KR102579807B1 - 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치 및 이를 이용한 시료 채취 및 전처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치는, 개폐 가능한 커버부가 구비된 하우징; 상기 하우징의 내부에 일정 간격 이격되게 설치된 다수의 메쉬망에 의해 다수의 전처리 공간이 구획되며, 수질 시료에 대한 미세플라스틱 채취, 산화, 여과 및 밀도분리 과정이 진행되도록 구성된 챔버부; 상기 하우징의 일측에 설치되며, 산화용 산화제, 여과용 원수 및 밀도분리용 용액을 상기 하우징의 내부로 유입시키기 위한 유입부; 및 상기 하우징의 타측에 설치되며, 상기 챔버부를 통해 밀도분리가 완료된 수질 시료를 외부로 배출시키기 위한 배출부;를 포함한다.
Description
본 발명은 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 관한 것이다.
일반적으로 미세플라스틱은 환경 중에 존재하는 마이크로미터(㎛) 크기의 미세한 플라스틱 입자를 의미하며, 마이크로 플라스틱으로 불리기도 한다.
미세플라스틱을 구성하는 성분의 종류로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), PET, PVC, PVA 등 다양한 종류가 있지만, 이 중에서도 세탁 폐수에 의한 폴리에틸렌(PE)의 검출 빈도가 가장 높은 것으로 확인된다.
이러한 미세플라스틱은 크기가 너무 작아 하수처리 시설에서 걸러지지 않고 하천과 바다로 흘러 들어가서 해양생태계를 오염시키고, 해양생물에게 피해를 입히는 문제가 있다.
일 예로, 한국해양과학기술원에 따르면, 2013년 거제 칠천도 해역에서 2차례에 걸쳐 바위털갯지렁이 10마리를 조사한 결과, 10개체에서 미세플라스틱을 확인하였다. 한 개체에서 최대 451개의 미세플라스틱이 검출되었으며, 10개체 평균 132±122개가 검출되었다.
또한, 한국해양과학기술진흥원 및 한국해양과학기술원에 따르면, 경남 거제와 마산 일대의 양식장과 근해에서 굴, 담치, 게, 갯지렁이를 잡아 분석한 결과, 약 97%의 개체에서 미세플라스틱이 발견되었다.
이와 관련하여, 종래에는 미세플라스틱 제거를 위해 등록특허공보 제10-2100852호, 공고일자 2020.04.14 “미세 플라스틱 포집 장치”(이하에서는, 종래기술 1이라 함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 1은 해수에 포함된 미세 플라스틱 입자를 포집하는 장치에 있어서, 상부와 하부가 개방되고, 그물 형상의 벽을 포함하는 제2필터, 상기 제2필터의 외측면을 감싸도록 위치하는 제1필터, 상기 제2필터 내부에 위치하고, 미세 플라스틱 입자를 포집하는 제3필터, 상기 제1필터, 제2필터 및 제3필터의 상부면을 밀폐하는 상판 및 상기 제1필터, 제2필터 및 제3필터의 하부면을 밀폐하는 하판을 포함하는 미세 플라스틱 포집 장치에 관한 기술이었다.
또한, 종래에는 등록특허공보 제10-2253197호, 공고일자 2021.05.20 “미세플라스틱 처리장치”(이하에서는, 종래기술 2라 함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 2는 하수에 포함된 미세플라스틱을 포집 및 제거하기 위한 미세플라스틱 처리장치에 관한 것이었다. 즉, 종래기술 2의 미세플라스틱 처리장치는 전처리 과정을 거친 하수에 오일을 제공하여, 상기 하수에 포함된 미세플라스틱과 상기 오일이 응집된 제1 응집물을 만드는 오일 투입부; 상기 제1 응집물을 포함하는 하수가 유입되는 미세플라스틱 포집조; 상기 미세플라스틱 포집조로 자성입자를 제공하는 자성입자 투입부; 상기 미세플라스틱 포집조에 제공되고, 상기 미세플라스틱 포집조에 저장된 하수와 상기 자성입자를 교반하여 상기 제1 응집물과 상기 자성입자가 응집된 제2 응집물을 만드는 교반기; 및 상기 미세플라스틱 포집조에 제공되고, 상기 제2 응집물을 자력에 의해 포집 및 제거하는 미세플라스틱 처리부;를 포함하는 기술이었다.
