각종 세균에 노출되어 있는 환경으로부터 보호하고자 각종 플라스틱에 세균의 번식을 방지할 수 있는 시스템이 마련된 제품(항균제품)이 급속도로 다양하게 양산이 되고 있다. 이러한 세균 번식을 방지할 수 있으려면 플라스틱 자체만으로는 그러한 기능이 없으므로 세균방지를 위한 첨가제가 필요한다.

 

 플라스틱에 세균 번식 방지를 위해 첨가되는 첨가제는 크게 유기계(유기금속계포함)와 무기계로 대별될 수가 있으며, 그 작용에 따라서는 살균 및 항균으로 나뉠수가 있다. 아래에서 유기계 및 무기계에 대해 간략히 살펴보고자 한다.

 

1. 유기계 항균제 :

유기계 항균제는 약제의 용출(release or migration)에 의한 효과를 주로 이용하며, 살균보다는 세균의 군락(colony)형성하는 것을 방지하는 항균에 가까운 작용을 한다. 유기계를 사용할 경우의 가장 장점은 플라스틱에 가공시 플라스틱 표면으로의 노출이 빠르게 진행되어 즉각적인 세균 번식 방지 기능을 한다는 점, 비교적 값이 싸다는 점, 플라스틱 제품의 색상에 큰 영향을 미치지 않느다는 점, 가공이 용이하다는 점 등이 있다.  

 

 반면에 단점으로는 migration에 의한 빠른 용출로 인해 내구성이 취약하다는 점, 고온작업 조건의 플라스틱에서는 유기항균제의 열분해로 인해 적용이 불가능하다는 점, 인체 및 환경에의 유해성 등의 문제가 있다. 특히 식품용기에는 유기물의 유동성과 용해성으로 인해 독성문제가 제기되므로 전혀 사용할 수가 없는 실정이다.

 

 유기항균제가 플라스틱에 사용되는 범주는 비교적 작업 온도가 낮은 연질 PVC, 폴리올레핀 등에는 적합하다. 현재 시장에서 유통이 되고 있는 대표적인 유기항균제는 유기금속계로서 As(비소)계인 OBPA (oxybisphenox arsine)로서 욕실용 실란트에는 거의 모두가 이를 사용하고 있다. 그러나, 장기적인 독성문제로 인해 염소계인 triclosan 또는 순수유기계인 isothiazalone계 등이 대체용으로 사용되고 있으나 OBPA가 매우 저가이므로 여전히 많이 사용되고 있다. 또한 유기계항균제는 세균을 직접적으로 사멸시키기 보다는 급속한 용출에 의해 표면에서 세균이 번식하는 것을 방지하는 항균작용이 주를 이루고 있다.

 

2. 무기계 항균제 :

무기계 항균제는 주로 은, 구리, 아연과 같은 금속이온이 사용된다. 구리의 경우에는 독성 및 산화에 의한 변색의 문제로 인해 건자재 등에만 적용이 될 뿐이며, 실제적으로는 은이 가장 많이 응용이 되고 있다. 은이온의 경우 세포벽과 결합하여 에너지이동을 방해하거나 세포내에 침투한 경우에는 단백질의 황성분과 결합함으로써 신진대사를 일으키는 효소의 작용을 억제함으로써 세균를 죽게 한다. 금속이온은 플라스틱내에 함침된 금속성분으로부터 이온화가 되어 플라스틱 표면으로 용출됨으로써 작용을 하는데 은입자의 경우 수 ppb의 농도로 용출되기 때문에 함량이 적정하면 대부분은 플라스틱 내구성까지 지속적인 작용을 하게 된다. 아주 적은 ppb(10억분의 1 그램) 수준으로 용출이 되지만 효과적인 세균번식 방지 및 사멸효과를 나타내게 된다.

 

 무기계 항균제의 장점으로는 용출속도가 느리므로 내구성이 우수하다는 점, 극소량의 용출로 환경적이나 인체유해성이 없다는 점, 열적 안정성이 우수하다는 점 등이 있다. 반면에 단점으로는 고분자 수지내의 분산성, 색상변화(discolouration), 비교적 고가라는 점 등이 있다. 최근 나노기술의 발달로 벌크입자 보다는 나노입자를 응용하는 경우가 비약적으로 발전이 되고 있다. 나노입자를 사용할 경우에는 질량대비 비표면적의 증가로 용출을 극대화할 수 가 있어 훨씬 소량으로도 동일한 효과를 발휘할 수 있으므로 가격을 획기적으로 낮출 수 있게 되었다. 실제적으로 플라스틱에 첨가할 경우 2500ppm 이상이 되어야 용출에 의한 항균 및 살균 효과를 발휘하였으나 나노입자를 사용하게 됨으로써 100ppm의 농도에서도 동일한 효과가 발휘되고 있다. 그렇지만 나노입자를 고분자와 가공하는 것은 아직까지 연구개발이 미진하여 기술개발의 정도에 따라 항균 및 살균효과를 발휘하는 유효농도가 천차만별이며, 특히 나노입자의 고분자 수지내의 분산에 대한 연구개발이 시급한 실정이다.

 

결론 :

세균으로부터 감염되는 것을 방지하기 위해서는 위생제품을 사용하는

것이 건강한 생활을 위해 필요하나, 항균 제품의 경우 일반 제품보다

고가이므로 여전히 유기항균제를 가공한 보다 값싼 제품을 구입하는

경우가 대부분이다.

그렇지만 장기적인 독성의 관점에서 본다면 유기항균제보다는

인체에 무해한 무기항균제가 적용된 항균 제품이 최선의 선택이라고

보여진다. 다만 여전히 유기계 항균제 적용 제품의 분석 기준을 벗어나지 못해 오판되는 경우가 종종 있다. 무기항균제가 세균억제나 사멸에서 보다 성능이 우수함에도 불구하고 적극적인 활용이 되지 못하고 있다.

정확한 홍보를 통해 소비자로 하여금 최선의 선택을 할 수 있도록

유도하는 것이 필요하다고 본다. 아울러 은계를 적용할 경우 금속 나노입자의 산란 현상에 의한 색상이 발현되는 단점을 극복하는 것이 절실히

요구되고 있다.

그래서 아이즌이 주목받고 있는 것이다.

은계의 단점인 색상 발현의 문제와 높은 가격으로 인한 적용의 문제를

한꺼번에 해결한 새로운 항균제의 대안이 될것이다.