[논문]비열 유전체장벽방전 플라즈마 발생기의 풍량에 따른 결핵균 성장억제 효능

손은순; 김용희; 백남원; 이일영; 김은화; 박해룡; 이종석

doi:10.15269/jksoeh.2019.29.3.414

비열 유전체장벽방전 플라즈마 발생기의 풍량에 따른 결핵균 성장억제 효능
Effect of Non-thermal Dielectric Barrier Discharge Plasma by Air Volume against Mycobacterium Tuberculosis 원문보기

한국산업보건학회지 = Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene, v.29 no.3, 2019년, pp.414 - 419

손은순 ((재)국제결핵연구소) , 김용희 ((주)신영에어텍 공기과학연구소) , 백남원 ((주)신영에어텍 공기과학연구소) , 이일영 ((주)신영에어텍 공기과학연구소) , 김은화 ((주)신영에어텍 공기과학연구소) , 박해룡 (경남대학교 바이오융합학부) , 이종석 ((재)국제결핵연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: The objective of this study was to evaluate the inhibitory effect of non-thermal dielectric barrier discharge (DBD) plasma by air volume against Mycobacterium tuberculosis (MTB). Methods: Plasma generators (TB-300, Shinyoung Airtec, Seongnam-si, Korea) were operated in a 2A type biosafety cabinet. The plasma generator was set to a wind flow rate of 14 ($80m^3/h$), 18 ($110m^3/h$), and 22 ($150m^3/h$), and exposure times were set to 0 hours, 3 hours, 6 hours, 9 hours, and 24 hours. Results: The inhibitory effects of plasma at air volume 14 with prolonged exposure time of three hours was 20%, 64% at six hours, 82.3% at nine hours, and 100% after 24 hours exposure. With air volume of 18, the inhibitory effects upon plasma exposure were 36% for three hours, and 100% from 24 hours. Greater air volume resulted in greater inhibition of tuberculosis bacterial growth. In particular, the maximum inhibitory effect (100%) was shown in air volume of 22 ($150m^3/h$) after three hours of plasma exposure. Conclusions: The results showed the correlating inhibitory effects of plasma on the growth of MTB in combination with increasing plasma exposure time and air volume.

주제어

표/그림 (3)

그림 Figure 1. Schema of the study deign
그림 Figure 2. Inhibition of Mycobacterium tuberculosis growth by exposure time to plasma
그림 Figure 3. Inhibition of Mycobacterium tuberculosis growth by air volume and time of exposure to plasma

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 비열유전체장벽 대기압 방전플라즈마(TB300)에서 발생되는 플라즈마에 의한 공기 중에 존재하는 결핵균 저해 효과를 확인하고, 더불어 풍량에 따라 결핵균 성장 억제효과를 평가하여 생활환경 내에서의 감염예방에 활용하고자 하였다.

가설 설정

본 연구에서 플라즈마를 이용한 결핵균 성장 억제효과를 확인 하였다. 그 결과 풍량을 14(80 m³/h)로 고정 하였을 때, 플라즈마의 노출시간 6시간일 때 결핵균 성장 억제율이 발생되었을 때 풍량에 따라 일정 공간 내에서 플라즈마에 대한 노출되는 빈도가 높은 것으로 가정하였고, 그 가정을 확인하기 위하여 풍량에 따라 살균효과를 확인하였다. 그 결과, 풍량의 증가에 따라 억제효과가 일찍 나타나는 것을 확인하였고, 약(14; 80 m³/h)일 때 24시간, 중(18; 110 m³/h)일 때 6시간, 강 (22; 150 m³/h)일 때 3시간에서 100% 억제효과를 확인 할 수 있었다.

