1. 개요 □ 연구목적

1. 개요

□ 연구목적

○ ^연구동기

- 실내공기에 의한 천식, 아토피, 알레르기 환자의 증가추세

새로 지은 주택이나 리모델링한 건물에 입주했을 때, 페인트에 포함된 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds; VOCs) 등 눈에 보이지 않 는 유해물질로 인하여 오염된 실내 공기가 눈, 코, 목 등의 이상과 두통, 알레르기를 유발하는 이른바 새집증후군이 발생한다. 그림1에 따르면 이 러한 화학물질들에 의해 오염된 실내공기가 천식, 아토피 피부염, 알레르 기 비염 등 환경성질환의 원인이 되고, 그 환자의 수는 매년 증가하는 추세이다.

그림1. 실내공기에 의한 천식, 아토피, 알레르기 환자의 추세

우리가 재학 중인 고등학교에도 내부 벽면에 매년 도색 작업이 이루어지 고 있어 이로 인해 학생들은 어지러움, 불쾌감 등의 불편을 토로하고 있다.

이러한 문제를 없애기 위해 본 연구에서는 기존 페인트의 유해 화학 첨가물 들을 배제하고 규조토와 천연물질들의 항균 및 항 곰팡이 작용을 통해 새집증후군과 그에 따른 부작용을 해결하고자 한다.

- 페인트와 건물 벽면의 빈번한 균열 현상

대기 중에 노출된 건물 표면은 수분이나 화학물질들의 영향을 받아 미세 한 균열이 발생할 수 있다. 가까운 곳에서 여러 건물들의 벽면이 갈라진

것을 흔하게 볼 수 있었고, 그 때마다 이러한 문제점을 효과적으로 해결할 수 있는 방법에 관해 고민하게 되었다.

우리 주변 건물에서도 역시 페인트의 벗겨짐과 벽면 균열 현상이 많이 관찰되었으며 이러한 구조물 보수에 사용되는 많은 화학합성 제품들은 휘발성을 띄는데다가 그 효과가 지속적이지 않고, 환경적으로 유해한 영향 을 끼치는 것으로 알려져 있다.

최근 건축공학 분야에서 미생물에 의한 광물형성작용이 많이 연구되고 있는데, 그 중 요소분해세균으로부터 만들어진 탄산칼슘은 기존의 산업용 탄산칼슘보다 입도가 작아 시멘트구조물의 표면에 쉽게 침투할 수 있고 결합력이 강력하여 효과가 크다고 한다. 본 연구에서는 요소분해세균이 만드는 탄산칼슘을 이용하여 벽면의 균열을 방지할 수 있는 보다 효과적인 페인트의 제작을 연구하고자 한다.

- 국내 천연페인트들의 저조한 선호도와 활성화의 필요성

국내 업체들이 제조한 페인트는 기초 핵심기술과 원자재 등을 선진국에 의존하고 있는데다가 그 성능과 효과가 검증 되지 않고 있다. 국내 페인트 소비자들은 외국의 아우로(AURO), 비오파(BIOFA), 리보스(LIVOS) 등의 천연페인트를 비싼 값에 수입하여 사용하는 실정으로 그림2에 따르면 국내 페인트 상위 업체인 KCC는 1.3%의 비중 밖에 차지하지 못했다. 이러한 이유로 우리는 인체에 무해하고 친환경적인 페인트의 제작에 대해 연구하 고 물리, 화학적 특성 및 친환경적 기능을 검증함으로써 나아가 국내천연페 인트가 더욱 활성화될 수 있는 계기를 마련하고자 한다.

그림 2. 2012년 기준 전세계 주요 페인트 매출액 자료(키움증권)

○ 연구목적

- 요소분해세균이 만들어낸 탄산칼슘을 페인트의 안료에 이용하여 기 존의 페인트보다 벽면 균열을 효과적으로 방지할 수 있는 페인트를 제작한다.

- 천연원료를 이용하여 인체에 무해하고 새집증후군을 예방할 수 있는 친환경적인 페인트를 제작한다.

- 제조한 천연페인트가 가지는 물리, 화학적 특성 및 친환경적 기능을 검증함으로써 친환경 도료로써의 기능을 확인한다.

