이산화염소(ClO2)는 높은 산화력으로 여러 미생물의 소독제로 널리 사용되어 왔다. 최근 훈증처리가 가능한 제형으로 개발되면서 이산화염소의 해충 방제 적용 가능성이 제기되었고, 실제로 의학 및 저곡해충에 대한 살충력이 입증되었다. 그러나 기존의 살충제와 다른 형태의 화학 구조를 지닌 이산화염소에 대한 살충기작은 알려진 바가 없었다. 이산화염소에 대한 노출은 곤충으로 하여금 산화적 스트레스를 유발하였다. 이는 항산화효소의 발현이 증가로 이어졌으며, 여기에 항산화제를 처리할 경우 이산화염소의 살충력을 크게 둔감시켰다. 실제로 이산화염소에 노출된 곤충은 체내 활성산소량이 크게 증가하였다. 후속 연구는 곤충 체내로 들어간 이산화염소가 활성산소를 증가시키고 다양한 분자종말점을 변형시켜 신경, 면역, 행동 및 발육 생리를 교란한다는 살충기작 모델을 제시하게 되었다.

As the chemical industry becomes more advanced, the awareness of chemical accidents is rising, and legal systems for chemical safety management are strengthened. In this study, quantitative risk assessment of liquid chlorine leak was conducted. Risk assessment was performed in the order of frequency analysis, consequence analysis, and risk calculation. The individual risk was presented in the form of contour lines. The social risk was expressed by the FN curve. The risk of day and night was in an unacceptable area, so it was required to mitigate risk. Therefore in-building, which could trap the pool, was selected as a risk mitigation measure. As a result of the cost benefit analysis, it was concluded that this measure should be reasonably implemented.

Chlorine dioxide gas is a relatively new sanitizer in the food industry that has more accessibility than its aqueous form. Depending on the method by which ClO2 gas is generated, there can be byproducts like chlorite and chlorate ions, which can decrease its disinfectant effect and purity. Recently, new technology that generates chlorine dioxide without using chlorine gas has been developed to remove those defects. This new electrochemical method generates gaseous chlorine dioxide from aqueous sodium chlorite (NaClO2). The present study was conducted to evaluate the effects of ClO2 gas generated by an electrochemical method against foodborne microorganisms. To accomplish this, ClO2 gas at different concentrations (1, 5, 10 and 20 ppm) was applied to E. coli and S. Typhimurium for different exposure times (1, 5, 10, 15 and 20 min) under room temperature conditions at <40% relative humidity. The results revealed ClO2 gas was highly effective for the inactivation of E. coli and S. Typhimurium and showed a reduction in populations of over 5 log CFU/ml under ambient conditions with low relative humidity (30–40%). In conclusion, ClO2 gas treatment is highly applicable to control of foodborne pathogens.

This study aimed to develop a method to optimize residual chlorine concentrations in the process of providing water supply. To this end, this study developed a model capable of optimizing the chlorine input into the clearwell in the purification plant and the optimal installation location of rechlorination facilities, and chlorine input. This study applied genetic algorithms finding the optimal point with appropriate residual chlorine concentrations and deriving a cost-optimal solution. The developed model was applied to SN purification plant supply area. As a result, it was possible to meet the target residual chlorine concentration with the minimum cost. Also, the optimal operation method in target area according to the water temperature and volume of supply was suggested. On the basis of the results, this study derived the most economical operational method of coping with water pollution in the process of providing water supply and satisfying the service level required by consumers in the aspects of cost effectiveness. It is considered possible to appropriately respond to increasing service level required by consumers in the future and to use the study results to establish an operational management plan in a short-term perspective.

