KR101123013B1 - 식물 추출액이 함유된 부식 방지제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리페놀 성분이 포함된 식물 추출액을 이용하여 금속의 부식을 효과적으로 방지할 수 있도록 해주는 식물 추출액이 함유된 부식 방지제 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 부식 방지제는, 쑥, 녹차, 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군에서 하나 또는 둘 이상의 추출액을 포함하여 구성된다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 부식 방지제 제조방법은 쑥, 녹차, 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군 중 하나 또는 둘 이상의 재료를 동결 건조시키는 단계; 상기 동결 건조된 재료를 추출 용매에 넣은 후 교반시켜 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합액 내에서 추출이 완료된 후에는 진공 상태에서 감압 여과하여 추출액을 만드는 단계로 이루어진다.

식물 추출액, 금속, 부식, 폴리페놀, 타닌산, 플라보노이드

Description

식물 추출액이 함유된 부식 방지제 및 그 제조방법{ANTICORROSION COMPOSITION INCLUDING PLANT EXTRACT AND MANUFACTURING METHOD THEREFO}

본 발명은 식물 추출액이 함유된 부식 방지제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리페놀 성분이 함유된 식물 추출액을 이용하여 금속의 부식을 효과적으로 방지할 수 있도록 해주는 것에 관한 것이다.

철은 화학기호 Fe, 원자번호 26, 원자량 55.85, 비중 7.87을 가진 금속원소로서, 5대 합금 원소인 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S)을 함유하는 철강 제품은 산업 재료로서 가장 많이 사용되고 있다.

위 합금 원소 중에서 탄소(C)는 철강 제품의 강도를 결정하는 가장 중요한 원소이다. 통상 탄소의 함량이 0.0218 - 2.11%(보통 0.2%)인 것을 강(Steel)이라 하며, 탄소의 함량이 2.11% - 4.5%(보통 4% 정도)인 것을 철이라 하며, 이들을 합하여 철강이라 한다. 강은 탄소 함량이 적어 강도가 낮은 대신 연성과 인성이 높으므로 압연, 단조, 인발 등의 가공 방법을 통해 정밀한 제품을 생산할 수 있는 반면, 철은 탄소 함량이 많이 강도가 높은 대신 연성이 낮아 가공 시에 잘 깨어지는 성질이 있기 때문에 주조용 재료로 많이 사용된다.

이러한 철강 제품은 플라스틱과 같은 다른 산업 재료에 비해 강도가 높고 성형성이 우수하여 건축 구조재, 자동차 및 선박용 판재, 기계 부품 등의 재료로 널리 사용되고 있으나, 공기 중에 노출되면 부식이 발생하는 결정적인 단점을 가진다.

철의 부식은 철 원자가 외부로부터의 화학적 작용에 의해 소모되어 가는 현상을 말하는 것으로, 크게 수분이 있는 환경에서 일어나는 습식 부식과 수분이 없은 환경에서 일어나는 건식 부식으로 구별되는데, 일상 생활에서 일어나는 철의 부식은 대부분이 습식 부식이다.

철의 습식 부식은 일반적으로 공기 중에 있는 산소 ?수분 ?이산화탄소 등의 작용에 의해서 철의 산화물?수산화물?탄산염 등을 생성하여 피막을 만들어 금속의 표면이 광택을 잃게 하는 것으로서, 대표적인 철의 녹 성분이 산화철(III)수화물 Fe₂O₃?nH₂O이다. 이 녹 성분은 공기 중의 이산화탄소와 수분에 의해서 먼저 탄산철 FeCO₃가 생기고 이것이 수분과 산소에 의해 분해되어 적갈색의 산화철(III)수화물과 이산화탄소가 되는 반응을 반복하는 데서 생긴다.

철에 부식이 발생하면 표면이 적갈색으로 변하여 외관상 보기 흉할 뿐만 아니라, 부식이 계속 진행하면 철 원자가 소모되므로 제품 자체의 요구 강도를 유지할 수 없게 될 수도 있다. 따라서, 철강 제품의 부식을 방지하기 위하여 도금, 도장, 합금 성분 제어, 표면 산화피막 형성, 전기 방식 등의 다양한 방식 기술이 개발되고 있다.

