KR102057093B1 - 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로 전해질수용액의 전기분해를 위해 전원공급장치를 통해 전류가 흐르게 되는 한 개 이상의 음극판과 양극판이 이격되어 구성되고 상기 전극판 사이에는 블레이드가 장착되는 전기분해 모듈과 상기 전기분해 모듈에 상기 전해질수용액을 공급하고 전기분해 된 살균수가 유입될 수 있도록 관으로 연결되며 공급되는 관 측에는 전기전도도측정기가 포함되어 유량 흐름을 제어할 수 있도록 구성되는 살균수저장탱크와 상기 살균수저장탱크로 전해질수용액을 공급할 수 있도록 관으로 연결되는 원료공급탱크와 상기 전해질수용액과 살균수의 흐름제어와 전기분해 모듈의 작동을 제어하고 시설물 사용수로의 살균수 투입을 조절하게 되는 컨트롤박스와 상기 전해질수용액과 살균수의 이동이 가능할 수 있도록 순환펌프로 구성되는 시스템과 이를 이용한 살균수 공급 방법으로, 전기분해를 이용하여 살균제를 생성하고 전기분해 시 음극 표면에 생성되는 침전된 스케일을 제거하여 지속적인 전기분해 효율을 유지하며 추가적인 교체 또는 유지보스 비용을 절감할 수 있고 위험성이 높은 약품 주입법이 아닌 전기분해를 통한 살균제를 포함한 안전한 살균수를 공급할 수 있게 된다.
이를 통해 사용수가 공급되는 과정에 살균수를 공급함으로써 배관에서 서식될 수 있는 미생물이나 박테리아 등과 레지오넬라, 콜레라, 수인성, 장티푸스와 같은 수인성 전염병균을 살균 및 소독하여 오염을 예방할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법{Disinfection water supply system by electrolysis and method}

본 발명은 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 음극판 세척 기능을 가지는 전기분해 장치를 이용하여 살균제를 생성하여 살균수를 확보하고 소독하고자 하는 사용수에 적정량을 투입하여 물을 살균 및 소독하여 공급할 수 있는 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수용액이나 용융상태의 화합물에 전극을 넣고 전류를 통하여 양이온과 음이온을 각각 양극과 음극 위에서 방전시켜 각 전극에서 성분을 추출하는 전기 분해를 통해 발생되는 산화물질은 소독효과를 가지는 유효염소로서 물속에 지속적으로 잔류하고 있는 잔류염소를 생성하게 된다.

상수에서 염소 소독 시 파과점 이상으로 염소를 주입하면 잔류염소가 남게 된다. 잔류염소는 유리잔류염소와 결합잔류염소로 나뉘는데, 차아염소산이나 차아염소산이온을 유리잔류염소(유리유효염소)라고 하며, 모노클로라민과 디클로라민과 같은 것을 결합잔류염소(결합유효염소)라고 한다. 가정으로 공급되는 급수관 내에서 미생물의 증식할 가능성을 방지할 필요가 있으므로 소독제의 잔류성은 꼭 필요하다.

잔류염소가 필요한 이유는 가정에 상수가 공급되는 과정에 관망에서 미생물이나 박테리아 등이 서식할 수 있기 때문이며, 이질, 콜레라, 수인성, 장티푸스와 같은 수인성 전염병균은 0.02ppm의 잔류염소 농도에서 30분 후 완전 소멸하기 때문이다. 단, 잔류염소가 과량 있을 경우 강한 염소냄새와 금속을 부식, 발암물질이 형성되는 위험성이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-2009-0128141호에 개시되어 있는 바와 같이, 원수를 공급하는 관로에 설치되어 소금물을 만들어내는 혼합기와; 상기 혼합기로부터 소금물을 공급받아 전기분해하여 차아염소산나트륨을 생성한 후 저장하는 전기분해조와; 상기 전기분해조에 저장된 차아염소산나트륨을 펌핑하여 관로에 주입하는 정량주입펌프와; 상기 관로에 설치된 유량센서로부터 유량신호를 입력받고, 유량에 비례하여 차아염소산나트륨이 주입될 수 있도 록 상기 전기분해조 및 정량주입펌프를 제어하는 제어부와; 상기 유량센서의 유량정보, 전기분해조 및 정량주입 펌프의 제어정보 등의 상수도 소독관리정보를 외부의 감시센터로 송신하는 통신부를 포함하여 이루어져 있는데, 이는 차아염소산나트륨 발생 장치 그 자체에 의한 차아염소산나트륨 생성량을 조절하는데 한계가 있고 살균 소독을 위하여 최적화 된 살균수의 농도 유지 및 지속적인 살균수 제조의 자동화된 시스템 및 방법을 제공하는 것에 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0128141호(2009.12.15)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원발명에서는 약품 취급의 위험이 없고 지속적인 사용이 가능한 음극판 스케일 제거 기능을 포함한 전기분해 방식을 이용하여 전기분해 성능을 최상으로 유지하며 살균효과를 가진 살균인자를 최대로 생성하고, 살균수의 농도를 일정 수준으로 유지하며 시설물 사용수에 공급함으로써 최종 사용단의 살균수 농도를 제어할 수 있는 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

