KR101401015B1 - 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법 - Google Patents

생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법은 빛을 차단하는 케이스와, 상기 케이스 내부에서 조류를 사용하여 오염수의 독성을 감지하는 형광측정부와, 상기 케이스 내부에서 발광미생물을 사용하여 상기 오염수의 독성을 감지하는 발광측정부와, 상기 형광측정부와 상기 발광측정부를 세척하는 세정부와, 상기 형광측정부와 상기 발광측정부에서 감지한 형광량과 발광량을 함께 측정하는 검출부를 포함할 수 있다.

Description

생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법{Ecology Toxicity Monitoring Device and Maintenance Method Thereof}
본 발명은 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생물종으로 독성을 감시하고 세척까지 진행하는 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학물질, 중금속, 휘발성 유기 오염물질과 같은 환경유해오염물질은 다양한 배출경로와 물리·화학·생물학적 기작을 통하여 생태계로 독성물질의 형태로 유입되어 생물체 내에 축적되고 수질오염을 일으키는 등 생태계를 파괴함으로써 인간의 생활에도 심각하게 위협받고 있다.
따라서 산업시설로부터 배출되는 환경유해오염물질을 실시간으로 모니터링하고 오염시 적정의 처리시설을 통하여 생태 독성을 저감시키는 조치가 요구되어 관련분야의 연구 및 사업이 진행되고 있고 이와 함께 다양한 환경유해오염물질로부터 생태계를 보호하기 위한 생태 독성 감시 장치에 대한 연구도 활발히 수행 중에 있으며 이를 위한 수질 검사 장비 및 시스템이 개발되어 사용되고 있다.
생태 독성을 유발하는 환경유해오염물질을 측정하는 방법은 물리화학적으로 정량 및 정성 측정 분석을 통하여 독성을 감지하는 기기분석방법과 독성물질에 대하여 반응하는 생물체를 이용하는 생물학적 방법이 있다. 자연상태에서 존재하는 형태와 양을 정확히 알기 어렵기 때문에 물리화학적 기기분석방법은 정확하지만 실시간에 대한 신속대응이 어렵고 예상되는 독성물질의 종류 및 양을 빠른 시간 내에 분석하기 어려운 측면이 있으나 생물체를 이용하는 생물학적인 방법은 상대적으로 빠른 시간 내에 생태 독성을 감시할 수 있고 단시간 내에 오염물질의 종류와 양을 추정할 수 있는 특징이 있어 생물체를 이용한 생태 독성 감시 장치가 적용된 사례가 더 많은 것으로 보고되고 있다.
생물체를 이용하는 생태독성감시장치의 종류는 일반적으로 생물체의 종류에 따라서 구분이 되고 이에 따라 장치의 구성요소가 변화된다. 다양한 생물체(호기성 미생물, 질산화 미생물, 황산화 미생물, 발광 미생물, 반달말 등의 조류 등)를 이용하여 외부 오염물질에 따라서 반응하는 생물체의 성장속도, 호흡율, 발광도 등을 측정하는 원리가 대부분이나 이러한 장치들은 단일 생물종을 이용하는 방식으로써 해당되는 생물종이 반응하는 유해오염물질만 감시가 가능한 문제점이 있다.
그리고, 외부 독성에 민감한 생물종인 미생물을 이용한 독성감시장치의 내부 구조는 미생물을 배양시켜 일정량을 측정함으로 전달하는 부분과 오염원수물질의 일정량을 전달하는 부분으로 구분되어 측정함에서 미생물과 오염물질이 섞이고 이에 따라 발현되는 미생물의 형광파장을 광 감지기로 측정하여 오염여부를 판단하게 되므로 미생물이 외부 오염물질에 따라서 최적으로 반응하여 요구되는 발현파장을 내기 위해서는 장치의 유지관리가 매우 중요하다. 즉, 각각의 물질이 정량펌프에 의해서 전달되는 경로에 남아 있어 다음 측정에 영향을 미쳐서는 안되고 특히 측정하려는 오염원수물질이 전달 관내에 남아 있어 다음 측정을 위하여 채취된 샘플과 희석되는 현상을 차단시켜야 한다.
또한, 측정함에서도 사용된 미생물이 잔류하거나 내부에 부착된다면 미생물에서 발현되는 형광량에 영향을 주게 되어 정확한 오염여부의 판단이 어렵게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 생물종을 함께 적용하여 단일의 감시장치로 다수의 독성을 감시하기 위한 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 독성의 감시가 완료된 후 감시장치의 세척을 진행하여 미생물 또는 오염수가 잔류하지 않도록 할 수 있는 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법은 빛을 차단하는 케이스와, 상기 케이스 내부에서 조류를 사용하여 오염수의 독성을 감지하는 형광측정부와, 상기 케이스 내부에서 발광미생물을 사용하여 상기 오염수의 독성을 감지하는 발광측정부와, 상기 형광측정부와 상기 발광측정부를 세척하는 세정부와, 상기 형광측정부와 상기 발광측정부에서 감지한 형광량과 발광량을 함께 측정하는 검출부를 포함할 수 있다.
