KR101408133B1

KR101408133B1 - 살균용 전극 및 이를 이용한 수처리 방법

Info

Publication number: KR101408133B1
Application number: KR1020120038121A
Authority: KR
Inventors: 이재성; 이광현; 옥타비아 라트나사리
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2014-06-19
Also published as: KR20130115637A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 살균용 전극은 전선과 연결된 내부전극, 그리고 상기 내부전극의 표면에 위치하며, 패각분, 시멘트, 전도성 카본블랙 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 전극지지체를 포함한다. 상기 살균용 전극은 저렴한 비용으로 간단하게 제조할 수 있고, 효능 저하 시에 교체가 용이하면서도, 우수한 살균력 및 효율성을 갖는 살균용 전극을 제공할 수 있다.

Description

살균용 전극 및 이를 이용한 수처리 방법{ELECTRODE FOR STERILIZATION AND PROCESS FOR WATER TREATMENT USING THE SAME}

본 발명은 살균용 전극 및 이를 이용한 수처리 방법에 대한 것으로, 살균력이 우수하면서도 제조비용이 저렴하고 교체가 용이하며, 제조공정도 간단한 효율적인 살균용 전극 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.

대표적인 물을 살균하는 방법으로, 염소소독(Cl₂)을 이용한 방법이 있으나, 염소소독으로 물을 살균하는 경우에는 처리된 물에서 심한 냄새와 염소에 저항성을 갖는 미생물을 따로 제거하여야 하는 등의 비효율적인 면이 있다.

또한, 염소소독으로 처리된 물에는 여러 가지 몸에 해로운 부산물들(THMs, HANs, HAAs)이 생성될 수 있으므로 이를 제거해야하는 별도의 여과장치가 필요하다는 단점이 있다.

상기 염소소독을 이용한 방법 외의 다른 방법으로, 오존, 자외선, 과산화수소 등을 이용한 고도산화공정(Advanced Oxidation Process; AOP)이 있으나, 이러한 고도산화공정은 그 비용이 비싸고, 잔류살균효과가 적다는 단점이 있다.

이러한 기존의 물을 살균하는 방법들의 단점을 해결하기 위하여, 실험적인 방법으로 전기분해 방법이 시행되고 있다.

일반적으로 전기분해 방법은, 양극에서 직접 미생물을 제거하는 효과와 이차적으로 전기분해에 따른 생성물질(OH^-, O, 산소라디칼)에 의해 미생물을 제거하는 효과를 기대할 수 있다.

종래의 전기 분해 방법은 높은 전압을 걸어주어 양극과 음극의 전위차를 크게 하여야 하고, 이를 위해서는 양극의 산화를 막을 수 있는 양극의 백금 코팅 등이 필요하다.

대한민국 공개 특허공보 제10-2010-0125860호의 경우, 전극판 표면을 Ti, Pt, Ir, Ru 등의 고가의 금속으로 코팅을 하게 되어 생산단가가 증가하게 되는 단점이 있다.

대한민국 공개 특허공보 제10-2011-0009820호의 경우는, 전기분해에 사용되는 불용성 전극 자체의 저항값이 너무 크고 열이 많이 발생하여, 전체 시스템의 에너지가 많이 소모되어 효율성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 전극제조 방법에 사용된 에칭 공정은 복잡하여서 더욱 간편하게 제조할 수 있는 전극이 필요로 된다.

본 발명의 목적은 저렴한 비용으로 우수한 살균력, 경제성 및 효율성을 갖는 살균용 전극을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 살균용 전극을 이용한 수처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 살균용 전극은 전선과 연결된 내부전극, 그리고 상기 내부전극의 표면에 위치하며, 패각분, 시멘트, 전도성 카본블랙 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 전극지지체를 포함한다.

상기 내부전극은 티타늄, 스테인레스 스틸, 실리콘 카바이드, 흑연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것일 수 있다.

상기 전극지지체는 모래, 코코넛섬유, 실리콘 카바이드, 나무섬유, TiO₂가루 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 첨가물을 더 포함하는 것일 수 있다.

