KR102360668B1 - 반응수 제조 장치 - Google Patents

Abstract

반응수 제조 장치가 개시된다.
일 실시예에 따른 반응수 제조 장치는 음이온이 용해되어 있는 유입수가 공급 및 배출되는 관로; 상기 관로의 일부 구간에 배치되어 상기 유입수를 자화시키는 자화부; 상기 관로의 다른 일부 구간에 배치되는 도전체 및 상기 도전체에 광을 조사하여 상기 유입수에 상기 도전체에서 생성되는 전자 음이온을 이동시키는 광원을 구비하는 광조사부; 상기 유입수에 용해되어 있는 음이온에 고주파 전자기장을 인가하는 고주파 발생부;를 포함할 수 있다.

Description

반응수 제조 장치{Apparatus for producing reactive liquid}

본 발명은 반응수 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 분야에 살균, 소독, 정화 등의 용도로 활용할 수 있는 반응수 제조 장치에 관한 것이다.

최근, 가정이나 공장에서 배출되는 오폐수 증가로 인해 수질이 오염되고, 또 난방 및 공장에서 발생하는 배출 가스 증가로 인해 대기가 오염되는 등 주변 환경이 점차적으로 악화됨에 따라, 이를 개선하고자 하는 사람들의 인식 변화가 거세지고 있다.

일례로, 양식장, 정수장, 하수처리장 등의 시설에서는 살균, 소독, 스케일 제거 등을 위해 사용하는 약품들을 되도록 자연 친화적인 물질로 대체함으로써 그 사용량을 줄이려고 한다. 또한, 배출 가스에 함유되어 있는 미세먼지, 이산화탄소, 질소 또는 황 화합물 등을 외부로 배출시키기 전 걸러내는 흡착제도 친환경적인 수성 성분으로 제조하고 이를 활용함으로써 포집 효율을 높이기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.

한국 공개특허 제10-1999-0064389호(1999.08.05)

반응수에 용해되어 있는 음이온의 용존량을 높이는 동시에 활성 상태를 장시간 유지하도록 할 수 있는 반응수 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 음이온이 용해되어 있는 유입수가 공급 및 배출되는 관로; 상기 관로의 일부 구간에 배치되어 상기 유입수를 자화시키는 자화부; 상기 관로의 다른 일부 구간에 배치되는 도전체 및 상기 도전체에 광을 조사하여 상기 유입수에 상기 도전체에서 생성되는 전자 음이온을 이동시키는 광원을 구비하는 광조사부; 상기 유입수에 용해되어 있는 음이온에 고주파 전자기장을 인가하는 고주파 발생부;를 포함하는 반응수 제조장치가 제공될 수 있다.

상기 자화부는 상기 관로의 길이방향을 따라 배치되는 막대자석;을 포함할 수 있다.

상기 자화부는 상기 막대자석의 중심이 상기 관로의 중심에 일치하도록 상기 막대자석의 양 단부를 지지하는 한 쌍의 지지구;를 더 포함할 수 있다.

상기 지지구는 상기 막대자석의 단부에 결합하는 중앙의 자석결합부; 상기 관로의 내면에 지지되도록 상기 자석결합부 둘레에 방사형으로 연장되는 복수의 관로지지부;를 포함하고, 상기 관로지지부들은 그 사이가 서로 이격되게 배치될 수 잇다.

상기 관로 지지부는 상기 관로를 따라 유동하는 상기 유입수의 흐름에 와류를 유도하도록 상기 관로의 형성방향에 대해 경사지게 마련될 수 있다.

상기 도전체는 코일 형태를 이루어 상기 관로의 길이방향을 따라 배치되는 코일형 도전체;를 포함하고, 상기 광원은 상기 코일형 도전체 안쪽에 상기 코일형 도전체의 길이방향을 따라 배치되는 내장형 광원;을 포함할 수 있다.

상기 도전체는 코일 형태를 이루어 상기 관로의 길이방향을 따라 배치되는 코일형 도전체;를 포함하고, 상기 코일형 도전체는, 길이방향을 따라 상기 관로 내면에 지지되도록 큰 직경을 구비하는 복수의 대직경구간 및 상기 관로 내면으로부터 이격되도록 상기 대직경구간 사이에 마련되는 소직경구간을 구비하여 그 중심이 상기 관로의 중심에 일치하도록 상기 관로에 설치될 수 있다.

상기 코일형 도전체를 형성하는 와이어 사이의 간격은 상기 대직경구간에 속하는 와이어 사이의 간격이 상기 소직경구간에 속하는 와이어 사이의 간격보다 더 조밀하게 형성될 수 있다.

