자외선: 효과적인 소독 및 안전성

자외선의 특성은 파장에 따라 달라지며, 다양한 광원에서 나오는 자외선은 서로 다른 스펙트럼을 갖습니다. 우리는 원치 않는 생물학적 영향의 위험을 최소화하면서 살균 효과를 최대화하기 위해 어떤 자외선 광원과 이를 사용하는 방법에 대해 논의할 것입니다.

쌀. 1. 사진은 생각하는 것처럼 UVC 방사선을 이용한 소독이 아니라 UVA 광선에서 훈련 체액의 발광 반점을 감지하여 보호복 사용 훈련을 보여줍니다. UVA는 부드러운 자외선으로 살균 효과가 없습니다. 사용되는 UVA 형광등의 광범위한 스펙트럼은 시력에 유해한 UVB와 중첩되므로 눈을 감는 것이 합당한 안전 예방책입니다(출처 Simon Davis/DFID).

가시광선의 파장은 광화학 작용이 가능한 양자 에너지에 해당합니다. 가시광선 양자는 특정 감광성 조직인 망막에서 광화학 반응을 자극합니다.
자외선은 눈에 보이지 않고, 파장이 더 짧고, 양자의 주파수와 에너지가 더 높고, 방사선이 더 강하고, 광화학 반응과 생물학적 효과의 다양성이 더 큽니다.

자외선은 다음과 같은 차이점이 있습니다.

• 장파장/부드러운/UVA에 가까운(400~315nm) 특성이 가시광선과 유사합니다.
• 중간 경도 - UVB(315...280nm);
• 단파/장파/경질 – UVC(280…100 nm).

자외선의 살균효과

살균 효과는 단단한 자외선(UVC)에 의해 발휘되고, 중간 정도의 단단한 자외선(UVB)에서는 그 정도가 덜합니다. 살균효율 곡선을 보면 230~300 nm의 좁은 범위, 즉 자외선이라고 불리는 범위의 XNUMX분의 XNUMX 정도에서만 뚜렷한 살균 효과가 있음을 알 수 있다.

쌀. 2 살균 효율 곡선 [CIE 155:2003]

이 범위의 파장을 갖는 양자는 핵산에 흡수되어 DNA와 RNA의 구조가 파괴됩니다. 이 범위는 살균, 즉 박테리아를 죽이는 것 외에도 바이러스(항바이러스), 살균(항진균) 및 살포자(포자를 죽이는) 효과도 있습니다. 여기에는 2020년 대유행을 일으킨 RNA 바이러스 SARS-CoV-2를 죽이는 것이 포함됩니다.

햇빛의 살균효과

햇빛의 살균 효과는 상대적으로 작습니다. 대기 위와 아래의 태양 스펙트럼을 살펴 보겠습니다.

쌀. 3. 대기 위 및 해수면에서의 태양 복사 스펙트럼. 자외선 범위 중 가장 가혹한 부분은 지구 표면에 도달하지 않습니다(Wikipedia에서 빌려옴).

노란색으로 강조된 대기 위 스펙트럼에 주목할 가치가 있습니다. 240 nm 미만의 파장을 갖는 대기권 상층 태양 광선 스펙트럼의 왼쪽 가장자리의 양자 에너지는 산소 분자 "O5.1"의 화학 결합 에너지 2 eV에 해당합니다. 분자 산소는 이러한 양자를 흡수하고 화학 결합이 깨지고 원자 산소 "O"가 형성되어 다시 산소 "O2" 분자와 부분적으로 오존 "O3" 분자로 결합됩니다.

태양 대기 상층 UVC는 오존층이라고 불리는 상층 대기에 오존을 형성합니다. 오존 분자의 화학 결합 에너지는 산소 분자의 화학 결합 에너지보다 낮으므로 오존은 산소보다 낮은 에너지의 양을 흡수합니다. 산소는 UVC만 흡수하지만 오존층은 UVC와 UVB를 흡수합니다. 태양은 스펙트럼의 자외선 부분 가장 가장자리에서 오존을 생성하고 이 오존은 태양의 강한 자외선 복사선 대부분을 흡수하여 지구를 보호하는 것으로 나타났습니다.

이제 파장과 규모에 주의하면서 태양 스펙트럼과 살균 작용 스펙트럼을 결합하겠습니다.

쌀. 4 살균 작용 스펙트럼과 태양 복사 스펙트럼.