상기 생태 독성 감시 장치는 상기 조류와 상기 발광미생물의 배양을 위한 온도조절장치와, 상기 조류와 상기 발광미생물과 상기 오염수가 이동하는 공급배관과, 상기 세정부에서 세척한 상기 오염수가 저장되는 배출부와, 상기 생태 독성 감시 장치를 운영관리하는 제어부를 더 구비할 수 있다.
상기 형광측정부는 상기 오염수를 공급하는 제 1샘플공급부와, 상기 제 1샘플공급부와 결합하여 형광을 발현하는 상기 조류를 공급하는 조류공급부와, 상기 제 1샘플공급부와 상기 조류공급부의 상기 오염수와 상기 조류를 정량 이송시키는 정량펌프와, 상기 정량펌프에 의하여 이송된 상기 오염수와 상기 조류가 혼합하는 제 1혼합부와, 상기 제 1혼합부에 유입된 물질을 배출하는 2방향밸브를 구비할 수 있다.
상기 조류는 다양한 파장의 형광을 발현하는 남조류, 녹조류, 규조류, 식물성 플랭크톤 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 발광측정부는 상기 오염수를 공급하는 제 2샘플공급부와, 상기 제 2샘플공급부와 결합하여 빛을 발광하는 상기 발광미생물을 공급하는 미생물공급부와, 상기 제 2샘플공급부와 상기 미생물공급부의 상기 오염수와 상기 발광미생물을 정량 이송시키는 정량펌프와, 상기 정량펌프에 의하여 이송된 상기 오염수와 상기 발광미생물이 혼합하는 제 2혼합부와, 상기 제 2혼합부에 유입된 물질을 배출하는 2방향밸브를 구비할 수 있다.
상기 제 2혼합부는 상기 오염수와 혼합하여 발광한 상기 발광미생물을 제거하기 위하여 일회용 큐벳을 사용할 수 있다.
상기 세정부는 상기 조류와 상기 발광미생물이 지나간 상기 공급배관을 세척하는 제 1세정액를 저장하는 제 1세정부와, 상기 오염수가 지나간 상기 공급배관을 세척하는 제 2세정액을 저장하는 제 2세정부와, 상기 제 1세정액과 상기 제 2세정액이 이동하는 세정배관을 구비할 수 있다.
상기 생태 독성 감시 장치는 상기 세정배관과 상기 공급배관이 접하는 위치에 3방향밸브를 구비할 수 있다.
상기 검출부는 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하는 광 감지부와, 상기 광 감지부에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 분석하여 상기 오염수의 오염여부를 정량화하는 중앙처리부와, 상기 중앙처리부의 결과를 표로 출력하는 출력부를 구비할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법은 (a) 형광측정부의 조류와 발광측정부의 발광미생물이 공급배관을 통하여 상기 형광측정부와 상기 발광측정부 각각의 오염수와 혼합되는 단계; (b) 상기 오염수의 형광량과 발광량을 측정하는 단계; (c) 제어부에 의하여 제 1세정부와 제 2세정부의 세정액이 세정배관을 통하여 3방향밸브에 이송되는 단계; (d) 상기 3방향밸브에서 상기 공급배관을 차단하고 상기 세정배관을 개방하는 단계; (e) 상기 세정배관을 통해 상기 세정액이 상기 조류와 발광미생물과 상기 오염수가 이동한 배관을 세척하는 단계; (f) 상기 세정액이 제 1혼합부와 제 2혼합부에 도달하는 단계; (g) 상기 제 1혼합부와 상기 제 2혼합부에 구비된 2방향밸브를 개방하여 상기 세정액을 배출부로 배출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 형광측정부와 상기 발광측정부는 함께 작동할 수 있다.
본 발명에 따른 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법에 의하면, 케이스 내부에 형광측정부와 발광측정부를 함께 구비하여 다수의 독성을 단일의 감시장치로 측정할 수 있다.