상기 고주파 발생부는 고주파 전원이 인가되도록 상기 관로 둘레에 설치된 복수의 고주파 발생기;를 포함하고, 상기 관로는 상기 자화부가 설치되는 제1구간과, 상기 도전체가 설치되는 제2구간을 포함하고, 복수의 상기 고주파 발생기는 상기 제1구간과 제2구간의 길이방향 전 구간에 걸쳐 고르게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 반응수 제조 장치는 오존, 산소, 전자 등의 음이온들이 용해되어 있는 유입수를 자화시키면서 고주파 전자기장에 노출시킴으로써 이온화를 촉진하고 용존량을 늘리는 동시에 활성 상태를 장기간 유지시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 반응수 제조 장치는 유입수에 빛을 조사하여 광전 효과에 의해 발생한 전자 음이온을 유입수로 이동시킴으로써 다량의 음이온이 포함된 반응수를 제조할 수 있다. 이러한 반응수는 피부 미용, 오염물질의 제거는 물론 살균 소독 등 광범위한 분야에 활용할 수 있으며 활성 상태도 장기간 유지시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응수 제조 장치를 구비하는 수처리 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응수 제조 장치를 도시한 평단면도이다.
도 3은 도 2에서 반응수 제조 장치의 관로에 결합하는 커버플랜지의 구조를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응수 제조 장치에 있어서, 자화부의 지지구를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응수 제조 장치에 있어서, 광조사부를 구성하는 도전체의 변형예들을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응수 제조장치에 있어서, 광조사부의 광원으로써 내장형 광원이 채용된 경우를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응수 제조 장치를 구비하는 수처리 시스템의 일 변형예를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반응수 제조장치(30)가 채용되는 수처리 시스템이 개략적으로 도시된다.

도면을 참조하면, 수처리 시스템은 원수에 오존을 혼합하여 유입수를 만드는 제1 전처리 장치(10)와, 유입수에 용해되어 있는 오존과 산소를 나노 버블 형태로 용존시키는 용해수를 만드는 제2 전처리 장치(20)와, 용해수를 자화시키고 용해수에 전자기장을 인가하는 동시에 광을 조사하여 반응수를 만드는 반응수 제조 장치(30)를 포함할 수 있다.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 제1 전처리 장치(10)에서는 원수로 수돗물 또는 음용을 위해 정수된 물을 사용할 수도 있으며, 또는 오염수의 수처리 용도로 사용할 경우 외부 폐수 및 하수의 처리수로부터 원수를 공급받을 수 있다.

제1 전처리 장치(10)는 파이프로 연결되어 있는 이송로(P) 상에 원수를 공급하기 위한 펌프(11)와, 이송로(P)에 오존을 투입하는 기액 혼합기(12)를 구비할 수 있다. 기액 혼합기(12)는 오존을 이송로(P)로 공급하는 펌프, 인젝터, 이젝터 등으로 구성될 수 있다.

오존은 무성방전법, 전해법, 광화학 반응법, 방사선 조사법 등과 같은 다양한 방법을 통해 마련될 수 있다. 본 실시 예에서는 에너지 효율, 안정성, 및 조작의 편리성 등을 고려하여 무성방전방식을 채용하고, 생성된 오존이 이젝터를 통해 이송로(P)에 주입되도록 하고 있다.

제1 전처리 장치(10)는 믹싱 탱크(13)를 더 구비할 수 있다. 오존이 용해된 유입수는 믹싱 탱크(13)로 이송되고, 믹싱 탱크(13)에서는 소정의 압력 조건을 형성하여 오존이 용해되어 있는 유입수를 안정화시킨다.

본 실시 예에서는 원수에 오존을 주입하여 유입수를 만드는 공정을 예시했으나, 이때 유입수에는 오존과 함께 산소도 음이온 상태로 용해되어 있을 수 있다. 이는 산소원자 3개가 결합된 오존은 산소에 비해 불안정한 상태이므로, 외부 환경 및 시간 경과에 따라 상대적으로 안정된 산소 형태로 돌아가려고 하기 때문이다.