햇빛에 의한 살균효과는 미미함을 알 수 있다. 살균 효과를 발휘할 수 있는 스펙트럼 부분은 대기에 거의 완전히 흡수됩니다. 연중 다른 시기와 위도에 따라 상황은 약간 다르지만 질적으로 유사합니다.

자외선 위험

한 대국의 지도자는 “코로나19를 치료하려면 햇빛을 몸 안으로 가져와야 한다”고 제안했습니다. 그러나 살균 UV는 인간을 포함한 RNA와 DNA를 파괴합니다. '햇빛을 체내에 전달'하면 사람은 죽는다.

주로 죽은 세포의 각질층인 표피는 살아있는 조직을 UVC로부터 보호합니다. 표피층 아래에는 UVC 방사선의 1% 미만만이 침투합니다[WHO]. 더 긴 UVB 및 UVA 파장은 더 깊은 곳까지 침투합니다.

태양 자외선이 없다면 아마도 사람에게는 표피와 각질층이 없을 것이고, 몸의 표면은 달팽이처럼 점액질로 되어 있을 것입니다. 그러나 인간은 태양 아래에서 진화했기 때문에 태양으로부터 보호된 표면에만 점액이 있습니다. 가장 취약한 것은 눈의 점액 표면으로, 눈꺼풀, 속눈썹, 눈썹, 안면 운동 기술 및 태양을 보지 않는 습관을 통해 태양 자외선으로부터 조건부로 보호됩니다.

처음 렌즈를 인공 렌즈로 교체하는 방법을 배웠을 때 안과 의사들은 망막 화상 문제에 직면했습니다. 그들은 그 이유를 이해하기 시작했고 살아있는 인간의 수정체가 자외선에 불투명하고 망막을 보호한다는 것을 발견했습니다. 그 후, 인공 렌즈도 자외선에 불투명하게 만들어졌습니다.

자외선에 있는 눈의 이미지는 자외선에 대한 수정체의 불투명도를 보여줍니다. 수년간 축적된 자외선의 양으로 인해 시간이 지남에 따라 렌즈가 흐려지고 교체해야 하기 때문에 자외선으로 자신의 눈을 비추어서는 안 됩니다. 그래서 안전을 무시하고 365nm 파장의 자외선 손전등을 눈에 비추고 그 결과를 유튜브에 올린 용감한 분들의 경험을 살려보겠습니다.

쌀. 5 유튜브 채널 “Kreosan”의 영상 스틸.

파장이 365nm(UVA)인 발광 유도 자외선 손전등이 인기가 있습니다. 어른들이 구입하지만 필연적으로 아이들의 손에 넘어갑니다. 아이들은 이 손전등을 눈에 비춰 빛나는 수정을 주의 깊게 오랫동안 바라봅니다. 그러한 행위를 방지하는 것이 좋습니다. 이런 일이 발생하면 마우스 연구에서 백내장이 렌즈의 UVB 조사로 인해 발생하는 것은 확실하지만 UVA의 백내장 효과는 불안정하다는 것을 확신할 수 있습니다.누가].
그러나 렌즈에 대한 자외선의 정확한 작용 스펙트럼은 알려져 있지 않습니다. 그리고 백내장은 매우 지연되는 효과라는 점을 고려하면, 미리 눈에 자외선을 비추지 않도록 어느 정도의 지능이 필요합니다.

눈의 점막은 자외선에 노출되면 상대적으로 빠르게 염증이 생기며, 이를 광각막염 및 광결막염이라고 합니다. 점막이 붉어지고 "눈에 모래가 들어간 것 같은 느낌"이 나타납니다. 며칠 후에 효과가 사라지지만 반복적으로 화상을 입으면 각막이 혼탁해질 수 있습니다.

이러한 효과를 일으키는 파장은 광생물학적 안전 표준[IEC 62471]에 제공된 가중 UV 위험 함수에 대략적으로 해당하며 살균 범위와 대략 동일합니다.

쌀. 6 광결막염과 광각막염을 일으키는 자외선의 스펙트럼DIN 5031-10] 및 [로부터 피부와 눈에 대한 화학선 UV 위험의 가중치 함수IEC 62471].

광각막염 및 광결막염의 역치 선량은 50-100 J/m2이며, 이 값은 소독에 사용되는 선량을 초과하지 않습니다. 염증을 일으키지 않고 자외선으로 눈의 점막을 소독하는 것은 불가능합니다.

