KR101596869B1 - 저온 플라즈마 수처리 장치 및 수처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고도수를 처리하는 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 저온 플라즈마를 이용하여 고도수의 살균 및 멸균 처리를 수행할 할 수 있게 하는 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법은, 고도수를 인입시키는 인입부;와, 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 필터부;와, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 기체주입부 및 액체주입부;와, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 주입된 기체를 미세기포로 변환시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제1플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부와 병렬로 설치되되, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 기체주입부 및 액체주입부;와, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 주입된 기체를 미세기포로 변환시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제2플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로의 고도수 인입을 제어하는 밸브;와, 처리된 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법은, 고도수를 인입시키는 인입부;와, 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 필터부;와, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 기체주입부 및 액체주입부;와, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 주입된 기체를 미세기포로 변환시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제1플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부와 병렬로 설치되되, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 기체주입부 및 액체주입부;와, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 주입된 기체를 미세기포로 변환시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제2플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로의 고도수 인입을 제어하는 밸브;와, 처리된 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고도수를 처리하는 수처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 저온 플라즈마를 이용하여 고도수의 살균 및 멸균 처리를 수행할 할 수 있게 하는 수처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
저온 플라즈마는 플라즈마를 발생시키는데 고가의 장비가 필요치 않고, 플라즈마 충격파와 플라즈마가 물에 작용하여 발생하게 되는 수산기(hydroxyl radical, OH-)의 강력한 멸균 작용으로 인해, 미생물을 제거하여 살균처리를 하는데 널리 쓰이고 있다. 저온 플라즈마는 대면적에 방전이 일어나 대면적을 처리하는데 유용하고, 저온 플라즈마가 수중에서 발생할 때 생성되는 수산기는 오존(O3) 및 염소(Cl2)보다 강한 산화력을 가져 살균에 효과적인 물질이지만 인체에는 무해하기 때문이다.
수중방전을 통해 저온 플라즈마가 발생하게 되면, 물(H2O)은 수소(H+)와 산소(O2-)의 이온상태로 분해되고 미세기포로 수중에 확산된다. 상기 수소(H+)와 산소(O2-) 이온은 물(H2O)과 반응하여, 수산화기(OH-) 및 과산화수소(H2O2)가 생성되는데 과산화수소는 표면 증발하게 되고, 수산화기는 멸균 및 산화분해작용을 하게 된다.
이 과정 중 수중에 포함되는 미세기포는 화학적 작용을 활성화시키는 촉매역할을 하게 된다. 따라서 저온 플라즈마를 활용한 살균장치에 미세기포를 별도로 첨가하여 살균효과를 극대화시킨 장치들도 다수 있으나, 부가적인 기포 발생 장치가 필요하여 비용적 문제가 발생하게 된다. 또한, 다량의 고도수를 고속으로 처리하기 위해서는 살균장치를 병렬로 설치해야하는 구조로 고안되어 설치 효율이 낮아지게 된다. 그리고, 선박 등에 설치하여 이동식으로 살균작업을 시행할 때 플라즈마 발생 장치에 이상이 발생할 경우 작업을 지속하기 위한 별도의 대안이 마련되지 않은 실정이고, 플라즈마에 의해 물이 이온화되어 살균작용이 발생하고 있는 지를 살균작업 중에 실시간으로 확인할 수 있는 방법이 없는 실정이다.