제2 전처리 장치(20)는 나노 버블 발생기를 구비하여 유입수에 용해되어 있는 오존과 산소 등의 음이온을 나노 버블 형태로 변환시켜 용해수(나노 오존수)를 제조할 수 있다. 나노 버블은 일반 산기관 대비 접촉 면적이 넓고 부상 속도가 느리기 때문에 오랜 체류시간으로 산소 전달율이 향상된다. 나노 버블은 액체 내 기체 사이즈를 미세화하는 방식으로 만들 수 있는데, 예를 들면 가압식, 선회식, 가압선회식 등의 방식 가운데 하나를 채용할 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위해 나노 버블 발생기(21)를 구체적으로 도시하지 않고 나노 버블 발생기에 의해 제조된 용해수를 저장하고 있는 저수조를 일례로 도시하였다.

한편, 본 실시 예에서는 오존 유입수와 나노 버블을 포함하는 용해수 제조를 위한 전처리 장치를 각각 분리하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전술한 두 개의 전처리 장치는 하나의 단일 전처리 장치로 마련될 수도 있다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 반응수 제조 장치(30)는 이송로(P)를 통해 공급받은 용해수를 이용하여 반응수를 제조한다.

반응수 제조 장치(30)는 용해수가 공급 및 배출되는 관로(31)와, 용해수를 자화시키는 자화부(40)와, 용해수에 전자 음이온을 포함시키기 위한 광조사부(50)와, 용해수에 고주파 전자기장을 인가하는 고주파 발생부(60)를 포함한다.

관로(31)는 용해수의 공급 및 배출이 가능하도록 입구(32)와 출구(33)를 구비하고, 이송로(P)와 입구(32) 사이에는 용해수를 관로(31) 쪽으로 펌핑하기 위한 펌프(32)가 마련될 수 있다.

자화부(40)는 관로(31) 상에 설치되는 자석(41)을 구비하여 관로(31)를 따라 유동하는 용해수를 자화시킬 수 있다. 관로(31) 상에 설치되는 자석(41)은 관로(31)를 따라 유동하는 용해수를 자기장에 노출시켜 활성화시킴으로써, 그 반응도를 향상시킬 수 있다.

관로(31)를 따라 유동하는 용해수를 고르게 활성화시킬 수 있도록 자화부(40)의 자석(41)은 관로(31)의 일부구간에 관로(31)의 길이방향을 따라 배치되는 막대자석(41a)을 포함하고, 막대자석(41a)은 그 중심이 관로(31)의 중심에 일치하도록 관로(31) 상에 설치될 수 있다.

자화부(40)는 한 쌍의 지지구(42)를 구비하고, 막대자석(41a)은 지지구(42)를 통해 그 중심이 관로(31)의 중심에 일치하도록 관로(31) 상에 설치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 지지구(42)는 막대자석(41a)의 단부에 결합하는 중앙의 자석결합부(43)와, 관로(31)의 내면에 지지되도록 자석결합부(43) 둘레에 방사형으로 연장되는 복수의 관로지지부(44)를 포함하도록 구성될 수 있다.

자석결합부(43)는 용접, 끼움, 체결 등의 결합방식을 통해 막대자석(41a) 단부의 중심부에 결합할 수 있다. 그리고 자석결합부(43) 둘레를 따라 형성되는 관로지지부(44)는 그 연장방향의 단부를 통해 관로(41)의 내면에 지지될 수 있다. 관로지지부(44)들은 지지구(42)를 통한 용해수의 흐름이 원활하게 보장되도록 그 사이가 서로 이격되게 배치될 수 있다.

관로지지부(44)는 관로(31)를 따라 유동하는 용해수의 흐름에 와류를 유도하도록 관로(31)의 형성 방향에 대해 경사지도록 마련될 수 있다.

따라서 용해수가 관로(31)의 자화부(40)를 통과하는 과정에서 관로지지부(44)는 용해수가 와류를 형성하도록 용해수의 흐름을 유도함으로써, 자화부(40)에 의한 용해수의 자화처리 효율이 증대되도록 할 수 있다.

관로지지부(44)에는 용해수의 통과를 위한 복수의 관통홀(44a)이 추가되고, 복수의 관통홀(44a)은 적어도 일부가 관로지지부(44)를 관통하는 방향이 다른 것들과 다르게 구성될 수 있다.

이와 같은 관로지지부(44)의 구조에 따르면, 경사진 관로지지부(44)의 표면을 따라 유동하는 용해수와, 복수의 관통홀(44a)을 통해 관로지지부(44)를 다양한 각도도 통과하는 용해수 사이가 서로 충돌하게 되므로, 지지구(42)를 통과하는 용해수가 보다 효과적으로 와류를 형성하도록 할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 막대자석(41a)은 같은 극성이 서로 마주하도록 연결된 복수의 영구자석으로 구성되어 막대자석(41a) 주변을 통과하는 용해수가 영구자석들 사이에 형성되는 반발력에 의해 보다 효과적으로 와류를 형성하면서 활성화되도록 할 수 있다.