목적을 달성하기 위한 구성으로는 전해질수용액의 전기분해를 위해 전원공급장치를 통해 전류가 흐르게 되는 한 개 이상의 음극판과 양극판이 이격되어 구성되고 상기 전극판 사이에는 블레이드가 장착되는 전기분해 모듈과 상기 전기분해 모듈에 상기 전해질수용액을 공급하고 전기분해 된 살균수가 유입될 수 있도록 관으로 연결되며 공급되는 관 측에는 전기전도도측정기가 포함되어 유량 흐름을 제어할 수 있도록 구성되는 살균수저장탱크와 상기 살균수저장탱크로 전해질수용액을 공급할 수 있도록 관으로 연결되는 원료공급탱크와 상기 전해질수용액과 살균수의 흐름제어와 전기분해 모듈의 작동을 제어하고 시설물 사용수로의 살균수 투입을 조절하게 되는 컨트롤박스와 상기 전해질수용액과 살균수의 이동이 가능할 수 있도록 순환펌프로 이루어지는 특징이 있다.

본 발명의 다른 특징으로는 상기 블레이드는 상기 음극판과 접촉되는 고정면을 가지도록 구성되되, 상기 음극판이 회전될 수 있도록 구성되어 전기분해시 표면에 생성되는 스케일이 상기 블레이드와의 접촉면을 통과 시 제거되게 된다.

본 발명의 또 다른 특징으로는 전기분해를 통한 살균수 공급 방법으로, 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템의 배관 및 유량 정보 수집의 상태정보를 모니터링하는 모니터링단계와 전해질수용액을 살균수저장탱크로 공급하는 원료공급단계와 살균수의 전기전도도와 잔류염소농도를 측정하는 살균수관리단계와 살균수의 농도를 높이기 위하여 살균수를 전기분해 모듈로 공급하여 살균인자를 생성하는 전기분해단계와 시설물 사용수 보관 영역의 잔류염소농도가 기준 값 미만일 시 살균수를 공급하여 순환시키는 살균수공급단계로 이루어지되, 상기 살균수공급단계를 통해 시설물 사용수 최종단에서의 잔류염소농도가 0.5ppm 이상이 될 수 있도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법은 전기분해를 이용하여 살균제를 생성하고 전기분해 시 음극 표면에 생성되는 침전된 스케일을 제거하여 지속적인 전기분해 효율을 유지하며 추가적인 교체 또는 유지보스 비용을 절감할 수 있고 위험성이 높은 약품 주입법이 아닌 전기분해를 통한 살균제를 포함한 안전한 살균수를 공급할 수 있게 된다.

이를 통해 사용수가 공급되는 과정에 살균수를 공급함으로써 배관에서 서식될 수 있는 미생물이나 박테리아 등과 레지오넬라, 콜레라, 수인성, 장티푸스와 같은 수인성 전염병균을 살균 및 소독하여 사용수의 오염을 예방할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 기존의 상수도 소독통합관리 시스템 설명 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템의 모니터링 메인메뉴 화면 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법의 구성 블록도로서 이를 참고하여 본원발명에 따른 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법은 하기와 같다.