본 연구는 기구등에 오염된 E. coli와 S. aureus를 제어 하기 위해 이산화염소의 농도별 접촉시간에 따른 살균소 독력을 평가하여 살균예측모델을 개발하였다. E. coli의 경우 초기균수가 9.13 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5 ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.04, 0.07, 0.10 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결 과 각각 0.74, 0.79, 0.84 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm으로 처리한 결과 각각 2.49, 2.70, 3.65 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. S. aureus의 경우 초기균수가 8.70 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5 ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.14, 0.28, 0.36 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결과 각각 0.66, 0.79, 0.90 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm 으로 처리한 결과 각각 4.59, 5.25, 5.81 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 따라서 이산화염소의 살균소독력 평 가결과는 E. coli와 S. aureus에 대하여 식품의약품안전처 살균소독력 기준에 모두 만족하는 것으로 나타났다. 살균 예측모델의 경우, R2값이 모두 0.98 이상으로 두 균주에 대해 모두 높은 적합성을 보였다. 본 연구에서 개발된 이산화염소의 살균예측모델을 식품산업 적용을 위한 기초자 료로 활용함으로써 E. coli와 S. aureus를 적절한 농도와 접촉시간으로 제어할 수 있을 것으로 사료된다.

A dimensionally stable anode based on the RuO2 electrocatalyst is an important electrode for generating chlorine. The RuO2 is well-known as an electrode material with high electrocatalytic performance and stability. In this study, sonoelectrodeposition is proposed to synthesize the RuO2 electrodes. The electrode obtained by this novel process shows better electrocatalytic properties and stability for generating chlorine compared to the conventional one. The high roughness and outer surface area of the RuO2 electrode from a new fabrication process leads to increase in the chlorine generation rate. This enhanced performance is attributed to the accelerated mass transport rate of the chloride ions from electrolyte to electrode surface. In addition, the electrode with sonodeposition method showed higher stability than the conventional one, which might be explained by the mass coverage enhancement. The effect of sonodeposition time was also investigated, and the electrode with longer deposition time showed higher electrocatalytic performance and stability.

RuO2 is a common active component of Dimensionally Stable Anodes (DSAs) for chlorine evolution that can be used in wastewater treatment systems. The recent improvement of chlorine evolution using nanostructures of RuO2 electrodes to increase the treatment efficiency and reduce the energy consumption of this process has received much attention. In this study, RuO2 nanorod and nanosheet electrodes were simply fabricated using the sol-gel method with organic surfactants as the templates. The obtained RuO2 nanorod and nanosheet electrodes exhibit enhanced electrocatalytic activities for chlorine evolution possibly due to the active surface areas, especially the outer active surface areas, which are attributed to the increase in mass transfers compared with a conventional nanograin electrode. The electrocatalytic activities for chlorine evolution were increased up to 20 % in the case of the nanorod electrode and 35% in the case of the nanosheet electrode compared with the nanograin electrode. The RuO2 nanorod 80 nm in length and 20-30 nm in width and the RuO2 nanosheet 40-60 nm in length and 40 nm in width are formed on the surface of Ti substrates. These results support that the templated RuO2 nanorod and nanosheet electrodes are promising anode materials for chlorine evolution in future applications.

이산화염소 훈증 처리는 저곡해충에 대한 방제 가능성을 가지고 있다. 특히 체내로 독성 가스의 침투력을 높이기 위해 기문의 개방화를 유 도하면 이 훈증 가스 처리 효과를 증가시킬 수 있다. 이 가설을 증명하기 위해 본 연구는 이산화염소 훈증 처리에 감수성을 보이는 화랑곡나방 (Plodia interpunctella)을 대상으로 기문 개방 활동을 분석하였다. 화랑곡나방 유충의 기문은 모두 9쌍으로 앞가슴에 1쌍 그리고 복부에 8쌍을 각 각 지니고 있다. 이들은 몸 내부에 가로 및 세로기관지와 연결된 구조를 지녔다. 기문 개방 유무는 염색액 침투 방법으로 판정하였으며 이를 토대 로 분석한 결과 주변 온도 증가에 따라 기문 개방화는 약 60% 까지 증가하였다. 특히 이산화탄소에 노출되면 기문개방화는 약 95%까지 증가하였 다. 반면에 이산화염소에 노출되면 화랑곡나방 유충의 기문은 대부분 닫혀 기문개방율이 약 25%로 줄었다. 이산화염소 처리에 이산화탄소를 추 가한 결과 기문개방율은 이산화탄소 단독 처리만큼 크게 증가하였다. 이를 토대로 두 혼합 가스를 처리하여 살충효과를 분석한 결과 이산화염소 단독 처리에 비해 혼합처리가 현격하게 높은 살충력을 나타냈다.