광조사부(50)는 광전 효과를 이용하여 전자를 발생시키기 위한 것으로, 도전체(50a)와 도전체(50a)에 빛을 조사하기 위한 광원(50b)을 포함할 수 있다.

도전체(50a)는 여기에 속박된 전자가 방출될 수 있는 금, 백금, 은, 동 등의 단일 금속 또는 합금으로 마련되고, 광원(50b)은 자외선 또는 레이저를 도전체(50a)에 조사하여 도전체(50a)에서 생성되는 전자 음이온이 유입수에 이동되도록 할 수 있다.

빛의 광전 효과로 인해 음이온이 함유된 나노 버블은 친수성 콜로이드 입자로서 미세 전기(전하)를 띠고 있는 물 분자의 브라운 운동에 혼합되어 물속에서 오래 지속될 수 있다.

전술한 광전효과가 관로(31)를 따라 유동하는 용해수에 고르게 적용될 수 있도록 도전체(50a)는 코일 형태를 이루어 관로(31)의 길이방향을 따라 배치되는 코일형 도전체(51)를 포함하고, 코일형 도전체(51)는 그 중심이 관로(31)의 중심에 일치하도록 관로(31) 상에 설치될 수 있다.

코일형 도전체(51)는 전술한 금, 백금, 은, 동 등의 단일 금속 또는 합금 소재의 와이어를 코일 형태를 이루도록 가공하여 마련될 수 있다.

코일형 도전체(51)는 그 중심이 관로(31)의 중심에 일치할 수 있게 자체적으로 관로(31)에 지지되도록 설치될 수 있다. 따라서 광조사부(50)는 코일형 도전체(51)의 설치를 위한 별도의 구조물의 추가로 인해 광전효과가 저하될 우려가 없게 된다.

이를 위해 코일형 도전체(51)는 길이방향을 따라 관로(31) 내면에 지지되도록 큰 직경을 구비하는 복수의 대직경구간(51a)과, 관로(31) 내면으로부터 이격되도록 대직경구간(51a) 사이에 마련되는 소직경구간(51b)을 포함하도록 구성될 수 있다.

대직경구간(51a)을 형성하는 원형의 와이어와 소직경구간(51b)을 형성하는 원형의 와이어는 그 중심이 서로 일치되고, 이에 따라 대직경구간(51a)의 와이어가 관로(31) 내면에 지지된 상태에서 코일형 도전체(51)의 전 구간의 중심은 관로(31)의 중심과 일치될 수 있다.

본 실시예의 경우 코일형 도전체(51)는 길이방향의 양 단부가 대직경구간(51a)을 이루고, 한 쌍의 대직경구간(51a) 사이가 소직경구간(51b)을 형성하도록 구성된다.

광원(50b)은 코일형 도전체(51) 중심축을 따라 광을 조사하고, 코일형 도전체(51)는 관로(31)의 중심에 근접하여 광원(50b)의 광에 더욱 잘 노출되는 소직경구간(51b)의 길이를 대직경구간(51a)의 길이보다 길게 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 코일형 도전체(51)는 대직경구간(51a)이 길이방향의 양 단부는 물론, 양 단부 사이에도 위치하도록 마련될 수 있다. 이와 같은 코일형 도전체(51)는 길이방향을 따라 일정간격을 갖도록 배치되는 복수의 대직경구간(51a)을 통해 관로(31) 내면에 안정적으로 지지되므로, 대직경구간(51a) 사이의 소직경구간(51b)이 하부로 처지게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 코일형 도전체(51)는 대직경구간(51a)에 속하는 와이어 사이의 간격이 소직경구간(51b)에 속하는 와이어 사이의 간격보다 더 조밀하게 형성될 수 있다.

이러한 코일형 도전체(51)는 대직경구간(51a)의 길이를 과도하게 증가시키지 않으면서도 관로(31) 내면에 지지되는 대직경구간(51a)의 접촉면적을 증대시킴으로써 관로(31) 상에 보다 안정적으로 설치된 상태를 유지할 수 있다.

다시 도 2, 3을 참조하면, 관로(31)는 자화부(40)가 설치되는 제1구간(31a)과, 코일형 도전체(51)가 설치되는 제2구간(31b)과, 제1구간(31a)과 제2구간(31b) 사이를 연결하는 제3구간(31c)을 구비하도록 마련될 수 있다.