홍반, 즉 "일광화상"은 최대 300 nm 범위의 자외선으로 인해 위험합니다. 일부 소식통에 따르면 홍반의 최대 스펙트럼 효율은 약 300nm의 파장에서 나타납니다.누가]. 다양한 피부 유형에 대해 거의 눈에 띄지 않는 홍반 MED(최소 홍반 선량)를 유발하는 최소 선량은 150~2000 J/m2입니다. 중간 구역 거주자의 경우 일반적인 DER은 약 200...300 J/m2의 값으로 간주될 수 있습니다.

280~320nm 범위의 UVB(최대 약 300nm)는 피부암을 유발합니다. 역치 용량은 없으며 용량이 높을수록 위험이 높아지고 효과가 지연됩니다.

쌀. 홍반과 피부암을 유발하는 7가지 UV 작용 곡선.

광유발 피부 노화는 200~400 nm 전체 범위의 자외선에 의해 발생합니다. 운전 중 주로 왼쪽에 태양 자외선에 노출된 트럭 운전사의 잘 알려진 사진이 있습니다. 운전자는 운전석 창문을 내린 채 운전하는 습관이 있었는데, 얼굴 오른쪽은 앞유리창에 의해 태양의 자외선으로부터 보호되었습니다. 오른쪽과 왼쪽 피부의 연령 관련 상태 차이는 인상적입니다.

쌀. 8 28년 동안 운전석 창문을 내린 채 운전한 운전자의 사진 [네짐].

이 사람의 얼굴 각 측면의 피부 나이가 20년 정도 다르다고 대략적으로 추정하면 이는 대략 같은 20년 동안 얼굴의 한쪽은 태양에 의해 빛을 받고 다른 쪽은 태양에 의해 빛난다는 사실의 결과입니다. 그렇지 않았다면, 우리는 야외에서 햇볕을 쬐는 하루가 하루이고 피부가 노화된다는 조심스러운 결론을 내릴 수 있습니다.

참조 데이터에서 [누가] 직사광선을 받는 여름 중위도 지역에서는 최소 홍반선량이 200J/m2로 XNUMX시간보다 빠르게 축적되는 것으로 알려져 있습니다. 이 수치를 도출된 결론과 비교하면 또 다른 결론을 도출할 수 있습니다. 즉, 자외선 램프를 사용한 정기적 및 단기 작업 중 피부 노화는 심각한 위험이 아닙니다.

소독에는 어느 정도의 자외선이 필요합니까?

표면과 공기 중에 생존하는 미생물의 수는 자외선 조사량이 증가함에 따라 기하급수적으로 감소합니다. 예를 들어, 결핵균의 90%를 죽이는 용량은 10 J/m2입니다. 두 번 복용하면 99%가 죽고, 세 번 복용하면 99,9%가 죽습니다.

쌀. 9 254 nm 파장의 자외선 조사량에 따른 결핵균 생존 비율의 의존성.

소량의 투여량이라도 대부분의 미생물이 죽는다는 점에서 기하급수적 의존성은 주목할 만합니다.

[에 나열된 것 중에서CIE 155:2003] 병원성 미생물인 살모넬라균은 자외선에 가장 강한 내성을 가지고 있습니다. 박테리아의 90%를 죽이는 용량은 80J/m2입니다. 리뷰 [Kowalski2020]에 따르면 코로나바이러스의 90%를 죽이는 평균 복용량은 67J/m2입니다. 그러나 대부분의 미생물의 경우 이 선량은 50 J/m2를 초과하지 않습니다. 실용적인 목적으로 90% 효율로 소독하는 표준 용량은 50J/m2라는 것을 기억하실 수 있습니다.

공기 소독을 위해 자외선을 사용하기 위해 러시아 보건부가 승인한 현재 방법론에 따르면 [R 3.5.1904-04] 수술실, 산부인과 병원 등은 최대 소독효율 '99,9나인', 즉 90%가 요구된다. 학교 교실, 공공 건물 등 "50"이면 충분합니다. 즉, 미생물의 150%가 파괴됩니다. 이는 방의 범주에 따라 2...XNUMX J/mXNUMX의 XNUMX~XNUMX개의 표준 선량이 충분하다는 것을 의미합니다.

필요한 조사 시간을 추정하는 예: Philips TUV 5W 개방형 램프 7개가 사용되는 2,8 × 30 × XNUMXm 크기의 방에서 공기와 표면을 소독해야 한다고 가정해 보겠습니다.

