KR100715495B1 - 산소 공급 수조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물이나 물고기의 성장 및 생육에 도움이 줄 수 있도록, 서식하는 식물이나 물고기의 생장을 지연시켜 식물이나 물고기의 생장을 장시간 동안 유지할 수 있도록 하는 한편, 실내 환경을 개선할 수 있는 산소 공급 수조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 산소 공급 수조는, 일정량의 물을 저장할 수 있는 수조; 상기 수조에 설치된 온도 센서에 감지된 정보에 따라서 상기 수조에 저장된 물을 일정 온도로 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 구비하는 본체; 및 공기를 펌핑하기 위한 공기 펌프 및 상기 공기 펌프에 의한 펌핑에 의하여 산소를 발생시키기 위한 멤브레인 모듈을 구비하고, 발생된 산소를 상기 수조에 저장된 물에 산소를 공급하기 위한 산소 발생기를 포함한다.

산소, 식물, 물고기, 냉각 시스템, 수조

Description

산소 공급 수조{Aquatic plant supplied with oxygen}

도 1은 외부에 산소 발생기가 제공되는 본 발명에 따른 산소 공급 수조의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 산소 공급 수조의 단면도.

도 3은 산소 발생기가 본체 내부에 제공된 형태의 본 발명에 따른 산소 공급 수조의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 산소 공급 수조와 일반 수조에서 소정 시간 동안 키워진 백색 장미들을 나타낸 사진.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 본체 2 : 수조

3 : 산소 발생기 4 : 공기 펌프

5 : 멤브레인 모듈 6 : 산기석

7 : 온도 센서 8 : 제어기

9 : 냉각팬 10 : 방열판

11 : 잭 12 : 연결 튜브

13 : 열전소자

본 발명은 산소 공급 수조에 관한 것이고, 보다 상세하게는 어항, 화병과 같이 물이 채워졌을 때 어항이나 화병에 산소를 공급하여 물고기나 꽃의 성장 및 생육을 개선할 수 있는 산소 공급 수조에 관한 것이다.

일반적으로, 인간은 산소 공급이 증가함에 따라서 육체적, 정신적 능력이 향상되며, 인간의 행동 양식에 있어서 쾌적한 환경을 요구하고 있다. 따라서, 사무실, 업소, 작업장 및 차량의 실내 환경에 따라서, 근무능률, 안전한 작업 및 운전을 위해서 산소를 공급해줄 필요가 있다. 그러므로, 최근에는 이러한 쾌적한 삶을 영위하기 위한 수단으로 다양한 산소 발생 방법이 개발되고 있다.

산소를 발생시키는 방법으로는 크게 화학반응법, 전기분해법 및 물리적분리법이 사용되고 있다. 화학반응법은 물, 과산화수소, 과탄산소다 및 알코올 등과 금속산화물을 반응시키거나 또는 화학물질(KMnO₄, KClO₄)을 열분해하여 산소를 발생시키는 방법이다. 전기분해법은 물 또는 전해물질을 포함하는 물을 전기를 이용하여 산소와 수소로 분리하는 방법이다. 물리적 분리법은 기체의 물질에 대한 극성의 차이와 기체분자 크기의 상이성을 이용하여 기체를 분리하는 막분리 방식과 결정성 고체 물질인 제올라이트 및 실리카 같은 화합물의 흡탈착 원리를 이용하여 기체를 분리하는PSA (Pressure swing Adsorption)기술이 있다.

PSA 기술은 에어필터, 전기 집진기와 같은 일련의 공기정화장치를 통해 정화 된 공기를 제올라이트와 같은 흡착제를 사용하여 질소를 제거함으로써 산소를 얻는 방식을 취하고 있다. 그러나, PSA법에 의해 산소가 발생되는 원리는 그 구조가 복잡하며, 규모가 크고 가격이 고가인 단점이 있다.

이에 대하여, 기체 분리막을 이용한 산소 발생 방법은 막(Membrane)에 대한 선택적인 기체투과 원리를 이용하는 것으로서, 공기가 막 표면에 접촉할 경우 질소 및 산소의 용해 및 확산되는 속도차이를 이용하여 산소의 분리가 가능하도록 되어 있다. 이러한 기체 분리막법은 장치의 구성이 비교적 간단하고 소형이기 때문에 설치장소가 협소한 곳이나 휴대용으로도 널리 사용되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 식물이나 물고기의 성장 및 생육에 도움이 줄 수 있도록, 서식하는 식물이나 물고기의 생장을 지연시켜 식물이나 물고기의 생장을 장시간 동안 유지할 수 있도록 하는 한편, 실내 환경을 개선할 수 있는 산소 공급 수조를 제공하는데 있다.

