생물막(biofilm)

May 20, 2016

 

 

생물막(biofilm)은 물 속의 미생물들이 결합하여 배관 표면에 층 모양으로 부착된 것을 통칭하는 용어입니다. 생물막은 일반적으로 수면과 접촉하는 부위(생물막 표면)에 호기성 미생물들이, 배관 금속 층(생물막 내부)에 가까워질수록 혐기성 미생물들이 많아지게 됩니다. 즉, 산소 요구 특성이 다른 미생물 종이 생물막 내부에 층을 이루며 서식하게 됩니다. 또한 생물막 내부에는 외부로부터 들어온 유기성 또는 무기성 입자들이 포함되는 경우도 많습니다.

 

 

수용성 금속가공유는 생물막이 형성될 수 있는 최적의 조건을 갖추고 있습니다. 생물막이 금속가공유 저장조와 배관의 표면에 강하게 부착되면, 고압 세척이나 약품으로도 쉽게 제거되지 않으며, 표면으로부터 지속적으로 미생물을 방출하기 때문에, 유해 미생물의 저장소 역할을 합니다.

 

생물막을 제대로 제거하지 않으면, 금속가공유 전체를 새로 갈아 주어도 계속 미생물이 증식하게 됩니다. 생물막 속의 미생물은 부유생활을 할 때에 비해 가혹한 환경, 약품 등에 대해 훨씬 강한 저항력을 가지기 때문에 멸균, 소독이 매우 어렵습니다. 공작 기계나 저장조, 배관 벽면에 부착될 뿐만 아니라, 금속가공유 내에 있는 미세 금속 칩들을 가두기도 하며, 배관과 필터를 막히게 합니다.

 

아무리 강한 살생물제를 사용하더라도 생물막이 형성되는 것을 100% 막을 수는 없습니다. 살생물제가 생물막을 침투하는 데에는 한계 깊이(limited penetration depth)가 있기 때문입니다. 생물막의 세포 외 중합체 EPS(extracellular polymeric substances) 구조에서 살생물제의 농도는 층의 강도가 증가함에 따라 감소하게 됩니다. 특정 깊이에서 살생물제가 최소 억제 살생물제 농도(MIC: minimum inhibition biocide concentration) 이하일 경우, 살생물제의 효과를 전혀 볼 수 없습니다.

 

 

 

 

생물막 내 살생물제 농도(Biocide concentration in biofilms)

 

 

 

생물막이 형성되지 않도록 금속가공유를 항상 깨끗하게 관리하는 것이 금속가공유의 총 소유 비용을 줄이는 길입니다.

 

 

"생물막 형성(biofilm formation)" 애니메이션

 

 

 

Ecopharos Inc.

 

 

 

참고문헌: Astakhov, V. P. and Joksch S. - Metalworking fluids(MWFs) for cutting and grinding: Fundamentals and recent advances (2012).

 

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