식기 건조기에 내장된 UV 살균 램프의 자외선 종류

정보/과학

무찌마 / 2020. 3. 31. / 댓글

"UV 자외선을 방출하는 살균 램프와 LED 조사"

 

이 글은 블로그에 등록한 '코로나19 바이러스' 관련 페이지의 내용을 보충 설명하고 있습니다.

[관련 페이지] "코로나19 바이러스 제거용 UV 자외선의 종류와 실제 적용 가능성"


자외선은 파장의 종류에 따라 성질이 다르며, 용도가 다르며, 적용 분야에 차이가 있습니다.

자외선 파장의 범위: 100nm ~ 400nm

UVC(단파): 100nm ~ 280nm, 고(高) 에너지

UVB(중파): 280nm ~ 315nm, 중(中) 에너지

UVA(장파): 315nm ~ 400nm, 저(低) 에너지

 

방전 램프는 인공적으로 자외선을 만들어서 여러 분야에 적용 가능합니다. 자외선 살균 램프는 UVC 자외선 중에서, 가장 살균력이 강한 253.7nm의 자외선을 방사하는 램프입니다. UVC 자외선은 세균, 바이러스, 곰팡이 등의 살균에 효과적입니다.

살균 램프를 일정 시간 점등하는 것만으로 살균이 가능하기에 사용 방법이 간단합니다. 살균 램프의 이러한 특성을 살려서 식품, 의료, 화장품, 전자공업 등 많은 분야에서 활용하고 있으며, 음료수 살균과 실내의 공기 살균 등 우리 주변에서도 흔히 발견할 수 있습니다. 젖병 소독기, 식기 소독기, 수저 살균기, 건조기에 사용하는 살균 램프도 자외선 방전 램프입니다.

[참고] (주)에이엘조명산업, "자외선 살균 램프, 산쿄, 필립스, 칸도"

 

 

※ UV 살균 램프는 길이와 직경이 다양하여 제품마다 사용 전력이 다릅니다.

※ 점등 중인 램프를 직접 육안으로 보거나 피부에 노출하면 절대 안 됩니다.


공기청정기 내부로 흡입한 공기 속의 유해 물질을 자외선램프로 제거합니다. 햇빛의 1,600배 정도의 살균력으로 독감, 신종플루 AI(조류독감) 예방에 도움을 줍니다. 자외선을 눈으로 직접 보거나 피부에 광선이 닿으면 유해할 수 있으므로 대부분 제품 내부에 위치해 있습니다.

[참고] 다음 백과 / 과학향기, "이젠 열이 아니라 광선으로 살균한다 -자외선 살균기-"


 

 

가정에서 간단하게 식기를 건조할 수 있는 제품에 많이 장착하는 UVC 램프입니다.

전자레인지와 형태가 비슷한 식기건조기로 건조, 살균 기능이 있습니다.

SANKYO DENKI (일본 제조업체 이름)

GERMICIDAL LAMP (살균 램프)

G6T5

Dangerous for skin and eyes (피부 눈에 위험)

ULTRA-VIOLET 2H

UV-C

부족한 관련 정보를 보충하기 위하여 제조업체 홈페이지에 들어갑니다.

'World Ultraviolet Lamp SANKYO DENKI"

"Germicidal lamps efficiently emit a large amount of ultraviolet rays 253.7nm (nanometers) which have excellent germicidal effect."

UVC 파장이 우수한 살균 효과가 있는 253.7 나노미터입니다.

 

SANKYO DENKI UV-C Lamp

 

"The lamps are primarily useful for sterilization of air, the surfaces of various materials and water or liquid."

램프의 주 용도는 공기, 여러 가지 물체의 표면 그리고 물이나 액체의 살균입니다.

램프의 수명은 8000, 9000 시간, 2가지 종류입니다.

같은 업체에서 생산하는 UVB 램프에 대한 설명이 있습니다.

"UV-B Lamps

UV-B lamps emit ultraviolet rays between 280nm and 360nm (at peak 306nm).

The spectral energy distribution suits to test the ultraviolet resistance of paints, plastics and rubbers.

They are also used for the special light sources for inspection and analysis."

UVB 파장이 280 ~ 360 나노미터 사이입니다.