제1구간(31a)과 제2구간(31b)은 자화부(40)에 의한 용해수의 자화작용과 광조사부(50)에 의한 광전효과가 보다 효과적으로 보장될 수 있도록 길게 형성되고, 이들 사이를 연결하는 제3구간(31c)은 제1구간(31a) 및 제2구간(31b)에 비해 상대적으로 짧게 마련될 수 있다.

관로(31)는 전체적으로 'ㄷ'자 형상을 취하도록 마련되어 자화부(40)와 광조사부(50)에 의한 용해수의 처리 반응이 연속적으로 수행되도록 하면서 반응수 제조장치(30)를 보다 콤팩트하게 구성하도록 할 수 있다.

관로(31)는 제1구간(31a)과 제2구간(31b)이 서로 같은 길이를 구비하여 평행하게 배치되고, 그 입구(32)와 출구(33)를 형성하는 양 단부가 일측으로 위치되며, 제3구간(31c)이 입구(32) 및 출구(33) 반대편으로 위치하도록 마련될 수 있다.

본 실시예와 달리, 자화부(40)와 광조사부(50)는 자화부(40)가 제2구간(31b)에 배치되고 광조사부(50)가 제1구간(312a)에 위치하도록 그 배치구조가 반대로 마련될 수도 있다.

관로(31)는 아크릴과 같이 광 투과가 가능한 소재를 통해 마련되고, 입구(32) 및 출구(33)의 반대편이 개구(34)를 통해 개방되도록 구성될 수 있다.

관로(31)의 입구(32)와 출구(33) 쪽은 그 둘레가 관로(31)의 일측으로 위치하는 제1고정플랜지(35)에 지지되도록 결합하고, 관로(31)의 개구(34) 둘레는 관로(31)의 타측으로 위치하는 제2고정플랜지(36)에 지지되도록 결합될 수 있다.

제1고정플랜지(35)에는 제1커버플랜지(37)가 결합하고, 제2고정플랜지(36)에는 제2커버플랜지(38)가 결합할 수 있다. 제1커버플랜지(37)와 제2커버플랜지(38)의 내측에는 관로(31) 내부를 외부에서 확인할 수 있도록 투명창(39)이 설치될 수 있다.

관로(31) 내부에 설치되는 막대자석(41a)이나 코일형 도전체(51)를 교체하거나 보수할 수 있도록 제1 및 제2커버플랜지(37,38) 중 적어도 어느 하나는 제1 및 제2고정플랜지(35,36)에 분리 가능하도록 결합할 수 있다. 제1 및 제2커버플랜지(37,38)는 체결부재를 통해 해당하는 고정플랜지(35,36)에 분리 가능하도록 결합할 수 있다.

제1커버플랜지(37)의 투명창(39)에는 관로(31)의 입구(32) 및 출구(33)와 연결되는 연결관(30a,30b)이 설치될 수 있다.

연결관(30a)은 이송로(P)에 연결되어 용해수를 관로(31)의 입구(32)로 안내하고, 연결관(30b)은 관로(31)를 통과한 반응수의 배출을 안내하도록 출구(33)와 연결될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 광조사부(50)의 광원(50b)은 코일형 도전체(51)에 인접하도록 제2커버플랜지(38) 외측에 설치되는 외장형 광원(52)을 포함할 수 있다. 외장형 광원(52)은 조사되는 광의 중심이 관로(31)의 중심에 일치하도록 위치될 수 있다.

또 도 6에 도시된 바와 같이, 광원(50b)은 코일형 도전체(51) 안쪽에 코일형 도전체(51)의 길이방향을 따라 길게 배치되는 내장형 광원(53)을 포함할 수 있다. 내장형 광원(53)은 봉 형태로 마련되는 자외선램프를 통해 구성될 수 있다.

이와 같은 내장형 광원(53)은 코일형 도전체(51)에 보다 근접하도록 설치된 상태에서 코일형 도전체(51)의 전구간에 대해 보다 직접적으로 광을 조사할 수 있게 된다.

내장형 광원(53)으로 전원을 인가하는 전선은 제1 또는 제2커버플랜지(37,38)를 통해 관로(31) 외부로 인출될 수 있다.

한편, 고주파 발생부(60)는 유입수에 용해되어 있는 음이온에 고주파 전자기장을 인가함으로써 용해수를 활성화시킬 수 있다.

