KR100890653B1

KR100890653B1 - 소집단수제조장치

Info

Publication number: KR100890653B1
Application number: KR1020070024422A
Authority: KR
Inventors: 서희동
Original assignee: 서희동
Priority date: 2007-03-13
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2009-03-31
Also published as: KR20080083789A

Abstract

본 발명은 소집단수제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용수(用水)의 물 분자의 집단(Cluster)을 소집단화하여 소집단수(小集團水)를 제조하는 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 용수를 1차 정전기유도(靜電氣誘導)와 원적외선(遠赤外線) 처리를 한 다음, 2차 자화(磁化)처리를 하여 핵자기공명(核磁氣共鳴: Nuclear magnetic resonance, NMR) ¹⁷O-NMR 반치폭(半値幅)의 값이 50㎐ 이하의 소집단수(小集團水)로 처리하는 소집단수제조장치(小集團水製造裝置)에 관한 것이다.

소집단수(小集團水), 집단(Cluster), 정전기유도(靜電氣誘導), 원적외선(遠赤外線), 자화(磁化), 핵자기공명(核磁氣共鳴)

Description

소집단수제조장치{A groupuscule water production device}

제1도는 소집단수제조장치도

제2도는 원수의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭 값의 측정도

제3도는 처리수(소집단수)의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭 값의 측정도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 원수 저장조 2: 원수 이송펌프

3: 처리조 4: 전극

5: 가대(架臺) 6: 절연체(絶緣體)

7: 기초 콘크리트(Concrete) 8: 접지(接地, Earth)

9: 원적외선 방사기 10: 분무 노즐(Spray nozzle)

11: 정전기유도장치(靜電氣誘導裝置) 11a: 변압기(變壓器)

11b: 전압조정기(電壓調整器) 11c: 1차 권선(捲線)

11d: 철심(鐵心, Iron core) 11e: 2차 권선

11f: 절연 단말(絶緣端末) 11g: 출력선

12: 중간처리수 저장조 13: 자화기 공급펌프

14: 자화기 15: 코일 포머(Coil former)

16: 코일(Coil) 17: 자성체 충전물

18: 냉각관 19: 정류기

20: 소집단수 저장조 21: 소집단수 이송펌프

FI: 유량 지시계(Flow indicator) C₁, C₂: 콘덴서(Condenser)

TI: 온도 지시계(Temprtature indicator)

본 발명은 소집단수제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용수(用水)의 물 분자의 집단(Cluster)을 1차 정전기유도(靜電氣誘導)와 원적외선(遠赤外線) 처리를 한 다음, 2차 자화처리(磁化處理)를 하여 핵자기공명(核磁氣共鳴: Nuclear magnetic resonance, NMR) ¹⁷O-NMR 반치폭(半値幅)의 값이 50㎐ 이하의 소집단수(小集團水:Groupuscule water, Microclustered water)로 처리하는 소집단수제조장치(小集團水製造裝置)에 관한 것이다.

정전기유도(靜電氣誘導)는, 대지절연(對地絶緣) 한 금속대(金屬臺) 위에 물이나 식품 등을 두고, 정전기유도장치(靜電氣誘導裝置)로부터 고압의 교류(交流) 정전기를 인가하면, 수분에 플러스(+)와 마이너스(-)의 정전기가 교호적(交互的)으로 작용하여 물 분자의 집단(Cluster)의 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷) 되어 소집단화(小集團化) 되면서 소집단수(小集團水)로 처리된다.

원적외선은 파장이 4∼1,000㎛의 전자파로, 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않고 열 작용이 크며 침투력이 강하며, 물 분자에 대한 공진 및 공명 작용이 강하다. 이러한 특성을 살려서 다양한 산업, 의료 분야에도 응용되고 있다.