그리고, 제어부에서 독성 감시가 완료되면 세정부의 세정액을 미생물과 오염수가 지나간 통로로 배출하므로 잔류 미생물 및 오염수를 제거하여 미생물의 감염 방지, 오염물질과의 희석 방지, 미생물의 최적 발현 파장 확보를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 모습을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광측정부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광측정부를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치를 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에서 생태 독성 감시 장치를 제어하는 흐름을 나타낸 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 유지관리 방법을 나타낸 순서도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광측정부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광측정부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치는 케이스(400)와, 조류(20)를 사용하여 오염수(10)의 독성을 감지하는 형광측정부(100)와, 발광미생물(30)을 사용하여 오염수(10)의 독성을 감지하는 발광측정부(200)와, 상기 형광측정부(100)와 상기 발광측정부(200)를 세척하는 세정부(500)와, 형광량과 발광량을 측정하는 검출부(300)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 생태 독성 감시 장치는 상기 조류(20)와 상기 발광미생물(30)의 배양을 위한 온도조절장치(420)와, 상기 조류(20)와 상기 발광미생물(30)과 상기 오염수(10)이 이동하는 공급배관(710)과, 상기 세정부(500)에서 세척한 오염수(10)가 저장되는 배출부(800)와, 상기 생태 독성 감시 장치를 운영관리하는 제어부(900)를 더 구비할 수 있다.
상기 케이스(400)는 상기 생태 독성 감시 장치를 보호하는 역할을 하며, 상기 형광측정부(100)나 상기 발광측정부(200)에서 독성을 감지하기 위하여 상기 케이스(400) 내부로 빛이 유입되는 것을 차단한다. 그리고, 상기 케이스(400)는 개폐문(410)을 구비하고 있어서 케이스(400) 내부에 오염수(10) 또는 시료를 인입할 수 있다.
상기 케이스(400)는 도면에는 도시하지 않았지만 상하로 분리되어 상부에는 형광측정부(100)를 구비하고, 하부에는 발광측정부(200)를 구비할 수 있다.
상기 형광측정부(100)는 상기 케이스(400) 내부에서 조류(20)를 사용하여 독성을 감지한다. 또한, 상기 형광측정부(100)는 개폐문(410)를 공급하는 제 1샘플공급부(110)와, 상기 제 1샘플공급부(110)와 결합하여 형광을 발현하는 조류(20)를 공급하는 조류공급부(120)와, 상기 제 1샘플공급부(110)와 상기 조류공급부(120)의 상기 샘플공급부와 상기 조류(20)를 정량 이송시키는 정량펌프(600)와, 상기 정량펌프(600)에 의하여 이송된 상기 제 1샘플공급부(110)와 상기 조류(20)가 혼합하는 제 1혼합부(130)와, 상기 제 1혼합부(130)에서 혼합된 상기 제 1샘플공급부(110)를 구비할 수 있다.
상기 제 1샘플공급부(110)에 담긴 오염수(10)는 오수, 폐수, 폐수 처리장 유입수, 폐수 처리장 배출수, 지하 용수, 하천수, 상수원수, 퇴적물이나 토양으로부터 추출한 액상물질, 기체의 오염물질을 흡착한 후 액체에 용해한 액상 물질 등의 각종 시료가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 제 1샘플공급부(110)는 상기 케이스(400)의 개폐문(410)을 열고 상기 케이스(400) 내부에 형성된 온도조절장치(420)에 삽입하여 고정할 수 있다.
상기 조류공급부(120)는 상기 제 1샘플공급부(110)의 오염수(10)에 혼합된 독성과 혼합되면 형광을 발현하는 조류(20)가 사용될 수 있다. 상기 조류(20)는 다양한 파장의 형광을 발현하는 남조류(20), 녹조류(20), 규조류(20), 식물성 플랭크톤 등을 사용할 수 있다.
상기 제 1샘플공급부(110)의 오염수(10)에 혼합된 독성을 측정하기 위하여 조류(20)를 사용하는 것은 조류(20)가 광합성 과정 중 발생시키는 여분의 형광량이 독성물질 유입시 변화를 나타나기 때문이다.
상기 정량펌프(600)는 상기 제 1샘플공급부(110)의 오염수(10)와 상기 조류공급부(120)의 조류(20)를 실험데이터에 맞게 정량 이송하여 실험의 결과를 정확하게 하기 위한 것이다. 상기 정량펌프(600)는 상기 케이스(400) 내부에 고정하며 상기 온도 조절장치에 삽입된 상기 제 1샘플공급부(110)와 상기 조류공급부(120)의 내용물을 정량 이송할 수 있도록 한다.
상기 조류공급부(120)와 제 1샘플공급부(110)의 조류(20)와 오염수(10)는 정량펌프(600)까지 이송시키는 공급배관(710)이 구비될 수 있다. 상기 공급배관(710)에는 3방향밸브(730)가 구비될 수 있다.