즉, 고주파 발생부(60)는 용해수에 포함되어 있는 오존과 산소 등의 음이온을 고주파 전자기장에 노출시켜 전자 스핀에 의해 회전 운동을 유발하고 음이온이 미세 전기를 띠게 함으로써 이온화를 촉진하고 음이온의 용존 농도를 증대시키는 방식으로 용해수를 활성화시킬 수 있다(아인슈타인-드하스 효과) .

고주파 발생부(60)는 150~200kHz의 고주파 전원이 인가되도록 관로(31) 둘레에 설치된 복수의 고주파 발생기(61)를 포함하도록 구성될 수 있다. 고주파 발생기(61)는 코일을 구비하고, 복수의 고주파 발생기(61)에는 개별적으로 고주파 전원이 인가될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 고주파 발생기(61)는 자화부(40)가 설치되는 제1구간(31a) 및 도전체(50a)가 설치되는 제2구간(31b)의 길이방향 전 구간에 걸쳐 고르게 배치되도록 설치되어 자화부(40)에 의한 용해수의 활성화 작용과 광조사부(50)의 광전효과에 따른 용해수의 활성화 작용을 전체적으로 증대시킬 수 있다.

고주파 발생부(61)는 상호 마주하도록 배치되는 복수의 쌍이 제1구간(31a)과 제2구간(31b) 둘레에 그 길이방향을 따라 일정간격 상호 이격되게 배치될 수 있다.

이와 같이 자화부(40), 광조사부(50), 고주파 발생부(60)에 의한 빛과 전자 반응(Light and Electron Reaction; L&ER)에 의해 생성되는 반응수는 용존되어 있는 오존, 산소 등의 음이온의 농도가 높기 때문에, 활성탄의 세정은 물론 오염수의 살균이나 소독 용도로써의 이용가치도 커질 수 있다.

또 독일의 물리학자 필립 레너드에 의해 발표된 '레너드 효과'에 따르면, 마치 폭포 지역이나 숲 속에 있는 것과 같이 음의 성질을 띠는 음이온은 호흡 또는 피부를 통해 흡수되어 세포의 신진대사를 촉진하고 활력을 증가시키며 피를 맑게 하고 신경 안정과 피로회복 및 식욕 증진에 효과가 있다고 한다.

또한, 이온 상태의 산소는 중성 상태일 때보다 활동성이 강하고, 나아가 음이온을 띠게 되면 더 활성화 되기 때문에 인체에 들어간 산소 음이온은 여러 유익한 작용을 할 수 있다.

또한, 상기와 같이 본 실시 예에 따라 제조되는 반응수는 종래에 비해 용해되어 있는 음이온을 장시간 보존할 수 있기 때문에 다양한 분야에 활용할 수 있다. 설명에 앞서, 음이온이 미생물의 세포막을 파괴하여 살균하는 것은 이미 공지된 사실이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또 전술한 반응수 제조장치(30)는 활성탄소섬유를 구비하는 여과장치(60)와 연계되어 산업폐수와 같이 난분해성 유기물질의 농도가 높은 오염수를 효과적으로 처리하는데 유용하게 이용될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 수처리 시스템은 전술한 전처리 장치(10,20) 및 반응수 제조 장치(30)와, 여과장치(60)를 구비할 수 있다.

여과장치(60)는 반응수 제조장치(30)를 통해 생성된 반응수를 통과시키는 하우징(70)과, 반응수를 필터링하도록 하우징(70)에 내장되는 필터(80)를 구비할 수 있다. 필터(80)로는 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber)가 마련될 수 있다.

이때 원수가 되는 오염수는 전술할 제1 전치리 장치(10)을 거치면서 오존이 혼합되니 오존수가 되고, 이 오존수는 제2전처리 장치(20)을 거치면서 오존수에 포함되어 있는 오존이 나노 버블 형태로 미세화되어 나노 오존수가 될 수 있다.

나노 오존수는 반응수 제조 장치(30)의 관로(31)를 통과하면서 활성화 될 수 있다. 즉 나노 오존수는 관로(31)의 제1구간(31a)을 따라 자화부(40)를 거치는 과정에서 자기장에 노출되어 활성화 되고, 관로(31)의 제2구간(31b)을 따라 광조사부(50)를 통과하는 과정에서 나노 오존수에는 광원(50b)의 광이 조사되는 도전체(50a)로부터 생성되는 전자 음이온이 이동될 수 있다.