표면에 산화피막을 형성하여 부식을 방지하는 방법 중 하나가 표면에서 철과 결합하여 착염을 형성하는 아민계 물질을 사용하는 것이다. 대표적인 아민계 부식 방지제로서 MEA(Monoethanolamine), DEA(Diethanolamine), TEA(Triethanolamine), EDTA(Ethylenediamine tetraacetic acid) 등이 있다. DEA는 피부와 눈을 자극하므로 DEA에 노출시킨 동물 실험에서 정액 활성 감소, 간, 신장, 골수, 뇌, 척추 인대, 피부 등에 부작용이 일으킨다. TEA는 환경 호르몬 물질로 알려져 있다. 또한, 이 두 가지 물질은 세정제에 들어가는 기능성 첨가제로서 피부와 모발의 건조와 안질환 등의 알레르기 반응을 일으키므로, 장기간 사용으로 몸에 흡수되면 피해를 입을 수 있다. 더욱이, 아민계 부식 방지제는 발암물질인 니트로소아민[(CH₃)₂NNO]을 만들어 낼 수 있는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 이러한 합성 화학물질이 가지는 인체 유해성을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 식물에서 추출한 천연물질을 이용하여 철의 표면에 산화피막을 형성하여 부식을 방지할 수 있는 새로운 형태의 부식 방지제 및 그 제조방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 부식 방지제는 쑥, 녹차, 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군에서 하나 또는 둘 이상의 추출액을 포함한다.

또한, 본 발명의 부식 방지제 제조방법은 쑥, 녹차, 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군 중 하나 또는 둘 이상의 재료를 동결 건조시키는 단계; 상기 동결 건조된 재료를 추출 용매에 넣은 후 교반시켜 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합액 내에서 추출이 완료된 후에는 진공 상태에서 감압 여과하여 추출액을 만드는 단계;로 이루어진다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 식물 추출액이 함유된 부식 방지제를 사용하면 식물에서 추출한 천연물질을 사용하기 때문에 인공 합성물질을 사용하는 경우와 달리 인체에 전혀 해가 없다.

또한, 쑥, 녹차와 같이 주변에서 흔히 구할 수 있는 식물을 사용하기 때문에 부식 방지제를 쉽게 제조할 수 있다.

본 발명자는 일련의 실험 과정을 통해 특정 식물군의 추출액에 함유된 폴리페놀 성분이 철과 같은 금속 표면에 산화피막을 형성할 수 있다는 사실을 확인하였다.

이 폴리페놀(Polyphenol)은 기본적으로 히드록시기(-OH)를 2개 이상 갖고 있는 페놀 물질을 말한다. 벤젠고리(C₆H₆)의 수소 중 하나가 히드록시기로 치환된 물질을 페놀이라고 하는데, 히드록시기를 2개 이상 갖고 있는 물질을 폴리페놀, 즉 '다가(多價)페놀'이라고 총칭한다. 이러한 구조를 갖는 화합물은 자연계에 많이 존재하는데 녹차에 들어 있는 타닌(Tannin)이나, 동백잎에 들어있는 플라보노이드(Flavonoid) 등이 대표적인 폴리페놀 화합물이다. 이 밖에도 카네킨, 안토크산틴, 클로로겐산 등이 폴리페놀 화합물에 포함된다.

폴리페놀 화합물은 산화를 방지하는 작용, 즉 항산화 기능을 갖는 것으로 알려져 있어 화장품의 제조에 많이 사용되고 있다. 최근에는 이 기능이 생체 내에서도 항산화제로 작용함으로써 건강유지와 질병예방 등에 기여할 것으로도 기대되고 있다. 본 발명자는 이러한 폴리페놀 화합물의 항산화 작용을 이용하여 이를 철의 표면에 도포할 경우 철과 반응하여 산화피막을 형성함으로써 부식 방지의 효과도 얻을 수 있다는 사실을 실험을 통해 확인하였다.

