KR102434945B1 - Ultraviolet Disinfection for Water and Ultraviolet Disinfector for Water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물 살균 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흐르는 물에 자외선을 조사하여 물을 살균하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 255nm 내지 285nm 에서 피크파장을 가지는 자외선을 유동하는 물에 조사하되, 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물의 평균 이동 속도를 1.7 ~ 12.6 cm/sec 로 하고, 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물에 조사되는 자외선의 조사량이 1.4 ~ 184 mJ/cm2 인 물 살균 방법이다.The present invention relates to a method of sterilizing water, and more particularly, to a method of sterilizing water by irradiating ultraviolet rays to flowing water.
The present invention irradiates the flowing water with ultraviolet rays having a peak wavelength at 255 nm to 285 nm, and the average moving speed of water passing through the region to which the ultraviolet rays are irradiated is 1.7 to 12.6 cm/sec, and to pass through the region to which the ultraviolet rays are irradiated It is a water sterilization method in which the irradiation amount of ultraviolet rays irradiated to water is 1.4 ~ 184 mJ/cm 2 .
Description
본 발명은 물 살균 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흐르는 물에 자외선을 조사하여 물을 살균하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of sterilizing water, and more particularly, to a method of sterilizing water by irradiating ultraviolet rays to flowing water.
1910년, 수돗물을 염소가스로 소독하여 공급하기 시작하면서 콜레라 등 수인성 세균의 확산에 대한 공포는 크게 사라지게 되었고, 염소를 사용하는 방법은 이후 가장 광범위하게 사용하는 수돗물 소독방법이 되었다. 그러나, 1970년대에 들어 하천수나 호소수 등에 자연적으로 존재하는 유기물(NOM, natural organic matter)과 염소가 반응하여 THM(trihalomethane)등 새로운 발암물질이 생성되는 것이 알려지게 되었다. 또한, 1980년대 이후에는 상수원수에 존재하는 미생물 중에서 Cryptosporidium이나 Giardia와 같은 원생동물이 인체에 유입되어 중대한 질병을 일으키는 사례가 증가되고 있다. 그렇지만, 이들 미생물이 염소 소독에는 저항성이 강하여 C. parvum의 경우 1,000 mg/L의 염소 농도에서도 24시간을 견디는 것으로 보고되고 있다. 이와 같은 염소 소독의 부작용 및 한계를 극복할 만한 다양한 소독 방법이 시도되고 있는데, 그 중 하나의 대안으로서 자외선 소독은 상당한 장점을 가지고 있다. 국내에서도 이미 염소 소독에서 나타나는 여러 가지 부산물들에 대한 연구가 진행되어 왔고, 최근 들어서는 우리나라도 이러한 원생동물이 상수도 순환시스템에 들어올 가능성을 배제할 수 없으므로 대책을 마련하여야 한다는 주장이 힘을 얻고 있다. 자외선(Ultraviolet light, UV)은 상수처리에서 Cryptosporidium이나 Giardia 혹은 다른 병원성 미생물을 살균하는데 일반 화학적 살균 방법보다 더 효과적인 것으로 알려져 있으며, 유럽이나 북미를 중심으로 급속히 확대 설치되고 있는 기술이다.In 1910, when tap water was disinfected and supplied with chlorine gas, fears about the spread of water-borne bacteria such as cholera disappeared, and chlorine became the most widely used tap water disinfection method. However, in the 1970s, it became known that natural organic matter (NOM) and chlorine that are naturally present in rivers and lakes react to generate new carcinogens such as THM (trihalomethane). In addition, since the 1980s, among microorganisms present in raw water, protozoa such as Cryptosporidium or Giardia are introduced into the human body and cause serious diseases. However, since these microorganisms are resistant to chlorine disinfection, it has been reported that C. parvum can withstand a chlorine concentration of 1,000 mg/L for 24 hours. Various disinfection methods have been tried to overcome the side effects and limitations of chlorine disinfection. As an alternative, UV disinfection has significant advantages. Research on various by-products from chlorine disinfection has already been conducted in Korea, and recently, in Korea, the possibility that these protozoa enters the water supply circulation system cannot be excluded, so the argument that countermeasures should be prepared is gaining strength. Ultraviolet light (UV) is known to be more effective than general chemical sterilization methods to sterilize Cryptosporidium, Giardia, or other pathogenic microorganisms in water treatment, and is a technology that is rapidly expanding in Europe and North America.
자외선은 10 ~ 400 nm의 파장대를 가진 모든 전자기적 방사에너지를 말한다. 파장대 별로 구분하여 315 ~ 400 nm 장파장대의 UVA, 280 ~ 315 nm의 UVB 그리고 그 보다 파장이 짧은 200 ~ 280 nm의 UVC로 나뉘는데, UVC 영역의 자외선이 특히 미생물의 살균에 효과적이므로 상수나 하수, 기타 살균 목적으로 사용하는 자외선은 UVC 영역이다. 이 보다 파장이 짧은 10 ~ 200 nm의 자외선을 “진공자외선”이라고 부르는데 대부분 공기에 의해 흡수 되어 버리기 때문이다. 자외선 램프의 종류에 따라 저압램프(Low pressure), 저압고출력램프(Low pressure high output)와 중압램프(medium pressure)로 나눈다. 저압램프는 출력이 보통 40 ~ 100W 정도이고, 253 nm 내외의 한 파장이 발생하는 것이며, 중압램프는 출력이 1 ~ 5 kW 정도로서, 전 자외선 영역에 걸쳐 다양한 파장의 자외선이 모두 발생하는 것이다. 저압램프는 매우 소규모 시스템에 적합하며, 대부분의 도시 수처리 시스템에서는 저압고출력램프나 중압램프를 사용한다.Ultraviolet light refers to all electromagnetic radiation energy with a wavelength range of 10 to 400 nm. It is divided by wavelength band and divided into UVA of 315 ~ 400 nm long wavelength, UVB of 280 ~ 315 nm, and UVC of 200 ~ 280 nm with shorter wavelength. Ultraviolet rays used for sterilization purposes are in the UVC region. Ultraviolet rays with a shorter wavelength of 10 ~ 200 nm are called “vacuum ultraviolet rays” because most of them are absorbed by air. According to the type of UV lamp, it is divided into a low pressure lamp, a low pressure high output lamp, and a medium pressure lamp. Low-pressure lamps usually have an output of about 40 to 100W and generate one wavelength of about 253 nm, while medium-pressure lamps have an output of about 1 to 5 kW, generating ultraviolet rays of various wavelengths over the entire ultraviolet region. Low-pressure lamps are suitable for very small systems, and most municipal water treatment systems use low-pressure, high-power lamps or medium-pressure lamps.
