1. 서 론

건축물의 안전성과 사용성이 보편화되어 있는 지 금에도 더욱 쾌적한 실내환경에 대한 요구는 계속해 서 증가하고 있다. 현재 실내 환경의 쾌적성은 온도, 습도, 기류, 청정도와 같은 공기의 상태를 제어하는 것 이 주목적이며 유해물질로 분류되는 휘발성 유기화 합물(VOCs)을 일정 농도 이하로 유지하는 것을 목적 으로 하고 있다. 또한 UV-C 파장을 이용한 살균이 실 내조명, 공조설비 등 다양한 설비에 사용되고 있다. 하 지만 이외에도 다양한 오염원에 의한 악취유발, 질병 을 옮길 수 있는 매개체 역할을 하는 해충 등 실내환 경 개선을 위한 다양한 문제들이 존재하고 있다. 특 히 진드기나 응애와 같은 해충은 육안으로 식별되기 힘들기 때문에 유입경로를 특정하기 어려우나 의복 이나 신발, 특히 반려견에 의한 실내 유입을 예상할 수 있다. 현재 쌀통을 비롯한 식품 저장고나 청소기 의 먼지봉투 등 실내환경에서 가루응애의 서식으로 인한 문제들이 이슈화되고 있으며 질병의 매개체 역 할을 하거나 알러지 반응이 나타날 수 있고 번식 및 군집을 형성하였을 경우 악취를 유발할 수 있기 때문 에 번식 이전 초기 대응이 매우 중요하다. 진드기류 해충은 살균제에 저항성을 가진 개체들이 존재하기 때문에 과다한 살균제의 사용은 오히려 인간에게 해 로운 영향을 미칠 수 있다. 국내에서 진드기류 해충 을 사멸시키는 용어로 ‘살비’라는 개념을 사용하고 있 으며 살비에는 다양한 방법이 적용될 수 있다. UV-C 빛은 생명체에 에너지를 제공하여 DNA를 파괴하고 생물학적 기능을 방해할 수 있으며 살균의 기능과 VOCs 제거에도 효과가 있다. Kim et al. (2019)는 UV-C의 균 종류에 따른 살균 효과를 광선추적법을 통해서 예측 하는 방법을 제시하였으며 UV-C 강도의 분포를 바탕 으로 균 종류별로 살균 목표치를 달성하기 위한 조사 시간을 도출하는 연구를 수행하였다. Kang et al. (2017) 는 UV 복사강도에 따른 VOCs 제거율을 비교분석 하 는 연구를 수행하였으며 UV 복사강도가 강하면서 VOCs 초기 농도가 낮고 체류시간이 길수록 제거율이 높다 는 연구결과를 제시하였다. 초음파를 이용한 살비는 고주파를 발생시켜 해충에게 스트레스를 주어 활동 성을 저하시키거나 사멸시키는 방법으로 즉각적인 반응을 일으킬 수 있다. 하지만 대상에 따라서 반응 이 일어나는 주파수에 차이가 있어 주파수를 특정하 는데 어려움이 있으며 전 영역대의 주파수를 조절하 기 위해서는 장비가 비교적 고가이다. Panthawong et al. (2021)은 진드기를 카운팅하여 테스트 챔버에 투 입 후 탈출 챔버로 이동한 진드기의 평균 수를 측정 하여 초음파를 이용한 진드기 살충에 대한 실험적 연 구를 진행하였으며 탈출한 진드기의 최고 비율은 19.5% 로 진드기목 해충을 관리하는데 초음파를 이용하는 것은 불충분하다고 분석하였다. 오존 살비는 유해성 기체로 불포화 지방산이나 단백질과 반응하여 세포 막을 파괴하는 방식으로 고농도 사용 시 인체에 유해 한 영향을 미치기 때문에 저농도로 장시간 사용하는 것이 필요하다. 고온살비는 온도를 높임으로써 세균 이나 해충을 사멸하는 방법으로서 일반적으로 생명 체들은 고온에서 세포의 변형이 발생하게 된다. Fig. 1은 초파리의 온도와 시간에 따른 활동을 나타내고 있으며 45°C 이상의 온도조건에서 사멸이 가능한 것 을 확인할 수 있다(Denlinger and Yocum, 1998). 선행 연구는 주로 살균 가능성에 초점을 맞추어 수행되었 으며 가루응애를 완전히 사멸시킬 수 있는지에 대한 실험적 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서 는 기존의 살균에 사용되는 기술을 토대로 가루응애 를 특정 대상으로 하여 활동성을 저하시키기거나 완 전 사멸할 수 있는 살비 조건을 도출하여 직접피해를 예방할 뿐만 아니라 번식과 사체의 부패로 인한 실내 악취를 사전에 예방하는 것을 목적으로 하였다. 살균 기술 중 특정 공간에서 응애를 완전 사멸할 수 있는 조건을 도출하기 위한 실험적 연구를 수행하여 다양 한 설비에 보편적으로 적용이 가능한 조건을 제시하 고자 한다.

