KR102596334B1 - Nano bubble generating apparatus and method for controlling the size of nano bubble by using surfactant in acoustic cavitation method - Google Patents

Nano bubble generating apparatus and method for controlling the size of nano bubble by using surfactant in acoustic cavitation method Download PDF

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KR102596334B1
KR102596334B1 KR1020220082501A KR20220082501A KR102596334B1 KR 102596334 B1 KR102596334 B1 KR 102596334B1 KR 1020220082501 A KR1020220082501 A KR 1020220082501A KR 20220082501 A KR20220082501 A KR 20220082501A KR 102596334 B1 KR102596334 B1 KR 102596334B1
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nanobubble
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이진기
이진석
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

One embodiment of the present invention provides a nanobubble generating device and method for controlling the size of nanobubbles using a surfactant in an acoustic cavitation method which enable the generation of quantitatively size-controlled nanobubbles when generating nanobubbles through acoustic cavitation method, by controlling the zeta potential of nanobubbles by adjusting the concentration of the surfactant having various ionic properties such as cationic, anionic, and non-ionic when generating nanobubbles through the acoustic cavitation method.

Description

음향 캐비테이션 방법에서의 계면활성제를 활용하여 나노버블의 크기를 제어할 수 있도록 하는 나노버블 생성장치 및 그 방법{Nano bubble generating apparatus and method for controlling the size of nano bubble by using surfactant in acoustic cavitation method}Nano bubble generating apparatus and method for controlling the size of nano bubbles by using surfactant in acoustic cavitation method}

본 발명은 나노버블 생성장치 및 생성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 음향 캐비테이션(Acoustic cavitation) 방법을 통해 나노버블을 생성할 때, 양이온성(Cationic), 음이온성(Anionic), 비이온성(Non-ionic) 등의 다양한 이온 특성을 가지는 계면활성제(Surfactant)의 농도를 조절하여 나노버블의 제타전위를 제어하는 것에 의해 정량적으로 크기가 제어된 나노버블을 생성할 수 있도록 하는 음향 캐비테이션 방법에서의 계면활성제를 활용하여 나노버블의 크기를 제어할 수 있도록 하는 나노버블 생성장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanobubble generating device and method. More specifically, when generating nanobubbles through an acoustic cavitation method, cationic, anionic, and nonionic ( An acoustic cavitation method that allows the generation of nanobubbles with quantitatively controlled sizes by controlling the zeta potential of nanobubbles by controlling the concentration of surfactants with various ionic properties such as non-ionic. This relates to a nanobubble generating device and method that allows the size of nanobubbles to be controlled using a surfactant.

일반적으로, 나노버블은 농업, 하수 처리(Wastewater treatment), 표면 처리(Surface treatment), 조영제(Contrast agent) 등 다양한 산업환경에서 활용될 수 있다. 상술한 나노버블은 각 산업환경에 따라서 최적의 효율을 내는 나노버블의 크기가 존재한다.In general, nanobubbles can be used in various industrial environments such as agriculture, wastewater treatment, surface treatment, and contrast agent. The above-mentioned nanobubbles have a size that produces optimal efficiency depending on each industrial environment.

이러한 나노버블은 멤브레인을 활용한 방법, 정적 혼합기(Static mixer)를 활용한 방법, 음향 캐비테이션(Acoustic cavitation) 방법 등 여러 가지 방법을 통해 생성할 수 있다.These nanobubbles can be created through several methods, including a method using a membrane, a method using a static mixer, and an acoustic cavitation method.

이 중 음향 캐비테이션 방법은 나노버블 생성의 간편성과 다양한 활용법으로 인해 많이 사용되고 있다.Among these, the acoustic cavitation method is widely used due to its simplicity in generating nanobubbles and its various uses.

상기 음향 캐비테이션 방법은 압전 초음파 진동소자를 활용해 초음파를 발생시키고, 발생한 초음파로 인해 나노버블이 생성된다.The acoustic cavitation method generates ultrasonic waves using a piezoelectric ultrasonic vibration element, and nanobubbles are generated due to the generated ultrasonic waves.