□ 연구범위

○ 연구 분야 및 범위

- 본 연구는 아토피와 천식, 알레르기 등의 질병과 벽면 균열현상, 페인 트 벗겨짐 현상의 근본적인 원인을 해결하고 국내 천연페인트의 활성 화 방안을 모색하는 것을 목적으로 한다. 이에 탄산칼슘을 형성하는 미생물과의 접목을 통해 천연물질만을 이용한 페인트를 제작하고자 하였다.

- 페인트를 제작하는 데에 있어 참고자료의 부재와 연구 기간, 예산 등의 한계로 인해 직접 제작한 페인트의 물리 화학적 검증 과정을 생략했으며 미생물의 접목으로부터 오는 이점을 적극적으로 활용하지 못하였다.

○ 진행 단계

- 요소분해세균 탐색 - 요소분해 세균을 이용하여 탄산칼슘 미분말 제조 - 천연물질들의 항균성 여부 확인 - 페인트 제조 - 물리 화학적 특성 검사(수행하지 못하였음) - 페인트의 친환경적 기능 및 안정성 검증

2. 연구 수행 내용

□ 이론적 배경 및 선행 연구

○ 탄산칼슘형성세균의 건축자재로써의 활용성

- 탄산칼슘형성세균은 일반 건축 자재에 비하여 건물벽면에 침투하는 능력이 뛰어나 벽면의 균열을 효과적으로 방지할 수 있을 것으로 생각 되었음

- 탄산칼슘형성세균의 경우 번식하기에 충분한 양분과 칼슘원만 제공 된다면 무한정으로 탄산칼슘을 생성해 낼 수 있다는 장점을 가짐

○ 탄산칼슘형성세균 관련 선행 연구 조사

- 한상현 외 5명(2012), 콘크리트 포장도로에서 분리한 탄산칼슘형성미생물의 다양한 환경스트레스반응, ⌜Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 27˩, pp. 268-272

- 박성진 외 1명(2012), 건축공학분야에서 탄산칼슘형성세균의 응용과 전망,

⌜Korean J. Microbiol. Biotechnol˩, Vol. 40, No. 3, 169-179

○ 연구주제의 선정

- 폐기물의 탄산칼슘 성분의 재활용 방안 모색

현재 생성되는 폐기물들을 재사용하여 사회의 문제로 떠오르고 있는 자원 의 고갈이나 환경오염을 해결하고자 굴 패각이나 소라껍데기 및 달걀껍질 등의 버려지는 폐기물들을 활용하여 페인트의 주성분인 탄산칼슘을 추출 하려 했으나 그 효능과 기능성 측면에서 기존 페인트의 탄산칼슘과 큰 차이가 없었다.

- 천연규조토의 친환경적 기능 조사

폐기물을 사용한 페인트제작에서 방향을 틀어 친환경적인 페인트를 만들 고자 하였고, 보다 전문적인 접근을 위해 현재 친환경 페인트를 제조하는 5개의 회사에 문의하여 그 중 AUROKOREA(주) 회사로부터 에코규조토를 사용한 친환경 페인트의 성능과 효용에 관한 자료를 얻었다. 규조토는

포름알데히드와 같은 유해물질 흡착 및 제거 특성이 뛰어나고 이산화탄소 를 흡수할 뿐만 아니라 원적외선과 음이온을 방출함으로써 인체에 긍정적 인 영향을 준다고 조사되었다.

- 요소분해세균이 만드는 탄산칼슘의 건축자재로써의 기능성 확인 페인트에 관한 여러 가지 문제점을 보완하기 위해 국가과학기술정보센터 (NDSL) 논문 검색을 하던 중 미생물로부터 만들어진 탄산칼슘 미분말이 기존의 탄산칼슘과 비교하여 시멘트 구조물의 표면에 쉽게 침투할 수 있고 결합력이 강력하여 건축자재로써의 효과가 크다고 조사되어 페인트 안료 로 이용하여 그 기능성을 활용하고자 하였다.