원적외선 중에서도 파장이 4∼14㎛ 범위는 사람의 몸의 파장에 가까워 육성광선(育成光線)이라고 하며, 이와 같은 원적외선이 물질의 내부(분자의 집합체)에 흡수되면, 분자 그 자체도 물질 전체도 에너지를 증대하여 전자(e)가 무수히 회전상태로 운동하게 된다. 이것은 물질이 에너지를 가지는 전자로 가득 차게 되어 활성화 된 상태로 여기(Excite) 된다.

원적외선을 물에 조사하면, 물의 분자가 광자에너지를 받아, 운동이 내부에서 활발해지기 시작하여 여기(勵起) 되어 물 분자와 분자의 수소결합이 절단되어 물 분자의 집단이 소집단화되면서 소집단수가 생성된다.

영국의 물리학자 마이클·파라디(Michael Faraday)의 MHD(Magneto-Hydro -Dynamics: 磁氣流體力學) 이론은「자석의 양극 간의 자장 내를 전기전도도(電氣傳導度)를 가진 유체(물)가 일정 이상의 유속으로 직각으로 횡단할 때, 전자여기작용(電子勵起作用)이 일어나, 에너지가 발생한다.」의 기초가 되는 전자유도(電磁誘導)의 원리를 발견했다. 즉 물은 자장(磁場)을 지날 때 자력선에 대해서 직각으로 물이 흐르면 고전위상태(高電位狀態)의 전기에너지가 발생하여 물 분자 사이의 수소결합(水素結合)이 분열해 집단(Cluster)이 작아진다.

MHD(Magneto-hydro-dynamics) 이론은, 유체의 흐름이 자석과 자석 사이의 자력선을 직각으로 일정 유속(V) 이상으로 통과하면, 쌍방의 직각의 방향으로 전 압(E)이 발생하며, 이 전압(E)은 자력선의 힘(자속밀도: B)과 유체 유속(V)에 비례한다.

E = V X B ………………………………………………………………①

이 기전력(起電力)에 의해서 유체(물)로부터 자유전자(自由電子)가 빼앗겨(還元現象) 분자의 전자결합(電子結合)이 붕괴(崩壞)하여 유체(물) 분자는 미세화(微細化) 된다. 이 현상에 의해서 물 분자의 수소결합이 절단되어 물 분자 집단(Cluster)이 소집단화되어 소집단수로 되면서, 이 결과, 물의 가장 중요한 힘, 침투력·용해력·세정력·정화력이 현격히 활성화된 상태를 유지한다.

그리고 자석과 자석 사이의 자속밀도(B)는, 자석과 자석 사이의 거리 2승에 반비례하기 때문에 자석과 자석의 거리가 가능한 가깝게 구성되어야 한다. 가 가능한 가깝게 구성되어야 한다.

그래서 본 발명에서는 정전기처리, 원적외선처리와 자화처리를 조합한 방법에 의해서 물 분자를 소집단화하여 소집단수를 제조하는 소집단수제조장치를 제공한다.

물 분자는 상호 수소결합(水素結合)에 의해서 집단(Cluster)을 형성하고 있으며, 물 분자 집단의 수(數)를 직접 측정하는 방법은 아직 개발되어 있지 않으나, 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값(㎐)을 측정하여 간접적으로 추정하는 방법이 개발되어 있으며, 물 분자 집단의 수는 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값(㎐)의 약 1/10의 값에 해당하는 것으로 알려져 있다.

일반적으로 하천수나 수돗물의 경우 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값은 120∼150㎐로 측정되며, 이와 같은 물의 경우 물 분자는 12∼15개의 물 분자가 집단체로 존재하는 것으로 알려져 있다.

물 분자의 집단이 적은 소집단수는 산화환원전위(酸化還元電位, Oxidation-reduction potential, ORP) 값이 적으면서 스케일(Scale) 생성이 억제되며, 침투력, 용해력, 세정력, 정화력 등이 우수한 특징이 있다.

특히 물 분자 집단이 소집단화된 소집단수는 생체 세포막 표면에 있는 아크아포린(Aquaporin: 물 흡수에 관여하는 물 채널 단백질)을 용이하게 통과하는 특징이 있다.