상기된 바와 같은 목적은, 일정량의 물을 저장할 수 있는 수조; 상기 수조에 설치된 온도 센서에 감지된 정보에 따라서 상기 수조에 저장된 물을 일정 온도로 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 구비하는 본체; 및 공기를 펌핑하기 위한 공기 펌프 및 상기 공기 펌프에 의한 펌핑에 의하여 산소를 발생시키기 위한 멤브레인 모듈을 구비하고, 발생된 산소를 상기 수조에 저장된 물에 산소를 공급하기 위한 산소 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 산소 공급 수조에 의해 달성될 수 있다.

상기에서, 상기 냉각 시스템은 상기 본체 내에 설치된 냉각팬, 상기 냉각팬의 상부에 설치된 방열판, 및 냉각을 촉진시키기 위하여 상기 방열판의 상부에 설치된 열전소자를 포함한다.

상기 수조는 바람직하게 투명체로 만들어진다.

상기 산소 발생기는 상기 본체의 내부에 설치될 수도 있다.

상기 수조는 식물 생장 유지를 위한 식물 재배용 또는 관상용 물고기를 키우기 위한 어항으로 사용될 수 있다.

상기 산소 발생기로부터 상기 수조 내의 물로 공급되는 산소는 상기 수조 내에 배치된 산기석을 통하여 상기 수조 내의 물에 공급된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 외부에 산소 발생기가 제공되는 본 발명에 따른 산소 공급 수조의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 산소 공급 수조의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산소 공급 수조는 본체(1), 본체(1) 상에 설치되어 꽃과 같은 식물이나 물고기 등이 서식하는 식물 재배용 화병 또는 어항과 같이 물이 채워지는 수조(2), 수조(2)에 채워진 물에 산소를 공급하기 위한 산소 발생기(3)를 포함한다.

산소 발생기(3)는 본체(1)와 분리된 형태로 제공되며, 공기를 압축 또는 흡입하도록 펌핑하는 공기 펌프(4), 공기 펌프(4)에 의해 압축 또는 흡입된 공기 중 에서 산소를 선택적으로 투과시키는 것에 의하여 산소를 발생시키는 평막형 멤브레인 모듈(5)을 포함한다. 산소 발생기(3)에서 발생된 산소는 본체(1)를 통해 수조(2)에 연결된 연결 튜브(12)를 통해 수조(2)로 공급된다.

수조(2)는 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 외부에서 그 내부를 볼 수 있도록 투명 유리와 같은 투명체로 만들어진다. 산소 발생기(3)로부터 수조(2)에 공급된 공기는 수조(2)에서 서식하는 물고기 또는 꽃의 산소 흡수를 원활하게 하기 위하여 산기석(6, air stone)을 통해 수조(2) 내에 저장된 물에 공급됨으로써, 산소는 물에서 발생되는 산소 기포가 산기석(6)에 의해 보다 작게 만들어진 상태에서 수조(2) 내의 물속에 균일하게 공급된다. 이때, 수조(2) 내의 물에 공급되는 산소에 의하여, 수조(2)에서 키워지는 물고기 또는 꽃은 호흡을 통하여 산소를 흡입할 수 있다.

한편, 수조(2) 내에는 수조(2) 내의 물의 온도를 측정하여 측정된 온도 정보를 본체(1) 내에 설치된 제어부(8)로 전달하는 온도 센서(7)가 설치되고, 온도 센서(7)는 감지된 수조(2) 내의 물의 온도를 본체(1) 내에 제공되는 제어부(8)에 전달한다. 제어부(8)는 수조(2) 내에 채워진 물의 온도를 식물이나 물고기의 생장을 지연시킬 수 있는 온도로 일정하게 유지하기 위하여 본체(1)의 내부에 설치되는 방열판(10)의 하부에 설치되는 냉각팬(9)을 작동시킨다. 냉각팬(9)은 본체(1)에 제공된 전원 연결용 잭(11)에 전원이 연결되는 것에 의하여 제어부(8)의 제어에 따라서 작동된다. 방열판(10)의 상부에는 냉각을 촉진시키기 위하여 펠티에소자와 같은 열전소자(13)가 설치될 수 있다. 그러므로, 수조(2) 내의 물의 온도는 생장 지연 온 도로 일정하게 유지되어, 수조(2) 내에서 서식하는 꽃 또는 물고기의 생장 지연을 위한 환경이 조성될 수 있다.