또한, 종래에는 등록특허공보 제10-2031180호, 공고일자 2019.05.09 “코드엔드가 부착된 수중입자 크기별 채집장치”(이하에서는, 종래기술 3이라 함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 3은 상부링과, 하부링, 상기 상부링과 하부링 사이에 설치되는 역원뿔 형태의 외부 채집망 및 내부에 내부 채집망을 구비하여 상기 하부링에 결합되는 코드엔드를 포함하여 이루어진 채집부재들이 다수개 구비되되, 각 상기 채집부재의 상기 내부 채집망 및 외부 채집망의 눈 크기는 서로 다르게 형성되고, 외측에 위치하는 상기 채집부재 내측에 다른 채집부재가 간격을 유지하여 배치되도록 내측에 배치될 수록 순차적으로 작은 크기로 각각 형성되며, 가장 내측에 위치하는 상기 채집부재의 내부로 채집수를 공급하여 각 상기 채집부재의 외부 채집망과 내부 채집망을 차례로 통과하도록 하고, 상기 채집수에 포함된 플랑크톤 또는 미세플라스틱 입자들이 크기별로 각 상기 채집부재의 각 코드엔드에 채집되는 기술이었다.
한편, 미세플라스틱의 분석방법은 크게 시료 채취, 전처리, 정성 및 정량분석의 과정으로 구분된다. 미세플라스틱 분석의 첫 번째 단계는 시료를 채취하는 것이다.
현재 수질시료에 함유된 미세플라스틱을 정량분석하는 경우 수질 시료 입방미터당 미세플라스틱의 갯수로 표시하는 것이 일반적이다. 하천수, 해양, 호소수 및 하폐수의 방류수와 같이 미세플라스틱의 개수가 많지 않은 경우는 0.3 내지 10입방미터까지 대량의 시료를 채수하여 여과하여야 한다(Journal of Korean Society of Water and Wastewater Vol. 32, No. 4, p. 347, August, 2018.).
또한, Nastaran Razeghi 등이 발표한, “Microplastic sampling techniques in freshwaters and sediments: a review”(Environ Chem. Lett., 2021 May 18. : pp. 1-28)에는 일반적인 미세플라스틱 시료 포집방법에 대해 소개하고 있으나, 대부분 저인망이나 그물, 버킷 등을 이용하는 포집장치로 부유물이 많은 경우 포집이 어려우며 입자크기가 큰 미세플라스틱만 포집할 수 있다.
그리고, 채수된 시료에는 무기성 부유물과 유기성 부유물이 함유되어 있다. 무기성 부유물 중에서 비중이 높은 무기성 부유물은 액상 시료의 밀도를 높여서 침강시키고 비교적 비중이 낮은 미세플라스틱은 부상시켜 분리하는 것이 일반적이다. 그리고 유기성 부유물은 과산화수소를 첨가하여 섭씨 50도 정도로 가열하면서 24시간 정도 전처리하여 제거하는 것이 일반적이다.
이와 관련하여, 종래에는 등록특허공보 제10-2296894호, 공고일자 2021.09.01 “실시간 미세플라스틱 분석장치”(이하에서는, 종래기술 4라 함.)가 개시된 바 있다.
종래기술 4는 수중 미세플라스틱을 실시간으로 분석하기 위한 장치로서, 상기 장치는: 분석시료에 포함된 입경이 큰 불순물을 분리 및 유기물을 산화시켜 시료 중 존재하는 미세플라스틱을 선별하여 분석단으로 공급하기 위한 전처리 장치(100 ); 여과된 시료를 전기장 흐름에 통과시켜 전기적으로 중성인 미세플라스틱만 분리하는 전기식 집진기(300); 분리된 미세플라스틱에 대한 빛의 산란 정도를 측정해 미세플라스틱 입자의 사이즈 및 개수를 측정하는 광학적 입자 계수기(400); 미세플라스틱을 산화시켜 실시간으로 미세플라스틱의 농도를 측정하는 총 유기물량 분석기(600)를 포함하는 기술이었다.