본 발명의 일 측면은, 최소한의 장치로 수중에 미세기포를 발생시킨 후 단시간에 다량의 수산기를 발생시켜, 다량의 고도수를 고속으로 살균처리시킬 수 있는 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은, 선박 등의 수상 이동 장치에 부설하여 살균작업을 시행할 시 플라즈마 발생 장치에 이상이 발생할 경우, 살균작업을 지속하기 위한 대체 수단이 마련된 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 물이 이온화되어 살균작용이 발생하고 있는 지를 살균작업 중에 실시간으로 확인할 수 있는 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 고도수를 인입시키는 워터펌프 및 인입관을 포함하는 인입부;와, 인입부에서 인입된 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 필터부;와, 필터부를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체를 주입시키는 기체주입부;와, 필터부를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 액체를 주입시키는 액체주입부;와, 기체주입부 및 액체주입부와 직렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제1플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부와 병렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제2플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로의 고도수 인입을 제어하는 밸브;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 필터부는, 인입부의 고도수가 인입되는 단부에 설치되어, 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 제1필터;와, 인입부의 고도수가 토출되는 단부에 설치되어 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키되, 필터링된 부유물 및 고체를 필터부 외부로 인출시킬 수 있는 인출구가 구비된 제2필터;를,포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제1플라즈마발생부의 전극장치 및 제2플라즈마발생부의 전극장치는, 제1플라즈마발생부 및 제1플라즈마발생부의 외관을 형성시키는 파이프의 내주면에 설치되는, 티타늄 재질의 매쉬 파이프 형상의 양전극;과, 양전극의 중앙부에 단면의 중심이 위치되되, 단면이 십(十)자 형상을 이루는 다수의 판형의 전도체가 단면의 중심을 축으로 다단 회전되고 연속 및 연결되며 일렬로 배치되는 음전극;을, 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제1플라즈마발생부의 미세기포발생장치 및 제2플라즈마발생부의 미세기포발생장치는, 양전극의 중앙부에 단면의 중심이 위치되되, 단면이 십(十)자 형상을 이루는 다수의 판형의 전도체가 단면의 중심을 축으로 다단 회전되고 연속 및 연결되며 일렬로 배치되는 상기 음전극;인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제1플라즈마발생부의 전극장치 및 제2플라즈마발생부의 전극장치는, 양전극은 플러스 직류전원을 공급받고, 음전극은 마이너스 직류전원을 공급받는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 밸브는, 고도수를 제2플라즈마발생부를 제외한 제1플라즈마발생부로 인입시키도록 제어하거나, 고도수를 제1플라즈마발생부를 제외한 제2플라즈마발생부로 인입시키도록 제어하거나, 고도수를 제1플라즈마발생부 및 제2플라즈마발생부로 동시에 인입시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 반응검출부는, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 육안으로 확인시키는, 투명한 재질의 토출관;과, 토출관 상에 설치되어, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 검출시키는 색상검출센서;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 제1플라즈마발생부 및 제2플라즈마발생부와 반응검출부 사이에 설치되어, 다량의 기포로 인해 유체의 유동이 원활하지 못하거나 플라즈마 반응이 효과적으로 발생되지 못할 시, 저온 플라즈마 수처리 장치 내부의 기체 및 액체를 배출시킬 수 있는 드레인부;를,더 포함하는 것을 특징으로 한다.
고도수를 인입시키는 워터펌프 및 인입관을 포함하는 인입부;와, 인입부를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체를 주입시키는 기체주입부;와, 인입부를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 액체를 주입시키는 액체주입부;와, 기체주입부 및 액체주입부와 직렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제1플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부와 병렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제2플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로의 고도수 인입을 제어하는 밸브;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부;를, 포함하는 저온 플라즈마 수처리 장치에 있어서,
본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 방법은, 고도수를 저온 플라즈마 수처리 장치에 인입시키는 인입단계;와, 기체주입부 및 액체주입부를 통하여, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 주입단계;와, 제1플라즈마발생부를 통하여, 주입단계를 거친 고도수를 교반시키며 미세기포를 발생시키는 동시에, 플라즈마 반응을 발생시키는 제1차플라즈마반응단계;와, 제1차플라즈마반응단계를 거친 고도수의 플라즈마 반응결과를 반응검출부를 통하여 확인시키는 제1차반응확인단계;와, 제1차반응확인단계의 반응결과에 따라 밸브를 조작하여 고도수를 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로 인입시키는 밸브조작단계;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부를 통하여, 주입단계를 거친 고도수를 교반시키며 미세기포를 발생시키는 동시에, 플라즈마 반응을 발생시키는 제2차플라즈마반응단계;와, 제2차플라즈마반응단계를 거친 고도수의 플라즈마 반응결과를 반응검출부를 통하여 확인시키는 제2차반응확인단계;를, 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법은, 최소한의 장치로 수중에 미세기포를 발생시킨 후 단시간에 다량의 수산기를 발생시켜, 다량의 고도수를 고속으로 살균처리시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법은, 선박 등의 수상 이동 수단에 부설되어 살균작업을 시행할 시 플라즈마 발생 장치에 이상이 발생할 경우, 살균작업을 지속하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법은, 물이 이온화되어 살균작용이 발생하고 있는 지를 살균작업 중에 실시간으로 확인할 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 입면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제1플라즈마발생부의 입단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 전극장치 및 미세기포발생장치의 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 작동 설명도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 작동 설명도이다.