한편, 냉각 시스템은 수조(2) 내의 물의 양에 따라 상기된 바와 같이 열전소자, 펌프 형태의 냉각 시스템이 사용될 수 있으며, 물의 냉각을 순조롭게 하기 위하여 다양한 형태 교반기를 설치하는 것도 바람직하다.

도 3은 산소 발생기가 본체 내부에 제공된 형태의 본 발명에 따른 산소 공급 수조의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 수조(2)에 산소를 공급하기 위한 산소 발생기(3)가 본체(1) 내부의 냉각팬(9)의 하부에 위치된다. 도 3에 도시된 바와 같은 산소 발생기(3) 또한 공기 펌프(4)와 평막형 멤브레인 모듈(5)을 구비하고, 연결 튜브(12)를 통하여 산소를 수조(2)에 공급한다.

한편, 본 발명에 있어서 기체 분리막은 산소를 발생할 수 있는 것이면 어떠한 형태의 기체 분리막(멤브레인)도 사용가능하다. 이와 같은 요건을 충족할 만한 기체 분리막은 산소 발생기의 기술 분야에 널리 공지되어 있다.

특정한 바람직한 형태로서, 본 발명에 따른 산소 공급 수조의 산소 발생기(3)에 사용될 수 있는 평막형 멤브레인 모듈(5)은 실리콘, 폴리이미드, 폴리아미드, 셀룰로즈아세테이트, 폴리설폰, 폴리비닐알코올, 폴리페닐옥사이드, 폴리부틸아크릴레이트 및 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고분자를 용매 중에 용해시키고, 형성된 혼합물을 캐스팅하거나 노즐을 통해 방사시키는 것으로 막을 형성하고, 형성된 막을 응고시키며 응고된 막을 세척하고 건조시키고, 임의로 건조된 막을 열처리하거나 코팅하여 제조된 기체 분리막을 포함한다.

본 발명에 따른 산소 공급 수조에서 사용되는 평막형 멤브레인 모듈(5)은 어떠한 형태로도 가능하다. 즉, 평막형 멤브레인 모듈(5)은 단일막(균질막), 복합막 또는 비대칭막 등으로 제조할 수 있다. 이들 막은 평판, 중공관, 중공섬유, 스파이럴 형 등의 형태로 할 수 있으며 이러한 형태로 막을 제조하는 것은 잘 알려져 있다. 또한 1차 또는 2차 고분자 용해물 내에 니켈, 코발트, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 티탄, 철, 구리 및 크롬의 탄산염, 질산염, 아세트산염, 할로겐화물 및 아세틸아세트네이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기금속화합물을 첨가시켜 막의 성능을 향상시켜 사용할 수 있다.

<실시예 1>

본 발명에 따른 산소 공급 수조를 이용하여 장미꽃에 적용하여 실험을 하였다. 이 실험에서, 수조(2)의 체적을 2ℓ이고, 수조(2)에 채워지는 물의 양은 50㎖ 이었으며, 냉각 시스템으로서, 열전소자(13), 방열판(10), 냉각팬(9) 등이 사용되고, 온도센서(7), 냉각팬(9)의 회전을 제어하는 제어부(8)가 구비되고, 산소 발생기(3)의 용량은 2 LPM, 30%이다.

실험 조건으로서, 습도 50%, RT온도 25℃, 물 온도 18℃이었다. 상기된 바와 같은 실험 조건에서, 백색 장미를 수조(2)에 넣어 키웠다. 이때, 백색 장미를 사용한 것은 꽃의 변색과 시드는 과정이 다른 색깔의 장미보다 편리하고 용이하게 관찰되기 때문이다.

또한, 산소 발생기(3)로부터 수조(2)에 산소를 공급할 때, 수조(2) 내에 배치되는 산기석(6)을 통하여 수조(2)에 채워진 물에 공급함으로써, 산기석(6)으로부터 물에 공급되는 산소에 의해 미세한 기포가 발생하고, 이러한 미세한 기포는 물에 보다 빨리 포화되고 또한 물을 교반하는 2가지 기능을 한다.

한편, 일반 수조에 백색 장미를 키운 것과, 본 발명에 따른 산소 공급 수조를 이용하여 5일 동안 키운 결과, 다음과 같은 도 4에 도시된 바와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

도 4에 도시된 바와 같이 비교 대상의 백색 장미는 꽃의 마름 현상이 발견되는 반면에 본 발명에 따른 산소 공급 수조에서 키워진 장미는 비교적 싱싱함을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.