모든 생물체의 대사와 복제는 핵산(Nuclein acid)이 담당한다. 핵산의 중요한 두가지 형태는 DNA(deoxyribonucleic acid)와 RNA(ribonucleic acid)이다. DNA와 RNA는 뉴클리오타이드 배열이 단일 혹은 이중구조로 형성되어 있다. DNA에서 뉴클리오타이드는 퓨린(아데닌과 구아닌) 또는 피리미딘(티민과 시토신)으로 구성된다. RNA는 퓨린은 DNA와 같고, 피리미딘은 우라실과 시토신으로 구성된다. 뉴클리오타이드는 자외선의 200 ~ 300 nm 파장을 흡수한다. DNA나 RNA가 자외선을 흡수하는 정도는 뉴클리오타이드의 구성에 따라 차이가 나는데 대략 260 nm에서 최대 흡수율을 보인다.Nucleic acid is responsible for the metabolism and replication of all living things. Two important types of nucleic acids are deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). DNA and RNA have single or double nucleotide sequences. In DNA, nucleotides are composed of purines (adenine and guanine) or pyrimidines (thymine and cytosine). In RNA, purines are like DNA, and pyrimidines are composed of uracil and cytosine. Nucleotides absorb 200-300 nm wavelengths of ultraviolet light. The extent to which DNA or RNA absorbs UV rays differs depending on the composition of nucleotides, but the maximum absorption is at approximately 260 nm.
퓨린과 피리미딘 모두 자외선을 강하게 흡수하지만 UV에 의한 손상은 피리미딘이 더 크다. 흡수된 UV는 핵산의 피리미딘에 6 종류의 손상을 입힌다고 하는데, 그 중에서도 피리미딘 2중 결합(pyrimidine dimers)에 따른 손상이 미생물의 불활성화에 직접적인 영향을 미친다.Both purines and pyrimidines strongly absorb UV light, but UV damage is greater for pyrimidines. Absorbed UV is said to cause six types of damage to pyrimidines of nucleic acids. Among them, damage caused by pyrimidine dimers directly affects the inactivation of microorganisms.
피리미딘 2중 결합은 DNA나 RNA 배열 구조에서 인접한 피리미딘들 사이에 공유결합이 존재할 때 자외선에 의해 피리미딘 2중 결합이 만들어진다. 피리미딘 2중 결합에 의한 손상은 다른 손상 예를 들면, 나선 구조의 파괴, DNA와 DNA의 교차, 단백질과 DNA의 교차에 의한 손상보다 1000배나 더 흔히 나타나는 손상으로 알려져 있다.When a covalent bond exists between adjacent pyrimidines in a DNA or RNA sequence structure, a pyrimidine double bond is formed by ultraviolet light. It is known that damage caused by pyrimidine double bonds is 1000 times more common than damage caused by other damage, such as breakage of the helix structure, DNA-DNA crossover, and protein-DNA crossover damage.
피리미딘 2중 결합이나 다른 형태의 핵산 손상으로 인해 미생물은 복제가 불가능하고, 인체에 유입된다 하더라도 발병하지 못하게 된다. 그렇다고 미생물의 대사작용까지 불가능하게 하지는 못한다. 다른 화학적 살균과 같이 세포 파괴나 산화를 통해 미생물을 사멸시키기 위해서는 핵산의 손상에 필요한 조사량의 수십 수백배 많은 조사량이 필요하다. 미생물은 생물학적 회복(microbial repair)이나 광 회복(photorepair), 암실 회복(dark repair) 등의 기능이 있어 일차 손상이 있더라도 회복하는 기능이 있다.Due to pyrimidine double bonds or other forms of nucleic acid damage, microorganisms cannot replicate, and even if they enter the human body, they do not develop. However, it does not make the metabolism of microorganisms impossible. Like other chemical sterilization, in order to kill microorganisms through cell destruction or oxidation, an irradiation dose that is several tens or hundreds of times greater than that required for damage to nucleic acids is required. Microorganisms have functions such as microbial repair, photorepair, and dark repair, and thus have a function of recovering even if there is a primary damage.
미생물의 종류에 따라 자외선에 대한 내성도 서로 다르다. 바이러스와 박테리오파아지의 자외선에 대한 민감도는 100배 이상 차이가 나며, 박테리아 안에서도 포자형성균이나 그람양성균은 그람음성균보다 자외선에 대한 저항성이 더 크다. 수도의 병원균 관점에서 보면 자외선 살균에 대해서 바이러스가 가장 저항성이 크고, Bacteria, Cryptosporidium, Giardia순이다. The resistance to UV rays is also different depending on the type of microorganism. The sensitivity to UV light of viruses and bacteriophages differs by more than 100 times, and even in bacteria, spore-forming bacteria or gram-positive bacteria have greater resistance to UV rays than gram-negative bacteria. From the perspective of pathogens in the capital, viruses are the most resistant to UV sterilization, followed by Bacteria, Cryptosporidium, and Giardia.
하지만 도시 수처리 시스템에서 자외선 살균을 하고, 집에서 정수기를 쓴다고 하더라도 상수로에서 세균이나 바이러스가 혼입되거나 정수기 필터가 세균이나 바이러스에 의해 오염되면 사람이 마시는 물에 이들이 혼입되는 문제가 발생한다. 또한 정수기 필터를 거친 후 물이 저장되는 수조도 세균이나 바이러스로부터 자유로울 수는 없다. 특히 수도꼭지(노즐)가 오염되어 세균이 역류할 가능성도 배제할 수 없다.However, even if UV sterilization is performed in the city water treatment system and a water purifier is used at home, if bacteria or viruses are mixed in the water supply or the filter of the water purifier is contaminated by bacteria or viruses, there is a problem that they are mixed into the water that people drink. Also, the tank where water is stored after going through the water purifier filter cannot be free from bacteria or viruses. In particular, the possibility that the faucet (nozzle) is contaminated and bacteria can backflow cannot be excluded.
위와 같은 우려들은 사람이 물을 받아 먹기 직전의 배관에서 살균을 하면 대부분 해결될 수 있다. 하지만 빠르게 흐르는 물에 자외선이 잠시 스치는 것만으로는 살균 효율에 한계가 있다.Most of the above concerns can be solved by sterilizing the pipe just before a person receives and eats water. However, there is a limit to the efficiency of sterilization by only briefly passing UV rays on fast-flowing water.