2. 연구 방법

2.1 연구목적

본 연구에서는 실내환경에 서식 가능한 가루응애 를 대상으로 하여 유입되어 서식 및 번식이 예상되는 공간에서 가장 효과적인 단시간 살비 기술을 도출하 는 것을 목적으로 한다. UV-C, 오존, 초음파, 고온 조 건에서의 살비실험을 수행하여 실내환경기기에 적용 가능한 기술을 도출하고자 하였다.

2.2 실험장치 및 실험절차

본 실험에서 사용한 살비 대상인 가루응애의 분류 학적 명칭은 ‘Tyrophagus putrescentiae’ 로서 ‘mould mite’ 또는 ‘cheese mite’라고도 불리며 국내에서는 가 루응애라고 지칭되고 있다. 응애는 배양 받은 후 직 접 사육하여 살비 실험마다 사용하였으며 살비 대상 공간의 크기는 150 × 150 × 200 mm으로 설정하였다. 응애사육 환경, 공간살비 아크릴 챔버 및 가열챔버는 Fig. 2에 나타내었다. 선행연구 분석을 통해 보편적으 로 사용되는 살균 기술인 UV-C, 초음파, 오존, 고온 방 식을 적용하여 아크릴 챔버 내부에서 공간 살비 실험 을 진행하였으며 응애의 생물학적 특성상 한 마리만 살아남아도 번식을 할 수 있기 때문에 실험직후 1회, 5일 후 1회 총 2회를 관찰하여 완전 사멸 여부를 판단 하였다. 응애 서식지에서의 살비기술을 평가하는 것 이 목적이기 때문에 관측공간 내로 응애를 투입할 때 응애 사육 시 먹이로 사용된 쌀겨를 함께 투입하였다. 이는 각 살비기술이 적용됨에 따라서 쌀겨 아래로의 응애의 이동이 이루어질 수 있으며 본 연구의 결과는 이러한 상황이 반영된 살비조건을 나타낸다. 초음파 살비는 22 kHz ~ 65 kHz 범위에서 가변하며 작동되는 고주파 발생장치를 사용하였으며 오존 살비는 저농 도 발생장치, 고농도 발생장치 두 가지를 사용하여 2 ppm, 10 ppm으로 실험 조건을 설정하였다. 온도조건 은 45, 50, 55, 65°C로 설정하였으며 각 온도 조건에서 의 노출 시간을 변화시키면서 실험을 진행하였으며 세부 내용은 Table 1에 나타내었다. 실험직후 1회, 5일 후 1회 총 2회를 관찰하여 완전 사멸 여부를 판단하 였다. 응애의 활동성의 변화는 실험 전 관측한 응애 의 평균 속력 0.3 mm/s를 기준으로 하여 활동성의 증 가, 감소, 유사함을 주관적으로 판단하였으며 움직임 이 전혀 없을 경우에만 사멸되었다고 판단하였다.

실험절차는 응애사육 및 배양, 관측 챔버내 응애 투 입, 살비 기술 적용, 1차 관측, 2차 관측, 완전 사멸 여 부 판단 순으로 진행하였으며 Fig. 3과 같다.