즉, 에탄올 90% 수용액과 대표적인 폴리페놀 화합물인 타닌산을 1% 함유한 에탄올 90% 수용액에 각각 철못을 넣고 5시간 이상 경과한 후에 못의 표면을 관찰 하였는 바, 그 결과가 도 1에 나타나 있다. 도 1의 (a)에서 보듯이 에탄올 90% 수용액에 넣은 철못의 표면에는 적갈색의 녹 성분이 전체를 덮고 있는 반면에, 도 1의 (b)에서 보듯이 타닌산을 1% 함유한 에탄올 90% 수용액에 넣었던 철못의 표면에는 타닌산에 의한 흑색 피막이 생성되어 부식이 발생하지 않았다.

이러한 결과를 토대로 부식 방지제로서 사용할 수 있는 여러 가지 식물군을 선정하고 일련의 실험을 통해 각각의 부식 방지 효과를 확인하였는 바, 이하에서 각각의 실험 과정을 상세히 설명한다(본 발명의 실험에서 사용된 %는 모두 중량%임).

첫 번째 실험으로 타닌산과 더불어 대표적인 폴리페놀 화합물로 알려진 플라보노이드가 다량 함유된 동백잎의 부식 방지 효과를 알아보았다. 플라보노이드는 식물의 잎을 노랗게 만드는 물질이므로 노란 동백잎이 푸른 동백잎보다 더 많은 플라보노이드를 함유하고 있는 바, 플라보노이드 함량에 따른 부식 방지 효과의 차이를 확인하기 위하여 2 종류의 동백잎을 모두 사용하였다.

동일한 크기의 철판 조각을 준비하고 그 표면을 사포로 문질러 코팅 및 녹을 제거한다. 푸른 동백잎과 노란 동백잎에서 감압 여과 방법을 이용하여 천연물질을 추출하고, 이를 희석시켜 푸른 동백잎 용액과 노란 동백잎 수용액 30㎖를 준비한다. 감압 여과 방법을 이용하여 천연물질을 추출하는 방법에 대해서는 후술하기로 한다. 대조군으로 에탄올 90% 수용액 30㎖를 준비하고, 각각의 용액에 부식 촉매제로서 염화나트륨 20% 수용액을 20㎖ 첨가한다. 이와 같이 준비된 3가지 수용액에 미리 준비한 철판 조각을 넣고 시간에 따른 부식 과정을 관찰하였다.

실험 직후 철판의 표면을 촬영한 도 2를 보면, 푸른 동백잎 수용액(1-1)보다 노란 동백잎 수용액(2-1)이 더 노란색을 띠고 있어 색으로도 두 수용액의 구별이 가능하다. 에탄올 수용액(3-1)에 넣은 철판을 포함한 3가지 철판 모두에 아직 아무런 변화가 발생하지 않았다. 1시간 경과 후 철판의 표면을 촬영한 도 3을 보면, 에탄올 수용액(3-2)에 넣은 철판을 제외하고 푸른 동백잎 수용액(1-2)과 노란 동백잎 수용액(2-2)에 넣은 철판의 표면에 검정색의 폴리페놀 산화물질이 점 형태로 생기기 시작하였다.

이틀 경과 후 철판의 표면을 촬영한 도 4를 보면, 푸른 동백잎 수용액(1-3)에 넣은 철판에 검정색 산화피막이 생성되었고, 노란 동백잎 수용액(2-3)에 넣은 철판의 주위에는 많은 양의 검정색 폴리페놀 산화물질이 침전되었다. 에탄올 수용액(3-3)에서는 증발이 진행되어 염화나트륨 결정이 석출되고, 철판의 부식이 시작되었다. 일주일 경과 후 철판의 표면을 촬영한 도 5를 보면, 푸른 동백잎 수용액(1-4) 및 노란 동백잎 수용액(2-4) 속에 모두 검정색 산화피막이 침전된 채로 생성되어 있고, 에탄올 수용액(3-4)에 넣은 철판에는 적갈색의 녹 성분이 눈에 띄게 발생하였다.