자외선 강도에 대해서는 다음과 같은 인자들이 사용되고 있다.The following factors are used for UV intensity.
1. 자외선 출력(UV Output)1. UV Output
램프에서 물로 전달되는 동력(파장 200 ~ 300 nm 영역)으로 램프당 와트(W)로 표시한다. 램프에서 나오는 동력은 수정이나 물을 통과하면서 감소하게 되며, 램프의 출력 역시 램프의 수명, 수온, 램프의 fouling 등에 따라 감소하게 된다.Power transmitted from lamp to water (wavelength range of 200 ~ 300 nm), expressed in watts (W) per lamp. The power from the lamp is reduced as it passes through crystal or water, and the output of the lamp also decreases according to the lifetime of the lamp, water temperature, and fouling of the lamp.
2. 자외선 강도(UV Irradiance)2. UV Irradiance
자외선 에너지가 단위 면적당 입사하는 자외선 에너지를 말하며, 단위면적당 자외선 동력으로 표시한다. 즉, 단위 cm2당 마이크로와트(μW/cm2) 또는 단위 cm2당 밀리와트(mW/cm2) 등이다.UV energy refers to the UV energy incident per unit area, and is expressed as UV power per unit area. That is, microwatts per unit cm 2 (μW/cm 2 ) or milliwatts per unit cm 2 (mW/cm 2 ), and the like.
3. 자외선 조사량(UV Dose)3. UV Dose
자외선의 살균력은 자외선의 강도와 접촉시간의 곱으로 정의되는 자외선 주입율(UV dose)에 비례하는데, 화학적 처리에서 농도와 접촉시간의 곱으로 정의되는 주입율(dose)과 같은 의미로 사용된다. 주입된 에너지는 자외선 강도와 실제 노출시간의 곱으로 정량화할 수 있다.The sterilization power of UV rays is proportional to the UV dose, which is defined as the product of the intensity of UV light and the contact time. In chemical treatment, it is used in the same sense as the dose defined as the product of the concentration and the contact time. The injected energy can be quantified as the product of the UV intensity and the actual exposure time.
조사율(mWsec / cm2) = UV강도(mW / cm2) × Time(sec)Irradiation rate (mWsec / cm 2 ) = UV intensity (mW / cm 2 ) × Time (sec)
조사율(mJ / cm2) = UV강도(mW / cm2) × Time(sec)Irradiation rate (mJ / cm 2 ) = UV intensity (mW / cm 2 ) × Time (sec)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 흐르는 물에 대해서도 자외선을 사용하여 물을 살균할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for sterilizing water by using ultraviolet rays even for flowing water.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 물 살균 효율이 가장 높은 자외선 파장과 함께, 탁월한 살균율을 가지는 물의 이동 속도와 자외선 조사량으로 물을 살균하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of sterilizing water with an ultraviolet ray irradiation amount and a movement speed of water having an excellent sterilization rate, together with an ultraviolet wavelength having the highest water sterilization efficiency.
상기 방법은, 255nm 내지 285nm 에서 피크파장을 가지는 자외선을 유동하는 물에 조사하되, 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물의 평균 이동 속도를 1.7 ~ 12.6 cm/sec 로 하고, 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물에 조사되는 자외선의 조사량이 1.4 ~ 184 mJ/cm2 인 물 살균 방법이다.In this method, ultraviolet rays having a peak wavelength at 255 nm to 285 nm are irradiated to flowing water, and the average moving speed of water passing through the region to which the ultraviolet rays are irradiated is 1.7 to 12.6 cm/sec, and the ultraviolet rays pass through the irradiated region. It is a water sterilization method with an irradiation amount of 1.4 ~ 184 mJ/cm 2 of UV irradiated to the water.
상기 자외선의 피크파장은 260nm 내지 280nm 의 범위에 있을 수 있다. 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물에 조사되는 자외선의 조사량이 1.4 ~ 132 mJ/cm2 이다.The peak wavelength of the ultraviolet light may be in the range of 260 nm to 280 nm. The irradiation amount of the ultraviolet ray irradiated to the water passing through the region to which the ultraviolet ray is irradiated is 1.4 to 132 mJ/cm 2 .
상기 자외선의 피크파장은 265nm 내지 275nm 의 범위에 있을 수 있다. 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물에 조사되는 자외선의 조사량이 1.4 ~ 100 mJ/cm2 이다.The peak wavelength of the ultraviolet light may be in the range of 265 nm to 275 nm. The irradiation amount of the ultraviolet ray irradiated to the water passing through the region to which the ultraviolet ray is irradiated is 1.4 ~ 100 mJ/cm 2 .
또한 본 발명은, 물이 유동하는 배관(10); 및 상기 배관(10)의 소정 구간에 255nm 내지 285nm 에서 피크파장을 가지는 자외선을 조사하는 UV LED(20);를 포함하는 물 살균 장치로서, 상기 배관의 단면적은 상기 소정 구간 내를 통과하는 물의 평균 이동 속도가 1.7 ~ 12.6 cm/sec 가 되도록 설정되고, 상기 소정 구간을 통과하는 동안 물이 받는 자외선의 조사량이 1.4 ~ 184 mJ/cm2 인 물 살균 장치를 제공한다.In addition, the present invention, the
상기 자외선의 피크파장은 260nm 내지 280nm 의 범위에 있을 수 있다. 상기 소정 구간을 통과하는 동안 물이 받는 자외선의 조사량이 1.4 ~ 132 mJ/cm2 이다.The peak wavelength of the ultraviolet light may be in the range of 260 nm to 280 nm. The irradiation amount of UV light received by water while passing through the predetermined section is 1.4 to 132 mJ/cm 2 .
상기 자외선의 피크파장은 265nm 내지 275nm 의 범위에 있을 수 있다. 상기 소정 구간을 통과하는 동안 물이 받는 자외선의 조사량이 1.4 ~ 100 mJ/cm2 이다.The peak wavelength of the ultraviolet light may be in the range of 265 nm to 275 nm. The irradiation amount of UV light received by water while passing through the predetermined section is 1.4 to 100 mJ/cm 2 .
본 발명에 의하면, 흐르는 물에 대해서도 자외선으로 효과적인 살균을 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to effectively sterilize flowing water with ultraviolet rays as well.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.
도 1은 E. coli O157:H7 (ATCC 43894)을 물에 혼합하고 파장별로 자외선을 조사한 후 자외선 조사량과 살균율의 관계를 나타낸 그래프.
