KR101811639B1 - 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 수용액 살균장치는, 나선형 형상으로 형성되고, 자외선 투과성을 가지며, 내부로 수용액이 이동하는 수용액 이동관, 수용액 이동관의 외주면에 설치되어 수용액 이동관 내의 수용액에 자외선을 조사하여 살균하는 자외선 조사부 및 수용액 이동관을 둘러싸게 형성되고, 자외선 조사부에서 조사되는 자외선을 수용액 이동관 방향으로 반사하여 수용액 이동관 내의 수용액을 살균하는 자외선 반사부를 포함한다.
Description
본 발명은 수용액 살균장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자외선 LED를 이용하여 수용액을 살균하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 재배용수의 부족현상을 해결하고, 수용액 중에 포함된 비료성분의 이용을 극대화하려면 한 번 사용한 수용액을 순환시켜 사용하는 방법이 바람직하다.
여기서, 수용액을 재순환하여 사용하기 위해서는, 미생물의 과다한 번식을 억제하는 것이 우선되어야 하는데, 이는 수용액 살균을 통하여 이루어질 수 있다. 하지만 염소 살균과 같은 화학물질을 사용한 기존의 수용액 살균은 식물의 성장에 장애를 발생시킬 수 있는 문제점이 야기되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 여러 분야에서 사용되고 있는 자외선을 이용한 수용액 살균도 연구되고 있지만 이 또한 자외선이 방출되는 방향에 따라 살균 효율이 달라지는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 식물의 성장에 영향을 주지 않고, 안정적인 살균 효율을 가지는 수용액 살균장치가 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수용액의 체류시간을 늘려 자외선 살균에 필요한 시간을 확보하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 자외선의 반사를 이용하여 짧은 시간 내에 살균효율을 높이는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치는, 나선형 형상으로 형성되고, 자외선 투과성을 가지며, 내부로 수용액이 이동하는 수용액 이동관, 상기 수용액 이동관의 외주면에 설치되어 상기 수용액 이동관 내의 상기 수용액에 자외선을 조사하여 살균하는 자외선 조사부 및 상기 수용액 이동관을 둘러싸게 형성되고, 상기 자외선 조사부에서 조사되는 자외선을 상기 수용액 이동관 방향으로 반사하여 상기 수용액 이동관 내의 상기 수용액을 살균하는 자외선 반사부를 포함한다.
또한 상기 수용액 이동관은, 상기 수용액이 유입되는 유입부, 상기 수용액이 유출되는 유출부, 상기 유입부 및 상기 유출부 사이에 상기 나선형 형상으로 형성되고, 상기 수용액이 자외선의 조사로 살균되는 반응부 및 상기 유입부 및 상기 반응부 사이와, 상기 유출부 및 상기 반응부 사이에 각각 구비되어 상기 수용액의 이동을 제어하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 반응부는, 상기 밸브를 매개체로 상기 유입부 및 상기 유출부와 탈부착하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 자외선 조사부는, 상기 수용액에 자외선을 조사하는 복수의 자외선 LED 및 상기 복수의 자외선 LED와 연결되어 전원을 공급하고, 상기 수용액 이동관의 외주면을 따라 나선형으로 감기는 플렉시블 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 자외선 반사부는, 파이프 형상으로 형성되어 상기 수용액 이동관을 둘러싸게 형성되는 반사부 몸체, 상기 반사부 몸체의 양끝단과 각각 결합되어 상기 반사부 몸체의 내부를 밀폐된 공간으로 만드는 덮개 및 상기 반사부 몸체의 내주면에 형성되어 상기 자외선을 상기 수용액 이동관 방향으로 반사하는 반사체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 수용액은 양액인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균방법은, 나선형 형상으로 형성되고, 자외선 투과성을 가지는 수용액 이동관 내부로 수용액을 유입하는 단계, 상기 유입된 수용액을 상기 수용액 이동관의 외주면에 설치된 자외선 조사부로부터 조사된 자외선과, 상기 수용액 이동관을 둘러싸는 자외선 반사부에 반사된 자외선으로 살균을 하는 단계 및 상기 살균된 수용액을 상기 수용액 이동관으로부터 유출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치 및 방법은 수용액의 체류시간을 늘려 자외선 살균에 필요한 시간을 확보할 수 있다.
또한 자외선의 반사를 이용하여 짧은 시간 내에 살균효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수용액 살균장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수용액 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수용액 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수용액 살균장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 절단한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 수용액 살균장치(100)는 수용액의 체류시간을 늘려 자외선 살균에 필요한 시간을 확보한다. 수용액 살균장치(100)는 자외선의 반사를 이용하여 짧은 시간 내에 살균 효율을 높임으로서, 추가적인 에너지 소모 및 수용액 재순환에 사용되는 비용을 절감할 수 있다. 여기서, 수용액은 수경재배 농장에서 사용된 양액일 수 있다. 수용액 살균장치(100)는 수용액 이동관(10), 자외선 조사부(20) 및 자외선 반사부(30)를 포함한다.