도 5c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 작동 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 방법의 작업수행 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제1플라즈마발생부의 입단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 전극장치 및 미세기포발생장치의 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 작동 설명도이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 작동 설명도이다.
도 5c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 작동 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 방법의 작업수행 블럭도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 한 개 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 입면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 고도수를 인입시키는 워터펌프(110) 및 인입관(120)을 포함하는 인입부(100);와, 인입부(100)에서 인입된 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 필터부(200);와, 필터부(200)를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체를 주입시키는 기체주입부(300);와, 필터부(200)를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 액체를 주입시키는 액체주입부(400);와, 기체주입부(300) 및 액체주입부(400)와 직렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부(300)에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부(400)에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치(530)를, 포함하는 제1플라즈마발생부(500);와, 제1플라즈마발생부(500)와 병렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부(300)에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부(400)에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치(530)를, 포함하는 제2플라즈마발생부(600);와, 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)로의 고도수 인입을 제어하는 밸브(700);와, 제1플라즈마발생부(500) 및 제2플라즈마발생부(600)와 반응검출부(900) 사이에 설치되어, 다량의 기포로 인해 유체의 유동이 원활하지 못하거나 플라즈마 반응이 효과적으로 발생되지 못할 시, 저온 플라즈마 수처리 장치 내부의 기체 및 액체를 배출시킬 수 있는 드레인부(800);와, 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)에서 처리된 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부(900);로, 구성된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 워터펌프(110) 및 인입관(120)을 포함하는 인입부(100)를 통하여 고도수를 인입시키게 되고, 인입된 고도수에 기체주입부(300) 및 액체주입부(400)를 통하여 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키게 된다. 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체는 플라즈마 반응을 직접적으로 활성화시키기보다는 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)에서 미세기포로 변환되기 위한 원료 기체로써 주입된다. 따라서 기체의 종류는 특정되지 않는 것이 바람직하며, 일반적인 대기를 주입시킬 수 있다. 그리고 플라즈마 반응을 활성화시키는 액체는 고도수 상에 용해된 이온화 물질의 양을 증가시켜 플라즈마 방전이 원활히 발생되게 하기 위해 주입하는 것이다. 해수를 살균하고자 하는 경우, 해수는 용해된 염화나트늄(NaCl)을 다량 포함하고 있어서 수중에 이온화 물질(Na+, Cl-)을 포함하게 되므로 별도의 액체 주입이 필요하지 않다. 그러나 담수를 살균하고자 하는 경우, 담수는 이온화 물질을 다량 포함하고 있지 않으므로 플라즈마 방전이 원활히 발생되게 하기 위해 이온화 물질을 포함하는 액체를 주입시킬 필요가 있게 된다. 액체의 종류는 특정되지 않는 것이 바람직하며, 비용과 편의를 고려하여 소금물을 주입시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 필터부(200)는, 인입부(100)의 고도수가 인입되는 단부에 설치되어, 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 제1필터(210);와, 인입부(100)의 고도수가 토출되는 단부에 설치되어 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키되, 필터링된 부유물 및 고체를 필터부(200) 외부로 인출시킬 수 있는 인출구가 구비된 제2필터(220);로, 구성된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 제1필터(210)와 제2필터(220)를 포함하는 필터부(200)를 통하여, 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키게 된다. 제1필터(210)는 고도수가 인입되는 인입부(100)의 단부에 설치되며, 제2필터(220)에는 필터링된 부유물 및 고체를 필터부(200) 외부로 인출시킬 수 있는 인출구가 구비된다. 필터부(200)가 설치되는 목적은 제1플라즈마발생부(500)와 제2플라즈마발생부(600)의 살균 효율을 증대시키기 위해서이다. 