Optimal processes to remove chromaticity at E water treatment plant(WTP) mainly caused by algae of E lake in Jeju island were investigated based on lab-tests of chlorine and ozone oxidation. 42.9% of chromaticity of filtered water was removed by chlorine oxidation under pH 7.0∼8.0, dose of 1.0 mg/L with contact time of 30∼60 min. On the other hand, chromaticity removal was 71.4% when post-ozone dose of 0.9∼1.9 mg/L and pH 9.0, while it was increased to 86.7% under post-ozone dose of 3.1∼7.3 mg/L and pH 9.0. However, there was no significant chromaticity removal efficiency increase when ozone doses were higher than 5.0 mg/L regardless of feeding point(i.e., pre-ozonation and post-ozonation) and pHs(i.e., 7.0 and 9.0.) under the experimental conditions. Based on the results, chlorine oxidation using existing chlorination facilities at the WTP is recommended for lower chromaticity while ozone oxidation is recommended for higher chromaticity by installing new ozone feeding facilities.

곤충의 혈액순환은 심장 박동에 의해 도움을 받는다. 다양한 생리적 변화는 심장 박동 조절을 수반하게 된다. 심장박동에 대한 교란은 곤충 의 생존을 위협하게 된다. 본 연구는 활성산소를 유발하여 살충력을 발휘하는 이산화염소가 혈액순환계에 미치는 영향을 심장박동을 통해 분석하 였다. 화랑곡나방(Plodia interpunctella) 유충의 등핏줄은 몸의 윗면 중앙에 위치하고 후방으로 복부 10번째 마디에서 시작하여 전방으로 첫 번째 가슴 마디까지 연결된 관 구조를 나타냈다. 등핏줄의 수축과 이완은 주로 복부 3-10번째 마디에 위치한 등핏줄에서 일어났으며 이 부위에 5개의 심실이 관찰되었다. 심장박동빈도는 25°C에서 분당 평균 118.6회의 수축 리듬을 보였다. 그러나 온도에 따라 심장박동빈도는 현격한 변화를 보 였다. 혈강에 이산화염소를 다양한 농도로 투여한 경우 심장박동빈도는 약제 농도 증가에 따라 감소하였다. 이산화염소(100 ppm)을 훈증 처리할 경우 노출 시간의 경과에 따라 심장박동리듬이 현격하게 감소하였다. 이러한 이산화염소의 심장박동 억제효과는 활성산소 저해제인 비타민 E와 함께 주입할 경우 회복되는 현상을 나타냈다. 이상의 결과는 이산화염소가 화랑곡나방의 심장박동에 억제효과를 주었으며 이러한 억제효과는 이 물질이 유발하는 활성산소에 기인된 것으로 해석된다.