본원발명의 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템에 있어서, 전해질수용액(A)의 전기분해를 위해 전원공급장치(11)를 통해 전류가 흐르게 되는 한 개 이상의 음극판(12)과 양극판(13)이 이격되어 구성되고 상기 전극판 사이에는 블레이드(14)가 장착되는 전기분해 모듈(10);과 상기 전기분해 모듈(10)에 상기 전해질수용액(A)을 공급하고 전기분해 된 살균수(B)가 유입될 수 있도록 관으로 연결되며 공급되는 관 측에는 전기전도도측정기(21)가 포함되어 유량 흐름을 제어할 수 있도록 구성되는 살균수저장탱크(20);와 상기 살균수저장탱크(20)로 전해질수용액(A)을 공급할 수 있도록 관으로 연결되는 원료공급탱크(30);와 상기 전해질수용액(A)과 살균수(B)의 흐름제어와 전기분해 모듈(10)의 작동을 제어하고 시설물 사용수로의 살균수 투입을 조절하게 되는 컨트롤박스(40);와 상기 전해질수용액(A)과 살균수(B)의 이동이 가능할 수 있도록 순환펌프(50);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 블레이드(14)는 상기 음극판(12)과 접촉되는 고정면을 가지도록 구성되되, 상기 음극판(12)이 회전될 수 있도록 구성되어 전기분해시 표면에 생성되는 스케일이 상기 블레이드(14)와의 접촉면을 통과 시 제거될 수 있게 된다. 상기 전해질수용액(A)은 소금과 원수로 이루어져 충진되고 상기 원료공급탱크(30) 하단에 설치되어 전해질수용액(A)을 상기 살균수저장탱크(20)로 공급하는 토출관(31)을 포함하되, 상기 원료공급탱크(30)안에 포함되는 상기 토출관(31) 저면에는 소금이 여과되어 전해질수용액(A)만 흡입될 수 있는 타공필터(32)로 구성되고, 상기 살균수저장탱크(20)내 살균수(B)의 전기전도도는 특정 기준 값을 설정할 수 있으며 본원발명의 실시 예로써 상기 전기전도도를 29,500 ~ 30,000㎲/cm 범위로 기준치를 설정할 시에는 전기전도도가 30,000㎲/cm에 도달하면 상기 전기분해 모듈(10)이 가동을 중지되며 전기전도도가 유지될 수 있도록 관리된다.

상기 살균수저장탱크(20)에서 살균수(B)가 시설물 사용수 배관으로 연결되는 관에는 도징펌프(22)가 포함되고 상기 살균수저장탱크(20)와 시설물 사용수 배관에 각각 잔류염소측정기(23)가 포함되되, 상기 시설물 사용수 배관의 잔류염소측정기(23)로 측정된 잔류염소의 농도가 기준 값 미만일 시 살균수(B)를 공급하여 살균력을 유지하도록 한다. 상기 기준 값은 사용수 최종 말단에서의 잔류염소농도가 0.5ppm 이상이 될 수 있도록 설정될 수 있으며 실시 예로서 1.7ppm의 값으로 농도를 맞출 시 최종 말단의 잔류염소농도가 평균적으로 0.5ppm 이상이 측정될 수 있다. 상기 살균수(B)의 농도는 필요한 수준으로 설정 가능하며 상기 전기분해 모듈(10)의 컨트롤 박스에서 조정 및 설정이 가능하다.

전기분해 방식으로 살균하는 방법은 약품 사용에 따른 위험을 방지할 수 있다. 또한 오존이나 자외선 방사법과 같은 다른 살균방식은 실제로 효과적일 수 있고 해롭지 않은 유도물질을 생성할 수는 있지만 비용이 많이 들고 지속력이 없어 효율성이 떨어진다. 이에 반해 전기분해법은 염소와 오존, 과산화수소, 이산화염소, 자유라디컬등 각각의 산화물질을 생성하고 이들 생성물의 상호 반응으로 시너지 효과를 일으켜 살균력을 더욱 향상시키는 효과가 있다.