수용액 이동관(10)은 나선형 형상으로 형성되고, 자외선 투과성을 가지며, 내부로 수용액이 이동한다. 바람직하게는, 수용액 이동관(10)은 석영, 아크릴, 플라스틱 필름(plastic film) 등으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 아크릴, 플라스틱 필름을 사용하여 비용절감을 할 수 있다. 수용액 이동관(10)은 유입부(11), 반응부(13) 및 유출부(15)로 구분된다.
유입부(11)는 수용액이 외부로부터 유입되는 구간이고, 반응부(13)는 수용액이 자외선의 조사로 살균되는 구간이며, 유출부(15)는 수용액이 외부로 유출되는 구간이다. 이 때, 반응부(13)는 유입부(11) 및 유출부(15) 사이에 나선형 형상으로 형성된다. 이를 통해, 반응부(13)는 수용액이 유입부(11)에서 유출부(15) 사이를 이동하는 시간을 늘려준다.
즉, 기존의 일직선 형상으로 형성된 수용액 이동관은 수용액이 유입되고 유출되는 이동시간이 빨리 진행됨에 따라 자외선 살균에 필요한 시간을 확보 할 수 없다. 하지만 본 발명의 반응부(13)는 유입부(11)로 유입되는 수용액이 나선형 형상의 관을 따라 회전되면서 유출부(15)로 유출됨으로, 수용액의 이동시간이 길어진다. 이를 통해, 수용액은 반응부(13)에 체류되는 체류시간이 늘어날 수 있으며, 이는 자외선 살균을 수행하는 시간을 더 확보할 수 있다는 것을 의미한다.
수용액 이동관(10)은 유입부(11) 및 반응부(13) 사이와 유출부(15) 및 반응부(13) 사이에 각각 유입밸브(17) 및 유출밸브(19)가 구비된다. 유입밸브(17) 및 유출밸브(19)는 수용액의 이동을 제어할 수 있다.
예를 들면, 유입밸브(17)는 밸브를 닫아 유입부(11)로 유입되는 수용액을 차단하거나, 밸브를 열어 유입부(11)로 유입되는 수용액을 이동시킬 수 있다. 또한 유출밸브(17)는 밸브를 닫아 반응부(13)에서 자외선 살균된 수용액을 외부로 유출시키지 않거나, 밸브를 열어 반응부(13)에서 자외선 살균된 수용액을 외부로 유출시킬 수 있다.
또한 유입밸브(17) 및 유출밸브(19)는 반응부(13)가 유입부(11) 및 유출부(15)로부터 탈부착을 할 수 있게 하는 매개체 역할을 한다. 즉, 수용액 이동관(10)은 유입밸브(17) 및 유출밸브(19)를 이용하여 유입밸브(17) 및 유출밸브(19) 사이에 형성된 반응부(13)를 분리하여 세척 및 교체할 수 있다.
자외선 조사부(20)는 수용액 이동관(10) 내를 이동하는 수용액에 자외선을 조사한다. 자외선 조사부(20)는 수용액 이동관(10)의 반응부(13) 외주면에 설치된다. 자외선 조사부(20)는 복수의 자외선 LED(21) 및 플렉시블 기판(23)을 포함한다.
복수의 자외선 LED(21)는 수용액에 자외선을 조사한다. 복수의 자외선 LED(21)는 100 ~ 280nm 파장 영역을 가지는 UV-C를 발광한다. 이 때, 복수의 자외선 LED(21)는 파장이 200nm 이하인 경우, 오존(O3)이 자발적으로 발생시킬 수 있으며, 발생된 오존을 이용하여 살균 효율을 높일 수 있다. 바람직하게는, 복수의 자외선 LED(21)는 184.9nm 파장(Ozone Forming Range)에서 최적의 살균 및 탈취 효과를 얻을 수 있다.
플렉시블 기판(23)은 복수의 자외선 LED(21)와 연결되어 전원을 공급한다. 이 때, 플렉시블 기판(23)은 복수의 자외선 LED(21)를 일면에 부착하여 연결하거나, 양면에 부착하여 연결할 수 있다. 플렉시블 기판(23)은 반응부(13)의 외주면을 따라 나선형으로 감긴다. 따라서, 플렉시블 기판(23)은 반응부(13)의 외주면에 감길 수 있도록 가늘고, 유연할 수 있다. 또한 플렉시블 기판(23)은 일측에 반응부(13)의 외주면에 고정될 수 있도록 투명 접착물질이 도포되거나, 테이핑될 수도 있다.