도 5의 철판 표면을 확대한 도 6을 보면 푸른 동백잎 수용액에 넣은 철판(1)과 노란 동백잎 수용액에 넣은 철판(2)에는 모두 검은색의 폴리페놀 산화피막이 생성되었으며, 양자를 비교해 보면 노란 동백잎 수용액에 넣은 철판(2)의 피막이 더 치밀한 것으로 보인다. 반면 에탄올 수용액에 넣은 철판(3)은 부식이 심하게 발생 하여 적갈색의 녹 성분으로 덮여 있었다.

정량 분석을 위하여 원자흡광분광광도계(Atomic Absorption spectrometry, 이하 "AA"라 함)를 이용해 수용액 내 Fe 이온의 농도를 측정하였다. 수용액 내에 Fe 이온의 농도가 높을수록 부식이 많이 진행되었음을 의미한다. AA는 특정 원소에 따라 흡수하는 빛의 파장이 달라지는 원리를 이용하는 것이다. 다시 말해, 측정하고자 하는 원소가 포함된 용액을 아세틸렌과 산소가 반응하여 발생하는 열로 불꽃 반응시켜 각각의 파장을 비교하고, 그 투과도를 구하여 흡광도와 농도를 계산하는 것이다. AA를 이용하여 도 5의 3 가지 수용액에 녹아 있는 Fe 이온의 함량을 계산한 결과가 아래 [표 1]에 나타나 있다(AA를 통한 정량 분석을 위하여 물을 용매로 한 식물 추출액을 다시 제조하여 위와 동일한 실험을 실시하였다. 이하 동일).

[표 1]

	Fe 이온 (ppm)			Abs
	실험 초기	실험 완료	차이값	실험 초기	실험 완료
푸른 동백잎	0.0295	1.5402	1.5	0.0008	0.3356
노란 동백잎	0.0510	1.0588	1.0	0.0040	0.2284
물	0.0325	6.1238	6.1	0.0026	1.3028

AA 분석 결과, Abs는 푸른 동백잎의 경우 초기 0.0008에서 0.3356으로 증가하였고 노란 동백잎의 경우 초기 0.0040에서 0.2284로 증가하였다. 검량선 상에서 Abs와 일치하는 Fe 이온의 농도(ppm)을 확인한 결과, 푸른 동백잎은 0.0295에서 1.5402로 증가하여 1.5의 차이를 보였고, 노란 동백잎은 0.0510에서 1.0588로 증가하여 1.0의 차이를 보였다. 이는 물 용매에서 Fe 이온의 농도 차이값(6.1)보다 훨씬 낮으므로 부식 방지 효과가 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 노란 동백잎이 푸른 동백잎보다 부식 방지 효과가 높은데, 이는 노란 동백잎의 플라보노이드를 많 이 함유하고 있기 때문인 것으로 판단된다.

두 번째 실험으로 타닌산을 다량 함유하고 있는 녹차의 부식 방지 효과를 알아보았다. 발효시키지 않은 일반 녹차와 발효차인 홍차의 경우 타닌산의 함량에 차이가 있으므로, 일반 녹차와 홍차를 함께 실험에 사용하였다.

동일한 크기의 철판 조각을 준비하고 그 표면을 사포로 문질러 코팅 및 녹을 제거한다. 녹차와 홍차에서 감압 여과 방법을 이용하여 천연물질을 추출하고, 이를 희석시켜 녹차 및 홍차 수용액 20㎖를 준비한다. 대조군으로 에탄올 90% 수용액 20㎖를 준비하고, 각각의 용액에 부식 촉매제로서 염화나트륨 20% 수용액을 20㎖ 첨가한다. 이와 같이 준비된 3가지 수용액에 미리 준비한 철판 조각을 넣고 시간에 따른 부식 과정을 관찰하였다.