도 2는 B. subtilis spore (ATCC 6633)을 물에 혼합하고 파장별로 자외선을 조사한 후 자외선 조사량과 살균율의 관계를 나타낸 그래프.
도 3은 B. MS2 phage (ATCC 15597-B1)을 물에 혼합하고 파장별로 자외선을 조사한 후 자외선 조사량과 살균율의 관계를 나타낸 그래프.
도 4는 275nm의 UV LED를 12개 사용하였을 때, 275nm의 UV LED를 60개 사용하였을 때, 카본 블록과 함께 275nm의 UV LED를 12개 사용하였을 때, 카본 블록과 함께 275nm의 UV LED를 60개 사용하였을 때, 물의 체적유량(volume flow rate)에 따른 E. coli O157:H7 (ATCC 43894)의 살균율의 추이를 나타낸 그래프.
도 5는 275nm의 UV LED를 2개 용하였을 때, 275nm의 UV LED를 4개 사용하였을 때 물의 체적유량(volume flow rate)에 따른 E. coli O157:H7 (ATCC 43894)의 살균율의 추이를 나타낸 그래프.
도 6은 배관을 지나는 물에 자외선이 조사되는 상태를 나타낸 단면도.1 is a graph showing the relationship between the amount of UV irradiation and the sterilization rate after E. coli O157:H7 (ATCC 43894) was mixed with water and irradiated with UV rays for each wavelength.
2 is a graph showing the relationship between the amount of UV irradiation and the sterilization rate after mixing B. subtilis spore (ATCC 6633) in water and irradiating UV rays for each wavelength.
3 is a graph showing the relationship between the amount of UV irradiation and the sterilization rate after mixing B. MS2 phage (ATCC 15597-B1) in water and irradiating UV rays for each wavelength.
4 shows when 12 UV LEDs of 275 nm are used, when 60 UV LEDs of 275 nm are used, when 12 UV LEDs of 275 nm are used together with a carbon block, UV LEDs of 275 nm with a carbon block are 60 A graph showing the trend of the sterilization rate of E. coli O157:H7 (ATCC 43894) according to the volume flow rate of water when dogs were used.
Figure 5 shows the change of the sterilization rate of E. coli O157:H7 (ATCC 43894) according to the volume flow rate of water when two UV LEDs of 275 nm were used and when four UV LEDs of 275 nm were used. graph shown.
6 is a cross-sectional view showing a state in which ultraviolet rays are irradiated to water passing through a pipe.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and to completely convey the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to inform you.
자외선에 살균력에 미치는 요소는 자외선 강도, 자외선 흡수율, 수온, pH 등이 있다. 이들 중 자외선 흡수율, pH는 수질에 의해 결정되는 것이고, 수온은 계절이나 환경에 따른 취수 형태에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로, 본 발명에서 인위적으로 한정할 부분은 아니다.Factors affecting the sterilization power of UV rays include UV intensity, UV absorption rate, water temperature, and pH. Among them, the UV absorption rate and pH are determined by the water quality, and the water temperature may vary according to the water intake form according to the season or environment, so it is not a part to be artificially limited in the present invention.
앞서 종래기술에서 설명하였던 자외선 강도에 대해서는 다음과 같은 인자들을 확인할 필요가 있다.It is necessary to check the following factors for the ultraviolet intensity described in the prior art.
먼저 자외선 출력(UV Output)은 광원에서 물로 전달되는 동력이다. 이는 광원의 관점에서 의미 있는 치수이며 살균율과 직접적인 관계를 가지지는 않는다. 따라서 이 수치를 기준으로 살균 방법을 설계하기에는 무리가 있다.First, UV output is the power transmitted from the light source to the water. This is a significant dimension from the point of view of the light source and has no direct relationship with the sterilization rate. Therefore, it is difficult to design a sterilization method based on this number.
자외선 강도(UV Irradiance)는 자외선 에너지가 단위 면적당 입사하는 자외선 에너지를 말하므로 살균 능력과 직접적인 관련이 있다. 하지만 자외선 강도 하나만으로는 살균율을 직접적으로 표현할 수 없다. 즉 어떠한 자외선 강도를 가진 자외선을 얼마의 시간 동안 조사하는가가 살균율과 직접적으로 연관되고, 이것이 자외선 조사량(UV Dose)이다.Ultraviolet intensity (UV Irradiance) is directly related to the sterilization ability because ultraviolet energy refers to the ultraviolet energy incident per unit area. However, UV intensity alone cannot directly express the sterilization rate. That is, the amount of time the ultraviolet rays with which ultraviolet intensity is irradiated is directly related to the sterilization rate, and this is the ultraviolet radiation dose (UV Dose).
일반적으로 260nm의 자외선이 살균력이 가장 뛰어난 파장으로 알려져 있다. 하지만 실제 실험 결과 물에 혼입되어 있는 세균을 살균하는데 있어서 가장 살균력이 높은 파장은 270nm인 것으로 확인되었다.In general, UV of 260 nm is known as the wavelength with the best sterilization power. However, as a result of the actual experiment, it was confirmed that the wavelength with the highest sterilization power in sterilizing bacteria mixed in water was 270 nm.
도 1은 E. coli O157:H7 (ATCC 43894)을 물에 혼합하고 파장별로 자외선을 조사한 후 자외선 조사량과 살균율의 관계를 나타낸 그래프이다. 물에 혼입된 세균의 초기 농도는 1.9~3.0×105 cfu/mL이다. 자외선의 파장을 제외한 나머지 실험 조건은 동일하다.1 is a graph showing the relationship between the amount of UV irradiation and the sterilization rate after E. coli O157:H7 (ATCC 43894) was mixed with water and irradiated with UV rays for each wavelength. The initial concentration of bacteria mixed in water is 1.9~3.0×10 5 cfu/mL. Except for the wavelength of ultraviolet light, the rest of the experimental conditions are the same.
실험 결과 270nm의 자외선을 1.4 mJ/cm2만큼 조사하였을 때 99%의 살균율을 보였으며, 이는 다른 파장의 자외선보다 매우 탁월한 수치이다.As a result of the experiment, 99% of the sterilization rate was shown when the UV of 270 nm was irradiated as much as 1.4 mJ/cm 2 , which is very superior to UV of other wavelengths.
도 2는 B. subtilis spore (ATCC 6633)을 물에 혼합하고 파장별로 자외선을 조사한 후 자외선 조사량과 살균율의 관계를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the relationship between the amount of UV irradiation and the sterilization rate after mixing B. subtilis spore (ATCC 6633) in water and irradiating UV rays for each wavelength.