다음 실험은 일반 수조에서 키운 장미를 비교 대상 장미, 본 발명에 따른 산소 공급 수조에서 산소만을 공급하여 키운 장미를 실험예 1, 본 발명에 따른 산소 공급 수조에서 냉각 시스템만 작동시킨 상태에서 키운 꽃을 실험예 2, 본 발명에 따른 산소 공급 수조에서 산소를 공급하는 한편 냉각 시스템을 작동시킨 상태에서 키운 꽃을 실험예 3으로 하여 관찰하여, 그 결과를 [표 1]에 나타내었다.

시간(일)	비교 대상 장미	실험예 1	실험예 2	실험예 3
24(1)	1	-	-	-
48(2)	3	-	1	-
72(3)	4	-	2	-
96(4)	-	-	3	-
120(5)	-	2	4	-
144(6)	-	3	-
168(7)	-	4	-	1
192(8)	-	-	-
196(9)	-	-	-
240(10)	-	-	-	2
264(11)
288(12)				3
312(13)				4

[표 1]에서 표시된 숫자는 꽃이 생장이 멈추는 현상을 다음과 같이 4단계로 나눈 것으로, 1. 식물의 수분 저하 현상, 2. 식물의 꽃 및 잎의 변색 현상, 3. 식물의 꽃 및 잎의 50% 변색 현상 및 4. 식물의 마름 및 부서지는 현상이며, 마지막 4단계에서는 생장이 멈추는 것으로 판단하였다.

상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 일반 수조에서 키운 비교 대상 장미는 3일 만에 생장이 멈추었으며, 18℃의 온도로 냉각만 하였던 실험예 1의 경우 7일, 산소만 공급하였던 실험예 2의 경우 5일, 냉각과 동시에 산소가 공급된 실험예 3의 경우, 13일 이상 생장이 유지되는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 산소 공급 수조에서 산소 공급과 함께 냉각 시스템이 작동한 상태에서 키워진 실험예 3은 일반 수조에서 키워진 비교 대상 장미보다 최다 10일 더 생장이 유지될 수 있었으며, 냉각 시스템이 작동된 상태 또는 산소만 공급된 상태에서 키워진 실험예 1 및 2 또한 일반 수조에서 키워진 비교 대상 장미보다 오랜 시간 생장을 유지할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 산소 공급 수조는 산소 공급과 물의 냉각을 통하여 꽃의 생장이 오랜 시간 유지될 수 있음을 확인 할 수 있었다. 즉, 산소 공급과 함께 저온으로 꽃의 생장을 지연시키고, 산소를 공급하면 더욱 생장을 지연 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 한정된 양분에서 꽃의 생장 상태를 유지 하여 생장 정지를 유보할 수 있다. 이로 통하여 화예, 채소보관 등 관상, 보관 등의 장치에 다용도로 상용화 될 수 있다.

상기된 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 산소 공급 수조에 의하면, 식물이나 물고기의 성장 및 생육에 도움이 줄 수 있도록, 서식하는 식물이나 물고기의 생장을 지연시켜 장시간 동안 볼 수 있도록 하는 한편, 실내 환경을 개선할 수 있다.

Claims (7)

1. 일정량의 물을 저장할 수 있으며, 내부에 상기 물의 온도를 측정하는 온도 센서가 설치되는 수조;

   상기 온도 센서에 감지된 온도 정보를 수신하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 수조에 저장된 물을 일정 온도로 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 구비하는 본체;

   공기를 펌핑하기 위한 공기 펌프와, 상기 공기 펌프에 의해 압축 또는 흡입된 공기 중에서 산소를 선택적으로 투과시키는 것에 의하여 산소를 발생시키는 멤브레인 모듈을 구비하여, 상기 발생된 산소를 연결튜브를 통해 상기 수조에 저장된 물에 공급하는 산소 발생기; 및,

   상기 수조 내부에 상기 연결튜브와 연결되도록 설치되어, 상기 산소 발생기로부터 공급되는 산소를 상기 수조 내의 물로 균일하게 공급하는 산기석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 수조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 시스템은,

   상기 본체 내에 설치되며 상기 제어부의 제어에 의해 구동되는 냉각팬, 상기 냉각팬의 상부에 설치된 방열판, 및 냉각을 촉진시키기 위하여 상기 방열판의 상부에 설치된 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 산소 공급 수조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 수조는 투명체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 산소 공급 수조.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 산소 발생기는 상기 본체의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 산소 공급 수조.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 수조는 식물 생장 유지를 위한 재배용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 산소 공급 수조.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 수조는 관상용 물고기를 키우기 위한 어항인 것을 특징으로 하는 산소 공급 수조.
7. 삭제

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