종래의 물 분자 집단을 소집단화하여 소집단수를 제조(생성)하는 방법으로는, 원적외선 및 자화처리에 의한 방법으로는 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0336215호가, 정전유도 및 자화처리에 의한 방법으로는 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0336209호가, 초음파 및 자화처리에 의한 방법으로는 대한민국 실용신안 등록번호 제20-033621호가, 마이너스이온(Minus ion) 및 자화처리에 의한 방법으로는 대한민국 실용신안 등록번호 제200364314가, 미네랄성분을 물에 용해하는 방법으로는 일본특허 공개번호 평(平) 8-192172호 등 다수의 방법이 제시되어 있으나 경제적으로 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값은 40㎐ 이하로 고도로 처리되지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 수돗물, 지하수, 하천수와 같이 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값(㎐)이 높은 용수를 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값(㎐)이 50㎐ 이하의 소집단수로 처리하는 방법을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수돗물, 지하수, 하천수와 같이 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값이 120∼160㎐인 물을 정전기유도처리, 원적외선처리와 자화처리로 이루어진 것에 특징이 있다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

수돗물, 지하수, 하천수와 같은 원수가 원수 저장조(1)에 유입되면, 원수 이송펌프(2)로, 자화기(14)에서 반송되는 반송수와 함께 처리조(3) 상부의 분무 노즐(10)을 통해서 분무하여 처리조(3)에 공급한다.

처리조(3) 상부에는 원적외선 방사기(9)에서 원적외선을 조사(照射)하고, 처리조(3) 내부에는 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 정전기유도장치(11)의 출력선(11g)으로부터 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 교류 전원을 인가(印加)하고, 전압조정기(電壓調整器; 11b)로 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 1,500∼5,000볼트(Volt) 범위로 조정하면서 정전압을 인가(印加)하면서, 상기의 수돗물, 지하수, 하천수와 같은 원수를 처리조(3) 상부의 분무 노즐(10)로 분무하여 처리조(3)에 공급되면 4∼10시간 동안 처리한다. 이때 전극(4)을 중심으로 +와 -의 정전기장(靜電氣場)이 교대로 반복하여 작용하면서, 이로 인하여 물 분자 자체가 진동ㆍ회전을 되풀이되어 물 분자의 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷) 되어 1차 소집단화되면, 중간 처리수 저장조(12)로 보내어 자화기 공급펌프(13)로, 자성체 충전물(17)이 내장된 자화기(14) 외부에 설치된 코일(Coil: 16)에 정류기(19)로부터 0.5∼5볼트(Volt) 범위의 직류의 저전압을 인가한 자화기(14)에 공급하여 원수 유량의 1∼4배를 처리조(3)로 반송하면서 자화처리를 하여 핵자기공명(核磁氣共鳴: Nuclear magnetic resonance, NMR)의 ¹⁷O-NMR의 반치폭(半値幅)이 40∼60㎐ 범위의 소집단수(小集團水)로 처리된 물은 소집단수 저장조(20)로 보낸다.

소집단수 저장조(20)에 공급된 소집단수는 소집단수 이송펌프(21)로 필요로 하는 곳으로 이송한다.

상기에서와 같이 소집단수로 처리된 물은 약알칼리성의 고유진동수가 높은 고에너지의 산화환원전위(酸化還元電位: Oxidation Reduction Potential, ORP) 값이 +100∼-200㎷ 범위의 환원수가 된다.

처리조(3)의 재질은 스테인리스 스틸(Stainless steel)을 사용하며, 내부에는 전도도(電導度)가 높은 목탄(木炭)을 충전(充塡)한 스테인리스 스틸(stainless steel)의 전극(4)의 망을 설치하고, 하부의 절연체(6)는 경질자기(硬質瓷器)로 제작 된 애자(碍子)나 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리염화비닐(PVC), 스티로폼(Styrofoam) 중에서 한 종류를 선택하여 설치하고, 절연체(6) 하부는 기초 콘크리트(7) 구조물로 하고, 땅에 접지(8)한다.

