KR100812393B1

KR100812393B1 - 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는세라믹

Info

Publication number: KR100812393B1
Application number: KR1020070026217A
Authority: KR
Inventors: 김용철
Original assignee: 주식회사 일현종합건설; 김용철
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-03-11

Abstract

본 발명은 천연 광물질들을 혼합한 세라믹을 이용한 산화 공법으로 조류 및 부착성미생물의 성장 억제, 하천의 부영양화를 촉진 시키는 질소 및 인 흡착으로 영양 염류 제거, 일반 세균 억제, 모기 해충 산란 방지, 수질 정화의 기능을 하는 소재의 발명과 이 소재를 이용한 다양한 제품을 개발하여 도심 하천 / 연못 / 호수 / 수족관 / 양식장 / 양어장 / 수영장 / 기타 수경 시설물에 적용 할 수 있는 신소재 제품으로서, 본 발명은 시공 현장의 여건과 특성에 맞추어 원자재 및 시공 방법을 자유로이 할 수 있어 시공이 간편하고 사후 관리가 매우 편리 하다. 특히 무광촉매를 이용하여 태양 광선이 없는 밤, 흐린 날씨에도 소재의 기능이 감소하지 않아 확실한 효과를 기대 할 수 있고 , 토르마린과 기타 천연 광물질들 각 각의 특성을 이용하여 물 분자(H2O)를 수소이온(H+)과 수산이온(OH-)로 분리시키며 이때 수소이온(H+)은 물 분자(H2O)와 결합하여 활성이 강한 히드로늄 이온(H3O+)을 생성하고, 또한 수산이온(OH-)은 물 분자(H2O)와 결합하여 계면 활성이 있는 히드록실 마이너스이온(H3O2-)을 생성하여 상호작용으로 수질 정화 / 일반 세균 억제 /조류 및 부착성미생물 성장 억제 등 / 의 효과를 종래의 어떠한 설비 및 공법에 비교 하여도 탁월함이 입증되고 특히 순수 천연 소재로 중금속으로부터 무해하며 2차 오염이 전혀 없는 원료를 사용하여 생태계를 복원 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹{ Ceramic having waterpurifying ability and curbing microorganism growth }

도 1은 본 발명의 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹의 일 실시예에 따른 클로로필-a의 성장 억제 및 수질정화를 하는 히드로늄이온생성과 히드록실마이너스이온생성의 화학적인 메커니즘을 도시한 도면

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹 세라믹으로 제조된 소재의 사진으로서, 도 2a는 2006. 8.18일자의 본 발명의 세라믹자갈과 동일자의 일반자갈의 비교사진이고, 도 2b는 2006. 8.28일자의 본 발명의 세라믹자갈과 2006. 8. 30일자의 일반자갈의 비교사진이다.

본 발명은 물속의 클로로필-a의 성장 억제 및 수질정화 등의 탁월한 효과를 나타내는 순수 천연 광물질을 소재로 한 기능성 세라믹에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명의 세라믹은 천연 광물질인 황토30~40중량%, 백토20~30중량%, 운모5~13중량%, 토르말린1~5중량%, 이산화티타늄(TiO₂)1~7중량%, 제오라이트2~9중량%, 은나노입자 3~12중량%를 혼합하여 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹에 관한 것이다.

일반적으로, 인공 하천, 생태 하천, 호수, 기타 수경시설의 녹조를 제거하고 부영향화를 방지하며 수질정화를 위하여 화학적인 처리방법이나 수처리 정화시스템을 이용하고 있으나, 이러한 방법은 처리 공정이 복잡함은 물론이고 약품값도 감당할 수 없을 정도로 고가이므로 일반적으로 사용할 수 없는 것은 물론이며, 이러한 고가의 약품을 사용한다고 하더라도 생태계를 균형있게 관리하는 것이 대단히 어렵다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점으로 인하여 도심에 위치하는 인공 하천이나 호수, 기타 수경 시설들은 관리 소홀로 수질이 오염되어 COD가 높아 악취, 색도, 탁도 등을 유발하고 미생물 퇴적부 하부의 혐기화로 조류가 발생되어 용존 산소 결핍 확산으로 생태계가 파괴되고 결국에 어폐류가 집단 폐사하는 현상을 초래하게 되어 시민들의 안 락한 휴식 공간이 되어야 할 공간이 점 점 혐오 시설화 되고 있고 또한 혐오시설 방치로 도심 미관 훼손 및 도심 시민들의 집단 민원 발생을 야기 시키고 있는 실정이다.