상기 제 1혼합부(130)는 상기 정량펌프(600)에 의하여 이송된 정량의 오염수(10)와 조류(20)가 혼합될 수 있도록 한다. 상기 제 1혼합부(130)에 이송된 상기 오염수(10)에 함유된 독성물질이 상기 조류(20)와 혼합되어 상기 조류(20)가 광합성 과정 중 발생시키는 여분의 형광량에 의하여 형광을 발현하게 된다. 그리고, 상기 제 1혼합부(130)는 일회용 큐벳(135)을 사용할 수 있으며 시험을 하고 난 다음 폐기하여 다음에 시험을 할 때 이전의 시험에 사용한 오염수(10)와 조류(20)의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
상기 발광측정부(200)는 오염수(10)를 공급하는 제 2샘플공급부(210)와, 상기 제 2샘플공급부(210)와 결합하여 빛을 발광하는 발광미생물(30)을 공급하는 미생물공급부(220)와, 상기 제 2샘플공급부(210)와 상기 미생물공급부(220)의 상기 오염수(10)와 상기 발광미생물(30)을 정량 이송시키는 정량펌프(600)와, 상기 정량펌프(600)에 의하여 이송된 상기 오염수(10)와 상기 발광미생물(30)이 혼합하는 제 2혼합부(230)를 구비할 수 있다.
상기 제 2샘플공급부(210)의 오염수(10)는 상기 제 1샘플공급부(110)의 오염수(10)와 동일하게 오수, 폐수, 폐수 처리장 유입수, 폐수 처리장 배출수, 지하 용수, 하천수, 상수원수, 퇴적물이나 토양으로부터 추출한 액상물질, 기체의 오염물질을 흡착한 후 액체에 용해한 액상 물질 등의 각종 시료가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 제 2샘플공급부(210)도 상기 제 1샘플공급부(110)와 동일하게 상기 케이스(400)의 개폐문(410)을 열고 상기 케이스(400) 내부에 형성된 온도조절장치(420)에 삽입하여 고정할 수 있다.
상기 미생물공급부(220)는 상기 제 2샘플공급부(210)의 오염수(10)에 혼합된 독성과 혼합되면 스스로 발광하는 발광미생물(30)이 사용될 수 있다.
상기 제 2샘플공급부(210)의 오염수(10)에 혼합된 독성을 측정하기 위하여 발광미생물(30)을 사용하는 것은 발광미생물(30)이 조류(20)와 독성이 혼합되어 발현하는 형광과 다른 독성에 의하여 스스로 발광할 수 있기 때문이다.
상기 미생물공급부(220)와 제 2샘플공급부(210)의 발광미생물(30)과 오염수(10)는 정량펌프(600)까지 이송시키는 공급배관(710)이 구비될 수 있다. 상기 공급배관(710)에는 3방향밸브(730)가 구비될 수 있다.
상기 제 2혼합부(230)는 상기 정량펌프(600)에 의하여 이송된 정량의 오염수(10)와 발광미생물(30)이 혼합되며, 상기 제 2혼합부(230)에 이송된 상기 오염수(10)에 함유된 독성물질이 상기 발광미생물(30)과 혼합되어 상기 발광미생물(30)이 스스로 발광하게 된다. 그리고, 상기 제 2혼합부(230)는 다수의 일회용 큐벳(135)을 사용할 수 있다.
상기 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)에는 2방향밸브(740)가 구비되어 일회용 큐벳(135)을 사용하지 않을 때는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)로 유입되는 물질이 외부로 배출되지 않도록 2방향밸브(740)를 차단할 수 있다. 그리고, 시험이 종료된 후에는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)로 유입된 물질을 2방향밸브(740)를 개방하는 것으로 외부로 배출할 수 있다.
상기 세정부(500)는 상기 조류(20)와 상기 발광미생물(30)이 지나간 상기 공급배관(710)을 세척하는 제 1세정액(511)를 저장하는 제 1세정부(510)와, 상기 오염수(10)이 지나간 상기 공급배관(710)을 세척하는 제 2세정액(521)을 저장하는 제 2세정부(520)와, 상기 제 1세정액(511)과 상기 제 2세정액(521)이 이동하는 세정배관(720)을 구비할 수 있다.
상기 제 1세정부(510)는 상기 조류(20)와 상기 발광미생물(30)을 소독 및 세척을 하기 위한 제 1세정액(511)을 저장할 수 있는 저장부일 수 있다. 상기 제 1세정액(511)은 상기 조류(20)와 상기 발광미생물(30) 등 각종 오염물질을 소독 및 세척을 위한 알코올 등의 약품일 수 있다.
상기 제 2세정부(520)는 상기 오염수(10)를 소독 및 세척을 하기 위한 제 2세정액(521)을 저장할 수 있는 저장부일 수 있다. 상기 제 2세정액(521)은 상기 오염수(10)를 소독 및 세척을 위하여 오존수 등의 강력한 산화제일 수 있다.