본 연구는 영양부추의 미생물학적 안전성을 확보하기 위하여 이산화염소와 차아염소산나트륨을 이용하여 미생물의 저감효과를 분석하고, 최적의 영양부추와 소독제의 비율을 결정하기 위하여 수행하였다. 이를 위하여 영양부추에 E. coli, Salmonella spp., S. aureus, B. cereus을 7.0 log CFU/g 정도로 접종 한 후 이산화염소는 3, 5, 10, 25, 100 ppm 차아염소산나트륨은 100, 150, 200 ppm에서 5, 10, 30, 60분간 처리하였으며, 또한 유기물이 이산화염소와 차아염소산나트륨의 효과에 미치는 영향을 분석하기 위해 영양부추와 소독제를 1 : 2, 1 : 4, 1 : 9, 1 : 19 비율로 처리 하여 소독제의 효과를 분석하였다. 그 결과, 소독제의 농도에 따른 저감효과는 차아염소산나트륨 150 ppm, 이산화 염소 50 ppm으로 30분간 처리시 일반세균수는 2.0 log CFU/ g 정도 감소효과를 나타내었으며, 식중독세균은 차아염소 산나트륨 100 ppm, 이산화염소 3 ppm에서 약 2.0 log CFU/g 정도 감소효과를 보였다. 한편, 이산화염소의 경우 50 ppm 으로 30분간 영양부추를 처리할 경우 탈색 등 상품성이 저하되어 현장 적용이 어렵다고 판단되었다. 또한 영양부 추와 소독제 처리 비율에 따른 미생물 저감효과는 일반세 균의 경우 1 : 4에 비하여 1 : 9에서 유의적으로 높은 저감 효과를 보였다(p < 0.05). 확립된 기술을 영양부추 생산농 장에 적용한 결과 일반세균수의 경우 2.7 log CFU/g, 대장 균군의 경우 4.0 log CFU/g의 감소효과를 보였다. 따라서 영양부추를 세척이후 차아염소산나트륨 150 ppm에서 1 : 9 정도의 비율로 30분간 침지하면 미생물 안전성을 향상시 킬 수 있으며, 최종 소비자에게 보다 안전한 부추의 공급이 가능할 것으로 판단된다.

The UV/chlorine process is a UV-based advanced oxidation process for removing various organic pollutants in water. The process is becoming increasingly popular because of its effectiveness in practice. It is important to the safe and efficient operation of a UV/chlorine process that the optimal operating conditions for both target removal objective and saving energy are determined. Treatment efficiency of target compounds in UV/chlorine process was mainly affected by pH and scavenging factor. In this study, kinetic based mathematical model considering water characteristics and electrical energy dose calculations model was developed to predict of treatment efficiency and optimal operating conditions. The model equation was validated for the UV/chlorine process at the laboratory scale and in pilot tests at water treatment plants.

본 연구는 수출 딸기 중 병원성 E. coli와 Salmonella spp.를 제어하기 위하여 이산화염소 가스 농도, 상대습도, 시간에 따른 이산화염소 가스의 미생물 저감효과를 조사하였다. 병원성 E. coli, salmonella spp.를 접종한 딸기에 이산화염소 가스 농도(10, 20, 30, 40, 50 ppmv), 상대습도(50, 70, 90%), 처리시간(0, 5, 10, 20, 30분)에 대한 삼요인 실험을 하였다. 그 결과, 각 처리 조건 간의 상호작용이 나타났으며 미생물 저감효과는 상대습도가 가장 높은 조건인 90%에서 이산화염소 가스 농도와 처리시간의 값이 증가할수록 높아지는 경향이 있었다. 상대습도 90%, 이산화염소 가스 농도 50 ppmv에서 처리시간에 따른 미생물 저감화 효과는 5분 동안 처리하였을 때 병원성 E. coli와 Salmonella spp.이 각각 0.5, 0.7 log CFU/g 정도 감소하였으나 20분간 처리하였을 때는 각각 2.07과 2.28 log CFU/g 정도 감소하였다. 따라서 본 연구는 수출 딸기 중병원성 E. coli와 Salmonella spp.를 제어하기 위한 최적의 이산화염소가스 처리 조건을 확립한 결과로서 수출 딸기의 미생물 안전성 향상에 기여할 수 있으리라 사료된다.