3. 연구 결과

3.1 응애의 활동 특성 분석

본 실험에 앞서 응애의 활동 특성을 파악하기 위해 약 50마리 이상 응애의 길이, 너비, 두께 수치를 측정 하여 평균적인 응애 치수와 응애의 시간에 따른 이동 거리를 측정하여 속력을 도출하였다. Fig. 4는 현미경 을 통해 응애의 길이, 너비, 두께를 측정한 결과를 나 타내었으며 평균적으로 길이는 약 0.2~0.4 mm, 너비 는 약 0.1~0.25 mm, 두께는 약 0.1~0.2 mm이다. 직선 상으로 10초 동안 약 3.1 mm의 거리를 이동하여 0.3 mm/s 수준의 속력으로 이동하는 것을 확인하였으며 이를 통해 0.5 mm 이하의 틈이 존재하면 응애의 이동 이 가능하고 기류에 의해 비산되거나 인체나 동물에 의해 확산되지 않더라도 자체적으로 시간당 1 m 가 량 이동가능하므로 사실상 한번 유입되면 하루만에 실내 환경 전범위까지 확산 가능한 것을 확인하였다.

3.2 UV-C, 오존, 초음파 살비 실험결과

UV-C 살비 실험에서 현미경으로 관찰한 결과 300 분 UV-C 노출 후, 그리고 5일 경과 후 2회 측정 시 모 두 응애가 UV-C 살비 전과 비슷한 수준으로 활동하 는 것을 확인하였다.

오존을 이용한 살비실험 결과 저농도 오존 살비 시 실험 직후와 2차 측정 시 모두 살비 실험전과 비슷한 수준으로 활동하는 것을 확인하였다. 고농도 실험 시 실험직후 응애의 활동성이 적어지는 양상을 보였으 나 5일 후 2차 측정 시 동일한 수준으로 활동하는 것 을 확인하였다. 고농도의 오존 환경에서도 응애를 완 전히 사멸시키지 못하였으며 오히려 인체 허용농도 를 초과하기 때문에 실내환경에서 사용되는 설비기 기에 살비기술로 활용하는데는 어려울 것으로 판단된다.

초음파 살비 실험결과는 실험 직후 응애의 활동성 이 적어지는 양상을 보였으나 5일 후 2차 측정 시 동 일한 수준으로 활동하는 것을 확인하였다.

UV, 오존, 초음파 살비 실험 조건 및 노출시간에 따 른 관측결과는 Table 2에 나타내었다.

3.3 고온 살비 실험결과

고온살비 실험의 온도조건 및 노출시간 조건에 따 른 관찰 결과는 Table 3과 같다.

45°C 온도에서 120분 노출된 응애를 고온살비 직후 에 관찰한 결과 전체적으로 상온에 비해 응애의 활동 성이 줄어든 것을 확인하였으며 몇몇 개체의 움직임 이 관측되었다. 5일 후 2차 관측한 결과 전체적으로 매 우 활발한 움직임을 확인하였다. 45°C 온도에서 180 분 노출된 응애를 실험 직후 관찰한 결과 움직임이 확 인되지 않았으나 5일 후 2차 관측 결과 다시 활발하 게 움직이는 것을 확인하였다. 45°C 온도에서 240분, 300 분 동안 노출된 응애를 실험 직후 관찰한 결과 움직 임이 확인되지 않았으나 5일 후 2차 관측 결과 몇몇 개체의 움직임을 확인하였다. 45°C 온도 조건에서는 쌀겨가 포함된 환경에서 300분 노출된 환경에서도 응 애가 생존한 것이 관측되었으며 살비에 적합한 온도 가 아닌 것으로 판단된다.