상기 제 1세정부(510)와 상기 제 2세정부(520)에서 배출되는 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)은 세정배관(720)을 통하여 상기 공급배관(710)에 구비된 3방향밸브(730)로 이송될 수 있다.
상기 온도조절장치(420)는 상기 오염수(10)와 조류(20) 또는 발광미생물(30)의 온도를 조절할 수 있도록 상기 제 1샘플공급부(110), 제 2샘플공급부(210), 조류공급부(120), 미생물공급부(220)를 삽입하는 공간을 구비한다. 상기 온도조절장치(420)는 온도에 매우 민감한 조류(20)나 발광미생물(30)의 특성을 반영하지 못하여 결과치에 대한 신뢰도가 매우 떨어질 수 있으므로, 정밀한 온도조절을 통해 조류(20)나 발광미생물(30)의 배양을 촉진시킨다.
상기 공급배관(710)은 제 1샘플공급부(110) 및 제 2샘플공급부(210)와 정량펌프(600)까지 오염수(10)가 이동하는 통로일 수 있고, 조류공급부(120)와 정량펌프(600)까지 조류(20)가 이동하는 통로이며, 미생물공급부(220)와 정량펌프(600)까지 이동하는 통로일 수 있다. 그리고, 공급배관(710)은 정량펌프(600)을 통과한 각 부의 물질이 혼합부로 이동하는 통로일 수 있다.
상기 3방향밸브(730)는 공급배관(710)이 시작하는 각 부의 초입에 구비될 수 있다. 상기 3방향밸브(730)는 오염수(10)의 독성을 측정할 때는 조류(20), 발광미생물(30), 오염수(10)가 각 부에서 배출되지 않도록 차단되고 제 1세정액(511) 및 제 2세정액(521)을 이송한 세정배관(720)을 개방할 수 있다.
상기 배출부(800)는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)의 2방향밸브(740)가 개방되어 배출되는 물질이 저장되는 저장소이다. 상기 배출부(800)는 도면에는 도시하지 않았지만 배출된 물질을 편리하게 처리할 수 있게 분리가능한 구조일 수 있다.
상기 제어부(900)는 상기 생태 독성 감시 장치를 작동시킬 수 있으며, 생태 독성 감시 장치를 통해 오염수(10)의 독성을 측정하면 세정부(500)를 작동시켜 3방향밸브(730)와 2방향밸브(740)를 조작하여 생태 독성 감시 장치를 세척할 수 있다. 상기 제어부(900)는 오염수(10)의 독성이 측정되면 자동으로 세척할 수도 있지만 세척의 횟수를 늘리기 위할 경우에는 별도로 제어부(900)를 조작하여 세정부(500)를 작동시킬 수 있다.
상기 검출부(300)는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)에서 생성되는 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하는 광 감지부(310)와, 상기 광 감지부(310)에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 분석하여 오염수(10)의 오염여부를 정량화하는 중앙처리부(320)와, 상기 중앙처리부(320)의 결과를 표로 출력하는 출력부(330)를 구비할 수 있다.
상기 광 감지부(310)는 상기 형광측정부(100)의 제 1혼합부(130)에서 상기 오염수(10)와 상기 조류(20)가 혼합되어 형광이 발현하면 형광을 감지하고, 형광량을 측정할 수 있다.
그리고, 상기 광 감지부(310)가 형광량을 측정할 때는 다양한 종류의 조류(20)들의 다양한 형광을 측정할 수 있도록 다파장 검사광을 출력할 수 있는 다파장조사장치일 수 있다.
예를 들어서, 상기 광 감지부(310)는 다수개의 LED를 이용하여 녹조류(20)를 사용하여 독성을 측정하기 위하여 녹조류(20)가 독성과 혼합하여 발현하는 형광 특성치인 470nm 파장의 빛을 조사할 수 있고, 규조류(20)를 검사하기 위하여 규조류(20)가 독성과 혼합하여 발현하는 형광 특성치인 520nm 파장의 빛을 조사할 수 있으며, 남조류(20)를 검사하기 위하여 남조류(20)가 독성과 혼합하여 발현하는 형광 특성치인 645nm 파장의 빛을 모두 조사할 수 있다.
따라서, 특정 파장에 민감하게 반응하는 다양한 종류의 조류(20)들의 성질을 이용하여 독성과 반응하여 발현하는 형광을 간편하게 감지할 수 있다.