현재, 일반적인 조류 및 부착성미생물 제거는 다양한 화학처리 방법 및 수 처리 시스템을 사용하나, 일예로 물속의 클로로필-a의 성장억제에 필요한 약품만으로도 과다한 약품 비용이 소요되므로 약품 유지비용 및 시설 유지비를 감당하기 어려운 실정이며 또한 이러한 약품이 투여되며 약품에 의한 제2의 2차적인 오염원이 발생되므로 생태계 복원이 더욱 어렵게 되는 문제점이 있어, 이를 방치할 수 밖에는 없으므로 이러한 방치로 인한 도심 미관 훼손 및 도심 주변에 심한 악취 발생, 수질 오염, 각종 수인성 세균 증식 등으로 도심 시민들의 집단 민원 발생에 원인이 되며, 지속적인 유지 관리 보수로 인한 많은 비용이 발생 때문에 현재 관리가 어려운 실정이다.

본 발명은 천연 광물질들을 혼합한 세라믹을 이용한 골재를 제공하므로서, 조류 및 부착성미생물의 성장 억제, 하천의 부영양화를 촉진 시키는 질소 및 인 흡착으로 영양 염류 제거, 일반 세균 억제, 모기 해충 산란 방지, 수질 정화의 기능을 하는 기능성 세라믹과 이 소재를 이용한 다양한 제품을 개발하여 도심 하천 / 연못 / 호수 / 수족관 / 양식장 / 양어장 / 수영장 / 기타 수경 시설물에 적용하여 시공 및 유지 관리를 용이하게 하여 생태계를 복원하며 안락한 시민 편의 시설로 개선시킬 수 있어 큰 의미가 있다

그러하므로, 본 발명은 종래의 화학적 방법, 수 처리장치, 기타물질들보다 처리 능력이 획기적으로 높고, 천연 순수 원자재 사용으로서 2차오염이 전혀 없으며, 생태계 복원 능력이 월등하여 기존의 문제점들을 해결하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 천연 광물질인 황토, 백토, 운모, 토르말린, 무광촉매(TiO2), 제오라이트, 은나노, 등의 물질을 분말화 하여 각 각의 특성을 활용, 일정 비율로 혼합된 세라믹을 제조하여, 이러한 세라믹으로 제조된 골재를 사용하며, 이 소재로 세라믹화한 제품은 친환경 제품으로 자연 친화력과 자정능력, 자연 치유능력으로 생태계를 자연적으로 복원하며 물속의 클로로필-a의 성장 억제(약 99% 감소) 및 수질정화, 감균 및 향균은 약99%감소율 등의 탁월한 효과를 얻을 수 있는 본 발명에 따른 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹은 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예들에 의하여 그 특징 및 장점들을 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 소재는 천연 광물질인 황토, 백토, 운모, 토르말린, 무광촉매(TiO2), 제오라이트, 은나노, 등의 물질을 분말화하여 각 각의 특성을 활용하여 일정 비율로 혼합해 만든 새로운 소재의 세라믹 제품이다.

본 발명의 일실시예에 따른 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹은 천연 광물질인 황토30~40중량%, 백토20~30중량%, 운모5~13중 량%, 토르말린1~5중량%, 이산화티타늄(TiO₂)1~7중량%, 제오라이트2~9중량%, 은나노입자 3~12중량%를 혼합하여 제조한다.

본 발명의 주재료인 황토와 백토는 오염 물질 분해와 원적외선 및 음이온 다량 방출효과를 발휘한다. 본 발명의 일 원소인 토르말린은 미약 전류 효과로 살균 및 탈취, 약 알카리화 기능을 발휘한다. 그리고, 본 발명에서 사용되는 TiO₂(무광촉매) 및 은나노입자는 산화 및 분해, 살균, 탈취효과를, 그리고 제오라이트는 흡착 기능을 발휘하고, 이와 같은 본 발명의 각 구성요소들의 특성을 집합하여 접목하면 물속의 클로로필-a의 성장 억제 및 수질정화 등의 탁월한 효과가 있다고 판단되어 본 제품을 발명한 것이다.

상기 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹은, 도 2에 도시된 바와 같은, 모래, 자갈, 벽돌, 타일과 같은 다양한 건축자재로 사용된다.