This study attempts to draw factors for an analysis of the operation effect of a rechlorination facility and autodrain equipment for residual chlorine equalization by installing and operating a rechlorination facility and autodrain equipment in P City and analyzing the practical evaluation method and operation effect. For this purpose, this study selected three indicators for an analysis of the effectiveness of residual chlorine equalization and conducted a comparative analysis before and after the implementation of the residual chlorine equalization. As a result of estimation, ① the reduction of the residual chlorine concentration range from a water treatment plant to the pipe end was 16.0%; ② the total reduction of chlorination input was 18.0%; and ③ the reduction of the generation of disinfection by-products was 19.5%. In addition, this achieved enough residual chlorine equalization in the supply process and shows that it could successfully achieve the economic feasibility of investment in equipment and the reduction of the generation of disinfection by-products. Like this, it is judged that the three indicators suggested in this study will be used sufficiently as indicators of an analysis of the effectiveness of residual chlorine equalization according to the operations of the rechlorination facility and autodrain equipment.

이산화염소는 살충효과를 지니며, 이는 이 물질이 발생시키는 활성산소에 기인된다. 살충효과를 주는 주요 원인으로 이산화염소의 세포독 성에 주목하고 있다. 본 연구는 이산화염소가 유발하는 세포독성이 활성산소에 기인한 아폽토시스 유발로 가설을 세우고 이를 검증하였다. 화랑 곡나방(Plodia interpunctella) 유충에 이산화염소를 주입한 결과 전체혈구수의 뚜렷한 감소를 보였고, 이후 처리 유충은 사망하였다. 아폽토시스 세포치사과정을 규명하기 위해 TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase nick end translation) 분석법을 적용하였다. 곤충 세포주의 하나인 Sf9 세포에 서로 다른 이산화염소를 처리하고 TUNEL 분석법으로 관찰한 결과 처리 농도에 비례하여 아폽토시스 비율이 증가하였다. 다 음으로 서로 다른 농도의 이산화염소를 화랑곡나방 유충에 주입하고 혈구 세포를 TUNEL 분석법으로 관찰한 결과 이산화염소는 처리 농도에 비례하여 아폽토시스 유발을 나타냈다. 그러나 항산화제인 비타민 E를 이산화염소와 함께 처리하면 비타민 E의 농도에 비례하여 이산화염소의 아폽토시스 유발을 억제하고 이에 따라 살충률도 감소하였다. 이러한 결과는 이산화염소에 기인한 세포독성은 활성산소에 기인한 아폽토시스 유 발로 이뤄졌다는 것을 제시하고 있다.

Disinfectant/oxidation process is a crucial process in water treatment for supplying safe drinking water. Chlorination is still widely used for water treatment area due to its effectiveness on microbial inactivation and economic feasibility. Recently, disinfection concern in marine environment is increasing, for example, movement of hazardous marine organism due to ballast water, marine environmental degradation due to power plant cooling water discharge, and increase of the amount of disinfectant in the offshore plant. It is needed to conduct the assessment of disinfectant behavior and the development of disinfectant prediction model in seawater. The appropriate prediction model for disinfectant behavior is not yet provided. The objective of the study is to develop chlorine decay model in seawater. Various model types were applied to develop the seawater chlorine decay model, such as first order decay model, EPA model, and two-phase model. The model simulation indicated that chlorine decay in seawater is influenced by both organic and inorganic matter in seawater. While inorganic matter has a negative correlation with the chlorine decay, organic matter has a positive correlation with the chlorine decay.

이산화염소는 병원미생물에 대한 소독제로 사용되고 있다. 최근 저곡해충에 대한 이산화염소의 산화적 스트레스에 의한 살충력이 확인되 었다. 그러나 이산화염소의 산화적 스트레스에 의한 대상 곤충의 체내 분자 종말점에 대해서는 알려지지 않았다. 본 연구는 화랑곡나방(Plodia interpunctella)의 아세틸콜린에스터레이즈가 이산화염소의 분자표적으로 가정하고 노출에 따른 이 효소의 활성을 분석하였다. 아세틸콜린에스 터레이즈 활성은 화랑곡나방 발육 시기에 따라 상이했다. 화랑곡나방 5령 유충에서 치사를 일으킬 수 있는 이산화염소 농도 처리는 아세틸콜린에 스터레이즈 활성을 뚜렷하게 증가시켰다. 또한 훈증제 형태의 이산화염소 처리에서도 아세틸콜린에스터레이즈 활성 증가가 유발되었다. 화랑곡 나방 5령 유충은 음성주광성을 보이는 데, 이산화염소 처리는 이 선천성 행동을 교란하였다. 이러한 결과는 아세틸콜린에스터레이즈가 이산화염 소 처리에 따른 산화적 스트레스의 분자표적 가운데 하나라는 것을 제시하고 있다.