역시 실험 결과 270nm의 자외선을 22 mJ/cm2만큼 조사하였을 때 99%의 살균율을 보였으며, 이는 다른 파장의 자외선보다 매우 탁월한 수치이다.Also, as a result of the experiment, when 270 nm ultraviolet rays were irradiated as much as 22 mJ/cm 2 , it showed a sterilization rate of 99%, which is very superior to ultraviolet rays of other wavelengths.
도 3은 B. MS2 phage (ATCC 15597-B1)을 물에 혼합하고 파장별로 자외선을 조사한 후 자외선 조사량과 살균율의 관계를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the amount of UV irradiation and the sterilization rate after mixing B. MS2 phage (ATCC 15597-B1) in water and irradiating UV rays for each wavelength.
역시 실험 결과 270nm의 자외선을 42 mJ/cm2만큼 조사하였을 때 99%의 살균율을 보였으며, 이는 다른 파장의 자외선보다 매우 탁월한 수치이다.As a result of the experiment, when 270 nm ultraviolet rays were irradiated as much as 42 mJ/cm 2 , it showed a sterilization rate of 99%, which is very superior to ultraviolet rays of other wavelengths.
실험 결과에 대해서는 다양한 분석이 나왔다. 이들 중 하나는 매질이 공기인 경우와 물인 경우 살균율이 변화할 수 있다는 점이고, 다른 하나는 표면 살균이 아니라 매질이 채워진 입체 공간에 분포된 세균에 대한 살균이라는 점이다. 또 하나는 물에 혼입되는 세균이나 바이러스의 경우, 일반적인 DNA 또는 RNA가 270nm에 더 민감할 수 있다는 점이다.Various analyzes have been made on the experimental results. One of these is that the sterilization rate can be changed when the medium is air and water, and the other is that it is not a surface sterilization but sterilization for bacteria distributed in a three-dimensional space filled with a medium. Another is that, for bacteria or viruses that are incorporated into water, normal DNA or RNA may be more sensitive to 270 nm.
결과적으로 실험 결과 270nm를 기준으로 + - 방향으로 파장이 멀어질수록 살균효율이 떨어지는 점을 확인하였다.As a result, as a result of the experiment, it was confirmed that the sterilization efficiency decreased as the wavelength increased in the + - direction based on 270 nm.
다음으로 동일한 자외선 살균 환경에서 물의 유량에 따라 살균율이 어떠한 추이로 변화되는지를 확인하였다.Next, it was confirmed how the sterilization rate changed according to the flow rate of water in the same UV sterilization environment.
도 4는 275nm의 UV LED를 12개 사용하였을 때(LEDs-DW12 w/o CB), 275nm의 UV LED를 60개 사용하였을 때(LEDs-DW60 w/o CB), 카본 블록과 함께 275nm의 UV LED를 12개 사용하였을 때(LEDs-DW12 w/CB), 카본 블록과 함께 275nm의 UV LED를 60개 사용하였을 때(LEDs-DW60 w/CB), 물의 체적유량(volume flow rate)에 따른 E. coli O157:H7 (ATCC 43894)의 살균율의 추이를 나타낸 그래프이다.Figure 4 shows when 12 UV LEDs of 275nm are used (LEDs-DW12 w/o CB), when 60 UV LEDs of 275nm are used (LEDs-DW60 w/o CB), UV of 275nm with a carbon block When 12 LEDs were used (LEDs-DW12 w/CB), when 60 UV LEDs of 275 nm were used together with a carbon block (LEDs-DW60 w/CB), E according to the volume flow rate of water It is a graph showing the trend of the sterilization rate of coli O157:H7 (ATCC 43894).
E. coli의 초기농도는 105 CFU/mL 이며, 물은 직경 25mm의 도관을 통과하였으며, UV LED의 중심 조사 방향은 물의 진행방향에 수직한 방향이었다.The initial concentration of E. coli was 10 5 CFU/mL, and water passed through a conduit with a diameter of 25 mm, and the central irradiation direction of the UV LED was perpendicular to the direction of water flow.
도 4에서 중점적으로 살펴볼 사항은 살균율과 체적유량의 관계이다. 즉 살균율은 자외선 파장이나 조사량에 따라 도 1 내지 도 3과 같이 파장별로 차이를 보이나, 결국 이는 세균의 RNA나 DNA의 파장별 자외선 흡수율과 연관되는 것이기 때문이다. 가령 99%의 살균이 되었다는 것은 세균들의 99%가 그 RNA나 DNA에서 자외선을 흡수했다는 것이고, 세균들의 99%가 그 RNA나 DNA에서 자외선을 흡수하는 조건은 가령 도 1의 경우 270nm의 자외선을 1.4mJ/cm2 조사하거나 280nm의 자외선을 2.3mJ/cm2 조사하는 것이다. 거꾸로 말하면 270nm의 자외선을 1.4mJ/cm2 조사한 경우 세균들의 99%가 그 RNA나 DNA에서 자외선을 흡수하게 된다는 것이고, 280nm의 자외선을 2.3mJ/cm2 조사한 경우 세균들의 99%가 그 RNA나 DNA에서 자외선을 흡수하게 된다는 것이다.A point to be focused on in FIG. 4 is the relationship between the sterilization rate and the volumetric flow rate. That is, the sterilization rate is different for each wavelength as shown in FIGS. 1 to 3 according to the UV wavelength or the amount of irradiation, but this is because, in the end, it is related to the UV absorption rate for each wavelength of RNA or DNA of bacteria. For example, 99% of sterilization means that 99% of bacteria absorbed UV light from the RNA or DNA, and the condition that 99% of bacteria absorb UV light from the RNA or DNA is, for example, in the case of FIG. mJ/cm 2 irradiating or 2.3 mJ/cm 2 of 280 nm ultraviolet light is irradiated. Conversely, when 1.4mJ/cm 2 of UV light at 270 nm is irradiated, 99% of bacteria will absorb UV from the RNA or DNA. that absorbs UV rays.
따라서 도 4의 그래프에서 눈 여겨 보아야 할 것은 동일한 자외선 조사 환경에서 변화하는 체적유량과 살균율의 추이라 할 것이다.Therefore, what should be paid attention to in the graph of FIG. 4 is the change in volume flow rate and sterilization rate in the same UV irradiation environment.