상기 전극지지체는 화학촉매를 더 포함할 수 있고, 상기 화학촉매는 티타늄옥사이드, 산화아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.

상기 전극지지체는 패각분 5 내지 20 중량%, 시멘트 10 내지 40 중량%, 전도성 카본블랙 20 내지 50 중량%, 그리고 첨가물 20 내지 60 중량%를 포함하는 것일 수 있고, 상기 첨가물은 모래, 코코넛섬유, 실리콘 카바이드, 나무섬유, TiO₂가루 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.

상기 전극지지체는 부피가 1 내지 120 cm²인 것일 수 있다.

상기 전극지지체는 부피저항이 1,000 내지 10,000 Ω .cm 인 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수처리 방법은, 상기 살균용 전극이 설치된 처리조에 방류수를 유입시키는 유입단계, 전원공급장치로부터 제공된 전류가 전선을 따라 상기 살균용 전극에 전달되는 전원공급단계, 그리고 상기 살균용 전극으로부터 항미생물 물질이 발생되는 처리단계를 포함한다.

상기 살균용 전극이 상기 처리조의 양극, 음극 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 구성하는 것일 수 있다.

상기 방류수는 무기염을 더 포함할 수 있고, 상기 무기염은 염화물, 탄산염, 황산염, 질산염, 인산염 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.

상기 수처리 방법은 배치식 또는 연속식인 것일 수 있다.

상기 전원공급장치로부터 제공되는 전류의 전압은 20 내지 80 V인 것일 수 있다.

상기 방류수가 상기 처리조에 머무는 처리시간이 2분 내지 120분인 것일 수 있다.

명세서 전체에서, 본 발명의 살균용 전극을 이용하여 처리하기 전의 물을 방류수라고 칭하였다. 본 발명의 살균용 전극은 오폐수 처리장에서 이미 1차 처리 또는 1차처리 및 2차처리가 완료된 방류수의 고도처리나 소독을 위하여 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 물로부터 미생물을 제거하거나 살균작용을 하기 위한 것이라면 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예인 살균용 전극(1)을 나타내는 도면이고, 도2는 상기 살균용 전극(1)의 단면을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 살균용 전극(1)은 전선(2)과 연결된 내부전극(3), 그리고 전극지지체(4)를 포함한다.

상기 전선(2)은 내부전극(3)과 연결되어 있고, 상기 연결은 별도의 연결부(미도시)로 연결될 수 있고, 상기 전선(2)과 상기 내부전극(3)이 직접 연결될 수도 있고, 상기 전선(2)이 상기 전극지지체(4)에 연결되고 상기 전극지지체(4)가 내부전극(3)과 접하여 연결된 형태일 수 있다.

상기 내부전극(3)은 전기전도성 소재가 적용될 수 있으며, 티타늄, 스테인레스 스틸, 실리콘 카바이드, 흑연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있고, 바람직하게 티타늄일 수 있다.

상기 내부전극(3)은 봉형, 판형, 육각형형태, 망사 형태의 판형 등의 형태로 이루어질 수 있으나, 내부전극의 역할을 할 수 있는 것이라면 적용할 수 있고, 상기 형태에 제한되지 않는다.

상기 전극지지체(4)는 패각분, 시멘트, 전도성 카본블랙 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하고, 바람직하게 패각분, 시멘트 및 전도성 카본블랙을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게 패각분, 시멘트, 전도성 카본블랙 및 첨가물을 포함할 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 상기 내부전극의 표면에 위치하며, 사각형, 원형, 삼각형, 오각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있고, 그 형태에 제한되지 않는다.