그리고 제1구간(31a)과 제2구간(31b)을 차례로 통과하는 나노 오존수는 고주파 발생부(60)에 의해 형성되는 고주파 전자기장에 지속적으로 노출된 상태를 유지함으로써, 오존과 산소 등의 이온화가 촉진되고 음이온의 용존 농도가 증가하면서 자화부(40)와 광조사부(50)에 의한 활성화 정도가 더욱 증대될 수 있게 된다.

이와 같이 반응수 제조 장치(30)를 통과하면서 반응수로써 활성화 된 오염수는 여과장치(60)를 통과하는 과정에서 함유되어 있는 유기물질이 활성탄소섬유를 통해 흡착됨에 따라 총유기탄소(TOC, Total Organic Carbon) 농도가 저감될 수 있다.

이때 활성탄소섬유는 활성 오염수에 의해 오존처리 되어 표면에 붙어 있던 관능기의 전환에 의해서 양이온에 대한 선택적 흡착특성이 증가함에 따라 유기물질을 보다 효과적으로 흡착처리 할 수 있다.

활성탄소섬유로는 각종 중금속 제거, 독성 유기물 제거, 염소 제거 능력이 매우 탁월한 촉매 활성탄 섬유(CACF, Catalyst Activated Carbon, Felt)가 사용될 수 있다. 촉매 활성탄 섬유는 천연 또는 인조의 활성탄소섬유를 탄화 및 활화를 거쳐 촉매 반응시켜 형성된 것으로, 활성탄의 미세 기공 및 접착면이 획기적으로 증가하여 흡착력과 흡착속도가 일반적인 활성탄소섬유를 기준으로 최대 4~5배 이상 개선된 것을 가리킨다. 촉매 활성탄 섬유는 비표면적이 1000~2500㎡/g 이고, 기공 크기는 20~200Å이다.

하우징(70)은 필터(80)가 수용되는 중앙의 몸체(71)와, 몸체(71)의 양 단부에 결합하는 한 쌍의 마개(72,73)를 구비할 수 있다. 몸체(71) 내부는 필터수용공간(71a)을 형성하고, 필터(80)는 필터수용공간(71a)에 내장되는 복수로 구성될 수 있다. 마개(72,73)는 일단의 제1마개(72)와 타단의 제2마개(73)로 구분될 수 있다.

필터(80)는 축방향을 따라 내부가 개방된 중공의 기둥 형태로 마련된 복수개가 필터수용공간(71a)의 축방향 중심을 기준으로 둘레를 따라 배치될 수 있다.

반응수 제조 장치(30)를 통과한 반응수는 몸체(71)의 일측을 통해 필터수용공간(71a)으로 유입되어 복수의 필터(80)를 외측에서 내측 방향으로 경유하며 여과된 상태에서 필터수용공간(71a)의 중앙부와 제1마개(72)의 중앙부로 안내되어 하우징(70) 외부로 배출될 수 있다.

또 여과장치(60)는 필터(80)의 역세를 위한 스팀발생장치(90)를 구비할 수 있다. 스팀발생장치(90)를 통해 형성되는 스팀은 촉매 활성판 섬유의 특성을 감안하여 150~200℃ 범위의 온도를 구비할 수 있다. 스팀발생장치(90)를 통해 생성된 스팀은 제2마개(73)의 중앙부를 통해 필터수용공간(71a)으로 진입하여 복수의 필터(80)를 내측으로 외측 방향으로 경유하며 필터(80)에 흡착된 유기물을 분리해 내고, 계속해서 스팀은 필터(80)로부터 분리된 유기물과 함께 제2마개(73)의 외측부를 통해 하우징(70) 외부로 배출될 수 있다. 유기물질이 제거된 필터(80)는 여과작용에 반복적으로 재이용될 수 있다.

공정 별 TOC 농도

구분	처리 전	전처리 후	반응수 제조장치 통과 후	여과장치 통과 후	비고
농도(ppm)	300	150	60	30
처리율(%)	0	50	80	90

상기 표는 수처리 시스템을 통해 처리되는 오염수의 공정별 TOC 의 농도를 측정하여 나타낸 것이다. 상기 표에 나타난 바와 같이, 전처리 장치(10,20)을 통과하면서 저하되기 시작하는 오염수의 TOC 농도는 반응수 제조 장치(30)를 통과하면서 급격히 저하되고, 최종적으로 여과장치(60)를 거치는 과정에서 난분해성 유기물이 흡착되어 제거되면서 배출 허가 기준을 만족시킬 수 있는 수준으로 낮아질 수 있다.