50°C 온도에서 30분 노출된 응애를 고온살비 직후 에 관찰한 결과 전체적으로 상온에 비해 활발하게 활 동하였으며 5일 후 2차 측정 시 다량의 알이 생긴 것 을 확인하였다. 50°C 온도에서 60분 동안 노출된 응애 를 실험 직후 관찰한 결과 상온에 비해 활동성이 줄 어들었으며 5일 후 2차 관측 결과 몇몇 개체가 활동 하는 것을 확인하였다. 50°C 온도에서 90분, 120분 동 안 노출된 응애를 실험 직후 관찰한 결과 움직임이 관 찰되지 않았으며 5일 후 2차 관측 시에도 움직임이 관 찰되지 않았다. 50°C 온도 조건은 고온살비에 적합한 온도로 보여지지만 단시간 노출될 경우 오히려 활동 성을 촉진 시킬 수 있으며 완전한 사멸을 위해서는 90 분 이상의 고온살비시간이 필요한 것으로 판단된다.

55°C 온도에서 20분 동안 노출된 응애를 고온살비 직후에 관찰한 결과 전체적으로 상온에 비해 활발하 게 활동하였으며 5일 후 2차 측정 시 여전히 활발한 활동 및 다량의 알이 생성된 것을 확인하였다. 55°C 온 도에서 40분 동안 노출된 응애를 실험 직후 관찰한 결 과 상온에 비해 활동이 관측되지 않았지만 5일 후 2 차 관측 결과 활발하게 활동하는 것을 확인하였다. 55°C 온도에서 60, 80분 동안 노출된 응애를 실험 직후 관 찰한 결과 움직임이 관찰되지 않았으며 5일 후 2차 관 측 시에도 움직임이 관찰되지 않았다. 55°C 온도 조건 에서도 50°C 온도 실험과 유사하게 단시간 노출 될 경 우 오히려 활동성을 촉진 시킬 수 있으며 완전한 사 멸을 위해서는 60분 이상의 고온살비시간이 필요한 것으로 판단된다.

65°C 온도에서 10분, 20분 동안 노출된 응애를 고온 살비 직후에 관찰한 결과 전체적으로 상온에 비해 활 발하게 활동하였으며 5일 후 2차 측정 시 활발한 움 직임과 다량의 알이 생성된 것을 확인하였다. 65°C 온 도에서 30분, 40분 동안 노출된 응애를 고온살비 직후 에 관찰한 결과 응애의 활동이 관측되지 않았으며 5 일 후 2차 측정 시에도 움직임이 관측되지 않았다. 65°C 온도 조건에서 완전한 사멸을 위해서는 30분 이상의 고온살비시간이 필요한 것으로 판단된다.

4. 고 찰

4.1 실험결과의 해석

본 연구에서 초음파, 오존, 고온 살비기술 적용 후 응애의 활동성은 관측자의 주관적인 판단으로 구분 하였으며 살비기술 적용 직후와 5일 후 측정 시 응애 의 움직임이 전혀 관측되지 않았을 경우만 완전하게 살비가 가능한 것으로 분류하였다. 살비 실험 시 쌀 겨가 같이 투입되었기 때문에 고온 살비 직후 1차에 서는 관측되지 않았지만 2차 관측 시 다시 활발한 움 직임을 보인 경우는 온도 증가에 따라 쌀겨 아래로의 이동, 또는 단시간 고온 노출에 의한 쇼크 등의 영향 이 존재할 수 있을 것으로 사료된다. 단시간 고온 살 비 시 초기에 활발한 움직임과 다수의 알이 발견되었 는데 이는 온도 상승에 따른 극한환경하에서 종족번 식을 위한 응애의 행동특성으로 보여지며 고온살비 를 적용할 경우 특정 온도에서 완전하게 사멸하는데 까지 걸리는 시간을 만족시키는 것이 매우 중요한 것 으로 판단된다.