동일한 자외선 조사 조건에 대해서 체적유량이 빠를수록 살균율은 낮아질 것이 예상되는 것이 일반적이다. 하지만 실험 결과 이러한 예상은 99% 이하의 살균율을 보이는 2 log 이하의 살균율 범위에서는 성립하지만, 99% 이상의 살균율을 보이는 2 log 이상의 범위에서 예외적인 구간이 존재하였다. 즉 도시된 바와 같이 체적유량(volume flow rate)이 0.5 L/min 을 넘는 구간에서, 오히려 체적유량이 높아질수록 살균율도 높아지는 구간이 존재함을 확인할 수 있었다. 그리고 이러한 살균율 상승은 도시된 바와 같이 2log ~ 4 log 범위 내(즉 99 ~ 99.99 %) 범위 내에서 존재한다.For the same UV irradiation conditions, it is generally expected that the faster the volume flow rate, the lower the sterilization rate. However, as a result of the experiment, this expectation was established in the sterilization rate range of 2 log or less showing the sterilization rate of 99% or less, but there was an exceptional section in the range of 2 log or more showing the sterilization rate of 99% or more. That is, as shown in the figure, in the section where the volume flow rate exceeded 0.5 L/min, it was confirmed that there was a section in which the sterilization rate increased as the volume flow rate increased. And this increase in the sterilization rate is present within the range of 2log ~ 4log (that is, 99 ~ 99.99%) as shown.
이러한 현상의 원인은, 물 입자들의 소정 속도 구간의 유동은 세균을 적절한 속도로 이동시키며 혼합하여 세균의 DNA나 RNA가 자외선을 더 잘 흡수할 수 있는 환경이 조성되는 것이기 때문이라 추정된다.It is presumed that the cause of this phenomenon is that the flow of water particles in a predetermined speed section moves and mixes the bacteria at an appropriate speed to create an environment in which the bacteria's DNA or RNA can better absorb UV rays.
이러한 원인에 따르면, 체적유량(volume flow rate)보다는 물 분자의 이동속도로서 그 구간을 특정해야 한다. 도 4의 실험에서 25mm 직경의 관에 물을 흘린 점을 감안하면, 체적유량(volume flow rate)이 0.5 L/min 인 것은 물 입자들이 층류(laminar flow)로 동일한 속도로 이동한다고 가정하였을 때 평균 1.7cm/sec (500/ 1.252π/60)로 이동하는 것에 해당한다.According to this cause, the section should be specified as the movement speed of water molecules rather than the volume flow rate. Considering that water was flowed through a 25 mm diameter tube in the experiment of FIG. 4, a volume flow rate of 0.5 L/min is an average when it is assumed that water particles move at the same speed in a laminar flow. This corresponds to a movement of 1.7 cm/sec (500/ 1.25 2 π/60).
이러한 살균율 상승 구간의 추이는 대략 2.0L/min의 체적유량까지 이어지는데, 도 4의 실험에서는 그 추이가 이어지는 체적유량의 상한선까지 실험하지 못하였다. 이에 대한 보완 실험 결과는 도 5에 도시하였다.The trend of this sterilization rate increase section leads to a volumetric flow rate of approximately 2.0 L/min. Complementary experimental results for this are shown in FIG. 5 .
도 5는 275nm의 UV LED를 2개 용하였을 때, 275nm의 UV LED를 4개 사용하였을 때 물의 체적유량(volume flow rate)에 따른 E. coli O157:H7 (ATCC 43894)의 살균율의 추이를 나타낸 그래프이다.Figure 5 shows the sterilization rate of E. coli O157:H7 (ATCC 43894) according to the volume flow rate of water when two UV LEDs of 275 nm are used and when four UV LEDs of 275 nm are used. is the graph shown.
E. coli의 초기농도는 3×103 ~ 4×104 CFU/mL 이며, 물은 직경 19mm의 도관을 통과하였으며, UV LED의 중심 조사 방향은 물의 진행방향에 평행한 방향이었다.The initial concentration of E. coli was 3×10 3 ~ 4×10 4 CFU/mL, water passed through a 19mm diameter conduit, and the central irradiation direction of the UV LED was parallel to the direction of water flow.
도 5에 따르면 이렇게 체적유량이 대략 2.14 L/min이 될 때까지 앞서 설명한 살균율 상승 구간의 추이가 계속되었다. 즉 이를 물의 평균 이동 속도로 환산하면 12.6cm/sec (2140/0.952π/60)이다.According to FIG. 5, the above-described sterilization rate increasing section continued until the volume flow rate reached approximately 2.14 L/min. That is, when converted to the average moving speed of water, it is 12.6 cm/sec (2140/0.95 2 π/60).
즉 도 4와 도 5의 실험 결과에 따르면, 살균율이 99% 이상이 되는 자외선 조사 환경에서 물 분자의 이동 속도가 1.7 ~ 12.6 cm/sec 인 경우, 통상적인 이동 속도보다 높은 살균 효율을 가지게 됨을 확인하였다.That is, according to the experimental results of FIGS. 4 and 5, when the movement speed of water molecules is 1.7 to 12.6 cm/sec in an ultraviolet irradiation environment where the sterilization rate is 99% or more, it has a higher sterilization efficiency than the normal movement speed. Confirmed.
도 4와 도 5에서는 E.coli 를 대상으로 살균율의 상승을 실험한 것이지만, 위와 같은 원인(물 입자들의 소정 속도의 유동은 세균을 적절한 속도로 이동시키며 혼합하여 세균의 DNA나 RNA가 자외선을 더 잘 흡수할 수 있는 환경이 조성되는 것)은 세균의 종류에 관계 없다고 할 수 있다. 즉 도 3을 예를 들면, 정체된 물에서 MS2 phage 들의 99%가 그 RNA나 DNA에서 자외선을 흡수하여 살균되는 조건은, 270nm의 자외선이 42 mJ/cm2 만큼 조사될 때이다. 따라서 물이 1.7 ~ 12.6 cm/sec 의 속도로 흐르는 동안 270nm의 자외선이 42 mJ/cm2 만큼 조사된다면, 해당 속도로 흐르던 물 속의 MS2 phage는 정체된 물에 있을 때보다 더 높은 비율로 살균된다.In Figures 4 and 5, an increase in the sterilization rate was tested for E. coli, but for the same reason (the flow of water particles at a predetermined speed moves the bacteria at an appropriate speed and mixes them, DNA or RNA of the bacteria emits UV rays) Creating an environment for better absorption) can be said to be independent of the type of bacteria. That is, for example, referring to FIG. 3, the condition that 99% of MS2 phages in stagnant water absorbs UV rays from the RNA or DNA and is sterilized is when UV rays of 270 nm are irradiated as much as 42 mJ/cm 2 . Therefore, if 270 nm ultraviolet light is irradiated as much as 42 mJ/cm 2 while water flows at a speed of 1.7 to 12.6 cm/sec, MS2 phage in the water flowing at that speed is sterilized at a higher rate than when it is in stagnant water.