램프의 기술적 설명은 12W의 살균 흐름을 나타냅니다.TUV]. 이상적인 경우 전체 흐름은 소독되는 표면으로 엄격하게 진행되지만 실제 상황에서는 흐름의 절반이 아무 유익 없이 낭비됩니다. 예를 들어 과도한 강도로 램프 뒤의 벽을 비출 것입니다. 따라서 우리는 6와트의 유용한 흐름을 기대할 것입니다. 방의 전체 조사 표면적은 바닥 35m2 + 천장 35m2 + 벽 67m2, 총 137m2입니다.

평균적으로 표면에 떨어지는 살균 방사선의 흐름은 6W/137m2 = 0,044W/m2입니다. 한 시간, 즉 3600초 안에 이 표면은 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2 또는 약 150 J/m2의 선량을 받게 됩니다. 50 J/m2 또는 "99,9 나인"의 세 가지 표준 용량에 해당 - XNUMX% 살균 효율, 즉 수술실 요구 사항. 그리고 계산된 복용량이 표면에 떨어지기 전에 방의 부피를 통과했기 때문에 공기는 효율성이 떨어지지 않게 소독되었습니다.

무균 요구 사항이 작고 "20"이면 충분합니다(고려된 예에서). 조사 시간은 XNUMX배 더 적은(약 XNUMX분) 필요합니다.

자외선 차단

자외선 소독 중 주요 보호 조치는 방을 나가는 것입니다. 작동하는 UV 램프 근처에 있지만 멀리 보는 것은 도움이 되지 않습니다. 눈의 점막에는 여전히 방사선이 조사됩니다.

유리안경은 눈의 점막을 보호하기 위한 부분적인 조치가 될 수 있습니다. "유리는 자외선을 투과하지 않는다"라는 단정적인 진술은 어느 정도 사실이며, 유리 브랜드마다 그 방식이 다릅니다. 그러나 일반적으로 파장이 감소할수록 투과율도 감소하며, UVC는 석영유리에 의해서만 효과적으로 투과됩니다. 안경은 어떤 경우에도 석영이 아닙니다.

UV400이 표시된 안경 렌즈는 자외선을 투과하지 않는다고 자신있게 말할 수 있습니다.

쌀. 10 UV380, UV400 및 UV420 지수를 갖는 안경의 투과 스펙트럼. 웹사이트의 이미지 [미쓰이화학]

또한 보호 조치는 잠재적으로 위험하지 않지만 소독, UVB 및 UVA 범위에는 효과적이지 않은 살균 UVC 범위의 소스를 사용하는 것입니다.

자외선 소스

UV 다이오드

가장 일반적인 365nm 자외선 다이오드(UVA)는 자외선 없이는 눈에 보이지 않는 오염 물질을 감지하기 위해 발광을 생성하는 "경찰 손전등"용으로 설계되었습니다. 이러한 다이오드를 사용한 소독은 불가능합니다(그림 11 참조).
소독에는 265nm 파장의 단파장 UVC 다이오드를 사용할 수 있습니다. 수은 살균 램프를 대체하는 다이오드 모듈의 비용은 램프 비용보다 XNUMX배나 높기 때문에 실제로 이러한 솔루션은 넓은 영역을 소독하는 데 사용되지 않습니다. 그러나 기구, 전화기, 피부 병변 등 작은 부위의 소독을 위해 UV 다이오드를 사용하는 소형 장치가 등장하고 있습니다.

저압 수은 램프

저압 수은 램프는 다른 모든 광원을 비교하는 표준입니다.
전기 방전에서 저압 수은 증기의 복사 에너지의 주요 부분은 소독에 이상적인 254nm의 파장에 속합니다. 에너지의 작은 부분이 185nm의 파장에서 방출되어 집중적으로 오존을 생성합니다. 그리고 가시광선 범위를 포함한 다른 파장에서는 에너지가 거의 방출되지 않습니다.

기존의 백색광 수은 형광등에서는 전구 유리가 수은 증기에서 방출되는 자외선을 투과시키지 않습니다. 그러나 플라스크 벽에 있는 흰색 분말인 형광체는 자외선의 영향으로 가시광선 범위에서 빛납니다.

UVB 또는 UVA 램프는 비슷한 방식으로 설계되었으며 유리 전구는 185nm 피크와 254nm 피크를 투과하지 않지만 단파 자외선의 영향을 받는 형광체는 가시광선을 방출하지 않지만 장파 자외선을 방출합니다. 방사능. 기술적인 목적으로 사용되는 램프입니다. 그리고 UVA 램프의 스펙트럼은 태양의 스펙트럼과 유사하므로 이러한 램프는 태닝에도 사용됩니다. 스펙트럼을 살균 효율 곡선과 비교하면 UVB, 특히 UVA 램프를 소독에 사용하는 것이 부적절하다는 것을 알 수 있습니다.