이산화염소(ClO2) 훈증제는 살충효과를 나타낸다. 그러나 일부 곤충은 이산화염소에 대해 회피행동을 보여, 이 훈증제에 대한 방제효율을 크게 떨어뜨리고 있다. 본 연구는 이를 해결하기 위해 이산화염소 처리에 열처리를 추가하여 곤충의 이산화염소에 대한 회피행동을 줄여 살충효과를 극대화하는 전략을 세웠다. 이산화염소 훈증 처리는 거짓쌀도둑거저리(Tribolium castaneum)에 대해 살충효과를 주었으며, 시험 곤충이 노출된 조건에서 12 시간 처리할 때 유충에 대해서 383.67 ppm (153.63 - 955.78 ppm: 95% 신뢰구간), 성충에 대해서 397.75 ppm (354.46 - 446.13 ppm: 95% 신뢰구간)의 반수치사농도를 나타냈다. 그러나 먹이인 밀가루를 충분히 제공한 상태에서 이산화염소를 처리하면, 처리 약제에 반응하여 시험 곤충이 먹이 속으로 들어가는 회피행동을 보이면서 방제효과는 크게 낮아졌다. Y 튜브를 이용한 이 곤충의 먹이 선호성 행동을 분석한 결과 거짓쌀도둑거저리 성충은 이산화염소가 처리된 먹이를 회피하는 행동을 보였다. 그러나 촉각을 제거한 경우 이러한 회피행동은 둔화되었다. 거짓쌀도둑거저리에 6 시간 동안 46℃ 열처리를 하면 살충효과는 10% 이하로 낮지만, 처리된 성충들이 먹이 밖으로 나와 있는 것을 관찰하였다. 반면 400 ppm의 이산화염소를 단독으로 6 시간 처리한 결과 회피행동에 따라 전혀 살충효과를 보이지 않았다. 그러나 46℃ 열처리와 400 ppm의 이산화염소를 병행하여 6 시간 처리한 결과 살충효과는 95%로 크게 증가하였다. 따라서 열처리는 거짓쌀도둑거저리의 이산화염소에 대한 회피행동을 억제하여 살충효과를 증가시켰다.

방울토마토의 저장성 증진을 위하여 30 ppm의 이산화염소수를 0~30분 동안 처리한 후 표면의 수분을 건조시킨 후 저장 기간에 따른 중량 변화, 이화학적 변화 및 기호도의 변화를 측정하였다. 대조군의 경우, 중량 변화의 경우, 4주 동안 대조군 및 이산화염소수 처리군 모두 천천히 중량이 감소하는 것으로 나타났고, 그 중 대조군의 변화가 약간 더 변화되었지만 아주 큰 차이는 아닌 것으로 판단되었다. 가용성 고형분의 함량 변화에서는 이산화염소수 처리에 의한 차이를 보이지 않았으며, 저장 중에도 큰 변화를 보이지 않았다. 경도의 변화에서는 이산화염소수 처리에 의한 차이는 없었으나, 저장기간에 따른 변화에서는 대조군보다 이산화염소수 처리군이 약간 높은 경도를 보였다. 명도, 적색도 및 황색도의 변화에서는 대조군 및 이산화염소수 처리군 모두 처리 직후와 저장 중 차이를 보이지 않았다. 맛, 향, 색 및 종합적 기호도의 변화에서는 이산화염소수 처리 직후에는 대조군과 유의적인 차이가 없었다. 그러나 저장 중 대조군의 맛, 조직감 및 종합적 기호도 변화가 이산화염소수 처리군에 비해 큰 것으로 나타났다.