18. 미생물발효셀룰로오스다공성필터및그제조방법 2014 년도사업화유망기술기술설명서 1
Ⅰ. 요약 기술의개요환경분석 기술명발명자출원인기술설명기술의효과기술응용분야기술개발완성도기술키워드시장동향업체현황 미생물발효셀룰로오스다공성필터및그제조방법 ( 출원번호 : 10-2013-0099184) 임윤묵, 권희정, 정성린, 박종석, 노영창, 강필현 한국원자력연구원 본발명은폐바이오부산물인감귤박을이용하여미생물발효셀룰로오 스겔을제조하고이러한셀룰로오스겔의항바이러스및항염증효과 를발휘할수있는다공성필터에관한것임 본발명의다공성필터는여과재제조및기공도조절을위해인체와 자연환경에유해한화학약품의사용없이단순한기계적압착과초음파 분산공정으로필터기공크기및부피를효과적으로조절할수있고, 천연재로구성되어있어인체에무해하며폐부산물의재생자원으로의 활용으로막대한경제적효과도기대할수있음 여과재또는공기정화용필터 / 의약품산업의신소재 TRL4( 연구실환경테스트 ) 미생물, 셀룰로오스, 필터, 감귤박, 항바이러스, 항염증 국내공기청정기시장규모는 2010 년 1 조 8 천억원이며연평균약 28% 의성장률을보이고있음 웅진코웨이, 위닉스, 위니아만도, 청호나이스, 삼성전자등 종류형태권장 사 기술거래 기반기술을토대로사업화가능기업에기술사용권대여 업화전략 기술사업화 방안 Joint Venture Venture 연구소와기업의공동투자를통한시장개척통한진입연구소주도의창업보육및기업성장후기술이전 R&BD 기술이전을전제로한공동연구개발 2
Ⅱ. 기술성분석 1. 기술의정의및특징 1) 기술정의 본발명은미생물발효셀룰로오스다공성필터및그제조방법에관한것으로, 보다상세하게는환경에유해하지않으며, 또한바이오폐기물로서그재생가능성이높은물질인감귤박으로부터생산되는미생물발효셀룰로오스를주원료로단순압착과방사선가교및동결건조법을이용한다공성필터및그제조방법에관한것임 [ 그림 ] 미생물발효셀룰로오스다공성필터 SEM 사진 2) 기술개발배경 본발명은폐자원을활용하여단순한기계적압착과초음파분산법으로다공성필터를개 발한것으로, 특히감귤박의경우항알러지, 항바이러스특성이있어공기정화용필터로의 활용도가능함 본발명은여과재제조및기공도조절을위해인체와자연환경에유해한화학약품의사용없이단순한기계적압착과초음파분산공정으로필터기공크기및부피를효과적으로조절할수있고, 천연재로구성되어있어인체에무해하며폐부산물의재생자원으로의활용으로막대한경제적효과도기대할수있음 2014 년도사업화유망기술기술설명서 3
3) 기술의특징 본발명은다음의단계를포함하는미생물발효셀룰로오스다공성필터의제조방법을제 공하고, 그제조방법으로제조된미생물발효셀룰로오스다공성필터를제공함 a) 셀룰로오스겔을압착및세척하는단계 - 셀룰로오스겔은감귤박발효액및종균의혼합물을정치발효하여제조될수있음 - 압착시간을조절하여기공크기및기공도를조절할수있음 b) 세척된셀룰로오스겔을동결건조 (A) 하는단계 - 동결건조 (A) 후에초음파분산단계를더포함할수있고, 초음파분산은분산시간을조절하여기공크기및기공도를조절할수있음 - b) 단계또는 d) 단계의동결건조는각각독립적으로 -80 내지 -20 에서 3 내지 5일간수행할수있음 c) 세척된셀룰로오스겔에감마선을조사하는단계 - 감마선은 5 내지 100 kgy 을조사하는것이바람직함 d) 감마선이조사된셀룰로오스겔을동결건조 (B) 하는단계 이렇게제작된다공성필터는 50 nm 내지 50 μm기공크기를가질수있으며, 100 내지 50 00 sec/100ml 범위에서의통기도를조절할수있다. 가 ) 실시예 -1 1 압착단계 - 제주농촌진흥청에서시판되는압착된셀룰로오스겔을준비하여 50MPa 로압착하였음. 압 착시간 3 초 2 세척단계 - 압착된셀룰로오스겔을 5cm 길이로절단하여셀룰로오스겔과물을 1:1 중량비로혼합하고, 진탕항온수조에서 24 시간씩 3 회의증류수세척 3 건조단계 - 세척된셀룰로오스겔을영하 78 에서냉동시킨후영하 55, 3 일간동결건조를수행 4