또한 레지오넬라균은 시설에 물을 공급하는 장비, 예를 들어 보일러, 히터, 냉동기, 냉각탑, 수조 자체와 배관 등에 서식 및 증식이 가능하며 레지오넬라균은 폭 0.3-0.9㎛, 길이 2- 20㎛의 막대기 모양을 한 박테리아의 일종으로, 주로 호텔, 종합병원, 백화점 등의 대형 빌딩의 보일러, 히터, 냉동기, 냉각탑, 수조 자체와 배관 등의 오염수에 서식한다. 특히 25~42℃ 정도의 따뜻한 물을 좋아해 자연적 또는 인공적 급수 시설에서 흔히 발견되며, 여름에는 에어컨의 냉각수에서 급번식한다. 일반적인 사망률은 대개 15%선이지만, 노인 등 면역기능이 떨어진 사람의 사망률은 치료를 못 받은 경우 80%에 이른다. 이러한 레지오넬라균의 서식과 번식을 방지하기 위하여 항상 고온 또는 저온의 수온을 유지하는 것도 방법이지만 그러기 위해서는 상시적인 사용수의 저온 또는 고온 유지를 위한 비용 부담과 또한 고온의 물의 사용 시 화상의 위험이 발생되며, 60℃의 고온으로도 레지오넬라균을 100% 살균할 수 없기 때문에 적당한 잔류염소농도 유지에 의한 살균이 효율적이고 이는 본원발명의 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템 및 방법을 통해 해결될 수 있다.

상기의 구성을 이용한 본원발명의 전기분해를 통한 살균수 공급 방법에 있어서, 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템의 배관 및 유량 정보 수집의 상태정보를 모니터링하는 모니터링단계(S10);와 전해질수용액(A)을 살균수저장탱크(20)로 공급하는 원료공급단계(S20);와 살균수(B)의 전기전도도와 잔류염소농도를 측정하는 살균수관리단계(S30);와 살균수(B)의 농도를 높이기 위하여 살균수(B)를 전기분해 모듈로 공급하여 살균인자를 생성하는 전기분해단계(S40);와 시설물 사용수 보관 영역의 잔류염소농도가 기준 값 미만일 시 살균수(B)를 공급하여 순환시키는 살균수공급단계(S40);로 이루어지되, 상기 살균수공급단계(S40)를 통해 시설물 사용수 최종단에서의 잔류염소농도가 0.5 ppm 이상이 될 수 있도록 제어하게 된다.

상기 모니터링단계(S10)에서는 살균수저장탱크(20) 내 살균수(B)의 잔류염소농도와 전기전도도, 저장률 정보와 전기분해장치로의 공급 전류 및 전압과 온도 정보, 배관의 유체 흐름여부, 전기분해 음극판의 회전정도, 시스템의 가동과 에러 여부에 대한 상태 정보를 확인할 수 있고, 상기 살균수관리단계(S30)에서는 살균수저장탱크(20)내에 있는 살균수(B)의 전기전도도가 29,500 ~ 30,000㎲/cm 범위로 측정 기준을 설정하여 해당 수치를 확인할 수 있으며, 상기 설정 된 전기전도도의 측정값이 미달될 시에는 원료공급탱크(30)의 전해질수용액(A)을 상기 살균수저장탱크(20)로 이동시키는 원료추가공급단계(S21)가 포함되게 된다.

마지막으로 상기 살균수관리단계(S30)에서는 살균수저장탱크(20)내에 있는 살균수(B)의 잔류염소농도 기준 값을 설정하여 상기 기준 값에 미달될 시, 전기분해 모듈로 살균수(B)를 공급하여 전기분해를 실행하고 살균수(B)의 잔류염소농도를 기준 값에 도달하도록 작동된다.

본 발명은 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

A. 전해질수용액 B. 살균수
10. 전기분해 모듈 11. 전원공급장치
12. 음극판 13. 양극판
14. 블레이드 20. 살균수저장탱크
21. 전기전도도측정기 22. 도징펌프
23. 잔류염소측정기 30. 원료공급탱크
31. 토출관 32. 타공필터
40. 컨트롤박스 50. 순환펌프
S10. 모니터링단계 S20. 원료공급단계
S21. 원료추가공급단계 S30. 살균수관리단계
S40. 전기분해단계 S50. 살균수공급단계

Claims (8)