즉, 종래기술 4는 미세플라스틱을 실시간 분석하기 위한 장치로서 시료를 여과한 후 전기장 흐름에 통과시켜 전기적으로 중성인 미세플라스틱 입자만 분리하는 전기적 집진방법과 화학적으로 유기성 부유물을 산화시키는 산화장치를 발명하였다.
하지만, 종래기술 4는 정수 및 그에 준하는 부유입자의 함량이 적은 물속에 존재하는 미세플라스틱의 전처리에는 사용가능 하지만 유기성 및 무기성 부유물이 다량 함유된 하천수, 호소수, 하폐수의 원수 및 방류수 등에는 적용하기 어려운 방법이다.
또한, 채취된 시료 내에 함유되어 있는 유기성 부유물을 산화시키는 방법으로 통상의 미세플라스틱 전처리 방법인 과산화수소를 첨가하여 50℃ 정도에서 24시간 반응시키는 방법은 전처리에 시간이 너무 많이 소요되어 신속한 분석이 어려우며, 아울러 전반적인 미세플라스틱의 채취 및 전처리 과정이 복잡하고 시간이 너무 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 수질 시료에 대한 미세플라스틱 채취(샘플링) 및 전처리 과정이 동시에 통합적으로 진행됨으로써 편의성 및 신속성은 물론, 효율성 및 정확성을 높일 수 있는 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치를 제공하는데 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치는, 개폐 가능한 커버부가 구비된 하우징; 상기 하우징의 내부에 일정 간격 이격되게 설치된 다수의 메쉬망에 의해 다수의 전처리 공간이 구획되며, 수질 시료에 대한 미세플라스틱 채취, 산화, 여과 및 밀도분리 과정이 진행되도록 구성된 챔버부; 상기 하우징의 일측에 설치되며, 산화용 산화제, 여과용 원수 및 밀도분리용 용액을 상기 하우징의 내부로 유입시키기 위한 유입부; 및 상기 하우징의 타측에 설치되며, 상기 챔버부를 통해 밀도분리가 완료된 수질 시료를 외부로 배출시키기 위한 배출부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간에서 상기 메쉬망에 의한 수질 시료의 크기 분리과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 진행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 메쉬망은 입도가 100㎛ 내지 2mm의 범위일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 다수의 메쉬망은 상기 챔버부 내에서 상기 유입부에 가장 인접되게 설치된 메쉬망의 입도보다 상기 유출부 방향으로 갈수록 더 작은 입도를 가지는 메쉬망이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 유입부는, 상기 유입부의 일측에 설치되는 3방향밸브; 상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 산화제를 상기 챔버에 유입시키기 위해 산화제가 저장되는 산화제 저장탱크; 상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 원수를 상기 챔버에 유입시키기 위해 원수가 저장되는 원수 저장탱크; 상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 밀도분리용 용액을 상기 챔버에 유입시키기 위해 밀도분리용 용액이 저장되는 용액 저장탱크; 및 상기 3방향밸브의 타측에 설치되며, 상기 산화제 저장탱크, 원수 저장탱크 및 용액 저장탱크에 저장된 산화제, 원수 및 밀도분리용 용액을 유입관을 통해 유입구로 유입시키기 위한 유입펌프;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 하우징은 상기 유입구가 설치된 일측 외벽에 외부 노출을 방지하기 위한 가변형 가림막이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간 각각에는 내부로 유입된 수질 시료와 여과용 원수, 산화제 및 밀도분리용 용액을 교반하기 위한 교반기가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 태양의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법은, 상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간에서 각각 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 진행되는 제1단계; 상기 유입부를 통해 유입된 산화제를 이용하여 상기 제1단계를 통해 샘플링이 완료된 수질 시료를 상기 수질 시료의 산화 과정이 진행되는 제2단계; 상기 유입부를 통해 유입된 원수를 이용하여 상기 제2단계를 통해 산화 과정이 완료된 수질 시료의 여과 과정이 진행되는 제3단계; 및 상기 유입부를 통해 유입된 밀도분리용 용액을 이용하여 상기 제3단계를 통해 여과 과정이 완료된 수질 시료의 밀도분리가 진행되는 제4단계;를 포함한다.