제1플라즈마발생부(500)와 제2플라즈마발생부(600)는 내부에 전극장치 및 미세기포발생장치를 포함하는 파이프 형상의 구조인데, 고도수에 부유물 및 고체가 포함되어 있다면 유체의 흐름이 원활하지 못하거나 파이프가 막힐 우려가 있다. 따라서 필터부(200)는 제1필터(210)와 제2필터(220)를 통하여 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키게 된다. 제1필터(210)는 1차로 비교적 부피가 큰 부유물 및 고체를 필터링시키고 필터링된 부유물 및 고체는, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치로의 유입이 애초에 차단되게 된다. 제2필터(220)는 제1필터(210)를 통해 1차로 필터링된 고도수를 2차로 필터링하게 된다. 제2필터(220)는 제1필터(210)와 달리 본 장치의 내부에 위치하게 되므로, 필터링된 부유물 및 고체를 본 장치의 외부로 인출시킬 필요가 있다. 따라서 제2필터(220)에는 필터링된 부유물 및 고체를 필터부(200) 외부로 인출시킬 수 있는 인출구가 구비된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 반응검출부(900)는, 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)에서 처리된 고도수의 색상을 육안으로 확인시키는, 투명한 재질의 토출관(910);과, 토출관(910) 상에 설치되어, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 검출시키는 색상검출센서(920);로, 구성된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 토출관(910)과 색상검출센서(920)를 포함하는 반응검출부(900)를 통하여, 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)에서 처리된 고도수의 처리상태를 확인시키게 된다. 반응검출부(900)는 처리된 고도수의 처리상태 중, 고도수의 색상을 확인할 목적으로 설치된다. 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)에서 정상적으로 처리된 고도수는 다량의 미세기포를 포함하게 된다. 액체가 미세기포를 포함하게 되면 될수록 액체는 백색으로 변하게 된다. 따라서 백색의 정도를 확인하는 것으로 미세기포의 활성화도와 플라즈마 반응의 정도를 확인하는 것이 가능하게 된다. 그러므로 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부(900)는, 고도수에 미세기포의 활성화도 및 이온화도 및 살균작용의 정도를 살균작업 중에 실시간으로 확인시키게 된다.
반응검출부(900)의 토출관(910)은 투명한 재질로 형성되어, 처리된 고도수의 색상을 육안으로 확인시키게 된다. 그러나 육안으로 확인하는 것은 색상의 정도를 정량화하여 파악하는 것이 불가능하다. 따라서 토출관(910)을 통한 확인은 즉시적이고 관능적으로 고도수의 색상을 확인하는 1차적 확인이다.
반응검출부(900)의 색상검출센서(920)는, 처리된 고도수의 색상을 수치화 및 정량화시킨다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 반응검출부(900)의 색상검출센서(920)를 통하여, 고도수의 플라즈마 반응도를 정량적으로 확인하는 것이 가능하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제1플라즈마발생부의 입단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 전극장치 및 미세기포발생장치의 사시도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제1플라즈마발생부(500)의 전극장치는, 티타늄 재질의 매쉬 파이프 형상의 양전극(510)과, 양전극(510)의 중앙부에 단면의 중심이 위치되되, 단면이 십(十)자 형상을 이루는 다수의 판형의 전도체가 단면의 중심을 축으로 다단 회전되고 연속 및 연결되며 일렬로 배치되는 음전극(520)으로 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 음전극(520)은, 플라즈마 방전을 일으키는 전극의 역할 외에도, 기체주입부(300)에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부(400)에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치(530)의 역할로도 설치되게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 양전극(510)은 플러스 직류전원을 공급받고, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 음전극(520)은 마이너스 직류전원을 공급받는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 제2플라즈마발생부(600)는, 제1플라즈마발생부(500)와 동일한 구조와 구성요소로 형성된다.
양전극(510)의 재질은 티타늄으로, 고속으로 통과되는 고도수와 지속적으로 접촉함으로써 부식되는 것을 최대한 방지하기 위한 재료이다. 또 양전극(510)은 매쉬 파이프 형상으로 구성되는데, 플라즈마 방전이 일어나는 면적을 극대화하기 위한 형상이다.
그리고 음전극(520)은 단면이 십(十)자 형상을 이루는 다수의 판형의 전도체가 단면의 중심을 축으로 다단 회전되고 연속 및 연결되며 일렬로 배치되는데, 이 역시 플라즈마 방전이 일어나는 면적을 극대화하기 위한 형상이다. 또한 음전극(520)의 전체적 형상은 소용돌이를 발생시키는 스크류와 유사하나 단면이 십(十)자 형상을 이루는 개개의 판형의 전도체는 제1플라즈마발생부(500)의 내부를 고속으로 통과하는 고도수와 충돌 및 마찰을 발생시킨다. 따라서 제1플라즈마발생부(500)의 내부를 통과하는 고도수는 소용돌이가 발생되는 동시에 다단으로 분수(分水)되고 합수(合水)되는 과정을 거쳐 교반되고, 고도수에 주입된 기체의 기포 역시 다단으로 분쇄되는 과정을 거쳐 미세기포로 변환되게 된다. 그런데 이러한 과정과 양전극(510) 및 음전극(520)을 통한 플라즈마 방전이 동시에 진행되기 때문에, 물의 이온화 및 수산기의 발생이 더욱 활성화되는 것이 가능하게 된다.