1. 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템에 있어서,
   전해질수용액(A)의 전기분해를 위해 전원공급장치(11)를 통해 전류가 흐르게 되는 한 개 이상의 음극판(12)과 양극판(13)이 이격되어 구성되고 전극판 사이에는 블레이드(14)가 장착되는 전기분해 모듈(10);과
   상기 전기분해 모듈(10)에 상기 전해질수용액(A)을 공급하고 전기분해 된 살균수(B)가 유입될 수 있도록 관으로 연결되며 공급되는 관 측에는 전기전도도측정기(21)가 포함되어 유량 흐름을 제어할 수 있도록 구성되는 살균수저장탱크(20);와
   상기 살균수저장탱크(20)로 전해질수용액(A)을 공급할 수 있도록 관으로 연결되는 원료공급탱크(30);와
   상기 전해질수용액(A)과 살균수(B)의 흐름제어와 전기분해 모듈(10)의 작동을 제어하고 시설물 사용수로의 살균수 투입을 조절하게 되는 컨트롤박스(40);와
   상기 전해질수용액(A)과 살균수(B)의 이동이 가능할 수 있도록 순환펌프(50);로 이루어지고,
   상기 블레이드(14)는 상기 음극판(12)과 접촉되는 고정면을 가지도록 구성되되,
   상기 음극판(12)이 회전될 수 있도록 구성되어 전기분해시 표면에 생성되는 스케일이 상기 블레이드(14)와의 접촉면을 통과 시 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전해질수용액(A)은 소금과 원수로 이루어져 충진되고 상기 원료공급탱크(30) 하단에 설치되어 전해질수용액(A)을 상기 살균수저장탱크(20)로 공급하는 토출관(31)을 포함하되,
   상기 원료공급탱크(30)안에 포함되는 상기 토출관(31) 저면에는 소금이 여과되어 전해질수용액(A)만 흡입될 수 있는 타공필터(32)로 구성되고,
   상기 살균수저장탱크(20)내 살균수(B)의 전기전도도는 29,500 ~ 30,000㎲/cm 범위 내에서 유지하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 살균수저장탱크(20)에서 살균수(B)가 시설물 사용수 배관으로 연결되는 관에는 도징펌프(22)가 포함되고 상기 살균수저장탱크(20)와 시설물 사용수 배관에 각각 잔류염소측정기(23)가 포함되되,
   상기 시설물 사용수 배관의 잔류염소측정기(23)로 측정된 잔류염소의 농도가 기준 값 미만일 시 살균수(B)를 공급하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 통한 살균수 공급 시스템.
5. 전기분해를 통한 살균수 공급 방법에 있어서,
   전기분해를 통한 살균수 공급 시스템의 배관 및 유량 정보 수집의 상태정보를 모니터링하는 모니터링단계(S10);와
   전해질수용액(A)을 살균수저장탱크(20)로 공급하는 원료공급단계(S20);와
   살균수(B)의 전기전도도와 잔류염소농도를 측정하는 살균수관리단계(S30);와
   살균수(B)의 농도를 높이기 위하여 살균수(B)를 전기분해 모듈로 공급하여 살균인자를 생성하는 전기분해단계(S40);와
   시설물 사용수 보관 영역의 잔류염소농도가 기준 값 미만일 시 살균수(B)를 공급하여 순환시키는 살균수공급단계(S40);로 이루어지되,
   상기 살균수공급단계(S40)를 통해 시설물 사용수 최종단에서의 잔류염소농도가 0.5 ppm이상이 되는 것을 특징으로 하고
   상기 살균수관리단계(S30)에서는 살균수저장탱크(20)내에 있는 살균수(B)의 전기전도도가 29,500 ~ 30,000㎲/cm 범위로 측정 기준을 설정하여 해당 수치를 확인할 수 있으며,
   상기 설정 된 전기전도도의 측정값이 미달될 시에는 원료공급탱크(30)의 전해질수용액(A)을 상기 살균수저장탱크(20)로 이동시키는 원료추가공급단계(S21)가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기분해를 통한 살균수 공급 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 모니터링단계(S10)에서는 살균수저장탱크(20) 내 살균수(B)의 잔류염소농도와 전기전도도, 저장률 정보와 전기분해장치로의 공급 전류 및 전압과 온도 정보, 배관의 유체 흐름여부, 전기분해 음극판의 회전정도, 시스템의 가동과 에러 여부에 대한 상태 정보를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기분해를 통한 살균수 공급 방법.
7. 삭제
8. 제 5항에 있어서,
   상기 살균수관리단계(S30)에서는 살균수저장탱크(20)내에 있는 살균수(B)의 잔류염소농도 기준 값을 설정하여 해당 기준 값에 미달될 시,
   전기분해 모듈로 살균수(B)를 공급하여 전기분해를 실행하고 살균수(B)의 잔류염소농도를 기준 값에 도달하도록 공급하는 것을 특징으로 하는 전기분해를 통한 살균수 공급 방법.
   

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