- 항균성 강화를 위한 천연물질들의 탐색과 이를 이용한 천연페인트 의 제작연구

결로현상이나 손길이 잘 닿지 않는 곳에선 알레르기를 유발하는 곰팡이나 다양한 질병을 일으키는 균들이 서식하기 좋은 환경이 형성된다. 이에 페인트의 원료로 다양한 항균 물질들을 첨가하여 항균력을 증진시키기로 하였고 항균에 관한 조사를 하면서 키토산 성분과 오렌지오일, 송진, 코코 넛 오일 등이 항균작용을 한다는 사실을 알게 되어 페인트의 첨가제로 활용하고자 하였다.

최종적으로 천연규조토와 요소분해세균이 만드는 탄산칼슘, 그리고 천연 항균소재가 첨가된 친환경 페인트의 제조와 그 페인트의 물리, 화학적 특성 및 항균작용, 음이온 방출량 등의 친환경적 기능에 관해 연구하게 되었다.

□ 연구 방법

- 외부 전문가의 도움을 받아 광학현미경을 이용하여 기존 탄산칼슘과의 물리적 특성 비교 하였다.

- 그 외의 실험 기법은 학술 논문사이트(ndsl.kr)를 참고했으며 전문가의 조언을 받아 소폭 조정하였다

□ 연구 활동 및 과정

○ 월별 연구 추진 실적 및 시설 활용 실적

주요 활동 시기 비고

주제 선정 2 0 1 4 . 0 3 . 0 5 . ~

03.15

관련 논문 검색 2 0 1 4 . 0 3 . 1 2 . ~ 03.30

요소를 분해하는 세균 탐색 2 0 1 4 . 0 3 . 1 2 . ~ 03.30

요소분해세균으로 탄산칼슘 미분말 제조 2014.04.~05 요소분해세균이 형성한 탄산칼슘과 기존도료의 탄

산칼슘 물리적 특성 비교 2014.04.~05 ^{창원대학교}

광학현미경 사용 페인트 원료인 천연물질들의 항균성 테스트 2014.05.~07

천연원료와 규조토, 요소분해세균이 형성한 탄산

칼슘을 이용한 페인트 제조 2014.08.~11 분산기 DP1QT

페인트가 가지는 친환경적 기능 및 안정성 검증 2014.11~

○ 연구비 사용 내역

비 목 항 목 산 출 내 역 금 액

직접비

연구장비·재료비 ․기기장비비 1,600,000원

․재료 및 전산처리 관리비 496,200원 2,096,200

연구 활동비

․자료 인쇄비 200,000원

․전문가 자문수당 100,000원×7회=700,000원

※ 전문가 자문수당은 최대 1,000,000원 지급 가능

․시험·분석·검사·임상시험 기술정보수집비 400,000원

1,300,000

연구과제추진비

․시내, 국내 출장비 2000원×4명×20회=160,000원

․회의비 20,000원×4명×3회=240,000원

․간식비 150,000원 950,000

연구수당

․책임지도교사 수당 700,000원

※ 책임지도교사 수당은 최대 1,400,000원 지급 가능

․공동지도교사 수당 100,000원×7개월=700,000원

※ 공동지도교사 수당은 최대 700,000원 지급 가능

1,400,000

합 계 5,346,200

(단위 : 원)

○ 실험과정

- 요소분해 세균 탐색

① 요소분해 세균 확인배지는 yeast extract 0.1 g/l, KH

₂

PO

₄

9.1 g/l, NaCl 9.5 g/l, urea 20 g/l, phenol red 10 mg를 첨가하여 0.45 μm syringe filter로 여과 멸균한다.

② 3 ml의 배지에

Proteus mirabilis

,

Proteus vulgaris

그리고

Bacillus amyloliquefaciene

BCNU 2002 균주의 배양액 각 1 ml을 첨가하여 35℃에서 정치 배양한다.

③ 2~3일 배양 후 노란색에서 붉은색으로 변하면 urea를 분해하는 균으 로 양성으로 판정한다.

- 요소분해 세균을 이용한 탄산칼슘 미분말의 제조 1. 실험재료

: Biocementation 배지(yeast 20 g/L, CaCl

₂

·2H

₂

O 50 g/L, urea 50 g/L), LB 배지(bacto-tryptone 10 g/L, bacto-yeast extract 5 g/L, NaCl 10 g/L), 0.45 μm filter paper, Shaking incubator(진탕배양기), Centrifuge(원심분 리기)

2. 실험방법

① 실험균주는 10 ml의 LB 배지에서 37℃, 18 시간 전배양하고, 원심분리 (8,000 rpm × 10 min, 4℃)하여 균체를 회수한다.