한편 이러한 자외선 살균 장치는 물을 마시는 사람이 물을 받게 되는 정수기의 물 배출 노즐 직전에 설치되는 것이 바람직한데, 정수기마다 한 컵의 물을 받는 시간은 모두 차이가 있다. 이 때 한 컵의 물을 받는 시간은 물의 체적유량(volume flow rate)에 관계가 있다. 가령 200mL의 컵에 물을 채우는데 5초가 걸렸다면, 이 정수기의 체적유량은 2.4mL/min 이다. 따라서 이러한 정수기에서 자외선이 조사되는 구간의 물의 평균 이동 속도를 1.7 ~ 12.6 cm/sec 내에 두기 위해서는 자외선이 조사되는 구간에서 배관의 직경을 2 ~ 5.5 cm로 하면 된다.On the other hand, it is preferable that the ultraviolet sterilizer be installed immediately before the water discharge nozzle of the water purifier through which the person who drinks water receives the water, and the time to receive one cup of water is different for each water purifier. In this case, the time to receive a cup of water is related to the volume flow rate of the water. For example, if it takes 5 seconds to fill a 200mL cup with water, the volumetric flow rate of this water purifier is 2.4mL/min. Therefore, in order to keep the average moving speed of water in the section irradiated with ultraviolet rays in such a water purifier within 1.7 to 12.6 cm/sec, the diameter of the pipe in the section irradiated with ultraviolet rays can be set to 2 to 5.5 cm.
이렇게 자외선이 조사되는 구간에서 흐르는 물의 평균 이동속도가 1.7 ~ 12.6 cm/sec 가 되도록 배관의 직경을 설계한 후에는, 이 구간에서 흐르는 물이 유동하는 동안 받는 자외선 조사량이 도 1 내지 도 3에서 살균율 2 log, 즉 99% 이상이 되게 하면 된다.After designing the diameter of the pipe so that the average moving speed of the water flowing in this section becomes 1.7 ~ 12.6 cm/sec in the section where the UV light is irradiated, the amount of UV irradiation received while flowing water in this section is sterilized in FIGS. The rate is 2 log, that is, more than 99%.
가령 도 6에서 배관(10) 내부로 자외선을 조사하는 UV LED(20)들이 설치된 구간에서 물(30)이 흘러갈 때 걸리는 시간이 t (sec) 이고, UV LED의 피크파장이 275 nm 이면, 물이 흐르는 부분(A)에서 측정된 자외선 강도(UV Irradiance)가 a (mW/cm2) 라 할 때, 도 1에서 a × t (mJ/cm2) = 2 가 되도록 하는 a 만큼 물이 흐르는 부분(A)에 자외선 강도가 형성되도록 UV LED를 구성하면, 실제 물이 흐를 때 도 4와 도 5의 구간(체적유량 0.5 ~ 2.14 L/min)에 해당하여 E.coli에 대한 살균율은 2 log 보다 더 높게 된다.For example, in FIG. 6 , the time it takes when the
즉 이러한 조건에 맞춘 살균 장치는, 기타 살균 장치에 비해 보다 적은 자외선 광량으로도 훨씬 높은 살균 효율을 갖게 된다.That is, the sterilization device adapted to these conditions has much higher sterilization efficiency even with a smaller amount of ultraviolet light than other sterilization devices.
따라서 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물의 평균 이동 속도가 1.7 ~ 12.6 cm/sec 이고, 이러한 구간을 물이 지나가는 동안 받는 자외선 조사량이, 도 1(자외선에 대한 저항이 가장 약한 균의 경우)과 같이 파장에 따라 정체된 물에서 99%의 살균율을 가지는 조사량 이상이 되도록 하면(최소한 도 1과 같이 RNA나 DNA가 자외선을 흡수하는 정도가 가장 높은 세균을 기준으로 하여 2 log 이상의 살균율을 가지도록 자외선이 조사되도록 하면), 최소한 해당 세균에 대해서는 살균 효율이 훨씬 높게 된다.Therefore, the average moving speed of water passing through the area to which ultraviolet light is irradiated is 1.7 to 12.6 cm/sec, and the amount of ultraviolet irradiation received while water passes through this section is, as shown in FIG. If it is more than the irradiation dose with a sterilization rate of 99% in stagnant water depending on the wavelength (at least, as shown in FIG. UV irradiation), the sterilization efficiency is much higher, at least for the bacteria concerned.
다음으로 자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물의 평균 이동 속도가 1.7 ~ 12.6 cm/sec 이라 하더라도, 이러한 구간을 물이 지나가는 동안 받는 자외선 조사량이, 도 3(자외선에 대한 저항이 가장 센 균의 경우)과 같이 파장에 따라 정체된 물에서 99.99%의 살균율을 가지는 조사량 이상이 되도록 하면(도 3과 같이 RNA나 DNA가 자외선을 흡수하는 정도가 가장 낮은 균을 기준으로 하여 4 log 이상의 살균율을 가지도록 자외선이 조사되도록 하면), 어떠한 세균에 대해서도 더 이상의 살균 효율의 상승은 기대할 수 없다.Next, even if the average moving speed of water passing through the UV-irradiated area is 1.7 to 12.6 cm/sec, the amount of UV radiation received while water passes through this section is shown in Fig. As shown in Fig. 3, when the irradiation dose having a sterilization rate of 99.99% in stagnant water according to the wavelength is higher than that of the sterilization rate of 4 log or more, If it is irradiated with ultraviolet light), no further increase in sterilization efficiency can be expected for any bacteria.
따라서 255nm 내지 285nm 에서 피크파장을 가지는 UV LED를 사용할 때에는 가장 자외선에 약한 세균(도 1)이 99% 살균되는 조사량인 1.4 mJ/cm2 (@270nm) 이상의 자외선을 조사하고, 가장 자외선에 센 세균(도 3)이 99.99% 살균되는 조사량인 184 mJ/cm2 (@285nm) 이하의 자외선을 조사해야 적어도 어느 하나의 세균에 대한 살균율의 상승 효과를 얻을 수 있다.Therefore, when using a UV LED having a peak wavelength from 255 nm to 285 nm, it is irradiated with ultraviolet rays of 1.4 mJ/cm 2 (@270 nm) or more, which is an irradiation dose that sterilizes 99% of the bacteria that are weakest to ultraviolet rays (FIG. 1), and the bacteria most sensitive to ultraviolet rays (FIG. 3) It is necessary to irradiate ultraviolet rays of 184 mJ/cm 2 (@285nm) or less, which is an irradiation dose that sterilizes 99.99%, to obtain a synergistic effect of sterilization rate for at least one bacteria.