쌀. 11 살균 효율 곡선, UVB 램프의 스펙트럼, UVA 태닝 램프의 스펙트럼 및 365nm 다이오드의 스펙트럼 비교. American Paint Manufacturer Association 웹사이트에서 가져온 램프 스펙트럼 [페인트].

UVA 형광등의 스펙트럼은 넓고 UVB 범위를 포함합니다. 365nm 다이오드의 스펙트럼은 훨씬 더 좁습니다. 이는 "정직한 UVA"입니다. 장식 목적으로 발광을 생성하거나 오염 물질을 감지하기 위해 UVA가 필요한 경우 다이오드를 사용하는 것이 자외선 형광 램프를 사용하는 것보다 안전합니다.

저압 UVC 수은 살균 램프는 전구 벽에 형광체가 없고 전구가 자외선을 투과한다는 점에서 형광등과 다릅니다. 주요 254nm 라인은 항상 투과되며, 오존을 생성하는 185nm 라인은 램프의 스펙트럼에 남거나 선택적으로 투과되는 유리 전구에 의해 제거될 수 있습니다.

쌀. 12 방출 범위는 자외선 램프 라벨에 표시되어 있습니다. UVC 살균 램프는 전구에 형광체가 없어도 인식할 수 있습니다.

오존은 추가적인 살균 효과가 있지만 발암 물질이므로 소독 후 오존이 침식될 때까지 기다리지 않기 위해 스펙트럼에서 185nm 선이 없는 비오존 형성 램프를 사용합니다. 이 램프는 254nm의 높은 살균 효율, 비살균 자외선 범위의 매우 약한 방사선, 가시 범위의 작은 "신호" 방사선 등 거의 이상적인 스펙트럼을 가지고 있습니다.

쌀. 13. 저압 UVC 수은 램프의 스펙트럼(lumen2b.ru 잡지에서 제공)은 태양 복사 스펙트럼(Wikipedia 참조) 및 살균 효율 곡선(ESNA 조명 핸드북 참조)과 결합됩니다.에스나]).

살균 램프의 푸른 빛을 통해 수은 램프가 켜져 있고 작동하고 있음을 알 수 있습니다. 빛이 약해서 램프를 봐도 안전하다는 오해의 소지가 있는 인상을 줍니다. 우리는 UVC 범위의 방사선이 램프가 소비하는 총 전력의 35~40%를 차지한다고 생각하지 않습니다.

쌀. 14 수은 증기의 방사선 에너지 중 작은 부분은 가시광선 범위에 있으며 약한 파란색 빛으로 보입니다.

저압살균수은등은 일반형광등과 베이스는 같지만 길이를 다르게 제작하여 일반등에 살균등을 끼울 수 없도록 하였다. 살균 램프용 램프는 크기 외에도 모든 플라스틱 부품이 자외선에 강하고 자외선 전선이 덮여 있으며 디퓨저가 없다는 점에서 구별됩니다.

가정용 살균이 필요한 경우 저자는 이전에 수경재배 시설의 양액을 소독하는 데 사용되었던 15W 살균 램프를 사용합니다. 그 유사품은 "수족관 UV 살균기"를 검색하여 찾을 수 있습니다. 램프가 작동하면 오존이 방출되는데 이는 좋지 않지만 신발 등을 소독하는 데 유용합니다.

쌀. 15 다양한 유형의 베이스를 갖춘 저압 수은 램프. Aliexpress 웹 사이트의 이미지.

중압 및 고압 수은 램프

수은 증기압이 증가하면 스펙트럼이 더 복잡해지며, 스펙트럼이 확장되고 오존 생성 파장을 포함하여 더 많은 선이 나타납니다. 수은에 첨가제를 도입하면 스펙트럼이 더욱 복잡해집니다. 이러한 램프에는 다양한 종류가 있으며 각각의 스펙트럼은 특별합니다.

