되었다고 볼 수 있고 그 실험 결과는 도 2와 같은 결과가 나왔다.

4-2. 액상소석회 이용 부식성 지수 변화

대조군인 농장에 공급되는 직수를 실험한 결과 LR기준 0.5이하로 저감 됨을 알수있는데, 이는 부식으로 인한 녹수 발생으로 황산이온과 염소이온이 철과 반응하여 황산철과 염화철이 침전으로 이온량이 감소하였으며 또한 액상소석회 투입으로 인한 강 알카리도의 증가로 LR값이 저감되어 지는 것이며 소석회를 단계별로 투입한 후 시간별 부식성지수의 변화 값은 Table 6.에 나타내었다.

LI지수의 부식성여부기준은 0미만이며, RSI 기준은 6.8 이상, LR은 0.5 이상, AI는 12미만일 때 부식성을 판단 할 수 있다.

대조군인 수돗물의 부식성 평가에서는 초기의 측정값과 비교하였을 때 24시간, 48시간, 72시간 후 시간에 변화에 따른 부식성지수 LI, RSI, LR, AI의 차이는 없었다.

액상 소석회 희석수에 단계별 투입에 따른 농장에서 공급되는 지하수공급으로 공급호스철의 교반공정에 대해 연구한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 대조군인 수돗물은 24시간 후에 농도가 0.153mg/L의 농도로 측정되었는데, 72시간 후에는 0.818mg/L로 5.3배 증가함을 볼 수 있었다.

시험에 쓰이는 Iron Powder는 90%의 철 함유로 약 20~30분 후부터 육안으로 철이 용해되는 것을 관찰 할 수 있었다. 24시간 후 단계별로 액상소석회를 5 mg/L에서 20mg/L까지 투입한 결과는 0.134mg/L∼0.055mg/L 까지 11.7%∼64.7% 감소하는 것으로 나타났다.

48시간 후에 농도는 수돗물 0.537mg/L의 농도로 측정되었고, 단계별로 액상소석회를 5mg/L에서 20mg/L 까지 투입한 결과는 0.533mg/L∼0.251mg/L 까지 4.1%∼53.1% 감소하는 것으로 나타났다.

72시간 후에 농도는 수돗물 0.816mg/L의 농도로 측정되었고, 단계별로 액상소석회를 55mg/L에서 20mg/L 까지 투입한 결과는 0.745mg/L∼0.285mg/L 까지 8.9%∼65.4% 감소하는 것으로 나타났다.

이 결과로 액상소석회는 철의 부식 제어의 고효율적인 것으로 확인되었다.

또한, 50mg/L의 액상소석회를 투입한 시료의 부식성지수(LI)가 -0.71 정도만 되어도 대조군인 수돗물에 부식성 지수(LI ) -1.24에 철에 농도와 비교볼 때 저감되는 것으로 보아 탄산칼슘의 불포화 상태에서도 부식은 억제되는 것으로 도 3과 같이 나타났다.

5. 결 론

본 실험에서는 축산농가내 소독과 농장에 공급되는 물과 농장 바닥의 노출은 가축 면역체계의 향상성을 저해함을 제시하여 각종 감염병과 같은 질환발생 예방을 위해서 사육환경관리의 중요성을 연구하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1) 시험대상 농장에 액상 소석회를 약 5주동안 지속적으로 소독한 결과 소독에 따른 시간대별 미생물의 저항력 변화에서 아포성 병원체인 탄저균, 기종저균 파상풍균 악성수종균 등은 최초 4.3CFU이었으나 2주차부터 액상소석회로 지속적으로 소독한 결과 4~1,2CFU까지 감소되는 것을 알 수 있었다.

2) 저항력이 보통인 미생물균주인 결핵균, 포도상구균, 연쇄상구균등은 최초 1주차 4.8~0.5CFU까지 감소 되었고, 약한 미생물 균주류인 대장균, 돈단독균, 구제역, 돼지콜레라, 뉴캣슬병, 광견병, 일본뇌염 등의 바이러스들은 3,9~0,2CFU까지 저감되는 것을 볼 수 있었으며 그 외 다수 유해 미생물들은 5주차에서 거의 사멸 되는 것을 알 수 있었다.