또한, 상기 광 감지부(310)는 최대 피크가 650nm이며 펄스가 3μsec 동안 600 또는 20,000Hz 로 주어지는 LED에서 나오는 측정광을 이용할 수 있다. 그리고, LED에서 나오는 광 성분 중에서 650nm보다 높은 광은 단파장 통과 필터(λ>670nm)를 통해 필터링하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광 감지부(310)는 광검출기를 포함하며, 광검출기로 들어가는 광 성분 중에서 700nm이상의 광은 장파장 통과 필터(λ>700nm)와 열 흡수 필터를 통해 필터링하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광 감지부(310)는 상기 형광량을 측정하면서 함께 상기 발광측정부(200)의 제 2혼합부(230)에서 상기 오염수(10)와 상기 발광미생물(30)이 혼합되어 발광미생물(30)이 스스로 빛을 발광하면 상기 발광미생물(30)이 발광하는 빛을 감지할 수 있다. 상기 광 감지부(310)는 상기 제 2혼합부(230)에서 상기 발광미생물(30)이 독성과 혼합하여 스스로 발광하는 발광량을 측정할 수 있다.
상기 중앙처리부(320)는 상기 광 감지부(310)에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 결과값을 분석하여 오염수(10)의 오염여부를 정량화한다.
또한, 상기 출력부(330)는 상기 중앙처리부(320)에서 오염여부를 정량화한 결과값을 표로 출력한다. 상기 출력부(330)는 그래프로 나타낼 수 있다. 또한, 출력부(330)는 상기 형광량과 발광량의 결과값을 수치화하여 표출될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에서 생태 독성 감시 장치를 제어하는 흐름을 나타낸 흐름도이다.
제어부(900)는 상기 생태 독성 감시 장치를 작동시킬 수 있으며, 생태 독성 감시 장치를 통해 오염수(10)의 독성을 측정하면 세정부(500)를 작동시켜 3방향밸브(730)와 2방향밸브(740)를 조작하여 생태 독성 감시 장치를 세척할 수 있다. 상기 제어부(900)는 오염수(10)의 독성이 측정되면 자동으로 세척할 수도 있지만 세척의 횟수를 늘리기 위할 경우에는 별도로 제어부(900)를 조작하여 세정부(500)를 작동시킬 수 있다.
도 5의 (a)는 제어부(900)를 작동시켰을 때 오염수(10)의 독성을 측정하는 흐름을 나타낸 흐름도이다.
제어부(900)를 작동시켰을 때 오염수(10)가 제 1샘플공급부(110)와 제 2샘플공급부(210)로 이송될 수 있다. 상기 제 1샘플공급부(110)와 제 2샘플공급부(210)에 상기 오염수(10)가 공급되면 3방향밸브(730)가 세정배관(720)을 차단하고 공급배관(710)을 개방할 수 있으며, 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)에 구비된 2방향밸브(740)는 차단될 수 있다.
3방향밸브(730)와 2방향밸브(740)가 작동하면 조류공급부(120)와 제 1샘플공급부(110), 그리고 미생물공급부(220)와 제 2샘플공급부(210)가 동시에 각각의 물질을 공급배관(710)을 통하여 정량펌프(600)로 이송할 수 있고 정량펌프(600)를 통과한 각각의 물질은 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)로 공급될 수 있다.
도 5의 (b)는 제어부(900)를 작동시켰을 때 세정부(500)의 세정액이 상기 생태 독성 감시 장치를 세척하는 흐름을 나타낸 흐름도이다.
제어부(900)를 작동시켰을 때 공급배관(710)에 세정배관(720)이 접하는 위치에 구비되는 3방향밸브(730)가 공급배관(710)을 차단하여 조류공급부(120)와 제 1샘플공급부(110), 그리고 미생물공급부(220)와 제 2샘플공급부(210)에서 각각의 물질이 배출되지 않도록 하고, 세정배관(720)을 개방할 수 있다.
상기 3방향밸브(730)가 공급배관(710)을 차단하고 세정배관(720)을 개방하면 제 1세정부(510)와 제 2세정부(520)에서 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)을 세정배관(720)을 통해 상기 3방향밸브(730)로 공급할 수 있다. 상기 3방향밸브(730)는 조류공급부(120)와 근접한 위치에 존재할 수 있으므로 상기 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)은 상기 조류(20), 발광미생물(30), 오염수(10)가 이동한 공급배관(710)으로 이송될 수 있다.
상기 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)은 3방향밸브(730)는 정량펌프(600)에 의하여 정량의 물질이 전달될 수 있다.
상기 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)은 공급배관(710)을 통해 정량펌프(600)를 통과하여 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)로 공급될 수 있다. 상기 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)은 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)로 공급되는 과정에서 공급배관(710)과 정량펌프(600)에 남아있던 조류(20), 발광미생물(30), 오염수(10)를 세척하여 다음 시험 때 기존 시험에 사용했던 물질의 영향을 받지 않을 수 있다.