쌀. 16 중압 및 고압 수은 램프의 스펙트럼 예

압력을 높이면 램프의 효율이 감소합니다. Aquafineuv 브랜드를 예로 들면 중압 UVC 램프는 전력 소비량의 15~18%를 방출하지만 저압 램프의 경우 40%가 아닙니다. 그리고 UVC 흐름의 와트당 장비 비용이 더 높습니다.아쿠아피네브].
효율성 감소와 램프 비용 증가는 소형화로 상쇄됩니다. 예를 들어, 흐르는 물을 소독하거나 인쇄 시 고속으로 적용되는 바니시를 건조하려면 컴팩트하고 강력한 소스가 필요하며 구체적인 비용과 효율성은 중요하지 않습니다. 그러나 그러한 램프를 소독용으로 사용하는 것은 올바르지 않습니다.

DRL 버너와 DRT 램프로 만든 UV 조사기

상대적으로 저렴하게 강력한 자외선 소스를 얻는 "민속적인"방법이 있습니다. 더 이상 사용되지 않지만 125~1000W의 백색광 DRL 램프는 여전히 판매됩니다. 이 램프의 외부 플라스크 내부에는 고압 수은 램프인 "버너"가 있습니다. 이 장치는 광대역 자외선을 방출하는데, 이는 외부 유리 전구에 의해 차단되지만 벽의 형광체는 빛을 발하게 됩니다. 외부 플라스크를 부수고 표준 초크를 통해 버너를 네트워크에 연결하면 강력한 광대역 자외선 방출기를 얻을 수 있습니다.

이러한 수제 이미 터에는 저압 램프에 비해 효율이 낮고 자외선 복사의 상당 부분이 살균 범위를 벗어나며 램프를 끈 후 오존이 분해되거나 사라질 때까지 한동안 방에 머물 수 없다는 단점이 있습니다.

하지만 장점도 부인할 수 없습니다. 즉, 컴팩트한 크기에 저렴한 비용과 높은 전력을 제공한다는 것입니다. 장점 중 하나는 오존이 발생한다는 것입니다. 오존은 자외선에 노출되지 않는 그늘진 표면을 소독합니다.

쌀. 17 DRL 램프로 만든 자외선 조사기. 사진은 불가리아 치과의사인 저자의 허가를 받아 표준 필립스 TUV 30W 살균 램프와 함께 이 조사기를 사용하여 게시되었습니다.

고압 수은 램프 형태의 유사한 소독용 자외선 소스가 OUFK-01 "Solnyshko" 유형의 조사기에 사용됩니다.

예를 들어, 인기 있는 램프 "DRT 125-1"의 경우 제조업체는 스펙트럼을 공개하지 않지만 문서에 매개변수를 제공합니다. 램프에서 1m 거리에서의 조사 강도 UVA – 0,98 W/m2, UVB – 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, 살균유량 8 W, 사용 후 오존으로 인한 실내 환기가 필요합니다 [리스마]. DRT 램프와 DRL 버너의 차이점에 대한 직접적인 질문에 제조업체는 자신의 블로그에서 DRT의 음극에 절연 녹색 코팅이 되어 있다고 응답했습니다.

쌀. 18 광대역 자외선 광원 - DRT-125 램프

명시된 특성에 따르면, 스펙트럼은 오존을 생성하는 경질 UVC를 포함하여 연자외선, 중자외선, 강자외선에서 거의 동일한 비율의 방사선을 갖는 광대역임이 분명합니다. 살균유량은 소비전력의 6,4%로 저압관형램프에 비해 효율이 6배나 낮다.

제조업체는 이 램프의 스펙트럼을 공개하지 않으며 DRT 중 하나의 스펙트럼이 포함된 동일한 사진이 인터넷에 유포되고 있습니다. 원래 소스는 알 수 없지만 UVC, UVB 및 UVA 범위의 에너지 비율은 DRT-125 램프에 대해 선언된 에너지 비율과 일치하지 않습니다. DRT의 경우 대략 동일한 비율이 명시되며 스펙트럼은 UVB 에너지가 UBC 에너지보다 몇 배 더 크다는 것을 보여줍니다. 그리고 UVA에서는 UVB보다 몇 배 더 높습니다.

쌀. 19. 의료 목적으로 널리 사용되는 DRT-125의 스펙트럼을 가장 자주 보여주는 고압 수은 아크 램프의 스펙트럼.

압력과 수은 첨가물이 다른 램프는 약간 다르게 방출된다는 것이 분명합니다. 정보가 부족한 소비자는 제품의 원하는 특성과 속성을 독립적으로 상상하고 자신의 가정을 바탕으로 자신감을 얻고 구매하는 경향이 있다는 것도 분명합니다. 그리고 특정 램프의 스펙트럼이 공개되면 토론, 비교 및 ​​결론이 도출됩니다.