상기 음전극(520)은, 기체주입부(300)에서 주입된 기체를 미세기포를 변환시키는 미세기포발생장치(530)의 역할도 수행하게 되어, 플라즈마 수처리 장치에 별도로 미세기포를 변환시키 위한 장치를 부설할 필요가 없게 되고, 종래의 미세기포를 변환시키 위한 장치에 비해 현격히 저렴한 비용으로 미세기포를 발생시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 음전극(520)을 통해, 고도수가 소용돌이가 발생되는 동시에 다단으로 분수(分水)되고 합수(合水)되는 과정과, 고도수에 주입된 기체의 기포가 다단으로 분쇄되는 과정은, 고도수의 유속이 높으면 높을수록 더욱 활발해지기 때문에, 다량의 고도수를 고속으로 처리하더라도 물의 이온화 및 수산기의 발생은 고도수의 양에 비해 감소하지 않게 되어, 다량의 고도수를 고속으로 살균처리하는 것이 가능하게 된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 작동 설명도들이다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치의 밸브(700)는, 고도수를 제2플라즈마발생부(600)를 제외한 제1플라즈마발생부(500)로 인입시키도록 제어하거나, 고도수를 제1플라즈마발생부(500)를 제외한 제2플라즈마발생부(600)로 인입시키도록 제어하거나, 고도수를 제1플라즈마발생부(500) 및 제2플라즈마발생부(600)로 동시에 인입시키도록 제어하게 된다.
제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)로 고도수를 선택적으로 인입시키는 이유는, 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)에 이상현상이나 작동불량현상이 발생할 시, 혹은 보다 다량의 고도수를 처리해야할 필요가 발생했을 시, 살균작업을 원활하게 수행하기 위해서이다.
수처리 장치가 선박 등의 수상 이동 수단에 부설되어 살균작업을 시행할 경우에, 수처리 장치에 이상이 발생하게 되면 수상 이동 수단 상에서는 문제를 해결한 수단이 제한되게 된다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 제1플라즈마발생부(500) 및 제2플라즈마발생부(600)를 구비하여, 한 곳에 이상이 발생하더라도 다른 곳을 이용하여 살균작업을 지속하는 것이 가능하고, 다른 곳의 작업 수행 중에 한 곳의 수리 및 조치를 취하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치는, 미세기포의 활성화도 및 이온화도 및 살균작용의 정도를 살균작업 중에 실시간으로 확인시킬 수 있는 반응검출부(900)를 구비하고 있기 때문에, 제1플라즈마발생부(500) 내지 제2플라즈마발생부(600)의 선택을 손쉽게 결정할 수 있다.
또한, 보다 다량의 고도수를 처리해야할 필요가 발생했을 시에는, 제1플라즈마발생부(500) 및 제2플라즈마발생부(600) 모두에 고도수를 인입시켜, 더 많은 양의 고도수를 살균처리하는 것이 가능하게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 방법의 작업수행 블럭도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 방법은, 고도수를 인입시키는 워터펌프 및 인입관을 포함하는 인입부;와, 인입부를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체를 주입시키는 기체주입부;와, 인입부를 거친 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 액체를 주입시키는 액체주입부;와, 기체주입부 및 액체주입부와 직렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제1플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부와 병렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제2플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로의 고도수 인입을 제어하는 밸브;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부;를, 포함하는 저온 플라즈마 수처리 장치에 있어서, 고도수를 저온 플라즈마 수처리 장치에 인입시키는 인입단계(S10);와, 기체주입부 및 액체주입부를 통하여, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 주입단계(S20);와, 제1플라즈마발생부를 통하여, 주입단계(S20)를 거친 고도수를 교반시키며 미세기포를 발생시키는 동시에, 플라즈마 반응을 발생시키는 제1차플라즈마반응단계(S30);와, 제1차플라즈마반응단계(S30)를 거친 고도수의 플라즈마 반응결과를 반응검출부를 통하여 확인시키는 제1차반응확인단계(S40);와, 제1차반응확인단계(S40)의 반응결과에 따라 밸브를 조작하여 고도수를 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로 인입시키는 밸브조작단계(S50);와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부를 통하여, 주입단계를 거친 고도수를 교반시키며 미세기포를 발생시키는 동시에, 플라즈마 반응을 발생시키는 제2차플라즈마반응단계(S60);와, 제2차플라즈마반응단계(S60)를 거친 고도수의 플라즈마 반응결과를 반응검출부를 통하여 확인시키는 제2차반응확인단계(S70);를, 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 방법은, 고도수의 플라즈마 반응결과를 실시간으로 확인하여, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부의 이상을 감지하고, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로 고도수를 선택적으로 인입시켜, 고도수의 살균처리작업의 효율성을 극대화시키게 된다.