정전기유도장치(11)의 변압기(11a)는 철심(11d), 1차 권선(11c), 2차 권선(11e), 2차 권선(11e)의 출력선(11g), 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)로 구성되어 있으며, 전압 조정기(11b)는 1차 권선(11c)에 접속하며, 2차 권선(11e)의 출력선(11g)은 절연체(6)에 의해서 절연된 가대(5)) 위에 설치된 처리조(3) 내에 내장된 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 접속한다.

처리조(3)에 내장된 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 변압기(11a)의 2차 권선(11e)의 출력선(11g)을 접속하고, 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)은 변압기(11a) 내의 절연물 안에 절연상태로 한다. 처리조(3)는 절연체(6)에 의해서 접지(8)와 절연상태로 한 가대(5) 위에 설치하고, 절연체(6)의 접지(8) 측에 어스(Earth)를 하고, 처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 고압의 교류 정전기를 인가하면 접지와의 사이에는 콘덴서 C₁와 C₂가 형성된다.

변압기(11a) 내의 고압 측 2차 권선(11e)의 일단인 절연 단말(11f)을 변압기(11a) 내의 절연물 안에서 절연상태로 한 콘덴서 C₁을 형성하는 것과 동시에, 고압 측의 2차 권선(11e)의 남는 일단의 출력선(11g)을 절연체(6)로 접지(8)와 절연한 처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 접속하여 콘덴서 C₂를 형성하며, 그 결과, 출력선(11g)과 접지(8) 간의 전압은 250∼3,500 볼트(Volt)가, 전류는 0.5∼150㎂ 범위의 미약한 전류가 흐르게 되므로 접지상태에서 사람이 처리조(3)에 접촉해도 위험은 없다.

정전기유도는, 전기적으로 중성인 물질에 대전한 대전체에 접근하면 대전체 에 가까운 물질의 표면에 대전체와는 반대의 극성을 가지는 전하가 나타나 먼 쪽의 대전체와 같은 전하가 나타난다. 또, 대전체가 아니고 외부에 전기장이 존재하는 경우에서도 외부전하와 반대의 전하가 나타난다. 이때 나타나는 전하를 유도 전하라고 하며, 중성물질은 유도 전하를 가지게 되어 접촉하고 있지 않은 외부의 전기 작용에 의해서 물질에 전하가 유도되어 +전하와 -전하가 분극(分極)하는 현상이 일어나며, 이 현상을 정전기유도를 받고 있다고 하며, 이 현상을 응용하여 물질에 교류전압을 인가하면 물질의 분자에 회전과 진동이 가해져 분자의 이합집산을 촉진하며, 물질에 물리적인 특성을 변화시키는 것을 정전기유도처리라고 한다.

본 발명에서 정전기유도장치(11)의 변압기(11a)는 성층(成層)의 철심(11d)을 이용한 외철형의 원형 코일 변압기 타입의 것이며, 변압기(11a)의 1차 측 회로의 1차 권선(11c)을 전압 조정기(11b)를 개입시켜 교류 전원에 접속하여 변압기(11a)의 2차 측 회로의 2차 권선(11e) 1단의 절연 단말(11f)을 변압기(11a) 내의 절연물 안에서 절연처리한 것과 동시에 2차 측 회로의 2차 권선(11e)의 출력선(11g)은 절연체(6)를 접지(8)에 연결하여 절연한 가대(5) 위에 배치된 처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 250∼3,500볼트(Volt)의 전압과 0.5∼150㎂의 전류를 흐르게 하는 것에 의해서 정전유도처리를 하면 처리조(3) 내의 물 분자 집단은 1차 소집단화하여 소집단수로 처리된다.