저자는 한때 DRT-01 램프가 포함된 OUFK-125 장치를 구입하여 플라스틱 제품의 UV 저항성을 테스트하기 위해 수년 동안 사용했습니다. 두 제품을 동시에 조사했는데, 그 중 하나는 자외선 방지 플라스틱으로 만들어진 대조 제품이었고, 어느 제품이 더 빨리 노랗게 변하는지 살펴보았습니다. 이러한 응용 분야에서는 스펙트럼의 정확한 모양에 대한 지식이 필요하지 않으며 방출기가 광대역이어야 한다는 점만 중요합니다. 그런데 소독이 필요한데 왜 광대역 자외선을 사용합니까?

OUFK-01의 목적은 방사선 조사기가 급성 염증 과정에 사용된다는 것입니다. 즉, 피부 소독의 긍정적인 효과가 광대역 자외선의 피해 가능성을 초과하는 경우입니다. 분명히 이 경우 살균 이외의 효과가 있는 스펙트럼의 파장이 없는 협대역 자외선을 사용하는 것이 더 좋습니다.

공기 소독

예를 들어 알코올이 침투하는 곳에서는 자외선이 침투할 수 없기 때문에 자외선은 표면을 소독하는 데 불충분한 수단으로 간주됩니다. 그러나 자외선은 공기를 효과적으로 소독합니다.

재채기나 기침을 하면 수 마이크로미터 크기의 비말이 생겨 몇 분에서 몇 시간 동안 공기 중에 떠다닌다.CIE 155:2003]. 결핵 연구에 따르면 단 한 번의 에어로졸 방울로도 감염을 일으킬 수 있는 것으로 나타났습니다.

거리에서 우리는 시간과 일사량으로 재채기를 분산시키고 소독할 수 있는 공기의 양과 이동성으로 인해 상대적으로 안전합니다. 지하철에서도 감염자 비율은 적지만 감염자 1인당 공기 총량은 크고, 환기가 잘 돼 감염 확산 위험이 적다. 공중 전염병이 유행할 때 가장 위험한 장소는 엘리베이터입니다. 따라서 재채기를 하는 사람은 반드시 격리하고, 환기가 부족한 공공장소의 공기는 소독해야 합니다.

재순환기

공기 소독 옵션 중 하나는 폐쇄형 UV 재활용 장치입니다. 이러한 재순환 장치 중 하나인 "Dezar 7"에 대해 논의해 보겠습니다. 이 장치는 국가 최초의 사람의 사무실에서도 볼 수 있는 것으로 알려져 있습니다.

재순환 장치에 대한 설명에 따르면 시간당 100m3의 바람을 불어넣고 100m3(약 5×7×2,8미터)의 공간을 처리하도록 설계되었습니다.
그러나 시간당 100m3의 공기를 소독할 수 있다고 해서 시간당 100m3 방의 공기가 효과적으로 처리된다는 의미는 아닙니다. 처리된 공기는 더러운 공기를 희석시키며 이러한 형태로 재순환 장치로 계속해서 유입됩니다. 수학적 모델을 구축하고 이러한 프로세스의 효율성을 계산하는 것은 쉽습니다.

쌀. 20 환기가 없는 실내 공기 중 미생물 수에 대한 UV 재순환기 작동의 영향.

공기 중 미생물 농도를 90%까지 줄이기 위해서는 재순환 장치가 XNUMX시간 이상 작동해야 한다. 방에 환기가 안되면 가능합니다. 그러나 일반적으로 사람이 있고 환기가 안되는 방은 없습니다. 예를 들어, [SP60.13330.2016]에는 아파트 면적 3m3당 시간당 1m2의 환기를 위한 최소 실외 공기 유량이 규정되어 있습니다. 이는 한 시간에 한 번씩 공기를 완전히 교체하는 것에 해당하며 재순환기의 작동을 쓸모없게 만듭니다.

완전 혼합 모델이 아니라 실내의 꾸준하고 복잡한 궤적을 따라 통과하여 환기로 들어가는 층류 제트의 모델을 고려하면 이러한 제트 중 하나를 소독하는 이점은 완전 혼합 모델보다 훨씬 적습니다.

어떤 경우에도 UV 재순환기는 열린 창보다 더 유용하지 않습니다.

