KR102063269B1 - 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장 기생충 제거 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장 기생충 제거 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파와 마이크로버블을 이용하여 제거하고자 하는 기생충 및 미세한 물질의 제거가 가능하고, 세정력이 우수한 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 세정장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장 기생충 제거 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파와 마이크로버블을 이용하여 제거하고자 하는 미세한 물질의 제거가 가능하고, 세정력이 우수한 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 세정장치에 관한 것이다.
초음파(Ultrasonic wave)는 인간이 들을 수 있는 소리가 가지는 진동수, 곧 가청진동수(20 ~ 20,000 Hz)보다 높은 진동수를 갖는 소리를 의미하며, 전압을 걸어 압전 물질이 팽창 및 축소되는 기계적 변형이 생겨 진동이 발생하는 원리를 이용하여 초음파를 발생시킨다.
이러한 초음파는 진동음파로써 공기 속에서는 감쇠되지만 물이나 기름 속에서는 멀리 전파되는 특성을 지니며, 또한 Hz가 높을수록 생체 흡수율이 증가하여 낮은 주파수(1 MHz)는 깊이 침투하여 의료용으로 태아의 형상 및 의료용 영상, 초음파 붕괴, 세척 등으로 사용하고, 높은 주파수(3 MHz)는 표면 침투로 피부 관리용으로 사용한다.
특히, 초음파 세척은 주파수가 높은 초음파를 물속에서 발생시켜 물 분자의 진동으로 과일이나 채소의 미세한 먼지나 잔류 농약을 제거하여 식기, 수저, 가위 등의 주방용품과 안경, 칫솔 등에도 사용할 수 있으며, 내부 깊숙이 보이지 않거나 손이 닿지 않는 미세한 틈 사이의 곳까지 단시간 내에 세척이 가능한 장점이 있기 때문에 피부 관리를 위한 세척에 용이하게 사용되고 있다.
한편, 마이크로버블(microbubble)은 직경 10~50 ㎛ 이하의 눈으로 확인할 수 없는 초미세 기포이며 일반적인 버블의 1/2,000 크기로 피부의 모공(25 ㎛)보다 미세한 공기 입자를 말한다.
이러한 마이크로버블은 부력이 낮아 수면으로 0.1 cm/sec의 매우 느린 속도로 상승하며, 일반적인 기포는 물속에서 상승하여 표면에서 파열 되지만 마이크로버블은 수면에 올라오기 전 에너지를 발생시키며 소멸할 경우 40 kHz의 초음파 발생, 140 db의 높은 음압, 4,000~6,000℃의 순간적인 고열 발생과 같은 작용이 발생한다.
또한, 피부재생 및 살균효과가 뛰어나며 피부정화에 사용되고 있으며 현재 기체용해효과, 자기가압효과, 대전효과 등 물리적, 화학적 특성에 의해 다양한 영역에서 활용되고 있다.
이는 마이크로버블수의 안정화 과정에서 멸균작용이 발생하며 자기가압효과에 의하여 버블이 파열되는 100만분의 1초의 순간 4,000~6,000℃의 고온과 액 500기압의 충격파가 발생되어 오염물질 살균이 가능하며, 또한 기존 수돗물에 비하여 용존산소량이 40% 증가하여 오염 물질 흡착 세정효과, 버블 파열을 통한 진동파 발생, 음이온 발생 및 Hot spot을 형성한다.
마이크로버블생성 방식으로는 가압식 용해장치, 가압용해방식, 상류 선회형 방식이 있으며 보편적으로 가압용해방식을 사용하고 있으나, 현재 가압용해방식은 유량이 적고 고농도의 마이크로버블 생성 시에 사용되지만 동력소모가 크고 일정크기의 버블이 지속적으로 발생되지 않는 문제점이 있어 최근 들어 가압선회방식이 많이 사용되고 있다.
한편, 초음파 또는 마이크로버블을 이용한 세정장치에 관한 종래기술로는, 공개실용신안공보 실1998-027960호(1998.08.05.)에서는 초음파 방식의 식기세척기에 관한 기술을 개시하고 있으며, 한국공개특허공보 제10-2008-0092750호(2008.10.16.)에서는 욕조용 산소 마이크로버블 공급장치를 개시하고 있다.