본 발명은 챔버부 내 다수의 전처리 공간에서 메쉬망에 의한 수질 시료의 크기 분리 과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 이루어지고, 수질 시료에 대한 산화, 여과 및 밀도분리 과정 등의 전처리 과정이 통합으로 진행되기 때문에 수질 시료에 대한 샘플링 및 전처리 과정의 편의성 및 신속성은 물론, 효율성 및 정확성을 높일 수 있게 된다.
도1은 종래의 수중 미세플라스틱 샘플의 전처리 과정을 나타낸 것이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치를 도시한 것이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설치된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도1은 종래의 수중 미세플라스틱 샘플의 전처리 과정을 나타낸 것이며, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치는, 개폐 가능한 커버부(11)가 구비된 하우징(10); 상기 하우징(10)의 내부에 일정 간격 이격되게 설치된 다수의 메쉬망(21)에 의해 다수의 전처리 공간(22)이 구획되며, 수질 시료에 대한 미세플라스틱 채취, 산화, 여과 및 밀도분리 과정이 진행되도록 구성된 챔버부(20); 상기 하우징(10)의 일측에 설치되며, 산화용 산화제, 여과용 원수 및 밀도분리용 용액을 상기 하우징(10)의 내부로 유입시키기 위한 유입부(30); 및 상기 하우징(10)의 타측에 설치되며, 상기 챔버부(20)를 통해 밀도분리가 완료된 수질 시료를 외부로 배출시키기 위한 배출부(40);를 포함한다.
하우징(10)은 본 발명의 전체적인 형상을 이루는 구성으로, 개폐 가능한 커버부(11)가 구비된 구성이다. 이러한 하우징(10)은 상면이 개방되며, 개방된 상면을 개폐 가능하도록 커버부(11)의 일측이 연결되어 설치될 수 있다.
챔버부(20)는 상기 하우징(10)의 내부에 일정 간격 이격되게 설치된 다수의 메쉬망(21)에 의해 다수의 전처리 공간(22)이 구획된 구성이다.
이러한 챔버부(20)는 구획된 각각의 전처리 공간(22)에서 수질 시료에 대한 미세플라스틱 채취(샘플링), 산화, 여과 및 밀도분리 과정이 순차적으로 진행될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 메쉬망(21)은 입도가 100㎛ 내지 2mm의 범위일 수 있다.
하지만, 본 발명은 메쉬망(21)의 입도가 상기 범위에 한정되지 않고 수질 시료의 종류와 특성에 따라 변경될 수 있다.
또한, 미세플라스틱 채취(샘플링) 과정은 챔버부(20) 내에서 이격되게 설치된 메쉬망(21)에 의해 이루어질 수 있고, 메쉬망(21)이 다양한 입도로 구성됨으로써 미세플라스틱을 크기별로 채취할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 다수의 메쉬망(21)은 상기 챔버부(20) 내에서 상기 유입부(30)에 가장 인접되게 설치된 메쉬망(21)의 입도보다 상기 배출부(40)의 방향으로 갈수록 더 작은 입도를 가지는 메쉬망(21)이 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 챔버부(20)에 구획된 다수의 전처리 공간(22)에서 상기 메쉬망(21)에 의한 수질 시료의 크기 분리과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 진행될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 챔버부(20) 내에서 미세플라스틱의 채취 과정(샘플링)이 진행됨은 물론, 상기 수질 시료의 산화, 여과 및 밀도분리 과정이 순차적으로 진행됨으로써 샘플링 및 전처리 과정이 통합으로 이루어지기 때문에 편의성 및 신속성을 높일 수 있는 것이다.
유입부(30)는 상기 하우징(10)의 일측에 설치되며, 산화용 산화제, 여과용 원수 및 밀도분리용 용액을 상기 하우징(10)의 내부로 유입시키기 위한 구성이다.