실험 직후 철판의 표면을 촬영한 도 7을 보면, 녹차 수용액(4-1)이 홍차 수용액(5-1)보다 조금 더 탁하게 보일 뿐 에탄올 수용액(6-1)에 넣은 철판을 포함해 3가지 철판 모두에 아직 아무런 변화가 발생하지 않았다. 3시간 경과 후 철판의 표면을 촬영한 도 8을 보면, 에탄올 수용액(6-2)에 넣은 철판을 제외하고 녹차 수용액(4-2)과 홍차 수용액(5-2)에 넣은 철판의 표면에 검정색의 산화물질이 생기기 시작하였다. 다만, 녹차 수용액(4-2)에는 산화물질이 덩어리진 형태로 나타난 반면, 홍차 수용액(5-2)에는 고운 입자 형태의 산화물질이 수용액 전체에 균일하게 퍼져 있다.

10시간 경과 후 철판의 표면을 촬영한 도 9를 보면, 녹차 수용액(4-3)에 넣 은 철판의 표면에는 뭉쳐진 산화물질에 의해 도포되고 홍차 수용액(5-3)에는 산화물질이 상대적으로 작게 뭉쳐지면서 도포되기 시작하였으나, 녹차 수용액(4-3)과 홍차 수용액(5-3)에 생성된 산화물질의 양(방식의 정도)을 육안으로 구별하기는 어려웠다. 반면 에탄올 수용액(6-3)에 넣은 철판에는 적갈색의 녹 성분이 눈에 띄게 생겨나기 시작했다.

AA를 이용해 각각의 수용액 내 Fe 이온의 농도를 정량 분석한 결과가 아래 [표 2]에 나타나 있다.

[표 2]

	Fe 이온 (ppm)			Abs
	실험 초기	실험 완료	차이값	실험 초기	실험 완료
녹차	0.0627	2.2372	2.2	0.0067	0.4908
홍차	0.0609	1.6821	1.6	0.0066	0.3672
물	0.0325	6.1238	6.1	0.0026	1.3028

Abs 값은 녹차의 경우 초기 0.0067에서 0.4908로 증가하였고 홍차의 경우 초기 0.0066에서 0.3672로 증가하였다. 검량선 상에서 Abs와 일치하는 Fe 이온의 농도(ppm)을 확인한 결과, 녹차는 0.0627에서 2.2372로 증가하여 2.2의 차이를 보였고, 홍차는 0.0609에서 1.6821로 증가하여 1.6의 차이를 보였다. 이는 물 용매에서 Fe 이온의 농도 차이값(6.1)보다 훨씬 낮으므로 부식 방지 효과가 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 홍차가 녹차보다 부식 방지 효과가 높은데, 이는 발효차인 홍차가 녹차보다 타닌산을 많이 함유하고 있기 때문인 것으로 판단된다.

세 번째 실험으로 폴리페놀 성분이 함유된 여러 가지 식물군에 대한 부식 방지 효과를 알아보았다.

먼저, 도 10에서 보는 바와 같이 폴리페놀 성분이 함유되어 있을 것으로 예상되는 감잎(a), 홍차(b), 노란 동백잎(c), 율피(d), 쑥(e) 및 단풍잎(f)으로부터 감압 여과 방법을 이용하여 천연물질을 추출한 후에 이를 희석시켜 수용액을 준비하고, 대조군으로서 금속 부식 방지제로 사용되고 있는 아민계 화학물질인 EDTA(g), TEA(h) 및 에탄올(i) 수용액을 준비한 다음 각각의 수용액에 철못을 넣고 시간 경과에 따른 부식 과정을 관찰하였다.

이틀 경과 후 철못의 부식 정도를 촬영한 도 11을 보면, 식물군 중에서는 율피(d)를 제외한 모든 수용액에서 검은색의 산화물질이 다량 생성되었다. 한편, 대조군 중에서는 TEA(h)의 부식 방지 효과가 높아 철못의 표면에 아무런 변화가 발생하지 않은 반면, EDTA(g)와 에탄올(i) 수용액에서는 적갈색의 녹 성분이 나타났다.