그러나, 종래의 초음파 세정장치의 실제의 응용에서는 초음파의 특성을 저해하는 온도, 용존 가스, 출력, 주파수 등의 여러 가지의 요인이 발생하는 문제가 있으며, 이에 따라 세정효과가 저하되는 문제가 있었다.
한편, 양식장 어류, 특히 양식연어들은 항생제, 살충제, 각종 발암 화학물질 등으로 된 사료를 먹기 때문에 수은과 중금속의 함량이 높아 환경 호르몬(PCB)이 자연산 연어 대비 7배 이상 높고 그에 따라 기생충의 일종인 물이가 기생할 확률이 30배 이상 증가되며, 이러한 결과로 연어 피부에 기생하는 물이(sea lice)로 인해 연어가 폐사될 위험이 있다.
이러한 물이 등과 같은 기생충을 제거하기 위한 방법으로, 화학요법제에 의한 제거는 약제 내성이나 독성 문제 및 환경오염을 유발하기 때문에 지양해야하며, 2차적인 오염문제 발생이 되지 않으며 친환경적이고 독성이 적은 제거 방법이 필요한 상황이다.
이에 따라, 노르웨이 수의과학원이 양식업체와 공동으로 개발한 Thermolicer는 열처리 방법으로 어체에는 피해가 없으며 운동성 물이의 수를 대략 75%까지 감소시킬 수 있지만, 2015년 개발 당시 4시간 정도면 효과를 볼 수 있었던 반면 최근에는 10시간 이상 처리를 해야 할 정도로 효과가 급감하고 있다. 또한, 처리 이후에도 육안으로 제거유무를 확인해야하는 불편함이 있으며 현재까지 Thermolicer를 대체할 수 있는 제품 개발이 이뤄지지 않아 지속적으로 사용 중에 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하고 어류의 세정효과를 극대화시킬 수 있는 세정장치 개발의 필요성이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 주된 목적은 제거하고자 하는 기생충 및 미세한 물질의 제거가 가능하고, 세정력이 우수한 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양식장 내부로 초음파 및 마이크로버블을 발생시켜 그 양식장 내에 수용되는 어류를 세척하는 세정장치를 제공하며, 상기 세정장치는 상기 양식장의 일측에 연결된 입구가 형성되고, 타측에 연결된 출구가 형성된 세정관; 상기 세정관 내부로 초음파를 발생시키는 하나 이상의 초음파 발생장치; 및 상기 세정관 내부로 다수의 마이크로버블을 발생시키는 하나 이상의 마이크로버블 발생장치;를 포함하고, 상기 초음파 발생장치와 상기 마이크로버블 발생장치는 세정관 입구로부터 순차적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 세척장치는 1차로 초음파를 조사하고, 2차로 마이크로버블을 조사하여 어류를 세척할 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 초음파 발생장치는 저출력 고주파를 사용할 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 세정장치는 어류로부터 떨어져 나온 기생충 및 미세물질을 흡입하여 제거하는 하나 이상의 흡입기(Suction)를 상기 세정관에 추가로 포함할 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 세정장치의 세정관은 어류 한 마리 내지 다섯 마리가 통과 될 수 있는 정도의 직경을 가질 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 양식장의 일측에 연결된 입구와 세정관 사이에는 깔때기 형태의 원추형 관이 추가로 연결되고, 양식장에 연결되는 부분은 상기 세정관의 직경보다 크게 형성되고, 세정관에 연결되는 부분은 세정관 직경의 크기와 같거나 작게 형성될 수 있다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 입구에는 어류를 세정관내로 이동을 원활하게 하는 이송 장치가 추가될 수 있다.
본 발명에 따른 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치는 초음파와 마이크로버블의 시너지 효과가 발생되어 제거하고자 하는 기생충 및 미세물질의 제거가 가능하고, 세정력이 우수한 효과가 있어 양식장 등의 세정효과를 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 피 세척물의 내부 깊숙이 보이지 않는 곳까지 단시간 내에 세척이 가능하고, 박테리아 및 이물질을 쉽게 제거할 수 있으며, 세정력이 높아 화학물질을 사용하지 않아도 친환경적으로 세정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치의 개념도이다.