변압기(11a)는, 철심(11d)의 중앙부에 통 모양의 절연 필름을 끼워 넣고, 다시 절연 필름의 외주 면에 1차 권선(11c)과 2차 권선(11e)을 감고, 1차 권선(11c)은 예를 들어 직경 0. 6㎜의 폴리에스테르(Polyester)로 피복 한 동선을 사용하여 220∼240권으로 하고, 2차 권선(11e)은, 예를 들어 직경 0.09㎜의 에나멜로 피복 한 동선을 사용하여 40,000회권으로 하지만, 이 2차 권선(11e)의 40,000회 중, 제1의 2차 권선(11e)을 22,000회권으로 하고, 제2의 2차 권선(11e)을 18,000회권으로 하여도 좋고, 이러한 동선코일의 직경, 종류, 동선의 권수 등은 원수의 처리용량과 치리시간, 인가전압 등의 조건에 따라서 결정을 한다.

통상의 경우, 이러한 동선코일(Coil)은 0.03∼3㎜의 것을 이용할 수 있으며, 동선의 종류는 폴리에스테르이나 에나멜로 피복 한 동선을 사용하여 동선코일의 권수는 1차 권선(11c)은 200∼250회권으로 하고, 2차 권선(11e)은 28,000∼40,000회권으로 하거나 2차 권선(11e) 내에서 제1의 2차 권선(11e)을 16, 800∼22,000권으로 하고, 제2의 2차 권선(11e)을 11,200∼18,000권으로 해도 좋다.

2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)은 변압기(11a) 내에 있고, 그 첨단 부분을 절연 테이프로 감은 후, 타르 피치 등의 절연물을 변압기(11a) 내에 충전해서 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)을 가려 싸도록 해서 절연 하지만, 절연물은 타르 피치 이외에도 절연유, 불포화 폴리에스테르, 폴리우레탄 수지 등도 이용할 수도 있다.

목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)은 SUS-316이나 SUS-304 재질의 철망 상의 상자가 최적이지만, 이외에도, 슬릿(Slit)상의 다공 판 모양이나 그 외의 그릿(Grit) 형상의 것도 상관없다.

변압기(11a)에 교류를 흐르게 하여 변압기(11a)의 1차 전압을 전압조정기(11b)로 조작하여 100∼220볼트(Volt)로 조정하면, 2차 측 즉 2차 권선(11e)의 단말(11g 및 5b) 사이에는 12,000∼18,000볼트(Volt)의 전압이 발생하지만, 2차 측 회로의 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)을 절연하고 있으므로, 절연체(6)로 절연된 가대(5) 위에 설치된 처리조(3) 내의 출력선(11g)과 접속하고 있는 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)과 접지(8) 사이에는 약 3,500∼5,000볼트(Volt)의 전압과 0.5∼150㎂의 전류가 흐르게 된다.

상술한, 2차 측에 발생한 12,000∼18,000볼트(Volt)의 전압이, 처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)과 접지(8) 사이에 3,500∼5,000볼트(Volt)의 전압과 0.5∼150㎂ 범위의 전류가 되는 것은 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f) 부위의 콘덴서 C₁과 가대(5) 하부부위의 콘덴서 C₂인 절연체(6), 2차 권선(11e)의 저항, 코일의 교류저항회로에 의하는 것이다.

전술한 회로는, 콘덴서 C₁과 콘덴서 C₂에 의한 공진 회로를 형성하는 것이며, 2차 권선(11e)의 일단인 절연 단말(11f) 부위인 콘덴서 C₁과 2차 권선(11e)의 출력선(11g)을 절연체(6)로 절연되고 있는 가대(5) 부위의 콘덴서 C₂에 의한 출력전압으로부터의 방전에 의한 공진 주파수에 의해서 정전기유도가 일어나게 된다.