모래와 같은 소재로 사용할 경우에는 각 구성입자를 고르게 분쇄하여 사용할 수 있으며, 벽돌과 같은 소재로 가공될 경우에는 도자기가공시 사용되는, 초벌구이온도로 가공되며, 타일과 같은 소재로 가공될 경우에는 재벌구이온도로 가공된다.

본 발명에 따른 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹의 수처리 메커니즘과 시험 결과는 아래와 같다.

본 발명의 각 구성요소들이 결합된 효과로 인하여 물 분자(H2O)를 수소이온(H+)과 수산이온(OH-)로 분리시키며 이때 수소이온(H+)은 물 분자(H2O)와 결합하여 활성이 강한 히드로늄 이온(H3O+)을 생성하고, 또한 수산이온(OH-)은 물 분 자(H2O)와 결합하여 계면 활성이 있는 히드록실 마이너스이온(H3O2-)을 생성하여 이들의 상호작용으로 수질이 정화되고 일반 세균이 억제되며 조류 및 부착성미생물들이 성장이 억제 되는 등의 효과가 발생되는 것이다.

실시례

본 실험은 본 발명에 따라 제조된 세라믹 및 본 발명품의 소재를 이용한 모래, 자갈을 인공 수로에 적용 시 조류 및 부착성미생물의 성장 억제 기능 및 감균/향균력을 확인하여 친환경 기능성 소재로써 하천 및 기타 수경시설에 적용 가능성을 검토 하였다.

(1) 실험 방법

1, 파이롯(PILOT) 실험 장치를 이용한 실험을 실시하여 수로형 자연유하 상태에서 대조균과 기능성 세라믹 및 기능성 세라믹을 이용한 제품에 부착성미생물 및 조류 발생 억제 효과를 비교 검토 하였다. 본 실시예에서 세라믹의 조성은 황토 38중량%, 백토 27중량%, 운모 10중량%, 토르말린 3중량%, TiO₂5중량%, 제오라이트 7중량%, 은나노입자 10중량%가 혼합사용되었다.

2, 비이커에 일정량의 본 발명의 소재 및 비교제품을 채운 후 자연 방치에 따른 억제 효과를 비교 검토 하였다.

3, 장시간자연 방치 후 클로로필-a를 분석하여 녹조 발생 가능성을 비교 검토 하였다.

4, 본 발명의 세라믹 및 제품의 감균 / 향균 실험은 저온일반세균시험을 이 용해 감균/향균력을 측정 하였다.

(2) 본 발명품의 실험 사례

실험 대상물질 : 기능성 세라믹, 기능성 자갈, 기능성 모래, 일반 모래, 일반 자갈

사례1, 일반 골재와 본 발명의 세라믹 골재에 조류 및 부착성미생물의 생장 특성을 알아보기 위하여 일정 부피의 골재를 각 각 5L 비이커에 담고 하천수를 2L 첨가 후 24일간 방치 후 생장 특성을 확인 하였다.

사례2, 한탄강에 설치된 자연형 하천정화공법 파일롯(PILOT) 실험 장치를 설치 후 수로에 각 각의 골재를 일정거리 도포 후 24일 간 방치 후 생장 특성을 확인하였다.

(3) 실험 결과

1, 클로로필-a 분석

	1	2	3	4	5	6
	일반자갈	본 발명자갈	일반모래	본발명모래	본발명세라믹	하천수
클로로필-A(mg/㎥)	1120	178	32	5	1	158

실험결과 일반 골재 대비 본 발명의 세라믹 제품군은 클로로필-a 성장 억제력은 기능성 제품일 경우 약90%가 감소하고, 세라믹의 경우에는 약99% 감소되었음을 알 수 있다.

2, 감균 및 향균력 시험

본 발명의 세라믹 및 세라믹 제품의 감균 / 향균 실험은 저온일반세균시험을 이용해 한국소비과학연구센터에 의뢰해 실험 한 결과 감균 및 향균은 약99%감소율을 보였다

3, 중금속 유해성 검토

본 발명의 세라믹 및 세라믹 제품의 중금속 유해성을 검토하기 위하여 한국소비과학연구센터에 의뢰해 실험 한 결과 중금속인 납, 구리, 수은. 비소, 카드늄, 크롬, 아연, 전 항목에서 검출한계 이하로 중금속 무해성이 확인이 되었다.