도 2는 초음파-마이크로버블 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치의 세정관 내부와 세척 과정을 도식화한 것이다.
도 3은 초음파에서의 캐비테이션 발생 설명도이다.
도 4는 초음파의 캐비테이션에 의한 세척과정을 나타낸 것이다.
도 2는 초음파-마이크로버블 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치의 세정관 내부와 세척 과정을 도식화한 것이다.
도 3은 초음파에서의 캐비테이션 발생 설명도이다.
도 4는 초음파의 캐비테이션에 의한 세척과정을 나타낸 것이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 양식장 내부로 초음파 및 마이크로버블을 발생시켜 그 양식장 내에 수용되는 어류를 세척하는 세정장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 상기 세정장치는 양식장의 일측에 입구가 형성되고, 타측에 출구가 형성된 세정관; 상기 세정관 내부로 초음파를 발생시키는 하나 이상의 초음파 발생장치; 및 상기 세정관 내부로 다수의 마이크로버블을 발생시키는 하나 이상의 마이크로버블 발생장치;를 포함하고, 상기 초음파 발생장치와 상기 마이크로버블 발생장치는 세정관 입구로부터 순차적으로 형성되어 있는 것을 기술적 특징으로 하는 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치의 개념도로, 이를 도 1을 참고하여 보다 자세히 설명하면, 양식장(10)의 일측에 연결된 입구(11)가 형성되고, 또한 양식장의 타측에 연결된 출구(12)가 형성되어 있는 관 형태의 세정관(20), 상기 세정관(20) 내부로 초음파를 발생시키는 하나 이상의 초음파 발생장치(30) 및 상기 세정관 내부로 다수의 마이크로버블을 발생시키는 하나 이상의 마이크로버블 발생장치(40)를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 상기 세정장치는 세정관내에서 상기 초음파 발생장치가 어류의 진행방향을 기준으로 마이크로버블 발생장치의 앞쪽에 위치함으로써, 세정 대상 어류에 대하여 1차로 초음파를 조사하고, 2차로 마이크로버블을 조사하여 어류를 세척할 수 있다.
여기서, 초음파를 먼저 조사할 경우에는 어류 외부의 기생충을 기절시키고, 어류의 표면에서 제거시킬 수 있으며, 초음파를 조사한 이후에 마이크로버블 작동시 미세한 기포들에 의해 기절하여 어류 표면에서 제거된 기생충들을 수면 위로 부양시켜 제거할 수 있다.
또한, 1차 초음파 조사 위치에서 사용목적에 따라 마이크로버블도 동시에 발생시킬 수 있으며, 이때 1차 초음파 조사 이후 초음파 강도가 5분의 1 내지 20분의 1이 되는 지점에서 마이크로버블을 작동시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 따른 상기 세정장치를 이용하여 어류를 세척할 경우에, 세정관(20) 내부로 어류를 유입시켜 초음파 발생장치(30)를 이용하여 1차적으로 초음파를 조사하고, 2차적으로 마이크로버블 발생장치(40)를 이용하여 마이크로버블을 발생시킴으로써, 어류 외부에 붙어있는 기생충(50), 미세물질 등을 떼어내어 제거할 수 있다.
여기서, 상기 어류는 바람직하게는 연어일 수 있으며, 상기 기생충은 연어에 주로 기생하는 종으로 Lepeophtherius salmonis, Caligus regercresseyi, Caligus spp. 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치는 피 세척물의 내부 깊숙이 보이지 않는 곳까지 단시간 내에 세척이 가능하고, 박테리아 및 이물질을 쉽게 제거할 수 있으며, 세정력이 높아 화학물질을 사용하지 않아도 친환경적으로 세정이 가능한 효과가 있다.
한편, 초음파 세척은 음파가 1초 수 만번 물을 진동시켜 물체 표면에 붙어 있는 이물질을 제거하는 것이 기본 원리이며, 이 때 초음파에서 캐비테이션(Cavitation) 현성이 발생하게 된다.