여기서, 산화제는 과산화수소일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 유입부(30)는, 상기 유입부(30)의 일측에 설치되는 3방향밸브(31); 상기 3방향밸브(31)의 일측에 연결되어 산화제를 상기 챔버에 유입시키기 위해 산화제가 저장되는 산화제 저장탱크(32); 상기 3방향밸브(31)의 일측에 연결되어 원수를 상기 챔버에 유입시키기 위해 원수가 저장되는 원수 저장탱크(33); 상기 3방향밸브(31)의 일측에 연결되어 밀도분리용 용액을 상기 챔버에 유입시키기 위해 밀도분리용 용액이 저장되는 용액 저장탱크(34); 및 상기 3방향밸브(31)의 타측에 설치되며, 상기 산화제 저장탱크(32), 원수 저장탱크(33) 및 용액 저장탱크(34)에 저장된 산화제, 원수 및 밀도분리용 용액을 유입관(35)을 통해 유입구로 유입시키기 위한 유입펌프(36);를 포함할 수 있다.
또한, 3방향밸브(31)와 산화제 저장탱크(32), 원수 저장탱크(33) 및 용액 저장탱크(34)를 각각 연결하기 위한 연결관이 설치되는 것이 바람직하다.
배출부(40)는 상기 하우징(10)의 타측에 설치되며, 상기 챔버부(20)를 통해 밀도분리가 완료된 수질 시료를 외부로 배출시키기 위한 구성으로, 하우징(10)의 타측에 위치한 배출구(41)를 포함할 수 있다.
이러한 배출부(40)는 상기 챔버부(20)를 통해 밀도분리가 완료된 수질 시료 외에도 수질 시료의 산화, 여과 및 밀도분리에 사용된 산화제, 원수 및 밀도분리용 용액을 배출할 때도 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 챔버부(20)에 구획된 다수의 전처리 공간(22) 각각에는 내부로 유입된 수질 시료와 여과용 원수, 산화제 및 밀도분리용 용액을 교반하기 위한 교반기(23)가 설치될 수 있다.
그리고, 전처리 과정은 유기물 제거를 위해 산화제 저장탱크(32)에 저장된 과산화수소를 유입부(30)를 통해 챔버부(20) 내 구획된 전처리 공간(22)에 주기적으로 유입시키고, 교반을 진행함에 따라 유기물의 산화를 유도하는 과정이 이루어진다. 그 이후에, 산화 과정이 완료되면, 원수 저장탱크(33)에 저장된 원수를 유입부(30)를 통해 챔버부(20) 내 구획된 전처리 공간(22)에 유입시킴으로써 세척 효과와 동시에 여과 과정이 이루어질 수 있다. 마지막으로, 여과 과정이 완료되면, 용액 저장탱크(34)에 저장된 밀도분리용 용액을 유입부(30)를 통해 챔버부(20) 내 구획된 전처리 공간(22)에 유입시킨후, 교반을 실시하여 밀도분리를 진행할 수 있다. 이와 같이, 밀도분리 과정이 완료된 후 일정 시간이 지나면, 밀도분리 과정에 의해 부유해 있는 미세플라스틱을 채취할 수 있다.
또한, 배출부(40)에는 일측에 유체를 외부로 배출시키기 위한 배출펌프(42)가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치에 있어서, 상기 하우징(10)은 상기 유입구가 설치된 일측 외벽에 외부 노출을 방지하기 위한 가변형 가림막(12)이 설치될 수 있다.
