세균과 바이러스를 99.9% 없애는 특별한 빛! UV-C LED 이야기 – LG 공식 블로그
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세균과 바이러스를 99.9% 없애는 특별한 빛! UV-C LED 이야기

작성일2018-03-20

영화 《맨인블랙》에는 외계인을 만난 사람들의 기억을 없애는 뉴럴라이저, 기억 제거 장치가 등장합니다. 광선에 노출되는 짧은 찰나, 사람들은 이전의 기억들을 모두 잃게 되지요. 영화 속 기억 제거 장치처럼 순간적인 광선으로 세균과 바이러스 같이 우리 몸에 좋은 성분들을 99.9% 완벽하게 제거하는 빛이 있습니다. 바로 자외선, UV(Ultra Violet rays)입니다.

“자, 지금부터 당신의 기억들은 모두 사라질 겁니다. 삐익-”

“자, 지금부터 당신의 기억들은 모두 사라질 겁니다. 삐익-”

자외선은 가시광선보다 짧은 파장을 가진 빛으로 가지고 있는 에너지가 높아 화학작용을 일으킬 수 있습니다. 햇빛에 노출되었을 때 사람의 피부를 태우는 것도 바로 자외선의 화학작용 때문입니다. 화학작용이 강하므로 ‘화학선’이라고 불리우기도 하는데요, 자외선이 가진 강한 에너지 덕분에 세균의 DNA를 파괴해 강한 살균작용을 하기도 합니다.

LG이노텍 UV LED

LG이노텍 UV LED

과학의 발전 덕분에 우리는 자외선을 인공적으로 만들어 사용할 수 있게 되었습니다. UV LED는 자연에 존재하는 자외선을 인공적으로 만들어 방출하는 첨단 반도체 광원입니다. 발생시키는 자외선의 파장에 따라 UV-C, UV-B, UV-A로 나뉘게 되고, 다양한 용도로 우리 생활 곳곳에 사용되고 있습니다.

UV LED의 파장 영역별 활용 200nm~280nm 는 UV-C, 280nm~315nm는 UV-B, 315nm~400nm는 UV-A / 산업용: 살균, UV Curing (경화, 노광, 접착) / 살균은 UV-C로 산업용 수처리, UV Curing은 UV-A로 경화기, 노광기, 대형프린터에 활용 / 가정용: 정수 정화, 광촉매 살균 / 정수 정화는 UV-C로 정수기, 가습기, 광촉매 살균은 UV-A로 냉장고, 에어컨에 활용 / 의료 및 센서: 센서, 태닝, 의료, 분석장비 분석장비는 UV-A, B, C 모두 해당. 센서는 UV-C로 배기가스 센서, 태닝과 의료는 UV-B로 피부병 치료에 활용

건강과 안전을 지키는 빛, UV-C LED

우리의 일상은 각종 세균과 바이러스에 무방비로 노출되어 있습니다. 치명적인 슈퍼 박테리아들이 등장하면서 해마다 세균 감염으로 사망하는 사람들의 수는 10만 명 이상을 넘어섰고, 가습기 살균제처럼 건강과 안전을 위해 믿고 사용했던 제품으로부터 오히려 2차 피해를 입는 사례가 늘면서 우리의 건강은 더욱 심각한 위협을 받게 되었습니다.

돋보기에 비친 세균들

이러한 가운데 UV-C LED 가 주목받고 있습니다. UV-C는 세균 곰팡이와 미생물에 대하여 살균효과가 있는 200~280nm 영역의 자외선 파장인데요, 어떤 세균이나 바이러스도 99.9% 살균*할 수 있는 친환경적이고 건강한 빛입니다. 화학약품은 물론 수은 같은 중금속이 들어있지 않아 2차 피해 걱정 없이 안심하고 사용할 수 있습니다.