액체 내에 강력한 초음파를 조사하면, 초음파는 압력파가 되어 하기 도 3에 나타낸 것처럼 압축력(정압)과 팽창력(부압)이 반복적으로 나타나게 되고, 부압 주기 때에 액 중의 미세한 이물질을 중심으로 기포가 발생되며, 이 기포는 다음의 압축 주기 때에 소멸하게 된다.
캐비테이션에 의해 오염이 제거되는 과정은 도 4에 도시하였으며, 도 3의 (a)와 같이 캐비테이션 기포가 폭발하여 오염물질 사이에 틈을 만들고 (b)와 같이 그 틈으로 기포들이 침투하여 폭발함으로써 완전하게 오염물질을 탈착시킨다.
한편, 마이크로버블은 자기 가압효과가 일어나며, 자기 가압효과는 물속에 체류하는 버블들이 외부압력에 의하여 스스로 압축, 압력을 받게 되면 물속에서 스스로 파열되는 현상을 말한다.
100만분의 1초의 짧은 시간에 압축, 파열의 연쇄반응이 반복되며 이는 구형의 계면을 가지는 기포 내부에서 표면장력이 기체를 압축하는 힘으로 발생하고, 기포 파열시 초음파를 포함한 충격파가 시속 400 km의 속도(음파 140 dB)이며, 공기 중으로 방출 시에는 레너드 효과로 주위 공기를 음이온화 시킨다.
또한 자기 가압효과에 의하여 버블이 파열될 경우 4,000~6,000℃의 순간 고온과 약 500 기압의 충격파가 발생되어 물속의 박테리아, 대장균, 미세한 알 등 유해 미생물을 살균할 수 있다.
상기 기재한 바와 같이, 초음파 세척은 주로 초음파의 캐비테이션 현상에 이루어지며, 초음파의 에너지가 용액중에 전파될 때 초음파의 압력에 의해 미세기포가 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력과 고온을 동반하는데, 이 충격파에 의해 액중에 담겨있는 피 세척물의 내부 깊숙이 보이지 않는 곳까지 단시간 내에 세척이 가능한 효과가 있다.
또한 마이크로버블의 경우 기공크기가 작으며 표면적이 넓고 음전하를 유지하여 박테리아 및 이물질을 쉽게 제거할 수 있고, 표면 상태에 관계없이 세정이 가능하여 95% 이상 박테리아를 제거할 수 있기 때문에, 초음파의 캐비테이션과 마이크로버블의 자기가압효과의 시너지로 인하여 세정력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있고, 이에 따라 양식장 등에서 우수한 세정효과를 얻은 수 있다.
한편, 본 발명의 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치는 상기 초음파 발생장치(30) 및 마이크로버블 발생장치(40)는 각각 한 개 이상을 포함할 수 있고, 각각의 초음파 발생장치(30)와 마이크로버블 발생장치(40)가 겹치지 않도록 위치시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 세정장치는 어류로부터 떨어져 나온 기생충 및 미세물질을 흡입하여 제거하는 하나 이상의 흡입기를 추가로 포함할 수 있으며, 이는 도 2를 통해 더욱 자세히 살펴볼 수 있다.
도 2는 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치의 세정관 내부와 세척 과정을 도식화한 것으로, 어류가 세정관(20)을 통과하면서 초음파 발생장치(30)를 통해 조사된 초음파로 인하여 기생충 또는 미세물질이 제거가 되며, 이때 제거된 기생충 또는 미세물질은 흡입기(31)를 통해 세정관 밖으로 배출이 될 수 있다.
이어서, 1차로 초음파 세척이 진행된 어류가 세정관을 통해 이동하면서 2차로 마이크로버블 발생장치(40)에 의해 조사된 마이크로버블로 인하여 어류에 남아있는 기생충 또는 미세물질이 제거가 되며, 이때 제거된 기생충 또는 미세물질은 흡입기(41)를 통해 세정관 밖으로 배출이 될 수 있다.