처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)의 크기, 그리고 원수의 처리용량이나 절연체(6)의 높이에 따라서 처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)과 접지(8) 사이의 전압은 3,500∼5,000볼트(Volt)로 변동하며, 전류도 0.5∼150㎂ 범위로 변화하며, 또한, 입력 전원을 전압조정기(11b)로 전압을 조정하는 것에 따라서 전압과 전류를 변동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 교류저항회로에 의해서 발생시킨 처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)의 전압은 무 부하(無負荷) 시에 3,500∼5,000볼트(Volt)이지만, 전류는 0.5∼150㎂ 범위의 미약한 전류이므로 인체에 대해서 안전하고, 감전이나 화재 등의 트러블(Trouble)을 일으킬 우려는 없으며, 또한, 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 인가되는 전압과 전류는 원수의 처리용량이나 정전기유도처리조건에 따라서 전압조정기(11b)에 의해서 전압을 조정하지만, 통상의 경우는 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)과 접지(8) 간의 전압은 550∼1,600볼트(Volt)로, 전류는 30∼100㎂ 범위로 하는 것에 의해서 정전기유도를 하는데 적절한 교류 전계(電界)를 구성할 수 있다.

처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 대해서는, 전극(4)이 +전하가 되면, 접지(8) 측에서는 -전하가 유전(誘電)되며, 반대로 전극(4)이 -전하가 되면 접지(8) 측에서는 +전하가 유전되며, 이후 교류 전원의 주파수에 따라서 전극(4)은 1초간에 주파수(50 내지 60회)만큼 +전하와 -전하가 바뀌게 되며, 이것에 따라서 접지(8) 측의 전하도 유전되어 +전하와 -전하가 바뀌게 된다.

일반적으로 물질은 원자에 의해 성립되고 있으며, 이 원자는 원자핵과 전자에 의해 구성되고 있으며, 다시 원자핵은 중성자와 양자로 구성되어 있으며, 그리고 원자핵의 주위에는 부(-)의 전하를 가지는 전자가 원운동을 하고 있고, 외부 전계가 작용하지 않는 정상상태에서는 양자의 +전하와 전자의 -전하가 동량으로 안정된 상태가 되어 있으나, 외부에서 높은 전압을 인가하면 이것에 의해서 전자는 한편으로 이동하면서, 또한 양자도 한편으로 이동하기 때문에 원자의 전기적 중심이 일치하지 않게 되어 원자는 한 개의 전기쌍극자(電氣雙極子)를 형성하게 되면서 전하의 밸런스(Balance)에 의해서 내부전계(內部電界)가 발생하면서 분극(分極)을 일 으키게 된다.

이와 같은 경우 원자(분자)가 외부전계(外部電界)에 의해서 분극 하므로 이를 전자분극(電子分極) 혹은 원자분극(原子分極) 이라고 하며, 처리조(3) 내의 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 높은 정전압을 인가하면 모든 분자는 정전기유도에 의해서 +전하와 -전하의 교체에 따라서 순응하려고 하지만, 분자 간의 결합력의 강한 것과 약한 것의 차이가 생겨 물 분자 집단(Cluster)은 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷)되어 소집단화(小集團化) 하여 소집단수로 처리된다.

그리고 원수의 처리용량이 큰 경우는, 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)이 내장된 처리조(3)를 복수로 여러 개를 설치하여 처리한다.

상술한 정전기유도장치(11)의 변압기(11a)로부터 고압의 교류 정전압을 인가하여 정전기유도처리를 하면 미생물은 고압의 정전압에 의해서 전살처리(電殺處理)되어 멸균된다.

원적외선 방사기(9)는, 원수의 처리용량 1㎥/시간에, 100∼300와트(Watt)의 원적외선 방사기 등(燈)을 설치한다.

자화기(14)는 비자성강(Non-magnetic steel)의 원형 용기(Vessel) 내부에 자성체 충전물(17)을 충전(充塡)하고, 외부에는 링(Ring) 모양의 코일 포머(Coil former; 15, 비자성체로 된 코일지지 틀)에 코일(Coil; 16)을 감고, 코일(16) 외부에 냉각관(18)을 설치하고, 코일(16)에 전류를 인가(印加)하였을 때 자기장(Magnetic field)을 생성할 수 있는 구조로 되어 있으며, 정류기(19)로부터 0.5∼5볼트(Volt) 범위의 직류전기를 코일(16)에 인가하면 자화기(14) 내부에는 자기 장(磁氣場)이 형성되며, 여기에 물(유체)을 통과하면 물은 소집단수(小集團水)로 처리된다.