상기 살균용 전극의 구성으로 상기 전극지지체가 포함되면, 까다로운 에칭이나 코팅 등 별도의 공정이 필요하지 않으면서도, 상기 전극지지체의 전기전도성으로 인하여 전기 분해 방법으로 화학물을 생성할 수 있고, 이로 인하여 방류수를 살균, 소독하는 기능을 할 수 있는 유리한 효과가 있다. 또한, 재료를 혼합하여 성형하는 과정만으로 비교적 간단하게 상기 살균용 전극을 제조할 수 있어서 제조가 쉽고, 기존의 고가의 금속을 이용한 전극과 비교하여 경제성이 우수하며, 교체의 용이성도 좋아서 방류수 처리와 같은 수처리용으로 적용시에 경제성이나 수처리 효과의 면에서 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 전극지지체(4)는 그 내부에 위치하는 내부전극(3)이 방류수와 직접 접촉하지 않거나 직접 접촉하는 면적을 줄일 수 있도록 하여서, 고가의 전극이 방류수에 포함된 염 등에 의해서 산화되거나 부식되는 것을 막을 수 있으며, 전극의 수명을 늘려서 경제성도 향상시킬 수 있다.

본 발명의 살균용 전극은 전극지지체에 패각분을 포함한다. 상기 패각분은 패류의 딱딱한 껍질인 패각을 가공한 것으로, 패각은 CaCO₂를 주성분으로 하고 다공성 결정 구조를 가지는 각질층과, 키틴 등의 유기질 성분을 포함하는 각피층, 그리고 간극 등을 포함하여 구성된다. 상기 패각을 약 400 내지 550 ℃에서 열처리하여 패각분을 얻을 수 있으며, 이렇게 제조된 패각분은 패각의 각피층이 제거되고 다공성 구조의 각질층 등이 남아있는 형태일 수 있다.

상기 패각분을 적용하면 살균용 전극의 제조단가를 낮출 수 있으면서도 방류수와 살균용 전극이 접하는 면적을 넓힐 수 있다. 또한, 미생물과의 친화도가 우수한 패각분을 이용하고, 패각분 자체의 다공성 구조로 인하여 전극지지체와 미생물이 접촉할 수 있는 면적 자체도 넓일 수 있어서, 방류수 내의 미생물 제거 효과를 더욱 높일 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 모래, 코코넛섬유, 실리콘 카바이드, 나무섬유, TiO₂가루 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 첨가물을 더 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 전극지지체는 섬유질(fiber) 또는 담체(supporting material)를 더 포함하게 되어서 전극지지체 자체의 강도를 더욱 향상시킬 수 있고, 실리콘 카바이드를 더 포함하는 경우에는 더 큰 강도 향상 효과를 기대할 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 화학촉매를 더 포함할 수 있고, 상기 화학촉매는 티타늄옥사이드, 산화아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 전극지지체(4)에 상기 화학촉매를 더 포함하는 경우에는 살균과정에 있어서 촉매와 같이 작용하여 살균을 더욱 촉진할 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 패각분 5 내지 20 중량%, 시멘트 10 내지 40 중량%, 전도성 카본블랙 20 내지 50 중량%, 그리고 상기 첨가물 20 내지 60 중량%로 포함하는 것일 수 있다. 이러한 경우에는 상기 전극지지체의 강도를 향상시키면서도 저항을 적절한 범위로 조절할 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 바람직하게 패각분 5 내지 10 중량%, 시멘트 10 내지 30 중량%, 전도성 카본블랙 20 내지 30 중량%, 그리고 상기 첨가물 30 내지 50 중량%로 포함하는 것일 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 더욱 바람직하게 패각분 8 내지 13 중량%, 시멘트 20 내지 27 중량%, 전도성 카본블랙 25 내지 35 중량%, 그리고 상기 첨가물 30 내지 45 중량%로 포함하는 것일 수 있다. 이러한 경우에는 상기 전극지지체의 강도를 최적화하고, 부피저항을 최적화시킬 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 부피가 1 내지 120 cm²일 수 있고, 20 내지 80 cm²일 수 있으며, 28 내지 56 cm²일 수 있다. 상기 부피의 범위에서 상기 전극지지체의 저항을 최소화하면서 우수한 살균력을 얻을 수 있다.