4 멸균및가교단계 - 동결건조된셀룰로오스겔에감마선 25 kgy 선량 ( 선량율 10 kgy/h) 을조사 5 초음파처리단계 - 감마선이조사된후의셀룰로오스겔을 1000W 의세기로각각 0, 30, 60 및 120 분동안 초음파분산한것을준비 6 필터성형단계 - 초음파분산시간을달리한각각의셀룰로오스겔을영하 70 에서냉동시킨후영하 55, 3일간동결건조후원하는크기의필터용기에맞춰간단하게잘라내어미생물발효셀룰로오스다공성필터를제조, 제조된필터의 SEM 사진을측정하여상기그림 ( 미생물발효셀룰로오스다공성필터 SEM 사진 ) 에나타내었다. 7 물성평가 - 다공성필터의초음파분산시간별통기도를측정하였으며그결과는다음의표에기재 - 통기도는 Gurley type densometer(toyoseiki, Japan) 를이용하여측정 초음파분산 통기도 (sec/100ml) 실시예 1 실시예 2 비교예 1 0 4100 1500 4800 초음파분산시간 ( 분 ) 30 1700 1000 3300 60 1400 600 2000 120 1200 500 1900 나 ) 실시예 2 동결건조된셀룰로오스겔에감마선 50 kgy 선량 ( 선량율 10 kgy/h) 을조사하는것을제 외하고는실시예 1 과같은방법으로제조하였고, 이렇게제조된필터의물성평가를하여 표 1 에기재 다 ) 비교예 - 멸균및가교단계를수행하지않고실시예 1 의방법과동일하게실시하였고, 이렇게제 조된필터의물성평가를하여표 1 에기재 2014 년도사업화유망기술기술설명서 5
실시예 1~2 및비교예의통기도의결과인표 1 의결과를도 2 에그래프로나타내었음. 방 사선조사량이증가할수록, 초음파처리시간이길수록구조가더욱균일해지고조밀해져, 통기도값은전체적으로낮게관찰됨 [ 그림 ] 실시예 1, 2 및비교예의미생물셀룰로오스필터의처리조건에따른통기도 변화그래프 이결과를토대로방사선과초음파처리에의해미생물발효셀룰로오스내부구조의균 일도가증가함으로서통기도에큰영향을주는것으로판단됨 또한방사선량이증가할수록셀룰로오스내부에약한강도를가지는일부구조물은분해 되거나가교를이루면서보다더균일하고기공이커진내부구조를이루는것으로판단됨 초음파역시처리시간증가에따라내부균일도증가를나타내줌 따라서본발명에따른미생물발효셀룰로오스다공성필터는방사선과초음파에의해보 다균일해진내부구조및증가된기공으로인해보다향상된통기도를확보할수있음을 확인 4) 기술의효과 6
본발명은폐바이오부산물인감귤박을이용하여미생물발효셀룰로오스겔을제조하고 이러한셀룰로오스겔의항바이러스및항염증효과를발휘할수있음 여과하고자하는물질의크기및특성에따라단순압착과방사선가교및동결건조법을 조절하는것만으로도수나노에서수백마이크로크기까지기공도및크기의조절이가능 함 2. 기술의적용분야및경쟁력 본발명을통해개발된미생물발효셀룰로오스다공성필터는여과재또는공기정화용필 터로활용가능 적용분야 기존제품 본기술적용제품의특징 여과재 / 공기정화용필터기존화학적셀룰로오스를이용한공기정화필터는화학약품을사용하고있어친환경적이지못함미생물발효겔이주원료로하여친환경적임바이오폐기물로서재생가능성높은물질인감귤박이용기공도및기공크기조절용이하여다양한크기필터제조가능 2014 년도사업화유망기술기술설명서 7
Ⅲ. 시장성분석 1. 시장의정의 본발명은미생물발효셀룰로오스다공성필터및그제조방법에관한것으로, 여과재 / 공기청정기, 공기정화용필터시장을목표시장으로규정하였음 2. 시장동향및규모 국내의공기청정기시장규모는 2002 년 2,400 억원에서 2010 년에약 1 조 8000 억원으로 지속적인증가추세임 [ 그림 ] 국내공기청정기시장규모 출처 : 삼성경제연구소 - 최근대세는습식방식을이용한공기청정기이며통계청이공개한자료를살펴보면국내 습식공기청정기시장은 2010 년 12 만대, 2011 년 20 만대, 2012 년에는 25 만대규모로성장 했으며, 꾸준한성장세예상 특히, 중국공기청정기시장은대기오염이심화되면서지속적인고성장이예상되며 2017 년연간천만대이상판매되는시장이될전망, 시장규모는 2014 년 4 천억원수준에서 20 17 년약 5 조원으로증가할전망 자동차용공기청정기시장은전체공기청정기시장규모의 10% 로추정됨 8