4.2 실험 결과의 의의와 한계

본 연구에서는 응애의 서식 및 번식이 이루어지는 곳에서 살비기술을 적용하여 완전히 사멸시키는 조 건을 도출하는 것을 목적으로 한 실험적 연구를 진행 하였다. Montemayor et al. (2023)은 UV-C를 48시간 적용하였을 때 조사강도에 의한 응애의 알 부화율의 감소 효과와 반수치사(LD50)에 필요한 조사강도를 확 인하였으나 단시간 조사에 의한 응애의 완전한 사멸 은 어려우며 본 연구의 실험을 통해 단시간 UV-C 살 비기술로 인한 응애의 완전 사멸이 불가능함을 확인 하였다. Grasso et al. (2022)는 200 ppb, 300 ppb 오존 농도 조건에서 25일간 노출되었을 때 응애의 관측 수 는 줄어들었으나 완전 사멸시키지 못하였고 본 연구 에서는 실내 농도 기준을 매우 상회하는 고농도 조건 에서 실험을 수행하였음에도 응애의 생존을 확인였 으며 오존을 이용할 경우 오히려 인체에 해로울 수 있 는 것으로 판단된다. 초음파를 이용하여 응애를 직접 제거하기 위한 선행연구는 수행되지 않았으며 본 연 구의 실험 결과 22~65 kHz 영역대의 초음파는 살비에 적합하지 않음을 확인하였다. Chang et al.(1998)의 연 구결과에 의하면 고온살비 기술을 이용할 경우 40°C ~50°C 조건에서 응애 개체수가 급감하고 60°C 이상 의 경우 10분이내의 노출로도 응애의 사멸이 가능하 며 온도에 따른 완전사멸 가능유무는 본 연구의 실험 결과와 부합함을 확인하였다. 고온살비 시 50°C 이상 조건에서 완전 사멸에 소요되는 노출시간에 차이가 있으며 온도와 해당 온도에서 노출시간에 따른 응애 의 사멸구간은 Table 4에 나타내었다. 가루응애를 포 함한 진드기류의 배설물, 사체조각 등이 실내환경에 노출되면 알러지를 유발할 수 있으며 병원성 미생물 의 공기중 전파, 서식지의 부패된 물질이나 배설물에 의한 냄새가 발생할 수 있기 때문에 본 연구의 고온 살비 기술을 초기에 적용하여 실내공기질의 저하를 방지할 필요가 있다. 본 연구에서는 공간살비의 개념 으로 접근하였기 때문에 실제 살비가 이루어지는 곳 에서 적용할 경우 살비공간의 온도평형 조건을 고려 한 설계가 필요하다.

5. 결 론

본 연구에서는 실내환경에서 발생하여 문제 되고 있는 가루응애가 UV-C, 오존, 초음파, 고온 조건에 노 출되고 난 후의 활동성을 관찰함으로써 사멸 여부를 판단하고 살비조건을 도출하기 위한 실험적 연구를 진행하였다. 살비기술 실험 결과 UV, 오존, 초음파를 통한 완전한 살비가 불가능하였으며 고온살비의 경 우 온도조건과 노출 조건에 따라서 가루응애의 사멸 조건에 차이가 있는 것을 확인하였다. 45°C 온도조건 에서는 300분 고온살비를 하였을 경우에도 응애가 생 존한 것을 확인하였으며 50°C 조건에서는 90분이 경 과 하면 응애가 사멸되는 것을 확인하였다. 55°C 조건 에서는 40분 정도의 노출로는 응애가 생존하였으며 60분 이후로는 완전히 사멸되는 것을 확인하였다. 65°C 조건의 경우 20분 노출 시 응애가 생존하였으며 30분 이후 사멸하는 것을 확인하였다. 실험 결과로 쌀겨가 포함된 환경에서 응애의 세포 변형 및 완전 사멸이 이 루어지는 구간을 도출하였으며 해당 온도 및 노출 조 건을 활용한다면 가루응애의 완전 사멸을 위한 설비 기기 등에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 가루응애 를 포함하여 진드기류 해충은 실내에서 곡물을 포함 한 식품 저장고, 침구류, 식물에서 주로 서식하고 세 탁기나, 청소기에서 최종적으로 포집 될 가능성이 있 다. 따라서 침구류나 청소기의 먼지봉투 등 번식할 수 있는 환경 중 고온살비가 가능한 경우 65°C 이상 단 기 고온살비 또는 50°C 이상 온도로 90분 이상 살비 조 건을 적용한다면 진드기류 해충으로 인한 피해를 초 기에 방지할 수 있을 것으로 판단된다.