② 50 ml의 멸균된 biocementation 배지에 균체를 접종하고, 37℃에서 5~7일간 140 rpm으로 진탕배양한다.

③ 배양액은 원심분리(8,000 rpm × 10 min, 4℃)하여 균체와 생성된 CaCO

₃

을 침전시키고, 0.45 μm filter paper를 이용하여 균체를 제거 한 뒤 CaCO

₃

만 회수한다.

④ 광학현미경을 이용하여 미생물이 생성한 CaCO

3

과 시중에 판매되는 CaCO

₃

을 비교 관찰한다(×400).

→ndsl.kr 논문사이트에서 요소분해세균을 이용한 탄산칼슘의 제조 방 법에 관한 논문을 찾았으며 더 좋은 방법을 얻고자 박사님께 자문을 구한 결과 위와 같은 실험과정을 설계할 수 있었다.

- 미생물이 요소가 첨가된 배양액에서 탄산칼슘을 만드는 원리는 다음 화학식과 같이 요소가 분해되어 탄산이온이 형성된다.

- 페인트 원료로 첨가되는 천연물질들의 항균작용 여부 확인 ․ 시험균주

: 세균 2종

Staphylococcus aureus

ATCC 6538,

Escherichia coli

ATCC 10798, 진균 2종

Aspergillus niger

ATCC 4695

, Candida albicans ATCC 10231

․ 항균 후보물질

: 코코넛 오일, 테레빈유, 살구씨오일, 포도씨오일, 오렌지오일, 카렌듈라 오일 및 키토산, 구연산, 녹차, 프로폴리스, 동백오일, 편백나무 추출물, 노루, KCC 숲으로 페인트, 아우로 천연페인트, 자몽오일, 로즈마리, 유칼리유, 라벤더, EM 원액

- 결과예측

조사한 항균 후보물질 모두 시험 균에 항균력이 있을 것이라 생각하고 실험을 진행하였으며 조사 결과 코코넛 오일, EM원액, 편백나무 추출물 이 뛰어난 항균력을 보일 것으로 예측하였다.

․ 세균 및 효모

①

S. aureus, E. coli

및

C. albicans

는 nutrient broth와 potato dextrose broth에 전 배양한 뒤 McFarland No. 0.5 (1.5×10

⁸

) 표준탁도를 맞추어 nutrient agar (NA)와 potato dextrose agar (PDA) 배지에 100 ㎕ 도말한 다.

② 각 항균시료를 paper disc (8 mm)에 50 μl 접종한 뒤 균이 도말된 평판배지에 올린다.

③ 각 균의 최적 배양 조건(세균은 35℃, 효모는 27℃)에서 24시간 배양 후 clear zone을 확인함으로써 항균력을 측정한다.

․ 곰팡이

①

A. niger

는 10

³

spores 농도로 맞추어 PDA 배지에 100 ㎕ 도말한다.

② Paper disc diffusion법으로 항균시료를 접종한 후 27℃에서 3일-7일간 배양한 후 저해 정도를 측정한다.

- 천연원료를 이용한 페인트 제조

① 오일류와 다마르를 제외한 재료를 한 용기에 일정 무게만큼 넣는다.

② 오일과 다마르를 비커에 넣고 알코올램프로 가열하여 다마르를 모두 녹인다.

③ ②번의 결과물을 ①번의 용기에 넣어 분산기를 이용하여 2000~3000 rpm으로 3~5분가량 분산시킨다.

④ 비드를 분리해내고 분석표나 벽 등에 바른다.

⑤ 제조구성 비와 육안으로 관찰한 결과를 보고 재료의 함량 비를 조절한 다.

- 제조한 페인트의 기능 검증 Ⅰ. 피부자극성 실험

① 실험용 토끼 4마리의 등 부위 털을 4cm×4cm 정사각형 모양으로 면도칼로 제모 한다.