* 살균력 99.9%는 조사 거리와 조사 시간에 따라서 달라질 수 있음

이러한 특징 덕분에 우리가 사용하는 물을 살균하고, 집안의 공기뿐만 아니라 건강 관리, 먹거리 안전도 건강하게 챙겨줍니다. UV-C LED는 이름 그대로 ‘특별한 빛’인 UV-C 자외선을 방출하는 광원인데요, UV-C LED의 다양한 활용을 살펴볼까요?

① 식품 위생 분야

서울대학교 식품위생공학실의 연구에 따르면 UV-C LED 식중독균을 죽이는 뛰어난 효과를 발휘하는 것으로 나타났습니다. 이는 UV-C LED가 만들어 내는 200~280나노미터의 짧은 자외선 파장이 세균의 DNA를 파괴시키 때문입니다.

기존 식품 살균에는 주로 수은 UV 램프가 사용되었습니다. UV-C LED는 수은 UV 램프에 비해 친환경적일 뿐만 아니라 파손 위험이 적고, 수명이 길며 크기도 현격히 작습니다. 특히 지난 2014년 발효된 미나마타조약**에 의해 수은 사용에 대해 강력한 규제가 생기면서 차세대 살균 방식으로 더욱 각광을 받게 되었습니다.

** 미나마타조약에서 산업용은 제외됨

수은 UV램프와 UV-C LED 비교 / 수은 램프는 수은 포함, 파손 위험 있음, 2,000~10,000시간의 수명, 10CM 이상 / UV-C LED는 수은 없고 내구성 높으며 10,000~50,000시간의 수명, 1CM보다 작은 크기

무엇보다 UV-C LED가 갖는 장점은 순간적인 살균 효과를 낼 수 있다는 점입니다. 수은 UV 램프의 경우 2~3분의 예열시간이 필요하지만 UV-C LED는 켜는 순간 즉각적인 살균 효과를 발휘합니다. UV-C LED는 켜고 끄고에 상관 없이 일정한 효과를 내는 것이지요. 또한 수은 UV 램프의 가스는 온도에 민감하지만, UV-C LED는 온도에 영향을 거의 받지 않아 냉장고 같이 온도가 낮은 곳에서도 사용할 수 있습니다.

신선해 보인다고 해서 모든 식품들이 다 안전한 건 아닙니다.

신선해 보인다고 해서 모든 식품들이 다 안전한 건 아닙니다.

UV-C LED는 일명 햄버거균이라고 불리는 대장균부터 식중독을 유발하는 살모넬라와 황색포도상구균, 리스테리아, 비브리오, 콜레라균 등 주요 세균을 99.9% 살균합니다. 세균뿐만 아니라 장염을 유발하는 노로 바이러스, A형 간염, 독감, 메르스, 헤르페스 등의 바이러스, 식품 표면에 생기는 곰팡이를 억제하기도 합니다. 0.07mm 이하의 비닐(PE, PP) 포장재를 투과하기 때문에 식품을 포장한 상태에서도 살균할 수 있습니다.

서울대 식품위생공학실 연구에 따르면 지난해 LG이노텍이 개발한 100mW UV-C LED의 경우 4˚C 온도(냉장고 온도)에서 3.4초만에 살모넬라균을 99.9% 살균하는 것으로 나타났습니다.

② 상하수 처리 분야

UV-C LED 물을 깨끗하게 정화하는 데에도 사용됩니다. 수처리에 쓰는 소독 방식에는 염소 소독, 오존 소독, 자외선 소독 등이 있는데요. 염소 소독은 효과가 우수하지만 소독 부산물로 발암물질인 트리할로메탄(THMs)을 발생시키고 유독가스 사고 위험이 있어 취급과 저장 관리가 어렵다는 단점이 있습니다. 오존 소독의 경우 염소 소독보다 강한 살균력을 가지고 있지만 많은 부대설비가 필요하고, 관리가 어렵습니다.