상기 전극지지체(4)는 부피저항이 1,000 내지 10,000 Ω.cm인 것일 수 있고, 2,000 내지 8,000 Ω.cm인 것일 수 있으며, 바람직하게 2,000 내지 5,000 Ω.cm인 것일 수 있다. 상기 전극지지체가 상기 범위의 부피저항의 값을 갖는 경우에는 미생물 제거에 필요한 전압을 적절한 범위로 하면서도 우수한 미생물 제거 효과를 얻을 수 있다.

상기 살균용 전극의 저항이 커지면, 일정한 전압 하에서 전극을 통과하는 전류량이 상대적으로 줄어들게 되고, 이는 전기 분해 작용에 의한 미생물 제거 또는 살균력의 저하를 의미하므로, 일정한 수준 이상의 미생물 제거 효율과 살균력을 확보하기 위해서는 저항의 크기에 따라서 높은 전압을 인가하는 것이 필요하다. 따라서, 적절한 전압의 범위에서 우수한 미생물 제거 효과를 얻기 위해서는 상기 부피저항의 범위를 갖는 전극을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수처리 방법은 유입단계, 전원공급단계, 그리고 처리단계를 포함한다.

상기 유입단계는 상기 살균용 전극이 설치된 처리조에 방류수를 유입시키는 과정을 포함하고, 상기 전원공급단계는 전원공급장치로부터 제공된 전류가 전선을 따라 상기 살균용 전극에 전달되는 과정을 포함하며, 상기 처리단계는 상기 살균용 전극으로부터 항미생물 물질이 발생되는 과정을 포함한다.

상기 전원공급장치로부터 공급된 전류가 상기 살균용 전극에 전달되면, 상기 살균용 전극과 접하고 있는 방류수 내의 물분자를 산화시키거나, 방류수 내에 포함된 무기염들을 산화시켜서 항미생물 물질인 산소라디칼, 염소이온(Cl^-), 오존(O₃), 수산화이온(OH-) 등의 항미생물 물질을 형성시켜서 방류수 내의 미생물을 제거할 수 있다.

상기 살균용 전극은 상기 처리조의 양극 또는 음극으로 적용될 수 있고, 양극 및 음극으로 적용될 수 있으며, 상기 양극과 음극은 살균용 전극의 내부전극을 종류, 크기, 소재 등을 변경시켜서 변형하여 적용할 수 있다.

상기 방류수는 무기염을 더 포함할 수 있고, 상기 무기염은 염화물, 탄산염, 황산염, 질산염, 인산염 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 무기염은 상기 유입단계, 상기 전원공급단계, 그리고 상기 처리단계를 포함하는 어느 단계에서든 추가될 수 있다.

상기 방류수에 상기 무기염을 더 포함하는 경우에는 상기 방류수 내의 물분자를 산화시키거나, 방류수 내에 포함된 무기염들을 산화시켜서 발생하는 항미생물 물질에 의한 1차 미생물 제거 외에 상기 추가된 무기염에 의한 2차 미생물 제거가 이루어질 수 있어서 미생물 제거 효율을 더욱 높일 수 있다.

상기 전원공급장치로부터 제공되는 전압은 20 내지 80 V일 수 있고, 바람직하게 30 내지 70 V일 수 있으며, 더욱 바람직하게 40 내지 60 V일 수 있다, 상기 전압의 범위로 전원을 공급하는 경우에는 약 10분의 비교적 짧은 처리시간에도 90 % 이상의 미생물 제거 효과를 얻을 수 있다.

상기 방류수가 상기 처리조에 머무는 처리시간이 2분 내지 120분일 수 있고, 5분 내지 60분일 수 있으며, 5분 내지 30분일 수 있다. 상기 처리시간의 범위에서 효율적인 미생물 제거가 이루어질 수 있다.

상기 수처리 방법은 배치식 또는 연속식일 수 있다. 도3은 본 발명의 일 실시예인 수처리 방법이 배치식으로 이루어지는 경우를 예시한 도면이고, 도4는 본 발명의 일 실시예인 수처리 방법이 연속식으로 이루어지는 경우를 예시한 도면이다.