자화기(14) 내부에 충전하는 자성체 충전물(17)은 천연에서 채굴(採掘)되는 자철광(磁鐵鑛)을 2∼20㎜Φ 크기로 파쇄한 자철광 괴(塊)나, 시중에서 판매되는 자성 세라믹스(Ferrite ceramics) 중에서 한 종류나 두 종류를 혼합한 것을 사용한다.

코일 포머(Coil former; 15)는 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), ABS수지(Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 플루오르 수지(Fluororesin), 아크릴 수지(Acrylic resin), 에폭시 수지(Epoxy resin), 베이클라이트(Bakelite), 에보나이트(Ebonite), 플라스틱(Plastic), 유리섬유강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP), 나무, 알루미늄(Aluminium), 오스테나이트(Austenite) 조직을 가지는 스테인리스 스틸(Stainless steel), 티타늄(Titanium), 아연, 황동, 청동, 세라믹스(Ceramics)와 같은 비자성체(非磁性體) 재질 중에서 한 종류를 사용한다.

자화기(14)의 재질은, 자기누설(Magnetic leakage)을 막기 위하여 비자성체인 조직(組織)이 오스테나이트(Austenite) 조직을 가지는 스테인리스 스틸(Stainless steel), 티타늄(Titanium), 알루미늄(Aluminium), 아연, 황동, 청동, 세라믹스(Ceramics), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), ABS 수지(Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 플루오르 수지(Fluororesin), 아크릴 수지(Acrylic resin), 에폭시 수지(Epoxy resin), 베이클라이트(Bakelite), 에보나이트(Ebonite), 플라스틱(Plastic), 유리섬유강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 중에서 한 종류를 사용한다.

정류기(19)로부터 코일(16)에 인가하는 전압과 전류는 처리용량에 따라서 차이가 있지만, 자화기(14) 내부에서 보자력(保磁力)이 5,000∼20,000 가우스(Gauss) 범위가 되게 인가한다.

자화기(14) 내부의 자장을 통과하는 물 분자 집단은 피코초(Picosecond)에 순간적으로 소집단화되기 때문에 체류시간은 별 의미가 없으며, 자화기(14)의 높이(길이)는 50∼120㎝로 한다.

그리고 유체(물)가 자화기(14) 내부의 자계(磁界)를 통과하는 속도(유속)는 자장의 통과 속도가 빠를수록 처리효율이 향상되지만, 1.5∼4m/sec 범위로 유로의 단면적(斷面積)을 결정한다.

그리고 코일 포머(15)에 설치된 온도지시계(TI; Temperature indicator)의 온도가 50℃ 이하가 유지되도록 냉각관(18)에 냉각수를 공급한다.

[실시 예1]

원수 저장조(1)는 폭 10m × 길이 10m × 깊이 2.2m 인 200㎥인 콘크리트 조로 구성되고, 처리조(3)는 폭 2.5m × 길이 2.5m × 깊이 2.0m 인 스테인리스 재질의 조 내부에 참숯을 충전한 폭 2m × 길이 2m × 깊이 1.8m 인 목탄이 충전된 스테인리스(SUS-316) 철망 전극(4)을 설치하고, 상부에는 200와트(Watt) 원적외선 방사기(9) 2기를 설치한 것으로 구성되고, 중간 처리수 저장조(12)는 폭 1.5m × 길이 1.5m × 깊이 2.0m 인 스테인리스(SUS-316) 조와 티타늄 관의 내경(內徑)이 40㎜Φ, 높이가 600㎜인 자화장치(3)에. 내경이 50㎜Φ, 높이(폭) 400㎜의 베이클라이트 코일 포머(15)에, 굵기가 3.5㎜Φ인 코일을 3,600회를 감고, 외부에 냉각관(18)을 설치하고, 자화장치(14) 내부에는 5∼10㎜Φ로 파쇄한 자철광을 충전한 자화기(14)로 구성된 소집단수제조장치를 제작하였다.