수처리 시설

그래서 최근 주목을 받는 것이 바로 자외선(UV)을 활용한 소독 방식입니다. UV 소독은 태양의 소독 방식을 그대로 재현하기 때문에 현존하는 가장 자연친화적인 소독 방식으로 소독 부산물이 발생하지 않고 염소나 오존으로 제거하기 어려운 물질까지 제거할 수 있습니다. UV-C는 단순히 물을 소독하는 것이 아니라 물 속 유기물까지 분해하기 때문에 반도체 공정에 사용되는 초순수(超純水)를 만들 수 있을 정도로 물을 깨끗하게 정화합니다.

누군가가 깨끗한 물을 유리잔에 따르고 있다

최근 등장한 UV-C LED는 기존 수처리에 사용되던 수은 램프의 파손 위험성과 출력 불안정, 온도 민감도 등의 문제점을 해소하고 다양한 형태로 사용할 수 있어 수은 램프를 빠르게 대체하고 있습니다. 이미 다양한 수처리 분야에서 UV-C LED가 활용되고 있는데요. 상수도 같은 음용수를 소독하는 것은 물론 하폐수 처리, 선박평형수 처리 등에도 이용됩니다.

우리 실생활에서도 UV-C LED를 통해 정수된 물을 접할 수 있는데요, LG 퓨리케어 슬림 정수기에는 공기와 닿아 오염되기 쉬운 출수구에 LG이노텍의 코크 살균 UV LED 모듈이 탑재되어 있습니다. UV LED 패키지의 크기가 6mm x 6mm로 아주 작아 좁은 공간도 효율적으로 살균할 수 있습니다.

크기가 작아 좁은 공간에도 탑재가 가능한 LG이노텍 코크 살균 UV LED 모듈

크기가 작아 좁은 공간에도 탑재가 가능한’ LG이노텍 코크 살균 UV LED 모듈’

정수기뿐만 아니라 LG 시그니처 공기청정가습기에도 LG이노텍의 UV LED가 들어있습니다. UV LED를 사용하면 화학약품을 사용하지 않고도 공기청정가습기 내부를 살균할 수 있습니다. 특히 공기청정기의 헤파(HEFA) 필터에 UV LED 모듈을 결합시키면 곰팡이와 세균은 물론 악취까지 제거할 수 있습니다. 이런 장점 때문에 병원이나 엘리베이터의 공조기에도 사용하려는 시도가 이뤄지고 있지요.

③ 표면 살균 분야

UV-C LED는 특정 영역만 선별하여 물성 변화 없이 강력하게 살균하므로 표면 살균에 적합합니다. 그 대표적인 예가 ‘핸드레일’입니다. 핸드레일은 에스컬레이터나 무빙워크의 손잡이를 일컫는데요, 영국의 위생 솔루션 기업인 ‘Earth Ecco’ 조사결과 일상생활 속 사람들이 많이 만지는 물건 중 가장 많은 세균이 있는 곳은 바로 ‘에스컬레이터 손잡이’ 였습니다. 하루에도 수만 명의 손이 닿지만 손걸레 청소 외에 마땅한 살균 방법이 없어 위생에 취약할 수 밖에 없습니다.

여러 사람이 이용하는 공공시설물, 잡기 꺼려질 때가 많습니다.

여러 사람이 이용하는 공공시설물, 잡기 꺼려질 때가 많습니다.

LG이노텍은 지난해 7월 세계 최초로 UV-C LED를 적용한 핸드레일 UV LED 살균기를 출시했습니다. 핸드레일 UV LED 살균기는 에스컬레이터의 운영에 영향을 미치지 않기 위해 핸드레일 동력을 이용한 자가발전 방식으로 구동되며 소형, 경량화로 간편하게 설치할 수 있습니다. 현재 병원이나 쇼핑몰, 공항, 지하철역 등 공공시설물에 설치되어 많은 사람들의 안전을 지켜주고 있습니다.