재순환기의 효율이 낮은 이유 중 하나는 UV 흐름 10와트당 살균 효과가 극히 작기 때문입니다. 빔은 설비 내부에서 약 0,7cm 이동한 후 약 k = XNUMX의 계수로 알루미늄에서 반사됩니다. 이는 설비 내부의 빔의 유효 경로가 약 XNUMXm이며 그 이후에는 아무런 이점 없이 흡수된다는 것을 의미합니다.

쌀. 21. 재활용품이 해체되는 모습을 보여주는 YouTube 동영상의 스틸입니다. 가시광선보다 자외선을 훨씬 더 심하게 반사하는 살균 램프와 알루미늄 반사 표면이 보입니다.데사르].

진료실 벽에 공개적으로 걸어두고 일정에 따라 의사가 켜는 살균 램프가 몇 배 더 효과적입니다. 열린 램프에서 나오는 광선은 수 미터를 이동하여 먼저 공기를 소독한 다음 표면을 소독합니다.

방의 상부에 있는 공기 조사기

병상에 누워 있는 환자가 늘 있는 병원 병동에서는 UV 장치를 사용하여 천장 아래의 순환 기류를 조사하는 경우가 있습니다. 이러한 설치의 가장 큰 단점은 램프를 덮고 있는 그릴이 한 방향으로 엄격하게 광선만 통과하도록 허용하여 나머지 흐름의 90% 이상을 아무런 유익 없이 흡수한다는 것입니다.

이러한 조사기를 통해 공기를 추가로 불어서 동시에 재순환 장치를 만들 수도 있지만, 이는 아마도 방에 먼지 축적 장치를 두는 것을 꺼려하기 때문에 수행되지 않습니다.

쌀. 22 천장부착형 UV 공기조사기, 현장사진 [에어스테릴].

그릴은 실내에 있는 사람들을 자외선의 직접적인 흐름으로부터 보호하지만, 그릴을 통과하는 흐름은 천장과 벽에 부딪혀 확산 반사되며 반사 계수는 약 10%입니다. 방은 전방향 자외선으로 가득 차 있으며 사람들은 방에서 보내는 시간에 비례하여 자외선을 받습니다.

리뷰어 및 저자

검토 자 :
Artyom Balabanov, 전자 엔지니어, UV 경화 시스템 개발자;
Rumen Vasilev 박사, 조명 엔지니어, OOD "Interlux", 불가리아;
Vadim Grigorov, 생물물리학자;
Stanislav Lermontov, 조명 엔지니어, Complex Systems LLC;
Alexey Pankrashkin 박사, INTECH Engineering LLC의 반도체 조명 엔지니어링 및 포토닉스 부교수;
의료기관 조명 디자인 전문가 Andrey Khramov;
Vitaly Tsvirko, 조명 테스트 연구소 "TSSOT NAS of Belarus" 책임자
저자 : Anton Sharakshane 박사, 조명 엔지니어이자 생물물리학자, First Moscow State Medical University의 이름을 따서 명명됨. 그들을. 세체노프

참조

참조

[에어스테릴] www.airsteril.com.hk/en/products/UR460
[아쿠아피네브] www.aquafineuv.com/uv-lamp-technologies
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 자외선 공기 소독
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 광학 방사선 물리학 및 조명 공학. 10부: 광생물학적으로 효과적인 방사선, 양, 기호 및 작용 스펙트럼. 광학 방사선 및 조명 공학의 물리학. 광생물학적 활성 방사선. 차원, 기호 및 동작 스펙트럼
[ESNA] ESNA 조명 핸드북, 9판. 에드. 정말 M.S. 북미 조명 공학 협회, 뉴욕, 2000
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 램프 및 램프 시스템. 광생물학적 안전성
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski 외, 2020 COVID-19 코로나바이러스 자외선 민감성, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
[리스마] lisma.su/en/strategiya-i-razvitie/bactericidal-lamp-drt-ultra.html
[미쓰이화학] jp.mitsuichemicals.com/en/release/2014/141027.htm
[네짐] www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMicm1104059
[페인트] www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/analytical-series-principles-of-accelerated-weathering-evaluations-of-coatings
[TUV] www.assets.signify.com/is/content/PhilipsLighting/fp928039504005-pss-ru_ru
[WHO] 세계보건기구. 자외선 복사(Ultraviolet Radiation): 전 세계 오존층 파괴와 관련하여 UV 복사가 환경 및 건강에 미치는 영향에 대한 공식적인 과학적 검토입니다.
[데사르] youtu.be/u6kAe3bOVVw
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 실내 공기 소독을 위한 자외선 살균 방사선 사용
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 난방, 환기 및 냉방.

출처 : habr.com