지하 150m 암반에서, 도 2에서와 같이 핵자기공명 ¹⁷O-NMR의 반치폭의 값이 126.5㎐인 지하수를 취수하여 비육돈의 음용수와 용수로 사용하는 축산농장에서, 지하수(원수)를 취수하여 원수 저장조(1)에 공급하고, 원수 이송펌프(2)로 2.5㎥/시간의 유량으로 처리조(3) 상부의 분무 노즐(10)을 통해서 분무하면서, 원적외선 방사기(9)에서 원적외선을 조사하고, 처리조(3) 내부에 설치된 목탄이 충전된 철망 전극(4)에 정전기유도장치(11)의 출력선(11g)으로부터 3,500볼트(Volt)의 정전압을 인가하여 처리한 다음, 중간 처리수 저장조(12)로 보내어 자화기 공급펌프(13)로, 정류기(19)로부터 코일(16)에 4볼트(Volt)의 직류를 인가한 자화기(14)에 10㎥/시간으로 공급하여 7.5㎥/시간의 유량을 처리조(3)로 반송하고, 2.5㎥/시간의 유량은 소집단수 저장조(20)로 보내면서 처리하였다.

처리된 소집단수 저장조(20)의 물을 핵자기공명의 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값을 측정한 결과 도 3에서와 보는 바와 같이 58.5㎐인 소집단수로 처리되었다.

그리고 자화기(14) 외부에 설치된 냉각관(18)에 냉각수를 공급하여 코일 포머(15)에 감은 코일(16)의 온도가 40∼50℃ 범위로 유지되게 냉각수를 공급하였다.

비육돈 약 3,000 두를 25∼30㎏에서 105∼110㎏까지 사육하는 축산농가에서 지하 150m 지하의 지하수를 취수하여 가축 음용수로 급여한 경우 사육일수가 평균 107일이 소요되었으나, 상기의 소집단수로 처리한 음용수를 급여한 경우에는 평균 사육일수가 89일로, 성장일수가 18일 정도 단축되는 결과를 가져왔다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 수돗물, 지하수, 하천수와 같은 용수를 처리하였을 때, 물의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값이 60㎐ 이하로 처리를 할 수 있기 때문에 수돗물, 지하수, 하천수와 같은 용수의 수질을 개질(改質) 하는 경우에 널리 이용되는 효과가 있을 것으로 기대된다.

Claims

처리조(3) 상부에는 원적외선 방사기(9)에서 원적외선을 조사(照射)하고, 처리조(3) 내부에는 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 정전기유도장치(11)의 출력선(11g)으로부터 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 교류 전원을 인가(印加)하고, 전압조정기(電壓調整器; 11b)로 목탄이 충전된 스테인리스 철망 전극(4)에 1,500∼5,000볼트(Volt) 범위로 조정하면서 정전압을 인가(印加)하면서, 수돗물, 지하수, 하천수와 같은 원수를 처리조(3) 상부의 분무 노즐(10)로 분무하여 처리조(3)에 공급되면, 4∼10시간 동안 처리한 다음, 중간 처리수 저장조(12)로 보내어 자화기 공급펌프(13)로, 자성체 충전물(17)이 내장된 자화기(14) 외부에 설치된 코일(Coil: 16)에 정류기(19)로부터 0.5∼5볼트(Volt) 범위의 직류의 저전압을 인가한 자화기(14)에 공급하여 원수 유량의 1∼4배를 처리조(3)로 반송하면서 자화처리를 하여 핵자기공명(核磁氣共鳴: Nuclear magnetic resonance, NMR) ¹⁷O-NMR의 반치폭(半値幅)이 40∼60㎐ 범위의 소집단수(小集團水)로 처리된 물은 소집단수 저장조(20)로 보내는 소집단수제조장치.