부식 방지 효과를 정량적으로 비교하기 위해 각각의 수용액 내에 함유된 Fe 농도를 AA를 통해 분석하였는 바, 그 결과가 아래 [도 3]에 나타나 있다.

[표 3]

	Fe 이온(ppm)
	실험 초기	실험 완료	차이값
쑥	0.0465	0.9061	0.9
TEA	0.4378	0.9761	0.5
동백잎	0.0510	1.1212	1.1
홍차	0.0627	1.8430	1.8
감잎	0.0465	2.5124	2.5
단풍잎	0.0465	2.7249	2.7
율피	0.0613	3.1327	3.1
EDTA	0.4172	5.4634	5.1
물	0.0325	6.1238	6.1

식물군 중에는 쑥이 Fe 이온의 농도값 차이가 0.9로 나타나 부식 방지 효과가 가장 우수한 것으로 나타났다. 이는 기존의 부식 방지제 중에서 TEA(0.5)보다는 낮으나 EDTA(5.1)보다는 훨씬 우수한 효과를 나타내는 것이다. 이 외에 동백잎(1.1), 홍차(1.8), 감잎(2.5), 단풍잎(2.7) 순으로 부식 방지 효과가 높은 것으로 나타났다. 본 실험의 결과로서, 쑥, 녹차(홍차 포함), 푸른 동백잎, 노란 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군에서 하나 또는 둘 이상의 추출액을 포함하는 조성물은 금속의 부식 방지제로서 사용 가능하다는 것을 알게 되었다.

네 번째 실험으로 여러 식물군의 추출액에 의해 형성된 산화피막의 형태 및 물성을 관찰하였다. 먼저, 산화피막의 형태를 알아보기 위해 위 세 번째 실험을 통해 얻어진 철못의 표면(도 12 및 도 13)과 종단면(도 14 및 도 15)을 SEM(주사전자현미경)을 이용하여 각각 촬영하였다. 철못은 표면을 사포로 문질러 코팅 및 녹을 벗겨낸 상태에서 사용하였다.

대조군의 철못 표면을 촬영한 도 12를 보면, 표면을 사포로 문지르기만 한 철못(ⅰ)에는 횡방향으로 사포 결만이 나타나고, 에탄올 수용액에 넣어 둔 철못(ⅱ)에는 사포 결 위에 녹이 생겼다. 식물군의 철못 표면을 촬영한 도 13을 보면, 녹차 수용액에 넣어둔 철못(ⅲ)과 단풍잎 수용액에 넣어둔 철못(ⅳ)에는 사포 결을 가릴 정도로 두꺼운 산화피막이 형성되었고, 노란 동백잎 수용액에 넣어둔 철못(ⅴ)과 푸른 동백잎 수용액에 넣어둔 철못(ⅵ)에는 사포 결을 따라 입자가 조금씩 뭉쳐진 상태로 산화피막이 형성되었으며, 쑥 수용액에 넣어둔 철못(ⅶ)에는 전체적으로 매끈한 산화피막이 형성되었다.

대조군의 철못 종단면을 촬영한 도 14를 보면, 표면을 사포로 문지르기만 한 철못(ⅰ)은 불규칙한 단면 형상을 가지고, 에탄올 수용액에 넣어 둔 철못(ⅱ)은 군데군데 녹 성분이 보였다. 식물군의 철못 종단면을 촬영한 도 15를 보면, 녹차 수용액에 넣어둔 철못(ⅲ)이나 쑥 수용액에 넣어둔 철못(ⅶ)에는 두꺼운 산화피막이 형성되었고, 노란 동백잎, 푸른 동백잎 및 단풍 수용액에 넣어둔 철못(ⅳ,ⅴ,ⅵ)에는 상대적으로 치밀하지 못한 피막이 형성되었다. 각 식물군에 따른 산화피막의 두께를 측정한 결과가 아래 [표 4]에 나타나 있다.