② 등과 귀의 피부에 노루페인트, 아우로 페인트, KCC 숲으로 페인트와 제조한 페인트를 바른다.

③ 24시간 뒤 토끼의 피부를 육안으로 관찰한다.

④ 상태의 관찰 척도는 아래의 <표1>를 참고한다.

홍반 붉게 부푼 정도

반응 없음 0 0

조금 있음 1 1

심함 2 2

<표1> 피부 자극성 실험 관찰 척도

Ⅱ. 페인트의 항균작용 여부 확인

위의 <페인트 원료로 첨가되는 천연물질들의 항균작용 여부 확인>과 같은 방법으로 제조한 페인트의 항균력을 측정한다.

Ⅲ. 불쾌지수 측정

① A : 노루 페인트 용기 B : 아우로 페인트 용기 C : 숲으로 페인트 용기 D~F : 제조한 페인트 용기

② 6개의 용기에 각 페인트를 넣어 피실험자에게 냄새를 맡게 한 후 불쾌정도나 느낌을 조사한다.

③ A~F 용기의 불쾌함 정도를 수치화하여 표로 나타낸다.

④ 불쾌함의 척도는 아래의 <표2>을 따른다.

상쾌 (5) 약간 상쾌(4) 보통 (3) 불쾌 (2) 어지러움(1) 계 A

B C

D

E F

<표 2> 불쾌지수 척도

3. 연구 결과 및 시사점 □ 연구 결과

○ 실험 결과 및 결론

- 요소분해 세균탐색 실험결과

: A, B, C 균주가 배지속 성분인 요소를 분해하면 NH

4

가 해리되어 배지 pH 증가하게 되고 phenol red 지시약에 의해 적색(대조군 배지는 노란 색)으로 변함.

→

Proteus mirabilis

,

Proteus vulgaris

,

Bacillus amyloliquefaciens

BCNU 2012 모두 요소를 분해하는 것을 확인할 수 있었고 이들을 아래의 탄산칼슘 미분말 제조 실험에 이용하였다.

사진 1. Urea test 결과 (A:

Proteus mirabilis

, B:

Proteus vulgaris

, C:

Bacillus amyloliquefaciens

BCNU 2012).

- 요소분해 세균을 이용한 탄산칼슘 미분말의 제조 실험 결과

사진 2.

Bacillus amyloliquefaciens

BCNU 2012의 진탕배양 모습(Biocementation 배지).

사진 3. 좌)

Bacillus amyloliquefaciens

BCNU 2012가 생산한 CaCO3의 광학현미경 사진.

우) 시중에 판매되는 CaCO3의 광학현미경 사진.

- 광학현미경 관찰결과, BCNU 2012가 생성한 CaCO

3

은 둥근 형태로 크기는 2.5-25 μm로, 평균 7.5 μm의 크기로 관찰되며, 시중에 판매되 는 CaCO

₃

은 각진 형태로 10-32.5 μm의 크기로 관찰된다.

- 슬라이드 글라스에 표시된 눈금을 이용해 대강의 크기를 측정하여 평균을 내었고 입도 측정기를 이용하여 측정한다면 좀 더 정확한 수치 가 나올 것이다.

→ 생성된 탄산칼슘의 양이 너무 작아서 페인트 원료로 투입하기에 부적합하였으며 더 빠르고 효율적인 제조에 관한 연구가 진행된다면 큰 발전이 있을 것으로 생각된다.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4 3 2 1 8 7 6 5 12 11 10 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11 12

- 항균 실험결과

①

S. aureus, E. coli, C. albicans

에는 테레빈유가 활성이 있고,

A. niger

에 는 코코넛 오일과 포도씨 오일이 활성이 보임.

오일 종류는 농도를 더 이상 높일 수 없어 테레빈유, 코코넛, 포도씨 오일을 페인트에 사용할 예정이며 키토산은 저농도 이므로 고농도로 높여서 사용이 가능하다.