페인트, 플라스틱, 고무의 자외선에 대한 내성 테스트 용도에 적합하며,

검사와 분석을 위한 특수 광원으로도 사용합니다.

세균이나 바이러스의 살균은 명시하지 않았습니다.

 

 

※ UV-B 램프의 파장이 UVB와 UVA의 경계선을 넘나들고 있습니다.

※ at peak 306nm

The peak of a process or an activity is the point at which it is at its strongest, most successful, or most fully developed

"peak"는 램프를 일정 시간 초기 가동하여 기능이 정상화된 시점으로 해석하여 "306nm"는 UV-B 램프 본연의 사용 파장이 됩니다.

혹시 가정에 있는 자외선 장치를 세균, 바이러스 살균의 부수적인 목적으로 사용하려면 내장된 램프가 UVC인지 확인이 필요할 것 같습니다. 마스크의 살균 목적 역시 동일하게 적용됩니다. 자외선 장치를 사용할 때에는 항상 눈과 피부가 노출되지 않도록 주의를 요합니다.

[참고] 글을 적다 보니까 파장과 주파수를 자꾸 혼동하고 있습니다.

파장: 파동의 마루와 마루의 사이 혹은 골과 골 사이의 거리

주파수: 진동수


● UV-C LED(혹은 램프)의 수명

UV-C 자외선을 방출하는 램프와 LED는 사용 가능한 제품 수명이 있습니다.

 

제품 스펙을 설명한 SANKYO DENKI의 램프는 8,000에서 9,000시간을 사용합니다. 사용 온도, 사용 환경, 입력 전류의 세기, 사용 방법, 계속된 사용시간의 길이, 램프 사용 제품의 설계 방식 등의 차이에 의하여 표준 제품 수명에 변수가 생기며, 자외선을 방출하는 출력(방사선 방출량)이 저하되어 실제 효과에 문제가 발생할 수도 있습니다. 제품의 수명이 다했기 때문에 교체해 주어야 하는 것입니다. 절대 반영구적이지 않습니다.

 

정수기와 같은 음료수 공급 장치에 직접 결합하여 음용시(at the point of use, POU) 살균 용도로 사용하는 UV-C LED에 대한 측정 자료를 찾았습니다.

 

[참고] UV-C 램프로부터 적용 방법이 다양하고 편리한 UV-C LED로 사용자의 수요가 이동하고 있습니다. UV-C 램프에 사용한 수은의 환경 파괴와 처리 비용이 문제도 있습니다.

 

조명용 LED에 대하여 EPA Energy Star 가이드라인은 25,000 시간 이상의 수명을 요구하고 있으며 미국 산업 표준은 LED 제조업체에게 최소 6,000 시간의 테스트를 요구합니다. 소비자들이 긴 수명을 제품 고유의 장점으로 인식하고 있기 때문입니다. 그들의 요구를 충족시키기 위하여 상시 작동하는 기기에 사용하는 LED 제품의 실제 수명을 보장해 주어야 하는 것입니다.

[참고] EPA: Environmental Protection Agency, 미국 환경보호국

 

UV-C LED는 조명용 LED와 마찬가지로 대부분 상시 작동 기기에 사용하기 때문에 LED 다이오드에 입력되는 전류가 변화하면 UV-C LED의 자외선 출력량도 따라서 변합니다. 그리고 UV-C LED의 자외선 출력량은 시간이 지남에 따라서 감소합니다.


UV-C LED 측정 자료

 

소요 시간 1000 시간 / 입력 전류 700mA와 350mA / 측정 온도 35° C

- LED는 낮은 온도에 느리게, 높은 온도에 급격하게 성능이 저하됩니다.

- LED는 낮은 전류에 느리게, 높은 전류에 급격하게 성능이 저하됩니다.

입력 전류

700mA

350mA

초기 자외선 출력량

60mW

33mW

500 시간 후 출력량

45mW

(검사 대상의 10%: 36mW)

30mW

1000 시간 후 출력량

30mW

(검사 대상의 10%: 12mW)

28mW

이 자료는 테스트에 사용한 제품 간의 품질 편차와 제품의 수량 등에 대한 자세한 정보를 제공하지 않고 있습니다.