[표 4]

	쑥	녹차	노란 동백잎	푸른 동백잎	단풍
피막 두께(㎛)	6 ~ 9	4 ~ 5	2 ~ 3	2	2 ~ 2.5

다음으로, 산화피막의 물성을 알아보기 위하여 일반 철못, 노란 동백잎, 녹차, 쑥 수용액에 하루 동안 넣어둔 철못의 표면 시료를 채취하여 EDS(Energy Dispersive x-ray Spectroscopy)를 통해 주요 성분의 함량(㏖%)을 비교 분석하였는 바, 그 결과가 아래 [표 5]에 나타나 있다. EDS는 가속된 전자를 시료에 충돌시키면 시료의 내부 전자가 외부로 튀어나오게 되고, 이 때 상위 궤도의 전자가 튀어나온 전자의 빈 자리로 천이되면서 X-Ray를 발산하게 되는데 이 에너지를 측정함으로써 시료를 정성 분석하는 것이다.

[표 5]

	일반 철못	노란 동백잎	녹차	쑥
철(Fe)	46.82	12.98	10.31	12.17
탄소(C)	29.52	60.56	51.00	43.08
산소(O)	21.37	24.07	38.16	40.56

일반 철못은 산화피막이 형성되지 않았으므로 철의 함량이 가장 높은 반면에 식물군 추출액에 넣어둔 철못의 산화피막에는 철의 함량이 낮아진 대신에 유기화합물의 주요 성분인 탄소의 함량이 크게 증가되었다. 이로써 산화피막이 폴리페놀과 같은 유기화합물과 철이 결합하여 형성된 것임을 알 수 있다.

다섯 번째 실험으로 식물 추출액의 폴리페놀 함량에 따른 금속의 부식 방지 효과의 차이를 알아보았다.

대표적인 폴리페놀 성분인 타닌산을 0.01% 함유한 수용액으로부터 2.0% 함유한 수용액까지 10개의 시료를 준비한 다음 사포를 문질러 녹과 코팅을 제거한 철판 조각을 넣고 부식의 정도를 12시간 간격으로 3회 관찰하였다. 그 결과, 타닌산이 0.1% 미만이 되면 철판의 표면에 치밀한 산화피막을 형성하지 못하였고, 1.0%를 초과하면 오히려 수용액 내의 초기 Fe 이온의 농도가 증가하는 경향이 나타났다. 그 이유는 타닌산이 산성(pH: 4.02)의 전해질인 관계로 산화피막이 형성되기 전에 일부 철 성분이 녹아나오기 때문인 것으로 생각된다. 이러한 점을 고려할 때, 식물군의 추출액에는 폴리페놀 성분이 0.1 ~ 1.0 % 포함되는 것이 바람직하다.

여섯 번째 실험으로 식물 추출액의 유해성에 대해 알아보았다. 환경이 동일한 4 마리의 실험쥐를 준비하고, 금속의 부식 방지 효과가 우수한 것으로 판명된 쑥, 노란 동백잎, 홍차의 수용액과 종래 금속 부식 방지제인 TEA를 각각 5㎖씩 주기적으로 바르면서 피부의 변화를 관찰하였다. 실험 결과, TEA를 바른 쥐는 바른 직후부터 가려움 증세를 보이며 몸을 긁기 시작했고, 우리를 뛰쳐나가려는 이상 증 세를 보이기도 하였다. 일주일 후에는 알레르기성 두드러기가 생기고 털이 늦게 자랐다. 이에 반해, 식물 추출액을 발라준 쥐는 피부에 별다른 변화가 일어나지 않았다. 따라서, 기존의 부식 방지제인 TEA와 달리 식물 추출액은 생체에 무해하다는 사실을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 폴리페놀 성분이 함유된 특정 식물군으로 추출한 천연물질에는 금속의 부식을 방지하는 효과가 있다. 이 특정 식물군으로부터 천연물질을 효과적으로 추출하기 위해서는 감압 여과 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 본 발명에 따른 부식 방지제의 제조방법은 쑥, 녹차, 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군 중 하나 또는 둘 이상의 재료를 동결 건조시키는 단계; 상기 동결 건조된 재료를 추출 용매에 넣은 후 교반시켜 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합액 내에서 추출이 완료된 후에는 진공 상태에서 감압 여과하여 추출액을 만드는 단계;로 이루어진다.