상기 도3을 참조하면, 상기 수처리 방법이 배치식으로 이루어지는 경우에는 처리조(40)와 그 내부에 위치하는 양극과 음극을 포함하는 전극들(10), 상기 전극들(10)과 연결된 전선(2), 상기 전선과 연결된 전원공급장치(70), 그리고 상기 처리조의 내부의 방류수(50)로 구성되며, 상기 방류수(50)는 무기염(60)을 더 포함할 수 있다.

상기 도4를 참조하면, 상기 수처리 방법이 연속식으로 이루어지는 경우에는 유입구(80)와 배출구(90)를 가지는 탱크(100)의 내부에 양극과 음극을 포함하는 전극들(10)이 위치하고, 상기 전극들(10)에 연결된 전선들(20), 그리고 상기 전선들에 연결된 전원공급장치(70)를 포함한다.

상기 탱크(100)에는 유입구(80)를 통하여 방류수(50)이 유입될 수 있고, 상기 방류수(50)는 무기염(60)을 더 포함할 수 있으며, 상기 탱크(100)에서 미생물이 제거된 방류수(50)는 배출구(90)를 통하여 배출될 수 있다.

본 발명의 살균용 전극은 기존의 전기 분해 방법에 적용되는 전극과 비교하여 제조 과정이 간단하고, 제조가 용이하며, 제조단가 또한 저렴하고, 교체의 용이성 또한 뛰어나며, 패각분의 우수한 미생물 친화도를 이용하여 미생물 제거 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 살균용 전극은 전극지지체를 구성하는 물질들을 혼합, 반죽하여서 내부전극에 부착하여 간단하게 전극지지체를 형성하는 방식으로 제조할 수 있어서, 제조방법이 단순하고 제조가 쉬운 장점도 있다.

본 발명의 살균용 전극을 이용한 수처리 방법은 기존의 염소를 첨가하는 방식 등과 다르게 이차오염의 염려가 없고, 부산물을 제거하기 위한 추가 공정이 필요로 하지 않으며, 경제성 있는 재료를 이용하여 교체용이성을 향상시키면서도 기존의 처리방법과 동일 또는 그 이상으로 효율적인 방류수 내에서 미생물을 제거 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 살균용 전극은 기존의 살균용 전극들과 다르게, 고가의 금속 등으로 전체 전극을 형성하지 않아서 경제성이 우수하며, 산화에 의하여 전극에 의한 살균 효능이 떨어지더라도 동일한 내부전극에 전극지지체만을 다시 형성하여서도 교체 적용이 가능하여 경제성 있으면서도 계속 사용이 가능한 살균용 전극을 제공할 수 있다.

본 발명의 살균용 전극은 제조단가가 저렴하면서도 간단한 방법으로 제조할 수 있고, 교체가 용이하며, 효율적으로 방류수로부터 미생물을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 수처리 방법은 상기 살균용 전극을 이용하여 전기분해방법을 응용하여 효율적이고 부산물에 의한 이차오염이 없이 방류수의 미생물을 제거할 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예인 살균용 전극을 나타내는 개념도이다.
도2는 상기 본 발명의 일 실시예인 살균용 전극의 단면을 나타내는 개념도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예인 수처리 방법이 배치식으로 이루어지는 경우를 예시한 개념도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예인 수처리 방법이 연속식으로 이루어지는 경우를 예시한 개념도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

살균용 전극의 제조예

1. 부피에 따른 저항의 측정

티타늄으로 이루어진 망사 형태의 판형 전극을 내부전극으로 준비하였다.

상기 내부전극에 전선을 연결하고, 상기 전선이 연결된 내부전극의 외부에 전극지지체를 형성하였다.

상기 전극지지체는 모래, 시멘트, 코코넛 섬유, 패각분, 전도성 카본 블랙, TiO₂ 분말를 적당량의 물과 혼합하여 반죽하여 상기 내부전극에 부착하였고, 이를 건조하여 제조하였다.