제1차플라즈마반응단계(S30)는, 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부가 플라즈마 반응을 발생시킨다. 그리고 제1차반응확인단계(S40)를 통하여, 현재의 장치 상태를 유지할지 변경할지를 결정하게 된다. 상기의 결정 후 밸브조작단계(S50)를 통하여, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 작동하는 제2차플라즈마반응단계(S60)가 수행된다.
본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 방법은, 도 5a 내지 도 5c와 관련된 상세한 설명과 연계된 것으로, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로 고도수를 인입시키는 선택의 결정 기준은, 도 5a 내지 도 5c와 관련된 상세한 설명의 내용을 따른다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저온 플라즈마 수처리 장치 및 방법은, 고도수를 인입시키는 인입부;와, 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 필터부;와, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 기체주입부 및 액체주입부;와, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 주입된 기체를 미세기포로 변환시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제1플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부와 병렬로 설치되되, 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 기체주입부 및 액체주입부;와, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 주입된 기체를 미세기포로 변환시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제2플라즈마발생부;와, 제1플라즈마발생부 내지 제2플라즈마발생부로의 고도수 인입을 제어하는 밸브;와, 처리된 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부;를, 포함하여, 다량의 고도수의 살균 및 멸균 처리를 고속으로 수행할 할 수 있게 하는 수처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100...인입부
110...워터펌프
120...인입관
200...필터부
210...제1필터
220...제2필터
300...기체주입부
400...액체주입부
500...제1플라즈마발생부
510...양전극
520...음전극
530...미세기포발생장치
600...제2플라즈마발생부
700...밸브
800...드레인부
900...반응검출부
910...토출관
920...색상검출센서
110...워터펌프
120...인입관
200...필터부
210...제1필터
220...제2필터
300...기체주입부
400...액체주입부
500...제1플라즈마발생부
510...양전극
520...음전극
530...미세기포발생장치
600...제2플라즈마발생부
700...밸브
800...드레인부
900...반응검출부
910...토출관
920...색상검출센서
Claims (9)
- 고도수를 인입시키는 워터펌프 및 인입관을 포함하는 인입부;와,
상기 인입부에서 인입된 상기 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 필터부;와,
상기 필터부를 거친 상기 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체를 주입시키는 기체주입부;와,
상기 필터부를 거친 상기 고도수에 플라즈마 반응을 활성화시키는 액체를 주입시키는 액체주입부;와,
상기 기체주입부 및 상기 액체주입부와 직렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 상기 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 상기 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 상기 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제1플라즈마발생부;와,
상기 제1플라즈마발생부와 병렬로 설치된 파이프 형상으로 구비되되, 상기 파이프 내부에, 저온 플라즈마를 발생시키는 전극장치와, 상기 기체주입부에서 주입된 기체를 미세기포로 변환시키고 상기 액체주입부에서 주입된 액체를 교반시키는 미세기포발생장치를, 포함하는 제2플라즈마발생부;와,
상기 제1플라즈마발생부 내지 상기 제2플라즈마발생부로의 상기 고도수 인입을 제어하는 밸브;와,
상기 제1플라즈마발생부 내지 상기 제2플라즈마발생부에서 처리된 상기 고도수의 색상을 확인 및 검출시키는 반응검출부;를,
포함하되,
상기 제1플라즈마발생부의 상기 전극장치 및 상기 제2플라즈마발생부의 상기 전극장치는,