사진 4. Antimicrobial activity (A: 코코넛오일, B: 포도씨 오일, C: 카렌듈라, D: 살구씨 오일, E: 오렌지 오일, F: 테레빈유, G: 키토산, H: 구연산)

②

S. aureus

에 대해서는 동백오일, 아우로 페인트, 로즈마리, 라벤더가,

E. coli

에 대해서는 자몽오일, 로즈마리, 라벤더,

A. niger

에 대해서는 아우로 페인트와 라벤더가 활성을 보였으며 KCC 숲으로 페인트는

S. aureus, E. coli, C. albicans, A. niger

모두에 대하여 활성을 보였다.

사진 5. Antimicrobial activity (1: 녹차, 2: 프로폴리스, 3: 동백오일, 4: 편백나무 추출물, 5: 노루, 6: KCC 숲으로 페인트, 7: 아우로 천연페인트, 8: 자몽오일, 9: 로즈마리, 10: 유칼리유,

11: 라벤더, 12: EM 원액)

물 테레빈유 다마르 탄산칼슘 이산화티탄 셀룰로스 레시틴 오렌지 오일 자몽 오일 비드 기타 첨가물

1 60 50 - - 12 8 - 30 - 100 -

2 80 50 - - 20 8 - 30 - 100 -

3 75 50 - - 20 8 - 30 - 100 -

4 60 - 50 - 12 8 - 30 - 100 -

5 60 50 - - 12 - 40 30 - 50 -

6 80 - 25 - 30 4 - 22.5 - 50 -

7 100 - 15 - 20 2.5 - 15 - 50 -

8 100 - 15 - 20 2.5 - 15 - 50 -

9 80 - 10 - 14 1.6 - - 10 50 -

10 80 - 10 - 14 3 - - 10 50 -

11 80 10 - - 14 1.6 - 10 - 50 -

12 80 10 - - 14 1.6 - 10 - 50 1:비누

13 80 5 5 - 14 1.6 - 10 - 50 -

14 10 - - - - 5 - - - - 10:린시드유

15 10 - - - - - - - - - 10:린시드유

5:비누

16 10 - - - - - - - - - 10:린시드유

10:코코넛오일

17 10 - 10 - - - - - - - 10:린시드유

18 110 - 10 - 14 3 - - 10 - -

19 110 - 10 - 14 - - - 10 - -

20 130 - 10 - 14 - - - 10 - -

21 130 - 10 - 14 - - - 10 50 -

22 130 - 10 - 14 3 - - 7 - -

23 130 - 10 - 14 3 - - 8 - -

24 130 - 10 - 14 3 - - 9 - -

25 130 - 10 - 14 3 - - 10 - -

26 130 - 10 - 14 3 - 5 5 - -

27 100 - 10 - 14 3 - 10 - 70 -

28 100 - 10 - 14 - 3 10 - 70 -

29 100 - 10 - 14 - 0.5 10 - 70 -

30 100 - 10 - 14 3 0.5 10 - 70 -

31 100 - 10 - 14 - 0.5 5 - 70 -

32 100 - 10 - 14 3 - 10 - 70 -

33 100 - 10 - 14 3 - - 10 70 -

34 100 - 10 10 14 3 - - 10 70 -

35 100 - 10 10 14 3 - 10 - 70 -

36 130 - 10 10 14 3 - 10 - 70 -

37 110 - 10 10 14 3 - - 10 70 -

38 100 - 10 10 14 - - 10 - 70 -

39 100 - 10 10 14 - - - 10 70 -

40 100 - 10 10 14 - - - - 70 10:포도씨오일

41 100 - 10 10 14 - - - - 70 10:살구씨오일

- 페인트 제조 결과

페인트 제조 표 단위 ( g )

42 100 - 10 10 14 - - 10 - 70 -

43 100 - 10 10 14 3 - 10 - 70 -

44 100 - 10 10 14 3 - - 10 70 -

45 100 - 10 10 14 3 - - 10 70 10-규조토

46 100 - 10 10 14 3 - 10 - 70 10-규조토

47 100 - 10 10 14 3 - - - 70 10-규조토

10:포도씨오일

48 100 - 10 10 14 3 - - - 70 10:규조토

10:살구씨오일

49 100 - 10 10 14 3 - - - 70

10:규조토 5:포도씨오일 5:살구씨오일

50 200 - 20 20 28 6 - - 20 140 20:규조토

육안으로 관찰한 후 팀원들의 주관적 판단에 따라, 구성 성분의 역할과 특성에 따라 성분비를 조절해 나갔으며 본 실험에 쓰인 탄산칼슘은 시중의 탄산칼슘을 사용하였다.