가습기의대체제로주목받고있는에어워셔시장규모는 2010 년 500 억원, 2012 년 1000 억 원으로매년약 69% 씩급성장하고있음 3. 시장의주요참여자 1) 국내현황 구분 주요내용 ( 주 ) 교원웰스와우공기청정기, 살균수기, 정수기, 연수기등 ( 주 ) 대양하이테크기화식가습기 ( 공기청정겸용가습시스템 ), 항온항습기, 공조기등 동부대우전자 ( 주 ) 제습기, 에어컨, 세탁기, 냉장고등 ( 주 ) 동양매직공기청정기, 에어워셔, 가습기, 정수기, 이온정수기등 ( 주 ) 리홈쿠첸에어워셔, 가습기, 제습기, 선풍기등 ( 주 ) 벤타코리아독일벤타에어워셔, 공기순환제품등 보성전자 공기청정기, 에어시스템, 흡연장치 ( 주 ) 삼성전자공기청정기, 자연가습청정기, 제습기, 바이러스닥터등 한국쓰리엠 ( 주 ) 한국암웨이 ( 주 ) 입자제거필터, 공기정화용필터, 에어컨용필터, 청소기용필터등 공기청정기, 정수기, 건강기능식품등 ( 주 ) 에어비타가정용공기정화기, 차량용공기정화기, 플라즈마키트 ( 주 )LG 전자공기청정기, 정수기, 알칼리이온수기, 에어워셔, 가습기등 ( 주 ) 영우워터라인공기청정기, 정수기, 각종필터 코웨이 ( 주 ) 위니아만도 ( 주 ) 공기청정기, 정수기, 비데, 연수기등 공기청정기, 에어워셔, 제습기, 에어컨, 이온수기등 ( 주 ) 위닉스공기청정기, 정수기, 에어워셔, 온풍기, 제습기 ( 주 ) 이오니스휴대용, USB 용, 플러그용, 차량용공기청정기등 2014 년도사업화유망기술기술설명서 9
( 주 ) 제일테크냉 난방공조환기시스템등 ( 주 ) 필립스전자차량용공기청정기, 진공청소기등 청호나이스 ( 주 ) 공기청정기, 제습기, 연수기, 세정기, 정수기등 ( 주 ) 청풍생활건강공기청정기, 차량용공기청정기, 공기살균기, 공기청정기필터등 4. 시장진입가능성 1) 산업의특성 사스, 신종플루, 황사등호흡기로인한질병이늘어나면서공기의중요성이강조되고있 음 최근중국발초미세먼지주의보가내려지는등맑은공기에관심이높아지면서가정용 공기청정기수요가급증하고있음 호주에서는정부환경규제에따라대부분의건설프로젝트에공기청정기필터사용이의 무화되어있어한국 - 호주 FTA 타결로인한수요가증가할것으로전망 가습기살균제피해사망자가약 120 여명으로확인되고있으며이로인해기존가습기 판매량은지속적으로감소하고, 세균이나살균제악영향의걱정없이사용가능한데다세 척이용이한에어워셔판매량이급증하는추세임 10
[ 표 ] 공기청정기분야의 NET 분석 구분 Needs Environment Technology 촉진 요인 호흡기질병늘어나면서공기중요성강조가습기대신에어워셔수요량급증하고있음친환경소재이용한개발필요성대두 실외공기는자연적인정화기능있지만, 밀폐된실내의공기는자정능력이없음 최근중국발초미세먼지주의보가내려짐 공기 정화 기능뿐만 아니라공기살균, 삼 림욕효과등다양한 기능추가된제품출 시 다양한 디자인 제품 판매 저해 요인 - 고비용의필터의주기적인교체를요하기때문에소비자의부담증가 해외업체제품들의기술과가격경쟁 기존셀룰로오스필터는화학약품을사용하여친환경적이지못함거의하루내내작동시키기때문에저소음과에너지효율중요함 Ⅳ. 기술이전 1. 기술이전조건 기술이전담당자 함형욱선임기술원 기술이전유형 라이센싱 기술이전조건 협상에의하여금액결정 기술적지원 기술지도 ( 필요시, 기간및기타사항은협의가능 ) 기술제공기관연락처 한국원자력연구원기술사업화팀 (042-868-4538) 구분기술거래 Joint Venture Venture R&BD 형태 기반기술을토대로 사업화가능기업에 기술사용권대여 연구소와기업의 공동투자를통한 시장개척및진입 연구소주도의 창업보육및기업 성장후기술이전 기술이전을전제로 한공동연구개발 권장 2014 년도사업화유망기술기술설명서 11