그리고, 상기 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)이 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)에 공급되어 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)가 세척이 완료되면 2방향밸브(740)가 개방되어 조류(20), 발광미생물(30), 오염수(10)를 세척한 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)이 배출부(800)로 배출될 수 있다.
상기 제어부(900)는 오염수(10)의 독성을 감시한 이후에 생태 독성 감시 장치를 세척하는 자동운영관리를 할 수 있으며 필요한 경우 원격에 의한 자체 운전이 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 유지관리 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 1000에서 제어부(900)를 조작하면 상기 생태 독성 감시 장치가 작동을 하면서 오염수(10)가 제 1샘플공급부(110)와 제 2샘플공급부(210)로 공급될 수 있다.
단계 1100에서는 형광측정부(100)의 조류(20)와 오염수(10)가 조류공급부(120)와 제 1샘플공급부(110)에서 공급배관(710)을 통해 이송될 수 있다.
단계 2100에서는 발광측정부(200)의 발광미생물(30)과 오염수(10)가 미생물공급부(220)와 제 2샘플공급부(210)에서 상기 형광측정부(100)와 동시에 공급배관(710)을 통해 이송될 수 있다.
단계 1200과 단계 2200에서는 공급배관(710)에 구비된 3방향밸브(730)에서 공급배관(710)을 개방하고 세정부(500)에서 연장되는 세정배관(720)을 차단할 수 있다.
단계 1300과 단계 2300에서는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)에 구비된 각각의 2방향밸브(740)를 차단될 수 있다.
단계 1400에서는 제 1혼합부(130)에서 정량펌프(600)에 의하여 정량 이송된 조류(20)와 오염수(10)가 혼합될 수 있다.
단계 2400에서는 제 2혼합부(230)에서 정량펌프(600)에 의하여 정량 이송된 발광미생물(30)과 오염수(10)가 혼합될 수 있다.
단계 1500에서 상기 오염수(10)의 독성과 조류(20)가 혼합되어 조류(20)에서 형광이 발현한다.
단계 2500에서 상기 오염수(10)의 독성과 발광미생물(30)이 혼합되어 발광미생물(30)이 자체적으로 빛을 발광한다.
단계 3100에서는 단계 1500에서 조류(20)가 발현한 형광량과 단계 2500에서 발광미생물(30)이 발광한 빛의 발광량을 함께 측정하여 형광량과 발광량의 값을 광 감지부(310)에서 분석한다. 그리고, 중앙처리부(320)에서 분석한 결과값으로 오염수(10)의 오염여부를 정량화한다. 상기 중앙처리부(320)에서 오염여부를 정량화하면 출력부(330)에서 오염수(10)의 오염여부를 정량화한 값을 표로 출력한다.
단계 3200에서는 단계 3100에서 출력한 값이 이상이 없으면 제어부(900)에서 세척작업을 작동시킨다.
단계 4100에서는 제 1세정부(510)의 제 1세정액(511)이 세정배관(720)을 통해 공급배관(710)에 구비된 3방향밸브(730)로 이송될 수 있다.
단계 5100에서는 제 2세정부(520)의 제 2세정액(521)이 세정배관(720)을 통해 공급배관(710)에 구비된 3방향밸브(730)로 이송될 수 있다.
단계 4200과 단계 5200에서는 공급배관(710)에 구비된 3방향밸브(730)에서 세정부(500)에서 연장되는 세정배관(720)을 개방하고 조류공급부(120)와 미생물공급부(220) 그리고 제 1샘플부와 제 2샘플부에서 물질이 배출되지 않도록 공급배관(710)을 차단할 수 있다.
단계 4300에서는 정량펌프(600)에 의하여 정량 이송된 제 1세정액(511)이 정량펌프(600)와 상기 조류(20)와 오염수(10)가 이동한 공급배관(710)을 세척하여 제 1혼합부(130)로 이송될 수 있다.
단계 5300에서는 정량펌프(600)에 의하여 정량 이송된 제 2세정액(521)이 정량펌프(600)와 상기 발광미생물(30)과 오염수(10)가 이동한 공급배관(710)을 세척하여 제 2혼합부(230)로 이송될 수 있다.
단계 4400과 단계 5400에서는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)에 구비된 각각의 2방향밸브(740)를 개방될 수 있다.
단계 6000에서는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)를 세척한 제 1세정액(511)과 제 2세정액(521)이 개방된 2방향밸브(740)를 통해 배출부(800)로 배출될 수 있다.