감압 여과(Vaccum filtration)는 유체의 흐름을 이용해 여과 쪽의 압력을 대기압보다 낮게 조작하여 신속하게 여과하는 방식을 말한다. 다른 방법을 사용하면 추출하는데 다소 오래 시간이 걸려 폴리페놀 성분 이외에 철의 부식을 촉진시키는 성분까지도 추출될 가능성이 있기 때문에 본 발명에서는 신속하고 효과적인 추출 방식인 감압 여과 방법을 사용한다.

또한, 상기 혼합액 제조 단계는 혼합액을 거름종이와 같은 부재를 이용하여 1차 여과하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 천연물질이 함유된 용매를 1차 여과시켜 불순물을 제거함으로써 후속하는 감압 여과의 효율을 향상시켜주기 위함이다.

마지막으로, 상기 추출 용매는 에탄올, 메탄올 또는 물 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 각각의 추출 용매를 사용해 쑥을 감압 여과시킨 추출액을 10배 희석시킨 다음 폴리페놀 함량을 AA를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 대조군으로서 타닌산을 0.1% 및 1.0% 함유한 수용액의 흡광도도 함께 측정하였는 바, 그 결과가 아래 [표 6]에 나타나 있다. 이 [표 6]을 통해 위 3 가지 추출 용매 중에서는 에탄올이 가장 추출 효과가 우수하며, Abs가 타닌산 0.1% 함유한 수용액과 거의 유사하다는 것을 알 수 있다.

[표 6]

용액의 종류	에탄올 쑥 추출액	메탄올 쑥 추출액	물 추출액	타닌산 0.1%	타닌산 1%
Abs(700nm)	0.472	0.410	0.240	0.458	2.442

본 발명은 몇 가지 실험예를 기반으로 도시되고 설명되었으나, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1은 폴리페놀의 부식 방지 효과를 실험한 결과를 나타낸 사진.

도 2 내지 도 6은 동백잎 추출액의 부식 효과 실험을 나타낸 사진.

도 7 내지 도 9는 녹차 추출액의 부식 효과 실험을 나타낸 사진.

도 10 및 도 11은 여러 가지 추출액에 대한 부식 효과 실험을 나타낸 사진.

도 12 및 도 13은 여러 가지 추출액의 부식 효과를 나타낸 못의 표면 사진.

도 14 및 도 15는 여러 가지 추출액의 부식 효과를 나타낸 못의 종단면 사진.

Claims (8)

1. 쑥, 녹차, 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군에서 쑥을 포함하는 하나 또는 둘 이상의 추출액을 포함하고,

   상기 동백잎은 노란 동백잎과 푸른 동백잎을 포함하고, 상기 추출액에는 폴리페놀 성분이 0.1 ~ 1.0 % 포함되고, 상기 폴리페놀 성분은 타닌, 플라보노이드, 카네킨, 안토크산틴, 클로로겐산 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 추출액이 함유된 부식 방지제.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 쑥, 녹차, 동백잎, 단풍잎, 감잎의 식물군 중에서 쑥을 포함하는 하나 또는 둘 이상의 재료를 동결 건조시키는 단계와, 상기 동결 건조된 재료를 추출 용매에 넣은 후 교반시켜 혼합액을 제조하는 단계와, 상기 혼합액 내에서 추출이 완료된 후에는 진공 상태에서 감압 여과하여 추출액을 만드는 단계로 이루어지고,

   상기 혼합액 제조 단계는, 상기 혼합액을 거름부재를 이용하여 1차 여과하는 단계를 포함하고, 상기 추출 용매는 에탄올, 메탄올 또는 물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 식물 추출액이 함유된 부식 방지제의 제조방법.
7. 삭제
8. 삭제

Images