다음으로 260nm 내지 280nm 에서 피크파장을 가지는 UV LED를 사용할 때에는 가장 자외선에 약한 세균(도 1)이 99% 살균되는 조사량인 1.4 mJ/cm2 (@270nm) 이상의 자외선을 조사하고, 가장 자외선에 센 세균(도 3)이 99.99% 살균되는 조사량인 132 mJ/cm2 (@280nm) 이하의 자외선을 조사해야 적어도 어느 하나의 세균에 대한 살균율의 상승 효과를 얻을 수 있다.Next, when using a UV LED having a peak wavelength from 260 nm to 280 nm, it is irradiated with ultraviolet rays of 1.4 mJ/cm 2 (@270 nm) or more, which is an irradiation amount that sterilizes 99% of the bacteria (Fig. 1), which are the weakest in ultraviolet rays, and The synergistic effect of the sterilization rate for at least one bacteria can be obtained only when irradiated with ultraviolet rays of 132 mJ/cm 2 (@280nm) or less, which is an irradiation dose that kills 99.99% of bacteria ( FIG. 3 ).
다음으로 265nm 내지 275nm 에서 피크파장을 가지는 UV LED를 사용할 때에는 가장 자외선에 약한 세균(도 1)이 99% 살균되는 조사량인 1.4 mJ/cm2 (@270nm) 이상의 자외선을 조사하고, 가장 자외선에 센 세균(도 3)이 99.99% 살균되는 조사량인 100 mJ/cm2 (@275nm) 이하의 자외선을 조사해야 적어도 어느 하나의 세균에 대한 살균율의 상승 효과를 얻을 수 있다.Next, when using a UV LED having a peak wavelength from 265 nm to 275 nm, it is irradiated with ultraviolet rays of 1.4 mJ/cm 2 (@270 nm) or more, which is an irradiation amount that sterilizes 99% of the bacteria that are weakest to ultraviolet rays (Fig. 1), and The synergistic effect of the sterilization rate for at least one bacteria can be obtained only when UV rays of 100 mJ/cm 2 (@275nm) or less are irradiated, which is an irradiation dose that kills 99.99% of bacteria ( FIG. 3 ).
마지막으로 270nm의 피크파장을 가지는 UV LED를 사용할 때에는 가장 자외선에 약한 세균(도 1)이 99% 살균되는 조사량인 1.4 mJ/cm2 (@270nm) 이상의 자외선을 조사하고, 가장 자외선에 센 세균(도 3)이 99.99% 살균되는 조사량인 83 mJ/cm2 (@270nm) 이하의 자외선을 조사해야 적어도 어느 하나의 세균에 대한 살균율의 상승 효과를 얻을 수 있다.Lastly, when using a UV LED having a peak wavelength of 270 nm, it is irradiated with UV light of 1.4 mJ/cm 2 (@270 nm) or more, which is an irradiation amount that kills 99% of the bacteria (Fig. 1) that are weakest to UV light, and the bacteria ( 3), a synergistic effect of sterilization rate for at least one bacteria can be obtained only when UV rays of 83 mJ/cm 2 (@270 nm) or less are irradiated, which is an irradiation dose that sterilizes 99.99%.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. It is obvious that it can be done. In addition, although the effects according to the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.
10: 배관
20: UV LED
30: 물10: plumbing
20: UV LED
30: water
Claims (10)
255nm 내지 285nm 에서 피크파장을 가지는 자외선을 유동하는 물에 조사하되,
자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물의 평균 이동 속도를 1.7 ~ 12.6 cm/sec 로 하고,
자외선이 조사되는 영역을 통과하는 물에 조사되는 자외선의 조사량이 1.4 mJ/cm2 이상이고 35 mJ/cm2 미만인 물 살균 방법.
A method of sterilizing water in a water purifier that provides water for human consumption, comprising:
But irradiating ultraviolet rays having a peak wavelength at 255 nm to 285 nm to flowing water,
The average moving speed of water passing through the area irradiated with ultraviolet light is 1.7 to 12.6 cm/sec,
A water sterilization method in which the irradiation amount of ultraviolet ray irradiated to water passing through the ultraviolet irradiated area is 1.4 mJ/cm 2 or more and less than 35 mJ/cm 2 .
상기 자외선의 피크파장은 260nm 내지 280nm 의 범위에 있는 물 살균 방법.
The method according to claim 1,
The peak wavelength of the ultraviolet light is in the range of 260nm to 280nm water sterilization method.
상기 자외선의 피크파장은 265nm 내지 275nm 의 범위에 있는 물 살균 방법.
The method according to claim 1,
The peak wavelength of the ultraviolet light is in the range of 265nm to 275nm water sterilization method.
물이 유동하는 배관(10); 및
상기 배관(10)의 소정 구간에 255nm 내지 285nm 에서 피크파장을 가지는 자외선을 조사하는 UV LED(20);를 포함하는 물 살균 장치로서,
상기 배관의 단면적은 상기 소정 구간 내를 통과하는 물의 평균 이동 속도가 1.7 ~ 12.6 cm/sec 가 되도록 설정되고,
상기 소정 구간을 통과하는 동안 물이 받는 자외선의 조사량이 1.4 mJ/cm2 이상이고 35 mJ/cm2 미만인 물 살균 장치.
A water sterilizer for water purifiers that provide drinking water for humans, comprising:
a pipe 10 through which water flows; and
As a water sterilization device including;
The cross-sectional area of the pipe is set so that the average moving speed of water passing within the predetermined section is 1.7 to 12.6 cm/sec,
A water sterilization device in which the irradiation amount of UV light received by water while passing through the predetermined section is 1.4 mJ/cm 2 or more and less than 35 mJ/cm 2 .
상기 자외선의 피크파장은 260nm 내지 280nm 의 범위에 있는 물 살균 장치.
7. The method of claim 6,
The peak wavelength of the ultraviolet light is in the range of 260nm to 280nm water sterilization device.
상기 자외선의 피크파장은 265nm 내지 275nm 의 범위에 있는 물 살균 장치.
7. The method of claim 6,
The peak wavelength of the ultraviolet light is in the range of 265nm to 275nm water sterilization device.
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