초록 ▼

본 연구의 최종목표는 금속 나노 입자를 제조하고 금속 나노입자가 담지된 다공성 재료를 제조하여, 개발된 재료들의 항균력 (항박테리아, 항바이러스 성능) 및 살균력을 체계적으로 평가하는 것이다. 실용화 측면에서는 개발된 재료를 향후 실제 수처리 공정 및 다양한 기능성 환경정화 재료로 적용하는 것이 궁극적인 목표이다. 본 연구에서는 다양한 형태의 은, 철, 구리계 나노입자 및 담지체를 제조하고 (50 nm 이하의 균일한 나노입자 제조), 제조된 나노화합물 표면 특성 분석하였으며, 박테리아 (E. coli)와 바이러스 (MS2 phage

본 연구의 최종목표는 금속 나노 입자를 제조하고 금속 나노입자가 담지된 다공성 재료를 제조하여, 개발된 재료들의 항균력 (항박테리아, 항바이러스 성능) 및 살균력을 체계적으로 평가하는 것이다. 실용화 측면에서는 개발된 재료를 향후 실제 수처리 공정 및 다양한 기능성 환경정화 재료로 적용하는 것이 궁극적인 목표이다. 본 연구에서는 다양한 형태의 은, 철, 구리계 나노입자 및 담지체를 제조하고 (50 nm 이하의 균일한 나노입자 제조), 제조된 나노화합물 표면 특성 분석하였으며, 박테리아 (E. coli)와 바이러스 (MS2 phage)에 대한 살균성능을 평가하였다. 항균 성능 평가를 위해 지표 미생물 (E. coli, MS2 phage)의 기초 분석 방법을 확보하였다. 항박테리아 및 바이러스 성능 평가 결과, 본 연구를 통해 제조된 나노입자의 경우 상업용 나노철 및 나노은 대비 100~300%이상의 항균성능을 보유한 것으로 나타났다. 특히 철/구리 합금 나노입자의 경우 철의 빠른 산화분해를 억제하여 안정성을 높이면서 미생물의 불활성화 성능을 극대화 시킬 수 있었으며, 10 mg/L이하의 금속 입자 농도에서 시간당 4.5 log 미생물 불활성화에 해당하는 CT값을 달성할 수 있었다.

Abstract ▼

The main objective of this study was to develop novel antimicrobial (antibacterial and antiviral) agents based on nanoparticulate metals. For this purpose, more than ten antimicrobial materials including zero-valent iron, silver, and copper, and their bimetals were synthesized. The liquid phage redu

The main objective of this study was to develop novel antimicrobial (antibacterial and antiviral) agents based on nanoparticulate metals. For this purpose, more than ten antimicrobial materials including zero-valent iron, silver, and copper, and their bimetals were synthesized. The liquid phage reduction was used to synthesize these materials, and no surfactants were used to manipulate the size and the shape of the materials. In order to evaluate the antimicrobial (antibacterial and antiviral) activity of the synthesized materials, E. coli and MS2 phage were used as surrogate microorganisms, and the inactivation experiments were performed. The viable cells were counted by spread plate method and plaque assay method for E. coli and MS2 phage, respectively. As a result of the inactivation study, it was found that copper and bimetallic materials showed two or three-fold higher antimicrobial activity than commercial silver nanoparticles. In particular, copper-iron bimetallic nanoparticle exhibited more than 4.5 log inactivation of microorganisms in 1 hr at 10 mg/L dose.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 초록 ... 2
• 요약문(국문) ... 4
• 요약문(영문) ... 4
• 목차 ... 5
• 제1장 서론 ... 11
• 제1절 연구개발의 필요성 및 동향 ... 11
• 1. 연구개발의 중요성 (필요성) ... 11
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 11
• 1. 해외 기술개발 동향·시장 ... 11
• 가. 철계 나노입자 관련 분야 ... 11
• 나. 은계 나노입자 관련 분야 ... 12
• 2. 국내 기술개발 동향·시장 ... 12
• 제3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 13
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 15
• 제1절 연구의 최종목표 ... 15
• 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 15
• 1. 연도별 연구개발의 목표 및 내용 ... 15
• 2. 연도별 연구개발의 평가방법 ... 16
• 제3절 연도별 추진체계 ... 16
• 1. 연구개발의 추진전략 ... 16
• 2. 연차별 추진체계 ... 17
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 19
• 제1절 연구개발 결과 및 토의 ... 19
• 1. 연구 방법 ... 19
• 가. 항균성 금속 나노 재료 합성 ... 19
• 1) 다공성 담지체 선정 ... 19
• 2) 철계 나노입자 항균재료 개발 ... 20
• 3) 은계 나노입자 항균재료 개발 ... 20
• 4) 구리계 나노입자 항균재료 개발 ... 21
• 5) 바이메탈 (bimetal) 항균재료 개발 ... 21
• 나. 박테리아, 바이러스 기초 분석 방법 ... 22
• 1) E. coli ... 22
• 2) MS2 ... 22
• 다. 항박테리아/항바이러스 메커니즘 ... 23
• 1) 활성산화제 분석 방법 ... 23
• 2) TEM 분석 ... 25
• 제2절 연구개발 결과 요약 ... 26
• 1. 재료의 특성 분석 ... 26
• 가. 철계 나노 항균 재료 (nZVI) ... 26
• 나. 은계 나노 항균 재료 (Ag3PO4) ... 27
• 다. 구리계 나노 항균 재료 (nCu, Cu-GAC) ... 28
• 라. 바이메탈 (nCu-Fe, nAg-Fe, nAg-Cu) ... 30
• 2. 항박테리아/항바이러스 성능 평가 ... 33
• 가. 철계 나노 항균 재료 (nZVI) ... 33
• 나. 구리계 나노 항균 재료와 바이메탈 ... 35
• 1) 구리계 나노 항균 재료와 바이메탈의 항박테리아/항바이러스 성능 시험 ... 35
• 2) 구리계 나노 항균재료의 불활성 메커니즘 ... 38
• 제3절 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 44
• 제4절 연도별 연구성과 (논문·특허 등) ... 44
• 제5절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 45
• 제6절 연구개발 결과의 활용계획 ... 45
• 1. 연구개발결과의 활용방안 ... 45
• 2. 기대성과 ... 46
• 가. 기술적 측면 ... 46
• 나. 환경적 측면 ... 46
• 다. 경제적·산업적 측면 ... 46
• 라. 일자리 창출 측면 ... 47
• 제7절 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 47
• 제4장 참고문헌 ... 49
• 부록 ... 51
• 1. 국내외 전문학술지(논문) 게재 성과 ... 52
• 2. 국내외 학술회의(세미나) 게재 성과 ... 58
• 3. 지식재산권 출원/등록 성과 ... 59