제안 방법

결핵균의 성장억제 효능에 의한 정량적인 감소여부를 측정할 목적으로 선택한 것은 비열 유체장벽방전 플라즈마 발생기(non-thermal DBD plasma generator, Model; TB-300, Shinyoung Airtech, Korea)을 이용하였고, 기기 운용 조건은 plasma 발생량을 “Turbo”에 위치하였다. 이때 풍량의 조건은 기계의 약(14; 80 m³/h),중(18; 110 m³/h),강(22; 150 m³/h)으로 조정 후 실험을 실시하였다.

대상 데이터

본 연구에서 수행한 모든 실험은 약독화된 결핵균주 Mycobacterium tuberculosis H37Ra(ATCC 25177)로 국제결핵연구소(Changwon, Korea)에서 보유하고 있는 것으로 사용하였다.

성능/효과

그 결과 플라즈마에 의해 결핵균의 성장이 억제됨을 확인하였고, 동일한 플라즈마에 노출시켰을 때 풍량을 증가시킴에 따라 결핵균 성장 억제 효과가 현저히(40% 이상) 증가하는 것이 관찰되었다. 이러한 결과들은 비열 유전체장벽 플라즈마가 결핵균 감염관리에도 효과적으로 사용될 수 있다는 것을 실험적으로 보여주고 있다.
따라서, 플라즈마에 노출되는 시간이 길어질수록, 풍량이 세어질수록 결핵균 성장 억제효과에 소요되는 시간이 단축되는 확인하였다.

후속연구

이러한 결과들은 비열 유전체장벽 플라즈마가 결핵균 감염관리에도 효과적으로 사용될 수 있다는 것을 실험적으로 보여주고 있다. 하지만 실제 생활공간을 다양한 크기의 공간과 주변 환경들로 구성되어 있으므로, 플라즈마의 효과를 극대화 시킬 수 있는 환경에 적합한 플라즈마 발생양과 풍량을 고려한 효과, 지표들을 구축하는 추가 실험들이 필요할 것으로 판단된다.
그 결과 플라즈마에 의해 결핵균의 성장이 억제됨을 확인하였고, 동일한 플라즈마에 노출시켰을 때 풍량을 증가시킴에 따라 결핵균 성장 억제 효과가 현저히(40% 이상) 증가하는 것이 관찰되었다. 이러한 결과들은 비열 유전체장벽 플라즈마가 결핵균 감염관리에도 효과적으로 사용될 수 있다는 것을 실험적으로 보여주고 있다. 하지만 실제 생활공간을 다양한 크기의 공간과 주변 환경들로 구성되어 있으므로, 플라즈마의 효과를 극대화 시킬 수 있는 환경에 적합한 플라즈마 발생양과 풍량을 고려한 효과, 지표들을 구축하는 추가 실험들이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	공기 중에 있는 결핵균이란?	결핵균은 활동성 결핵 환자가 기침이나 재채기, 대화 하는 동안 공기 중에 퍼지게 된다. 이때 공기 중에 있는 결핵균은 호흡기를 통해서 감염을 일으키는 질환이다(Islam et al., 2017).
	우리나라의 결핵 발생율을 OECD 가입국들과 비교하면 어떠한가?	우리나라의 결핵 발생율이 경제협력개발기구(Organization for economic co-operation and development, OECD) 가입국 평균인 십만 명당 12.9명보다 높은 97명이고, 사망률 또한 OECD 가입국 중여전히 1위에 머물고 있다(WHO, 2018). 결핵균은 활동성 결핵 환자가 기침이나 재채기, 대화 하는 동안 공기 중에 퍼지게 된다.
	결핵균은 신체 어느 부위를 통해 감염을 시작하는가?	, 2017). 이 질환은 공기로 퍼져나가며, 폐를 통해 감염이 시작되고 이외의 우리 몸의 여러 장기 등을 침범하여 각 기관에 결핵을 일으킨다(Tomioka & Namba 2006). 대부분의 결핵균 감염자들은 증상이 없으며, 면역력이 약해졌을 때 일부분의 사람들에게 결핵이 발생한다(Bird et al.

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