이러한 가변형 가림막(12)은 수질 시료에 대한 샘플링 후, 전처리 과정을 진행할 때에 설치하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 챔버부(20) 내 다수의 전처리 공간(22)에서 메쉬망(21)에 의한 수질 시료의 크기 분리 과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 이루어지고, 수질 시료에 대한 산화, 여과 및 밀도분리 과정 등의 전처리 과정이 통합으로 진행되기 때문에 수질 시료에 대한 샘플링 및 전처리 과정의 편의성 및 신속성은 물론, 효율성 및 정확성을 높일 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명의 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치를 이용한 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법에 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법은, 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치를 이용한 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법에 있어서, 상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간에서 각각 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 진행되는 제1단계; 상기 유입부를 통해 유입된 산화제를 이용하여 상기 제1단계를 통해 샘플링이 완료된 수질 시료를 상기 수질 시료의 산화 과정이 진행되는 제2단계; 상기 유입부를 통해 유입된 원수를 이용하여 상기 제2단계를 통해 산화 과정이 완료된 수질 시료의 여과 과정이 진행되는 제3단계; 및 상기 유입부를 통해 유입된 밀도분리용 용액을 이용하여 상기 제3단계를 통해 여과 과정이 완료된 수질 시료의 밀도분리가 진행되는 제4단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법에 있어서, 상기 제1단계에서는 상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간에서 상기 메쉬망에 의한 수질 시료의 크기 분리과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 진행될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법은 수질 시료의 크기 분리 과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 이루어지고, 수질 시료에 대한 산화, 여과 및 밀도분리 과정 등의 전처리 과정이 통합으로 진행되기 때문에 수질 시료에 대한 샘플링 및 전처리 과정의 편의성 및 신속성은 물론, 효율성 및 정확성을 높일 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
10 : 하우징
11 : 커버부
12 : 가변형 가림막
20 : 챔버부
21 : 메쉬망
22 : 전처리 공간
23 : 교반기
30 : 유입부
31 : 3방향밸브
32 : 산화제 저장탱크
33 : 원수 저장탱크
34 : 용액 저장탱크
35 : 유입관
36 : 유입펌프
40 : 배출부
41 : 배출구
42 : 배출펌프
11 : 커버부
12 : 가변형 가림막
20 : 챔버부
21 : 메쉬망
22 : 전처리 공간
23 : 교반기
30 : 유입부
31 : 3방향밸브
32 : 산화제 저장탱크
33 : 원수 저장탱크
34 : 용액 저장탱크
35 : 유입관
36 : 유입펌프
40 : 배출부
41 : 배출구
42 : 배출펌프
Claims (10)
- 개폐 가능한 커버부가 구비된 하우징;
상기 하우징의 내부에 일정 간격 이격되게 설치된 다수의 메쉬망에 의해 다수의 전처리 공간이 구획되며, 수질 시료에 대한 미세플라스틱 채취, 산화, 여과 및 밀도분리 과정이 진행되도록 구성된 챔버부;
상기 하우징의 일측에 설치되며, 산화용 산화제, 여과용 원수 및 밀도분리용 용액을 상기 하우징의 내부로 유입시키기 위한 유입부; 및
상기 하우징의 타측에 설치되며, 상기 챔버부를 통해 밀도분리가 완료된 수질 시료를 외부로 배출시키기 위한 배출부;를 포함하고,
상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간에서 상기 메쉬망에 의한 수질 시료의 크기 분리과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 진행되며,
상기 유입부는,
상기 유입부의 일측에 설치되는 3방향밸브;
상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 산화제를 상기 챔버에 유입시키기 위해 산화제인 과산화수소를 저장하는 산화제 저장탱크;
상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 원수를 상기 챔버에 유입시키기 위해 원수가 저장되는 원수 저장탱크;
상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 밀도분리용 용액을 상기 챔버에 유입시키기 위해 밀도분리용 용액이 저장되는 용액 저장탱크; 및
상기 3방향밸브의 타측에 설치되며, 상기 산화제 저장탱크, 원수 저장탱크 및 용액 저장탱크에 저장된 산화제, 원수 및 밀도분리용 용액을 유입관을 통해 유입구로 유입시키기 위한 유입펌프;를 포함하고,
상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간 각각에는,
내부로 유입된 수질 시료와 여과용 원수, 산화제 및 밀도분리용 용액을 교반하기 위한 교반기가 설치되며,
상기 교반기는,
상기 챔버부의 전처리 과정에서, 상기 산화제 저장탱크에 저장된 과산화수소가 상기 3방향밸브를 통해 상기 전처리 공간에 주기적으로 유입되면 교반을 진행하여 유기물의 산화를 유도하는 과정이 이루어지도록 하고,
상기 유기물의 산화가 완료된 후, 상기 원수 저장탱크에 저장된 원수가 상기 3방향밸브를 통해 상기 전처리 공간에 유입되어 여과 과정이 완료된 다음, 상기 용액 저장탱크에 저장된 밀도분리용 용액이 상기 3방향밸브를 통해 상기 전처리 공간에 유입되면, 교반을 진행하여 밀도분리를 진행하는 것으로 부유해 있는 미세플라스틱이 상기 다수의 메쉬망에서 채취되도록 하는 것을 특징으로 하는
수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 메쉬망은 입도가 100㎛ 내지 2mm의 범위인 것을 특징으로 하는
수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 다수의 메쉬망은 상기 챔버부 내에서 상기 유입부에 가장 인접되게 설치된 메쉬망의 입도보다 상기 배출부의 방향으로 갈수록 더 작은 입도를 가지는 메쉬망이 설치되는 것을 특징으로 하는
수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 유입구가 설치된 일측 외벽에 외부 노출을 방지하기 위한 가변형 가림막이 설치되는 것을 특징으로 하는
수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치.