제조 결과 육안으로 보기에 시중의 페인트와 가장 유사하고 우수한 페인트 45번, 47번, 48번을 얻을 수 있었고 이를 아래의 실험에 이용하였다.

- 제조한 페인트의 기능 검증 실험 결과 1. 피부 자극성 실험 결과

실험 토끼의 피부에 어떤 변화도 있지 않았다.

결과 분석

: 위와 같은 결과가 나온 이유로 기존 페인트의 경우 일정수준의 유해성에 관한 기준을 통과하였고, 제조한 페인트에선 피부를 자극시킬 물질이나 자극할 정도의 양이 들어가지 않아서 인 것으로 생각된다.

2. 항균력 측정 결과

제조한 페인트에서 불분명한 이유로 어떤 실험균주에도 항균 활성을 띄지 않았다.

결과 분석

: 실험실의 멸균상태나 위생상태가 좋지 않았고, 오래된 재료의 변질, 증류수의 부재, 제조 뒤 시간 경과에 따른 변질 등의 이유로 이러한 실험 결과가 나왔을 것이라 예상된다.

상쾌 (5) 약간 상쾌(4) 보통 (3) 불쾌 (2) 어지러움(1) 계( /150)

AURO 1 7 8 9 5 80

KCC 숲으로 2 10 7 5 6 87

NOROO 6 4 6 6 8 85

45번

페인트 25 3 2 0 0 143

47번 페인트 2 10 14 2 2 97

48번 페인트 4 11 13 2 0 107

3. 불쾌지수 측정 결과

총 30 명을 대상으로 측정했고 상쾌, 약간 상쾌, 보통, 불쾌, 어지로 움 이렇게 5단계로 나누었다. 상쾌에는 5점을 약간 상쾌에는 4점을, 보통에는 3점, 불쾌에는 2점, 어지러움에는 1점을 주어 각 단계별 응 답한 사람 수×점수를 하여 6종의 페인트의 불쾌지수를 통계 내었다.

(0에 가까울수록 불쾌를 느낌)

45번 페인트의 경우 매우 우수한 결과가 나왔고 그 외의 제조한 페인트 역시 기존의 페인트와 비교했을 때 더 나은 결과가 나왔다. 30명이라는 많지 않은 피실험자들을 대상으로 측정하여 주관적인 부분이 다소 작용 했다는 점과 나중에 맡은 페인트의 경우 후각세포가 피로해져 냄새를 잘 못 맡았을 것이라는 점 등의 요인이 작용했을 것이다.

□ 시사점

○ 환경적 기대효과

- 천연규조토와 항균물질인 송진, 식물성 오일 등을 이용하여 실내의 세균과 곰팡이의 번식을 억제하고 쾌적한 환경을 만들 수 있다.

- 요소분해세균을 이용하여 탄산칼슘을 만들어냄으로써 석회석을 채 취하는 과정에서 일어나는 환경 파괴의 문제를 해결할 수 있다.

○ 경제적 기대효과

- 국내 천연페인트 제조기술의 개발을 더욱 활성화 시켜서 외국산 제품 의 수입을 줄이고 국내 제품의 판매를 촉진시킬 수 있다.

- 탄산칼슘이 주성분인 석회석은 우리나라 광물 산업의 큰 비중을 차지 하고 있고, 다양한 분야에서 사용되고 있다. 요소분해세균이 만드는 탄산칼슘은 기존의 탄산칼슘 제품의 단점을 보완하고 다양한 분야에 적용 가능하여 경제적으로도 의미가 있다.

- 요소분해세균이 만드는 탄산칼슘을 이용하여 건물 벽면의 내구성을 높이고 건물의 수명을 연장할 수 있으며 시공경비도 줄일 수 있는 이점이 있다.

○ 사회적 기대효과

- 환경 친화적 물질 및 제품을 선호하는 사회적 요구에 부응할 수 있다.

- 새집증후군 등 사회적 환경 문제에 대한 관심을 환기시킬 수 있으며, 이러한 문제를 해결할 수 있는 기반 기술을 제공할 수 있다.