상기 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법은 단독으로 독성을 측정한 후 세척까지 이어지는 단독 생태 독성 감시 장치의 유지관리와 다수의 독성을 동시에 측정하고 세척까지 이어지는 다수 생태 독성 감시 장치의 유지관리를 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 오염수 20: 조류
30: 발광미생물 100: 형광측정부
200: 발광측정부 300: 검출부
400: 케이스 500: 세정부
600: 정량펌프 710: 공급배관
720: 세정배관 730: 3방향밸브
740: 2방향밸브 800: 배출부
900: 제어부

Claims (11)

  1. 빛을 차단하는 케이스와,
    상기 케이스 내부에서 조류를 사용하여 오염수의 독성을 감지하는 형광측정부와,
    상기 케이스 내부에서 발광미생물을 사용하여 상기 오염수의 독성을 감지하는 발광측정부와,
    상기 형광측정부와 상기 발광측정부를 세척하는 세정부와,
    상기 형광측정부와 상기 발광측정부에서 감지한 형광량과 발광량을 함께 측정하는 검출부를 구비하고,
    상기 발광측정부는 상기 오염수를 공급하는 제 2샘플공급부와,
    상기 제 2샘플공급부와 결합하여 빛을 발광하는 상기 발광미생물을 공급하는 미생물공급부와,
    상기 제 2샘플공급부와 상기 미생물공급부의 상기 오염수와 상기 발광미생물을 정량 이송시키는 정량펌프와,
    상기 정량펌프에 의하여 이송된 상기 오염수와 상기 발광미생물이 혼합하는 제 2혼합부와,
    상기 제 2혼합부에 유입된 물질을 배출하는 2방향밸브를 구비하고,
    상기 제 2혼합부는 상기 오염수와 혼합하여 발광한 상기 발광미생물을 제거하기 위하여 일회용 큐벳을 사용하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생태 독성 감시 장치는 상기 조류와 상기 발광미생물의 배양을 위한 온도조절장치와,
    상기 조류와 상기 발광미생물과 상기 오염수가 이동하는 공급배관과,
    상기 세정부에서 세척한 상기 오염수가 저장되는 배출부와,
    상기 생태 독성 감시 장치를 운영관리하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 형광측정부는 상기 오염수를 공급하는 제 1샘플공급부와,
    상기 제 1샘플공급부와 결합하여 형광을 발현하는 상기 조류를 공급하는 조류공급부와,
    상기 제 1샘플공급부와 상기 조류공급부의 상기 오염수와 상기 조류를 정량 이송시키는 정량펌프와,
    상기 정량펌프에 의하여 이송된 상기 오염수와 상기 조류가 혼합하는 제 1혼합부와,
    상기 제 1혼합부에 유입된 물질을 배출하는 2방향밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 조류는 다양한 파장의 형광을 발현하는 남조류, 녹조류, 규조류, 식물성 플랭크톤 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 세정부는 상기 조류와 상기 발광미생물이 지나간 상기 공급배관을 세척하는 제 1세정액를 저장하는 제 1세정부와,
    상기 오염수가 지나간 상기 공급배관을 세척하는 제 2세정액을 저장하는 제 2세정부와,
    상기 제 1세정액과 상기 제 2세정액이 이동하는 세정배관을 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 생태 독성 감시 장치는 상기 세정배관과 상기 공급배관이 접하는 위치에 3방향밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하는 광 감지부와,
    상기 광 감지부에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 분석하여 상기 오염수의 오염여부를 정량화하는 중앙처리부와,
    상기 중앙처리부의 결과를 표로 출력하는 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
  10. (a) 형광측정부의 조류와 발광측정부의 발광미생물이 공급배관을 통하여 상기 형광측정부와 상기 발광측정부 각각의 오염수와 혼합되는 단계;
    (b) 상기 오염수의 형광량과 발광량을 측정하는 단계;
    (c) 제어부에 의하여 제 1세정부와 제 2세정부의 세정액이 세정배관을 통하여 3방향밸브에 이송되는 단계;
    (d) 상기 3방향밸브에서 상기 공급배관을 차단하고 상기 세정배관을 개방하는 단계;
    (e) 상기 세정배관을 통해 상기 세정액이 상기 조류와 상기 발광미생물과 상기 오염수가 이동한 배관을 세척하는 단계;
    (f) 상기 세정액이 제 1혼합부와 제 2혼합부에 도달하는 단계;
    (g) 상기 제 1혼합부와 상기 제 2혼합부에 구비된 2방향밸브를 개방하여 상기 세정액을 배출부로 배출하는 단계;를 포함하는 생태 독성 감시 장치의 유지관리 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 형광측정부와 상기 발광측정부는 함께 작동하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치의 유지관리 방법.
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