상기 제1플라즈마발생부 및 상기 제2플라즈마발생부의 외관을 형성시키는 파이프의 내주면에 설치되는, 티타늄 재질의 매쉬 파이프 형상의 양전극;과,
상기 양전극의 중앙부에 단면의 중심이 위치되되, 상기 단면이 십(十)자 형상을 이루는 다수의 판형의 전도체가 상기 단면의 중심을 축으로 다단 회전되고 연속 및 연결되며 일렬로 배치되는 음전극;을,
포함하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 수처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 필터부는,
상기 인입부의 상기 고도수가 인입되는 단부에 설치되어, 상기 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키는 제1필터;와,
상기 인입부의 상기 고도수가 토출되는 단부에 설치되어 상기 고도수에 첨가된 부유물 및 고체를 필터링시키되, 필터링된 상기 부유물 및 상기 고체를 상기 필터부 외부로 인출시킬 수 있는 인출구가 구비된 제2필터;를,
포함하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 수처리 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1플라즈마발생부의 상기 미세기포발생장치 및 상기 제2플라즈마발생부의 상기 미세기포발생장치는,
상기 양전극의 중앙부에 단면의 중심이 위치되되, 상기 단면이 십(十)자 형상을 이루는 다수의 판형의 전도체가 상기 단면의 중심을 축으로 다단 회전되고 연속 및 연결되며 일렬로 배치되는 상기 음전극;인 것을
특징으로 하는 저온 플라즈마 수처리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1플라즈마발생부의 상기 전극장치 및 상기 제2플라즈마발생부의 상기 전극장치는,
상기 양전극은 플러스 직류전원을 공급받고,
상기 음전극은 마이너스 직류전원을 공급받는 것을,
특징으로 하는 저온 플라즈마 수처리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 밸브는,
상기 고도수를 상기 제2플라즈마발생부를 제외한 상기 제1플라즈마발생부로 인입시키도록 제어하거나,
상기 고도수를 상기 제1플라즈마발생부를 제외한 상기 제2플라즈마발생부로 인입시키도록 제어하거나,
상기 고도수를 상기 제1플라즈마발생부 및 상기 제2플라즈마발생부로 동시에 인입시키도록 제어하는 것을,
특징으로 하는 저온 플라즈마 수처리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 반응검출부는,
상기 제1플라즈마발생부 내지 상기 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 육안으로 확인시키는, 투명한 재질의 토출관;과,
상기 토출관 상에 설치되어, 상기 제1플라즈마발생부 내지 상기 제2플라즈마발생부에서 처리된 고도수의 색상을 검출시키는 색상검출센서;를,
포함하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 수처리 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 저온 플라즈마 수처리 장치는,
상기 제1플라즈마발생부 및 상기 제2플라즈마발생부와 상기 반응검출부 사이에 설치되어, 다량의 기포로 인해 유체의 유동이 원활하지 못하거나 플라즈마 반응이 효과적으로 발생되지 못할 시, 상기 저온 플라즈마 수처리 장치 내부의 기체 및 액체를 배출시킬 수 있는 드레인부;를,
더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마 수처리 장치.
- 제1항의 저온 플라즈마 수처리 장치를 이용하여,
상기 고도수를 상기 저온 플라즈마 수처리 장치에 인입시키는 인입단계;와,
상기 기체주입부 및 상기 액체주입부를 통하여, 상기 플라즈마 반응을 활성화시키는 기체 및 액체를 주입시키는 주입단계;와,
상기 제1플라즈마발생부를 통하여, 상기 주입단계를 거친 상기 고도수를 교반시키며 상기 미세기포를 발생시키는 동시에, 상기 플라즈마 반응을 발생시키는 제1차플라즈마반응단계;와,
상기 제1차플라즈마반응단계를 거친 상기 고도수의 플라즈마 반응결과를 상기 반응검출부를 통하여 확인시키는 제1차반응확인단계;와,
상기 제1차반응확인단계의 반응결과에 따라 상기 밸브를 조작하여 상기 고도수를 상기 제1플라즈마발생부 내지 상기 제2플라즈마발생부로 인입시키는 밸브조작단계;와,
상기 제1플라즈마발생부 내지 상기 제2플라즈마발생부를 통하여, 상기 주입단계를 거친 상기 고도수를 교반시키며 상기 미세기포를 발생시키는 동시에, 상기 플라즈마 반응을 발생시키는 제2차플라즈마반응단계;와,
상기 제2차플라즈마반응단계를 거친 상기 고도수의 플라즈마 반응결과를 상기 반응검출부를 통하여 확인시키는 제2차반응확인단계;를 거쳐 상기 고도수를 처리하는 저온 플라즈마 수처리 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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