- 삭제
- 제1항에 따른 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 통합 장치를 이용한 수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법에 있어서,
상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간에서 각각 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 진행되는 제1단계;
상기 유입부를 통해 유입된 산화제를 이용하여 상기 제1단계를 통해 샘플링이 완료된 수질 시료를 상기 수질 시료의 산화 과정이 진행되는 제2단계;
상기 유입부를 통해 유입된 원수를 이용하여 상기 제2단계를 통해 산화 과정이 완료된 수질 시료의 여과 과정이 진행되는 제3단계; 및
상기 유입부를 통해 유입된 밀도분리용 용액을 이용하여 상기 제3단계를 통해 여과 과정이 완료된 수질 시료의 밀도분리가 진행되는 제4단계;를 포함하고,
상기 제1단계에서는 상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간에서 상기 메쉬망에 의한 수질 시료의 크기 분리과정과 수질 시료의 채취 과정(샘플링)이 동시에 진행되며,
상기 유입부는,
상기 유입부의 일측에 설치되는 3방향밸브;
상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 산화제를 상기 챔버에 유입시키기 위해 산화제인 과산화수소를 저장하는 산화제 저장탱크;
상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 원수를 상기 챔버에 유입시키기 위해 원수가 저장되는 원수 저장탱크;
상기 3방향밸브의 일측에 연결되어 밀도분리용 용액을 상기 챔버에 유입시키기 위해 밀도분리용 용액이 저장되는 용액 저장탱크; 및
상기 3방향밸브의 타측에 설치되며, 상기 산화제 저장탱크, 원수 저장탱크 및 용액 저장탱크에 저장된 산화제, 원수 및 밀도분리용 용액을 유입관을 통해 유입구로 유입시키기 위한 유입펌프;를 포함하고,
상기 챔버부에 구획된 다수의 전처리 공간 각각에는,
내부로 유입된 수질 시료와 여과용 원수, 산화제 및 밀도분리용 용액을 교반하기 위한 교반기가 설치되며,
상기 교반기는,
상기 챔버부의 전처리 과정에서, 상기 산화제 저장탱크에 저장된 과산화수소가 상기 3방향밸브를 통해 상기 전처리 공간에 주기적으로 유입되면 교반을 진행하여 유기물의 산화를 유도하는 과정이 이루어지도록 하고,
상기 유기물의 산화가 완료된 후, 상기 원수 저장탱크에 저장된 원수가 상기 3방향밸브를 통해 상기 전처리 공간에 유입되어 여과 과정이 완료된 다음, 상기 용액 저장탱크에 저장된 밀도분리용 용액이 상기 3방향밸브를 통해 상기 전처리 공간에 유입되면, 교반을 진행하여 밀도분리를 진행하는 것으로 부유해 있는 미세플라스틱이 상기 다수의 메쉬망에서 채취되도록 하는 것을 특징으로 하는
수중 미세플라스틱 시료 채취 및 전처리 방법. - 삭제
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