자외선 반사부(30)는 수용액 이동관(10)의 반응부(13)를 둘러싸게 형성되고, 자외선 조사부(20)에서 조사되는 자외선을 수용액 이동관(10) 방향으로 반사하여 수용액 이동관(10) 내의 수용액을 살균한다. 자외선 반사부(30)는 반사부 몸체(31), 제1 덮개(33), 제2 덮개(35) 및 반사체(37)를 포함한다.
반사부 몸체(31)는 파이프 형상으로 형성되어 수용액 이동관(10)의 반응부(13)가 둘러싸게 형성된다. 따라서, 반사부 몸체(31)는 반응부(13)의 크기보다 크게 형성된다.
제1 덮개(33) 및 제2 덮개(35)는 반사부 몸체(31)의 양끝단과 각각 결합된다. 따라서, 제1 덮개(33) 및 제2 덮개(35)는 반사부 몸체(31)과 결합하면, 반사부 몸체(31)의 내부를 밀폐된 공간으로 만든다. 이 때, 제1 덮개(33) 및 제2 덮개(35)는 각각 유입부(11) 및 유출부(15)가 관통되는 관통구(미도시)가 형성된다.
반사체(37)는 반사부 몸체(31)의 내주면에 형성되어 자외선을 수용액 이동관(10)의 반사부(13) 방향으로 반사한다. 이 때, 반사체(37)는 자외선을 난반사시킬 수 있다. 반사체(37)는 흰색 플라스터(white plaster), 흰색수성페인트, 광택처리가 된 스테인리스(stainless) 등 자외선이 투과 가능한 재질로 변경이 가능하여 비용절감을 할 수 있다. 이 때, 반사체(37)는 반사부 몸체(31)의 내주면에 도포, 코팅 및 부착 중 적어도 하나의 형태로 형성될 수 있다.
전술된 바와 같이, 수용액 살균장치(100)는 수용액을 짧은 시간 내에 이중구조로 자외선 살균을 시킴으로서, 살균 효율이 높일 수 있다. 즉, 수용액 살균장치(100)는 제1 자외선 살균 및 제2 자외선 살균을 이용하여 수용액을 살균할 수 있다.
수용액 살균장치(100)는 수용액을 복수의 자외선 LED(21)에서 조사되는 자외선으로 제1 자외선 살균을 한다. 제1 자외선 살균은 복수의 자외선 LED(21)로부터 직접 조사되는 자외선에 의한 살균이다. 따라서, 수용액 살균장치(100)는 제1 자외선 살균을 통해 1차적으로 수용액을 살균할 수 있다.
수용액 살균장치(100)는 제1 자외선 살균된 수용액을 반사체에 반사된 자외선을 이용하여 제2 자외선 살균을 한다. 제2 자외선 살균은 반사체(37)에 반사된 자외선에 의한 살균이다. 따라서, 제2 자외선 살균은 간접 조사되는 자외선을 이용하여 살균을 하며, 2차적으로 수용액을 살균할 수 있다. 여기서, 수용액 살균장치(100)는 반사체(37)를 파이프 형상으로 형성함으로서, 자외선의 반사가 전방향에서 이루어지도록 한다. 즉, 수용액 살균장치(100)는 제2 자외선 살균에 대한 살균효율을 효과적으로 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수용액 살균방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 수용액 살균방법은 수용액의 자외선 살균을 이중구조로 수행함으로서, 짧은 시간 내에 살균효율을 극대화시킬 수 있다.
S41단계에서, 수용액 살균장치(100)는 수용액 이동관(10)의 유입부(11) 내부를 통해 수용액을 유입한다. 이 때, 유입되는 수용액은 수경재배 농장에서 사용된 양액일 수 있다. 여기서, 수용액 이동관(10)은 나선형 형상으로 형성된다.
S43단계에서, 수용액 살균장치(100)는 유입된 수용액을 자외선 살균한다. 이 때, 자외선 살균은 제1 자외선 살균 및 제2 자외선 살균일 수 있다. 수용액 살균장치(100)는 자외선 조사부(20)에 포함된 복수의 자외선 LED(21)에서 조사되는 자외선으로 수용액 이동관(10)의 반응부(13)를 이동하는 수용액을 살균한다. 이 때, 수용액 살균장치(100)는 반사체(37)를 파이프 형상으로 형성함으로서 자외선의 반사율을 높여 살균효율을 높일 수 있다. 여기서, 반사체(37)에 반사되는 자외선은 복수의 자외선 LED(21)에서 직접 조사된 자외선이거나, 수용액 이동관(10) 내부로 이동되는 수용액을 조사하고 난 후, 투과된 자외선일 수 있다.