30: 반응수 제조장치 31: 관로
31a: 제1구간 31b: 제2구간
31c: 제3구간 40: 자화부
41a: 막대자석 41: 자석
42: 지지구 43: 자석결합부
44: 관로지지부 50: 광조사부
51: 코일형 도전체 50a: 도전체
52: 외장형 광원 53: 내장형 광원
50b: 광원 60: 고주파 발생부
61: 고주파 발생기

Claims (9)

1. 음이온이 용해되어 있는 유입수가 공급 및 배출되는 관로;
   상기 관로의 일부 구간에 배치되어 상기 유입수를 자화시키는 자화부;
   상기 관로의 다른 일부 구간에 배치되는 도전체 및 상기 도전체에 광을 조사하여 상기 유입수에 상기 도전체에서 생성되는 전자 음이온을 이동시키는 광원을 구비하는 광조사부;
   상기 유입수에 용해되어 있는 음이온에 고주파 전자기장을 인가하는 고주파 발생부;를 포함하고,
   상기 자화부는
   상기 관로의 길이방향을 따라 배치되는 막대자석;
   상기 막대자석의 중심이 상기 관로의 중심에 일치하도록 상기 막대자석의 양 단부를 지지하는 한 쌍의 지지구;를 포함하고,
   상기 지지구는
   상기 막대자석의 단부에 결합하는 중앙의 자석결합부;
   상기 관로의 내면에 지지되도록 상기 자석결합부 둘레에 방사형으로 연장되는 복수의 관로지지부;를 포함하고,
   상기 관로지지부들은 그 사이가 서로 이격되게 배치되는 반응수 제조장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 관로 지지부는
   상기 관로를 따라 유동하는 상기 유입수의 흐름에 와류를 유도하도록 상기 관로의 형성방향에 대해 경사지게 마련되는 반응수 제조장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 도전체는
   코일 형태를 이루어 상기 관로의 길이방향을 따라 배치되는 코일형 도전체;를 포함하고,
   상기 광원은
   상기 코일형 도전체 안쪽에 상기 코일형 도전체의 길이방향을 따라 배치되는 내장형 광원;을 포함하는 반응수 제조장치.
7. 음이온이 용해되어 있는 유입수가 공급 및 배출되는 관로;
   상기 관로의 일부 구간에 배치되어 상기 유입수를 자화시키는 자화부;
   상기 관로의 다른 일부 구간에 배치되는 도전체 및 상기 도전체에 광을 조사하여 상기 유입수에 상기 도전체에서 생성되는 전자 음이온을 이동시키는 광원을 구비하는 광조사부;
   상기 유입수에 용해되어 있는 음이온에 고주파 전자기장을 인가하는 고주파 발생부;를 포함하고,
   상기 도전체는
   코일 형태를 이루어 상기 관로의 길이방향을 따라 배치되는 코일형 도전체;를 포함하고,
   상기 코일형 도전체는,
   길이방향을 따라 상기 관로 내면에 지지되도록 큰 직경을 구비하는 복수의 대직경구간 및 상기 관로 내면으로부터 이격되도록 상기 대직경구간 사이에 마련되는 소직경구간을 구비하여 그 중심이 상기 관로의 중심에 일치하도록 상기 관로에 설치되는 반응수 제조장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 코일형 도전체를 형성하는 와이어 사이의 간격은 상기 대직경구간에 속하는 와이어 사이의 간격이 상기 소직경구간에 속하는 와이어 사이의 간격보다 더 조밀하게 형성되는 반응수 제조장치.
9. 음이온이 용해되어 있는 유입수가 공급 및 배출되는 관로;
   상기 관로의 일부 구간에 배치되어 상기 유입수를 자화시키는 자화부;
   상기 관로의 다른 일부 구간에 배치되는 도전체 및 상기 도전체에 광을 조사하여 상기 유입수에 상기 도전체에서 생성되는 전자 음이온을 이동시키는 광원을 구비하는 광조사부;
   상기 유입수에 용해되어 있는 음이온에 고주파 전자기장을 인가하는 고주파 발생부;를 포함하고,
   상기 고주파 발생부는
   고주파 전원이 인가되도록 상기 관로 둘레에 설치된 복수의 고주파 발생기;를 포함하고,
   상기 관로는 상기 자화부가 설치되는 제1구간과, 상기 도전체가 설치되는 제2구간을 포함하고,
   복수의 상기 고주파 발생기는 상기 제1구간과 제2구간의 길이방향 전 구간에 걸쳐 고르게 배치되는 반응수 제조장치.

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