UV 살균의 역사
UV의 살균작용은 1901년에 태양광선에 포함된 UV에서 확인되었다고 합니다. 그로부터 1세기가 경과한 현재 UV를 발생시키는 램프에 의해 광범위한 분야에서 이 작용이 유효하게 이용되고 있습니다. 일본에서는 1950년대에 UV 살균 램프(저압 수은 램프)를 이발소에서 UV 소독기에 장착하는 것이 후생성에 의해 의무화되었습니다. 이를 계기로 간단하고 저렴한 살균을 실시할 수 있게 되어 UV 살균 램프가 보급되었습니다. 그러나 당시에는 UV 살균 램프의 능력, 램프의 관리능력 및 검사능력 등의 레벨이 낮아서 최적의 조건으로 사용되었는지 여부에 대해서는 의문이 남아 있었습니다. 그래서 UV 살균에 대한 이미지가 나빠지고 UV 살균 램프에서의 출력도 아직 작았기 때문에 공업적 이용으로는 아직 보급되지 않았습니다.
1970년대에 들어 스위스의 브라운 보베리(BBC) 사가 고출력화 UV 살균 램프를 개발했습니다. 그리고 식품, 음료 분야나 의료 분야 등의 많은 기업에서 UV 살균의 효과가 다시 확인되었습니다. 일본 기업도 1980년대에 고출력의 UV 살균 램프를 개발하여 판매를 개시했습니다. 1990년대에는 효과의 검증능력과 운동능력 같은 레벨도 높아지고 UV 살균 램프도 고 출력화되었으므로 공업적인 이용이 정착되고 그 라인에 요구되는 최적의 램프나 주변기기를 준비한 장치의 계통적 개발이 이루어졌습니다. 또한, 2000년대에 들어 새로운 UV 광원의 이용 등도 추진되고 있습니다. 저출력(4~30W) 살균 램프는 형광 램프와 같이 간단하게 구할 수 있으므로 이 램프를 사용한 장치를 취급하는 기업은 많습니다.
UV에 의한 살균의 메커니즘에 대해서는 예전부터 연구되어 있고 보고도 많지만 아직 해명되지 않은 부분도 많이 있습니다. UV가 미생물의 세포에 조사됨으로써 세포 내에서 광화학 반응이 일어나 세포분열을 할 수 없게 되는 것입니다. UV-C의 영역(100~280nm)의 UV가 살균작용을 나타내고 특히 260nm 부근의 UV가 최대로 작용합니다. 그런데 세균 중에는 UV 살균 후에 가시광 방사 및 UV-A의 방사를 하면 전의 장애가 산소등의 작용에 의해 광회복 하는 종류도 있습니다. 그러나 광회복 하는 종류라 해도 모두 회복하는 것이 아니므로 실용의 경우는 회복률을 확인하여 초기에 적절히 대응해야 합니다.
살균에 유효한 주된 UV는 지구상에는 태양광선이 오존층에서 대부분 흡수되기 때문에 자연에는 별로 존재하지 않지만 램프에서 그 UV를 인공적으로 얻을 수 있습니다. 살균용 램프는 살균작용이 큰 260nm 부근의 UV를 발광하는 저압 수은 램프가 일반적으로 사용되고 있으며 이 253.7nm는 살균효과가 높다는 사실로부터 살균선이라고 불립니다. 그러나 살균작용의 UV는 파장영역을 가지고 있는 것과 램프의 종류가 많이 있기 때문에 최근에는 저압 수은램프 이외의 램프라 해도 용도에 따라 유효하다는 사실이 확인되고 있습니다.
자외방사 살균
공기에 부유하고 있는 균은 단독으로 부유하고 있는 것이 아니라 먼지나 물방울 등에 부착되어 있습니다. 사람이 이러한 것들을 흡입하거나 자연낙하하여 물건에 부착되어 오염을 일으키게 되므로 공기살균은 대단히 중요합니다. 그러나 사람의 움직임 등으로 낙하균등이 재부유하면 부유균 수가 크게 변화합니다. 그래서 방 등에서의 살균효과는 평가하기 어렵습니다. 살균장치로는 자연대류를 이용한 현가형 및 트러프형이 주류였습니다. 그러나 UV 반사광등이 인체에 영향을 주는 것을 생각해서 UV 램프를 살균장치 내에 두고 팬으로 강제로 공기를 램프 근방으로 통과시켜 살균하는 공기순환형이 등장하고 있습니다. 또한 사람이 없는 밤에 UV를 유효하게 조사할 수 있도록 조사기를 셔터방식으로 한 다음 광촉매와 결합하여 탈취효과도 부가한 장치도 있습니다.
UV 살균 램프는 표면살균 분야에 이용하는 경우가 대단히 많아지고 있습니다. UV 살균은 효과의 지속성이 없으므로 가능하면 최종 공정에서 실시하는 것이 효과적입니다. 식품 관련 분야의 경우 내용물을 채우기 직전에 용기살균에 이용하고 있으며 현재로서는 충전장치 등에 사용된 것도 많습니다. 또한 UV 살균에서는 긴 처리시간이 필요하지만 1초 이내의 짧은 시간으로 더욱 살균 레벨도 높고 장치의 소형화가 가능한 램프가 고압 수은 램프와 펄스 발광 크세논램프입니다. 고압 수은 램프는 저압 수은 램프에 비해 에너지 이용효율은 나쁘지만 출력을 높일 수 있습니다. 펄스 발광 크세논램프는 태양광에 의해 연속 스펙트럼이 얻어지며, 저압 수은 램프의 고출력형의 1,000배 정도로 높은 UV 조도를 얻을 수 있습니다. 또한 처리대상물의 운도 상승이 적다는 장점도 있습니다. 용도에 따라 두 종류 모두 유효한 UV 살균 방법입니다.
유수살균장치는 식품공장, 전자공장, 의약품 공장, 농업, 수산업 및 의료시설등에 살균의 목적으로 사용되며 용매로 물을 사용하는 경우가 많기 때문에 유수살균장치라고 합니다. 이 장치는 UV의 조사방식에서 외조식과 내조식의 두 가지로 구별됩니다. 내조식은 살균효율이 좋고 사용하기 쉬운 등의 점에서 널리 이용되고 있으며, 그 장치는 광원, 살균조 및 전원으로 구성됩니다. 또한 내조식은 UV 살균 램프의 고출력화와 여러 개 사용하는 다등 방식을 채택하여 살균조 1조로도 고초균에 대해 200㎥/h로 99.9% 처리가 가능한 것도 있습니다.
하수의 2차 처리에서 염소살균을 대신하는 환경에 좋은 살균처리방법으로 UV 살균이 이용되고 있습니다. 이 장치는 보호관을 넣은 UV 살균 램프를 유닛으로 만들고 그것을 용수로 속에 담가서 배수 시에 살균합니다. 용수로에 설치할 수 없는 경우에는 유닛 조립 용기를 이용합니다. 용액 살균의 경우는 용액과 재킷이 직접 접촉하여 재킷의 오물에 의해 UV 광량이 저하하므로 자동 클리닝 등의 대응을 생각할 필요가 있습니다.