상기 방법으로 제조된 살균용 전극의 각각의 크기 및 전극부피를 하기 표1에 나타내었다.

	길이 (cm)	너비 (cm)	두께 (cm)	전극부피 (cm³)
실시예1-1	7	8	0.5	28
실시예1-2	8	9	0.5	36
실시예1-3	8	9	0.5	36
실시예1-4	7	8	1	56
실시예1-5	7	8	1,5	84
실시예1-6	7	8	2	112

상기 표1의 실시예들의 부피저항을 측정하였고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

	실시예 1-1	실시예 1-2	실시예 1-3	실시예 1-4	실시예 1-5	실시예 1-6
부피저항 (ohm.cm)	2,103	1,142	2,137	4,891	7,131	11,429

상기 표1 및 표2를 참조하면, 실시예 1-1 내지 1-6의 살균용 전극은 부피가 커질수록 부피저항이 커지는 결과를 보여주었다.

2. 조성물의 함량 변화에 따른 전극의 저항 측정

하기 표3의 조성으로 살균용 전극을 제조하였다. 상기 살균용 전극은 상기 1.에서의 제조방법과 동일하게 적용하였다.

전극구성물질	구성비 (중량%)
전극구성물질	실시예2-1	실시예2-2	실시예2-3
고운모래	15	10	10
시멘트	29	24	14
코코넛 섬유	15	25	35
패각분	10	10	10
전도성 카본블랙	30	30	30
TiO₂	1	1	1

상기 표3의 구성을 갖는 각 실시예들의 부피저항을 측정하여 하기 표4에 나타내었다. 하기 표4의 부피저항은 상기 표2에서 측정한 방법과 동일하게 측정되었다.

	실시예2-1	실시예2-2	실시예2-3
부피저항 (Volume resistivity) (obm.cm)	8,393	2,616	1,029

상기 표4의 결과를 참조하면, 실시예 2-3-의 경우가 부피저항이 가장 낮고, 상기 실시예 2-1의 경우는 내구성이나 강도 면에서 우수하며, 실시예 2-2-의 경우가 적절한 부피저항과 내구성을 갖춘 것으로 나타났다. 상기 실시예 2-1 내지 2-3은 시멘트에 모래(고운모래) 및 코코넛섬유의 첨가물을 더 포함하여서 시멘트만을 적용하는 경우보다 더 내구성 및 강도를 향상시켰다.

살균용 전극을 이용한 수처리의 실시예

1. 본 발명의 전극을 이용한 실시예

실시예 2-2에 의한 전극을 양극으로 하고, 실시예 2-2에 의한 음극으로 하여서 본 발명의 수처리 방법을 이용하여 살균력을 측정하였다. 상기 측정은 헤테로트로픽 박테리아(heterotrophic bacteria)를 이용하여 이루어졌으며, 배치식 처리조를 이용하여 실험하였다.

32 V와 59 V의 전압을 각각 인가하여 초기 박테리아 농도(No)와 해당 시간에서의 박테리아 농도(N)를 비교하여 측정하였고, 각 시간에 따른 수치를 하기 표5에 나타내었다. 또한, 살균력을 %로 하기 표5에 함께 나타내었다.

시간 (min)	생존율 (N/No)		살균력 (%)
시간 (min)	32V	59V	32V	59V
0	1	1	0	0
2	0.32	0.38	67.5	61.6
5	0.23	0.23	77.5	77.4
10	0.05	0.02	94.7	98
15	0.04	0	95.5	99.6
30	0.03	0	97.4	99.9
60	0.03	0	97.5	100

상기 표5를 참조하면, 32 V일 때 평균 효율성은 88.3%로 나타났고, 59 V일 때의 평균 효율성은 89.4%로 나타났다. 즉, 상대적으로 낮은 32 V의 전압조건에서도 우수한 살균효과를 보여주었다. 또한, 10분 경과 후의 경우는 32 V의 경우가 약 95 %의 살균력을, 59 V의 경우에는 약 98 %의 살균력을 보여주어서 두 경우 모두 우수한 살균효과가 있음을 확인할 수 있었다.