LED 다이오드를 의료용/소비자용 제품에 적용할 때 사용 용도, 사용 장소, 사용 형태에 맞게 충분한 검사 과정을 통과해야 하고, LED의 특성이 제품의 용도에 맞게 충분한 성능을 발휘할 수 있도록 설계를 하고 그에 맞는 관리 방법을 소비자에게 제공해야 하며, 소비자는 제품의 사용 및 관리 규칙을 정확하게 준수해야 함을 시사합니다.


● UV-C 파장 자외선 차단 재질

UV-C 램프에는 겉 보기에 투명한 석영 유리를 사용합니다. 투명하게 보이는 것은 자외선 외에 가시광선도 잘 투과한다는 것을 의미합니다. 육안으로 보기에 불투명한 물질은 가시광선이 일정 부분 투과하지 못한다는 것을 의미할 뿐이며 다른 파장의 광선 혹은 방사선의 투과율과는 관계가 없습니다. 필요한 파장의 자외선 투과율이 높으면 불투명한 재질도 UV-C 램프 제조에 이용할 수 있습니다.

석영 유리는 자외선 투과율이 높아서 살균등, 온실이나 병원의 유리창에 많이 사용합니다. 석영 유리보다 자외선 투과율이 더 높은 재질도 있습니다. 왜 사용하지 않을까요? 제품에 적용하기 힘들거나 내구성이 떨어지거나 재질의 단가가 석영 유리에 비하여 높기 때문입니다.

UV-C 램프나 LED에서 방출하는 자외선은 인체에 위험하기 때문에 제품의 외부에 자외선을 차단할 수 있는 보호막을 제공하는 것이 안전합니다. 이 보호막의 재질을 선택할 때에는 여러 가지 변수를 고려해야 합니다. 소비자가 마트에서 물품을 구입하듯이 즉석에서 선택할 수 없습니다. 몇 가지 조사한 자료를 아래 나열합니다. UV-C 램프와 LED를 자작 용도나 실험 용도로 선택할 때에는 한 번 더 생각하고, 전문적인 자료를 조사하여 충분한 사전 지식을 갖추고, 제품의 특성에 대하여 정확하게 파악하고, 전문가의 조언을 얻는 것이 바람직합니다.

재질의 종류: 유리와 플라스틱을 많이 사용합니다. 폴리카보네이트, 폴리메틸메타아크릴레이트 등 난해한 플라스틱의 종류가 많습니다. 제품이 방출하는 자외선의 파장을 차단하는 정확한 재질을 선택해야 합니다.

 

재질의 두께: 같은 재질이라도 두께에 따라서 자외선 차단율에 차이가 발생합니다. 연구실에서 투과되는 자외선의 양을 측정할 수 있는 장비를 사용하여 신뢰할 만한 시간 동안 실험 과정을 거쳐야 합니다.

 

재질의 투명도: 앞에서도 거론한 바와 같이 투명도는 가시광선의 투과율만을 알려 줄 뿐입니다. 외부에서 자외선을 방출하는 내부를 확인해야 하는 제품이면 그 용도에 맞는 재질을 선택해야 합니다.

 

첨가제와 도포제: 겉 보기에 동일한 재질의 유리 제품 여러 개를 분석해 보면 제품 생산할 때 투입한 안료, 사용한 UV 안정제, 표면 도포제에서 차이가 발생할 수 있습니다. 자동차 유리도 시야 확보 뿐만 아니라 햇빛 차단 목적을 병행하기 위하여 제품마다 유리 첨가물이 다르고 겉면에 자외선 코팅제를 입히거나 햇빛 차단 필름을 부착합니다. A 파장의 방사선은 차단하고 B 파장의 방사선은 통과시키기 위한 조합을 제조업체에서 많은 시행 착오 끝에 찾아내는 것입니다.


위조 지폐, 신용 카드를 감별하는 장치에도 자외선램프를 사용합니다. 현재 시중에 유통되고 있는 각국의 위폐 감별기 중에는 365 ~ 385 나노미터 대역의 램프나 LED를 사용하는 제품이 있습니다. 지폐에 사용된 보안 재료에 따라서 파장의 범위는 달라질 수 있습니다.

 

Fluorescence Detection in the Detection of Counterfeit US Currency | JASCO

Home / Applications / Fluorescence Detection in the Detection of Counterfeit US Currency

jascoinc.com

댓글