S45단계에서, 수용액 살균장치(100)는 자외선 살균된 수용액을 유출한다. 수용액 살균장치(100)는 자외선 살균된 수용액을 수용액 이동관(10)의 유출부(15)를 통해 외부로 유출시킨다. 이 때, 유출된 수용액은 다시 수경재배 농장으로 제공되어 재사용되거나, 외부환경으로 방류될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 수용액 이동관 11: 유입부
13: 반응부 15: 유출부
17: 유입밸브 19: 유출밸브
20: 자외선 조사부 21: 자외선 LED
23: 플렉시블 기판 30: 자외선 반사부
31: 반사부 몸체 33: 제1 덮개
35: 제2 덮개 37: 반사체
100: 수용액 살균장치
13: 반응부 15: 유출부
17: 유입밸브 19: 유출밸브
20: 자외선 조사부 21: 자외선 LED
23: 플렉시블 기판 30: 자외선 반사부
31: 반사부 몸체 33: 제1 덮개
35: 제2 덮개 37: 반사체
100: 수용액 살균장치
Claims (7)
- 나선형 형상으로 형성되고, 자외선 투과성을 가지며, 내부로 수용액이 이동하는 수용액 이동관;
상기 수용액 이동관의 외주면을 따라 나선형으로 감겨지도록 설치되고, 상기 수용액 이동관 내의 수용액에 자외선을 조사하여 제1 살균하는 자외선 조사부; 및
상기 수용액 이동관을 둘러싸게 형성되고, 상기 자외선 조사부로부터 조사되는 자외선을 상기 수용액 이동관 방향으로 반사하여 상기 수용액 이동관 내의 수용액을 제2 살균하는 자외선 반사부;
를 포함하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치. - 제 1항에 있어서,
상기 수용액 이동관은,
상기 수용액이 유입되는 유입부;
상기 수용액이 유출되는 유출부;
상기 유입부 및 상기 유출부 사이에 상기 나선형 형상으로 형성되고, 상기 수용액이 자외선의 조사로 살균되는 반응부; 및
상기 유입부 및 상기 반응부 사이와, 상기 유출부 및 상기 반응부 사이에 각각 구비되어 상기 수용액의 이동을 제어하는 밸브;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치. - 제 2항에 있어서,
상기 반응부는,
상기 밸브를 매개체로 상기 유입부 및 상기 유출부와 탈부착하는 것을 특징으로 하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치. - 제 1항에 있어서,
상기 자외선 조사부는,
상기 수용액에 자외선을 조사하는 복수의 자외선 LED; 및
상기 복수의 자외선 LED와 연결되어 전원을 공급하고, 상기 수용액 이동관의 외주면을 따라 나선형으로 감기는 플렉시블 기판;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치. - 제 1항에 있어서,
상기 자외선 반사부는,
파이프 형상으로 형성되어 상기 수용액 이동관을 둘러싸게 형성되는 반사부 몸체;
상기 반사부 몸체의 양끝단과 각각 결합되어 상기 반사부 몸체의 내부를 밀폐된 공간으로 만드는 덮개; 및
상기 반사부 몸체의 내주면에 형성되어 상기 자외선을 상기 수용액 이동관 방향으로 반사하는 반사체;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치. - 제 1항에 있어서,
상기 수용액은 양액인 것을 특징으로 하는 수용액 살균장치. - 나선형 형상으로 형성되고, 자외선 투과성을 가지는 수용액 이동관 내부로 수용액을 유입하는 단계;
상기 유입된 수용액을 상기 수용액 이동관의 외주면을 따라 나선형으로 감겨지도록 설치된 자외선 조사부로부터 조사된 자외선을 통해 제1 살균 및 상기 수용액 이동관을 둘러싸는 자외선 반사부에 반사된 자외선을 통해 제2 살균을 하는 단계; 및
상기 제1 살균 및 제2 살균된 수용액을 상기 수용액 이동관으로부터 유출하는 단계;
를 포함하는 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균방법.
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| KR1020160081729A KR101811639B1 (ko) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | 자외선 반사부를 이용한 수용액 살균장치 및 방법 |
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| KR101811639B1 true KR101811639B1 (ko) | 2017-12-26 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220060712A (ko) * | 2020-11-05 | 2022-05-12 | 한국건설기술연구원 | 고성능 자외선 고도산화처리 장치 |
-
2016
- 2016-06-29 KR KR1020160081729A patent/KR101811639B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
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| KR102461524B1 (ko) | 2020-11-05 | 2022-11-01 | 한국건설기술연구원 | 고성능 자외선 고도산화처리 장치 |
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