LG이노텍에서 출시한 ‘핸드레일 UV LED 살균기’

피부에 직접 닿는 미용기기도 표면 위생이 매우 중요합니다. 제때 청소하지 않으면 오히려 세균 때문에 사용하지 않은 것만도 못한데요. 최근 출시된 LG 프라엘(Pra.L)에는 더마 LED 마스크를 제외한 모든 제품의 부분에 UV LED 장착되어 사용 후 캡을 닫으면 저절로 피부에 닿는 부분을 UV LED로 살균하게 되어 있습니다. LG 프라엘은 철저한 위생 관리로 미국 FDA 인증을 취득하기도 했습니다.

제품의 캡 부분에 UV-C LED가 탑재된 LG 프라엘 토탈 리프트업 케어

제품의 캡 부분에 UV-C LED가 탑재된 ‘LG 프라엘 토탈 리프트업 케어’

 보다 큰 UV LED 생태계를 만드는 LG이노텍

UV-C LED는 출력이 높을수록 더 강력한 살균 장치를 만들 수 있지만, 발열 등의 문제로 안정적인 품질 확보가 어렵기 때문에 높은 기술력을 가지고 있었던 일본업체들도 고출력의 UV-C LED를 개발하는데 고전했습니다.

사진1) LG이노텍 100mW UV-C LED_모델

그러나, 지난 해 LG이노텍이 살균 자외선 출력이 100밀리와트(mW) 달하는 UV-C LED 세계 최초로 개발했습니다. 업계에서도 오는 2020년에야 개발이 가능할 것으로 전망했던 제품인데요, 덕분에 더 강력한 살균 기능으로 흐르는 물이나 공기까지 급속 살균할 수 있어 우리 생활 다방면에 적용할 수 있게 되었습니다.

이처럼 UV LED가 다양하게 활용되면서 UV LED 시장 또한 성장하고 있습니다. 시장조사업체 LED인사이드에 따르면 UV LED 시장이 2016년 1억6600만 달러(약 1779억 원)에서 2020년 5억2600만 달러(약 5639억 원)로 3배 이상 확대될 것으로 전망했습니다. 이 중 UV-C LED 시장은 2016년 2800만 달러(약 300억 원)에서 2020년 2억4400만 달러(약 2614억 원)로 9배 정도 증가할 것이라고 예상했습니다.

세계 UV LED 및 UV-C LED 시장 규모 / UV LED는 2016년 1억 6600만 달러에서 2018년 3억 3800만달러로 증가. 2020년에는 5억 2600만 달러에 달할 것으로 예상됨. / UV C-LED는 2016년 2800만 달러, 2018년 1억 500만 달러로 증가. 2020년에는 2억 4400만 달러가 될 것으로 전망

이러한 가운데 LG이노텍은 UV-LED 시장을 선도하고 있는데요, 지난해 고출력 100mW UV LED 개발에 이어 올해 2월에는 완전 방수 기능을 갖춘 방수 UV LED 모듈을 개발하며 UV LED 분야에서 독보적인 기술력을 인정받고 있습니다.

정수기 저수조물 살균용으로 사용되는 LG이노텍의 방수 UV LED 모듈

정수기 저수조물 살균용으로 사용되는 LG이노텍의 방수 UV LED 모듈

또한 우수한 기술력과 시장 성장 가능성을 바탕으로 UV LED 생태계 확산에도 적극적으로 나서고 있습니다. 지난 3월 7일엔 마곡 LG사이언스파크에서 UV LED 포럼을 열어 UV LED 최신 기술과 활용 방안을 공유하고, 연구개발(R&D)부터 평가∙인증, 글로벌 홍보, 역량 강화까지 ‘사업화 토탈 솔루션’을 지원하는 파트너사 협력 계획을 발표하기도 했죠. 이를 통해 앞으로 더 많은 분야에서 활약하는 LG이노텍의 UV LED를 만나 볼 수 있을 예정입니다.

사진2) LG이노텍 UV LED_제품

지금까지 우리는 아주 작은 것들이 세상을 바꾸는 것을 보아왔습니다. 6mm의 작은 칩이 만드는 더 건강하고 안전한 세상, LG이노텍의 UV LED가 바꿀 미래를 기대해 주세요.

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