2. 염수 이온을 이용한 예

32V 전압 980mA의 전류가 흐르는 조건에서, Cl^-의 농도에 따른 살균력을 비교하였다. 하기 표6은 Cl^-의 농도가 100 mg/L인 경우와 10 mg/L인 경우의 살균력을 비교한 것으로, 염소 이온을 첨가한 것을 제외하면 상기 1. 본 발명의 전극을 이용한 실시예의 경우와 동일한 조건에서 실험하였다.

시간 (min)	생존율 (N/No)		살균력 (%)
시간 (min)	10 mg/L Cl^-	100 mg/L Cl^-	10 mg/L Cl^-	100 mg/L Cl^-
0	1	1	0	0
2	0.32	0.33	67.5	67.5
5	0.23	0.05	77.5	95.3
10	0.05	0.01	94.7	98.6
15	0.04	0.01	95.5	99.2
30	0.03	0.01	97.4	99.5
60	0.03	0	97.5	99.5

상기 표6을 참조하면, 100 mg/L의 농도에서 더 높은 살균력을 보여 주지만 10 mg/L에서 또한 97.5%의 높은 살균력이 있음을 확인할 수 있었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 살균용 전극 2: 전선
3: 내부전극 4: 전극지지체
10: 살균용 전극 20: 전선
40: 처리조 50: 방류수(물)
60: 무기염 70: 전원공급장치
80: 유입구 90: 배출구
100: 탱크

Claims

전선과 연결된 내부전극, 그리고
상기 내부전극의 표면에 위치하며, 패각분, 시멘트 및 전도성 카본블랙을 포함하는 전극지지체
를 포함하는 살균용 수처리 전극.
제1항에 있어서,
상기 내부전극은 티타늄, 스테인레스 스틸, 실리콘 카바이드, 흑연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것인 살균용 수처리 전극.
제1항에 있어서,
상기 전극지지체는 모래, 코코넛섬유, 실리콘 카바이드, 나무섬유, TiO₂가루 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 첨가물을 더 포함하는 것인 살균용 수처리 전극.
제1항에 있어서,
상기 전극지지체는 화학촉매를 더 포함하고,
상기 화학촉매는 티타늄옥사이드, 산화아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 살균용 수처리 전극.
제1항에 있어서,
상기 전극지지체는 패각분 5 내지 20 중량%, 시멘트 10 내지 40 중량%, 전도성 카본블랙 20 내지 50 중량%, 그리고 첨가물 20 내지 60 중량%를 포함하는 것이고,
상기 첨가물은 모래, 코코넛섬유, 실리콘 카바이드, 나무섬유, TiO₂가루 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 살균용 수처리 전극.
제1항에 있어서,
상기 전극지지체는 부피가 1 내지 120 cm²인 것인 살균용 수처리 전극.
제1항에 있어서,
상기 전극지지체는 부피저항이 1,000 내지 10,000 Ω .cm 인 것인 살균용 수처리 전극.
제1항에 따른 살균용 수처리 전극이 설치된 처리조에 방류수를 유입시키는 유입단계,
전원공급장치로부터 제공된 전류가 전선을 따라 상기 살균용 수처리 전극에 전달되는 전원공급단계, 그리고
상기 살균용 수처리 전극으로부터 항미생물 물질이 발생되는 처리단계
를 포함하는 수처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 살균용 수처리 전극이 상기 처리조의 양극, 음극 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 구성하는 것인 수처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 방류수는 무기염을 더 포함하고,
상기 무기염은 염화물, 탄산염, 황산염, 질산염, 인산염 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인 수처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 수처리 방법은 배치식 또는 연속식인 것인 수처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 전원공급장치로부터 제공되는 전류의 전압은 20 내지 80 V인 것인 수처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 방류수가 상기 처리조에 머무는 처리시간이 2분 내지 120분인 것인 수처리 방법.