또한, 세정관의 크기는 모든 종류의 어류가 통과할 수 있지만, 한꺼번에 한 마리 내지 다섯 마리의 어류만이 통과할 수 있는 크기인 것이 바람직하며, 이 경우에는 다량의 어류를 통과시키지 않음으로써 어류 세척에 있어서 균일성을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치에서 상기 초음파 발생장치는 500W 이하의 저출력 고주파를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 고출력 고주파를 사용하는 경우에는 제거 대상뿐만 아니라 피 세척물에도 부정적인 영향을 주고, 고비용 및 저 효율성으로 응용시 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
반면에 저출력 고주파를 사용하는 경우에는 피 세척물의 형태적 변화와 운동에서 영향을 미치지 않아 제거 대상 외에 부정적인 영향이 없으며 제거하고자 하는 대상의 형태적 변화를 유발하여 파괴할 수 있어 세척에 효과적이다.
또한, 상기 양식장(10)의 일측에 연결된 입구(11)와 세정관(10) 사이에는 깔때기 형태의 원추형 관이 추가로 연결되고, 양식장에 연결되는 부분은 상기 세정관(10)의 직경보다 크게 형성되고, 상기 세정관(10)에 연결되는 부분은 세정관(10) 직경의 크기와 같거나 작게 형성될 수 있다.
즉, 상기 입구(11)에는 깔때기 형태의 원추형 관이 삽입될 수 있으며, 상기 원추형 관은 양식장(10)에서 세정관(20)으로 접어들면서 관의 크기가 점차 줄어드는 형태로, 어류를 비교적 쉽게 세정관(20)으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 입구(11)에는 어류를 세정관(20)내로의 이동을 원활하게 하는 흡입 장치가 추가될 수 있으며, 상기 이송 장치는 양식장에서 세정관으로의 유속을 빠르게 형성할 수 있는 장치이면 어느 것이든 사용 가능하다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 도면에 예시된 것에 한정되는 것은 아니며, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 양식장 30: 초음파 발생장치
11: 입구 31, 41: 흡입기
12: 출구 40: 마이크로버블 발생장치
20: 세정관 50: 기생충
11: 입구 31, 41: 흡입기
12: 출구 40: 마이크로버블 발생장치
20: 세정관 50: 기생충
Claims (7)
- 양식장 내부로 초음파 및 마이크로버블을 발생시켜 그 양식장 내에 수용되는 어류의 기생충 및 미세물질을 세척하는 세정장치에 있어서,
상기 양식장의 일측에 연결된 입구와, 상기 양식장의 타측에 연결된 출구가 형성된 세정관;
상기 세정관 내부로 500W 이하의 세기의 저출력 고주파 초음파를 발생시키는 하나 이상의 초음파 발생장치; 및
상기 세정관 내부로 다수의 마이크로버블을 발생시키는 하나 이상의 마이크로버블 발생장치;를 포함하고,
상기 초음파 발생장치와 상기 마이크로버블 발생장치는 세정관 입구로부터 순차적으로 형성하여, 1차로 초음파를 조사하고, 2차로 마이크로버블을 조사하여 어류를 세척하되,
상기 마이크로버블 발생장치는 1차 초음파 조사 이후 초음파 강도가 5 분의 1 내지 20 분의 1이 되는 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 세정장치는 어류로부터 떨어져 나온 기생충 및 미세물질을 흡입하여 제거하는 하나 이상의 흡입기를 상기 세정관에 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치. - 제1항에 있어서,
상기 세정장치의 세정관은 어류 한 마리 내지 다섯 마리가 통과될 수 있는 정도의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치. - 제1항에 있어서,
상기 양식장의 일측의 입구와 세정관 사이에는 깔때기 형태의 원추형 관이 추가로 연결되고, 양식장에 연결되는 부분은 상기 세정관의 직경보다 크게 형성되고, 세정관에 연결되는 부분은 세정관 직경의 크기와 같거나 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치. - 제1항에 있어서,
상기 입구에는 어류를 세정관내로 이동을 원활하게 하는 이송 장치가 추가되는 것을 특징으로 하는 초음파-마이크로버블 시스템을 포함하는 양식장용 세정장치.
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