본 발명의 신소재는 천연 광물질인 황토, 백토, 운모, 토르말린, 무광촉매(TiO2), 제오라이트, 은나노카본, 등의 물질을 분말화 하여 각자 특성을 활용하여 일정 비율로 혼합해 만든 새로운 소재의 친환경 세라믹 제품으로 자연 친화력과 자정능력, 자연 치유능력으로 생태계를 자연적으로 복원하며 물속의 클로로필-a의 성장 억제 및 수질정화 등의 탁월한 효과가 있는 신기술의 신제품이다.

특히 본 소재 및 제품은 시공 현장의 여건과 특성에 맞추어 원자재 및 시공 방법을 자유로이 할 수 있어 시공이 간편하고 사후 관리가 매우 편리 한 현대적이고 경제적 효과와 기능을 빨리 얻을 수 있는 신기술의 신제품이다.

본 발명의 주재료인 황토 와 백토는 오염 물질 분해와 원적외선 및 음이온 다량 방출효과를, 토르말린은 미약 전류 효과로 살균 및 탈취, 수질의 약 알카리화 기능을, 무광촉매 및 은나노은 산화 및 분해, 살균, 탈취효과를, 그리고 제오라이트의 흡착 기능 등을 접목하여 물속의 클로로필-a의 성장 억제 및 수질정화 등의 탁월한 효과가 있는 신기술의 신제품이다.

본 발명품의 소재의 작용 및 특징은

1, 생태계 질서를 파괴하는 조류발생 억제기능 발휘되고,

2, 모기해충 산란방지 기능 발휘되고,

3, 수서생물 번식 및 생장 활동에 도움이 되며,

4, 다공성으로 수질 정화 기능(SS,TP,TN)에 도움이 되고,

5, 항균기능 및 탈취기능을 가지며,

6, 시공의 간편성이 증대되고,

7, 사후관리의 편리성이 있으며,

8, 설치 구간별 조류포자 증식 억제 기능을 하고,

9, 2차 오염이 없는 순수 천연 물질 및 원료 사용하므로서 환경오염을 차단시킬 수 있게 되었다.

위 내용의 작용과 특징의 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹은 천연 광물질인 황토30~40중량%, 백토20~30중량%, 운모5~13중량%, 토르말린1~5중량%, 이산화티타늄(TiO₂)1~7중량%, 제오라이트2~9중량%, 은나노입자 3~12중량%를 혼합하여 모래를 제조하거나, 초벌구이를 하여 자갈이나 벽돌 등을 제조하고 이를 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능이 필요한 도심하천이나 연못, 호수 등과 같은 장소에 설치하므로서, 천연 광물질들을 혼합한 세라믹을 이용한 산화 공법으로 조류 및 부착성 미생물의 성장 억제, 하천의 부영양화를 촉진 시키는 질소 및 인 흡착으로 영양 염류 제거, 일반 세균 억제, 모기 해충 산란 방지, 수질 정화의 기능을 하는 기능성 세라믹과 이 소재를 이용한 다양한 제품을 개발하여 도심 하천 / 연못 / 호수 / 수족관 / 양식장 / 양어장 / 수영장 / 기타 수경 시설물에 적용하여 시공 및 유지 관리를 용이하게 하여 생태계를 복원하며 안락한 시민 편의 시설로 개선시키는 큰 효과를 볼 수 있다

그러하므로, 본 발명은 종래의 화학적 방법, 수 처리장치, 기타 물질들보다 처리 능력이 획기적으로 높고, 천연 순수 원자재 사용으로서 2차오염이 전혀 없으며, 생태계 복원 능력이 월등하며 시공의 간편성, 효율성, 운영성, 관리성 및 경제적인 면에서 만족할 만한 효과를 얻을 수 있었다.

Claims

조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹에 있어서,

상기 세라믹은 황토30~40중량%, 백토20~30중량%, 운모5~13중량%, 토르말린1~5중량%, 이산화티타늄(TiO₂)1~7중량%, 제오라이트2~9중량%, 은나노입자 3~12중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹
제1항에 있어서, 상기 세라믹을 소재로 하여 자갈, 모래, 자연석, 타일, 벽돌중에서 하나로 선택되어 제조된 것을 특징으로 하는 조류 및 부착성미생물 성장억제 및 수질 정화 기능을 갖는 세라믹