4. 홍보 및 사후 활용

□ 연구성과의 확산 및 사후 활용 방안 ○ 사후 활용 계획

- 요소분해세균을 이용한 탄산칼슘 미분말의 제조 과정에서 탄산칼슘 을 생산하는 요소분해세균의 최적 배양조건에 대해 연구함으로써 화 학적인 방법에 비해 공정단계를 축소하여 저비용 고효율적인 방법으 로 탄산칼슘 미분말을 제조하는 방법에 대한 추가 연구가 가능하다.

또한 세균이 만드는 탄산칼슘 미분말을 건물 벽면의 내구성을 높이는 데에 사용하는 것 외에도 군사용이나 항공, 차량용 등의 다양한 분야로 의 적용 가능성에 대해 후속적인 연구가 가능할 것으로 판단된다.

- 알레르기 및 천식 유발 진균과 세균에 대해 항균활성을 가지는 천연규 조토와 송진, 코코넛오일, 오렌지오일, 키토산 등 다수의 천연 항균물 질이 실생활에서 흔히 발견되는 미생물을 효과적으로 제거한다면 페 인트 외에도 많은 항균제품에 활용될 수 있고 항균제품들을 생산하고 자 하는 회사들에 기초 자료로 제공될 수 있다.

구체적으로, 항균성 천연물질들을 이용한 의약품을 개발하면 전통적 사용경험을 바탕으로 우리 주위의 질병들을 효과적으로 치료할 수 있으며 나아가 대형 품목으로 육성하고 의료산업으로 성장시킬 수 있다.

○ 연구성과의 확산방안

- 본교는 과학중점학교로 매년 과제연구라는 과목을 배우고 연구를 수행하며 그 결과물들을 책자로 만들어 출간한다. 이에 본 연구를 학교 홈페이지에 게재하고 STEAM R&E 선정 작으로 단독 출간하여 다음 재학생들의 참고자료로 널리 쓰이도록 하고 나아가 본 연구의 후속 연구를 도모한다.

5. 참고문헌

□ 참고문헌

○ 유재영(2000), 규조토와 그 응용,

⌜한국광물학회지(광물과 산업)˩, 제13권 1호, pp.39-50

○ 이인곤(2000), 패각의 부존환경 및 재활용에 관한 연구,

⌜Journal of the Korean Association of Crystal Growth˩, Vol. 10, No. 2, pp. 159-165

○ 이학수 외 2명(2009), 굴패각의 물리화학적 특성 및 소성사공 특성에 관한 연구, ⌜한국산학기술학회논문지˩, Vol. 10, No. 12, pp. 3971-3976

○ 이승헌 외 3명(2001), 개질 굴 패각 미분말을 첨가한 시멘트 모르터의 특성, ⌜Journal of the Korea Ceramic Society˩, Vol. 38, No. 3, pp. 231-237

○ 이진수 외 4명(2010), 굴패각과 황토를 혼합한 소일시멘트의 강도특성, ⌜KGS Fall National Conference˩, pp. 527-532

○ 이승헌 외 1명(2000), 굴 패각 성분이 시멘트 경화체에 미치는 영향, ⌜한국세라믹학회˩, pp. 25.2-25.2

○ 한상현 외 5명(2012), 콘크리트 포장도로에서 분리한 탄산칼슘형성미생물의 다양 한 환경스트레스반응,

⌜Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 27˩, pp.

268-272

○ 박성진 외 1명(2012), 건축공학분야에서 탄산칼슘형성세균의 응용과 전망, ⌜Korean J. Microbiol. Biotechnol˩, Vol. 40, No. 3, 169-179

□ 참고 특허자료

○ 이상철“친환경 다기능 천연페인트 및 그 제조방법”

KR-B1, 10-1302571(2013. 8. 27)

○ 김종기“기능성 도료”

KR-B1, 10-1331930(2013. 11. 15)

○ 이행기 외 3명“미생물을 이용한 탄산칼슘 미분말의 제조방법과, 이 제조방법에 의해 제조된 탄산칼슘 미분말을 함유하는 시멘트 몰탈”

KR-B1, 10-1291725 (2013. 7. 25)