3) 부식성 지수는 수온의 영향으로 겨울철에 낮게 측정되어 겨울철에 부식이 더 잘 이루어지는 것으로 확인되었고 온도가 높은 여름철 보다 겨울이 부식이 잘 이루어지며 실험에 50mL의 액상소석회를 투입한 시료의 부식성지수(LI)가 -0.71 정도만 되어도 대조군인 수돗물 부식성지수(LI ) -1.24의 철 농도와 비교해 볼 때 저감되는 것으로 나타났다.

4) 본 실험에서 축산농가용 액상 소석회를 주기적 또는 단계적으로 희석하여 부식성을 실험하였을 때 액상소석회의 주입량이 가장 적절한 상태는 15mg/L였고 주입농도에 따른 알카리도는 67mg CaCo3/L였고, pH값은 7,8로 나타났다.

5) 본 실험을 통하여 최근 국가적인 재난에 가까운 돼지 열병과 같은 가축의 전염병에 대하여 예방적 차원에서 보다 더 심도 있는 연구가 필요하며 농장내 서식하는 다양한 균주들의 사멸과 예방을 위하여 액상소석회 활용가능 분야의 연구가 지속적으로 필요함을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 차아염소산나트륨과 글루콘산나트륨이 함유된 축사소독용 액상소석회 및 그의 제조 방법은, 소독을 위한 액상소석회(10ℓ)에 살균을 위한 차아염소산나트륨(NaOCl)(500ｇ)과 결합력을 증대시키는 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)(50ｇ)을 첨가하여 축사소독용으로 제조함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

(a) 물(H₂O)과 생석회(CaO)를 혼합하여 액상으로 된 액상소석회(Ca(OH)₂)를 제조하는 단계와, (b) 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)에 차아염소산나트륨(NaOCl)을 혼합하는 단계와, (c) 상기 (b)단계의 혼합물에 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)을 혼합하는 단계와, (d) 상기 (c)단계의 혼합물에 글루타르알데히드(C₅H₈O₂)를 혼합하는 단계로 이루어진 축사소독용 액상소석회(Ca(OH)₂)의 제조 방법에 있어서,
상기 액상소석회(Ca(OH)₂)는, 물(H₂O)과 생석회(CaO)를 70∼80중량% : 20∼30중량%의 비율로 혼합한 후 10∼30분 동안 원심분리기에서 2000RPM 이상의 고속교반으로 수화 및 분쇄를 함께 진행하여 산화칼슘(CaO) 분말이 80중량% 이상, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)의 함량이 20±1 내지 30±1 중량%, pH12 내지 13, 비중이 1.08±0.5 내지 1.10±0.5, 불순물이 0.3중량% 이하, 입도가 1000메시(mesh)에 95% 이상 통과하고 수화 및 포졸란 반응을 통해 C-S-H를 형성하고,
상기 차아염소산나트륨(NaOCl)은 상기 액상소석회(Ca(OH)₂) 10ℓ를 기준으로 500ｇ 중량을 혼합하고,
상기 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)은 상기 액상소석회(Ca(OH)₂)와 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)의 혼합물에 50ｇ 중량을 혼합하며,
상기 글루타르알데히드(C₅H₈O₂)는 상기 액상소석회(Ca(OH)₂), 상기 차아염소산나트륨(NaOCl), 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)의 혼합물의 100% 중량에 대해 2∼3% 중량을 혼합하는,
축사소독용 액상소석회의 제조 방법.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 축사소독용 액상소석회의 제조 방법은,
상기 액상소석회(Ca(OH)₂)에 상기 차아염소산나트륨(NaOCl)과 글루콘산나트륨(NaC₆H₁₁O₇)이 혼합된 혼합물에, 브롬화 나트륨, 브롬화 칼륨, 브롬화 칼슘, 브롬화 수소산 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하는 단계;
를 더 포함하는 축사소독용 액상소석회의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 4에 기재된 축사소독용 액상소석회의 제조 방법에 의해 제조된 축사소독용 액상소석회.