이러한 음향 캐비테이션 방법은 압전 초음파 진동 소자 자체를 교체하거나, 서로 다른 크기로 나노버블을 전단하는 서로 다른 압전 초음파 진동소자가 적용된 나노버블 생성장치를 다단으로 구성하지 않고는 나노버블의 크기를 가변하는 것이 어렵다.In this acoustic cavitation method, it is difficult to change the size of nanobubbles without replacing the piezoelectric ultrasonic vibration element itself or constructing a multi-stage nanobubble generating device with different piezoelectric ultrasonic vibration elements that shear the nanobubbles to different sizes. difficult.

즉, 음향 캐비테이션 방법은 압전 초음파 진동소자를 변경하거나 다른 크기로 나노버블을 전단하는 서로 다른 압전 초음파 진동소자가 적용된 나노버블 생성장치를 다단으로 구성하지 않고 원하는 크기의 나노버블을 생성하기 위한 방법이 아직 확립되어 있지 않다.In other words, the acoustic cavitation method is a method for generating nanobubbles of a desired size without changing the piezoelectric ultrasonic vibration element or configuring a multi-stage nanobubble generating device with different piezoelectric ultrasonic vibration elements that shear the nanobubbles to different sizes. Not yet established.

따라서 음향 캐비테이션 방법을 적용하여 나노버블을 생성하는 경우, 압전 초음파 진동소자를 변경하거나, 서로 다른 압전 초음파 진동소자가 적용된 나노버블 생성장치를 다단으로 구성함이 없이 나노버블의 크기를 정량적으로 제어할 수 있도록 하는 방법이 요구된다.Therefore, when applying the acoustic cavitation method to generate nanobubbles, the size of the nanobubbles can be quantitatively controlled without changing the piezoelectric ultrasonic vibration element or configuring a multi-stage nanobubble generating device with different piezoelectric ultrasonic vibration elements. A method to enable this is required.

대한민국 등록특허 제10-2165936호(2019.10.07. 공개, 2020. 10. 14. 공고)Republic of Korea Patent No. 10-2165936 (published on October 7, 2019, announced on October 14, 2020)

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 다양한 이온 특성을 가지는 계면활성제의 농도에 의해 발생하는 전기적 특성(제타전위(zeta potential)) 변화를 이용하여 정량적으로 크기가 제어된 나노버블을 제조할 수 있도록 하는 음향 캐비테이션 방법에서의 계면활성제를 활용하여 나노버블의 크기를 제어할 수 있도록 하는 나노버블 생성장치 및 나노버블 생성방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention, which aims to solve the problems of the prior art described above, creates nanobubbles whose size is controlled quantitatively by using changes in electrical properties (zeta potential) generated by the concentration of surfactants with various ionic properties. The problem to be solved is to provide a nanobubble generating device and a nanobubble generating method that can control the size of nanobubbles using a surfactant in the acoustic cavitation method that allows manufacturing.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 목표 크기의 나노버블 생성을 위해 용매에 공급되는 계면활성제의 농도를 산출하고, 초음파 발생 제어 신호를 생성하여 출력하는 제어부; 상기 제어부의 초음파 발생 제어 신호에 따라 초음파를 생성하여 인가하는 초음파 인가부; 및 상기 용매와 계면활성제를 수용한 후, 상기 초음파 인가부에서 인가되는 초음파에 의해 목표 크기의 나노버블을 생성하는 나노버블 생성 챔버부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention includes a control unit that calculates the concentration of a surfactant supplied to the solvent to generate nanobubbles of a target size and generates and outputs an ultrasonic generation control signal; an ultrasonic applicator that generates and applies ultrasonic waves according to an ultrasonic generation control signal from the controller; and a nanobubble generating chamber unit that accommodates the solvent and the surfactant and then generates nanobubbles of a target size by ultrasonic waves applied from the ultrasonic applicator. do.

상기 계면활성제는, 양이온성(Cationic), 음이온성(Anionic) 또는 비이온성(Non-ionic) 중 어느 하나의 이온 특성을 가지는 것일 수 있다.The surfactant may have any one of ionic characteristics: cationic, anionic, or non-ionic.

상기 나노버블 생성장치는, 상기 나노버블 생성 챔버부에서 생성된 나노버블의 제타전위(zeta potential)를 측정하는 나노버블 제타전위측정부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 측정된 상기 나노버블의 제타전위를 설정된 오차 범위 내의 목표 제타전위와 비교하여 차이가 나는 경우, 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여, 추가 공급될 상기 계면활성제 또는 용매의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정을 수행하도록 구성될 수 있다.The nanobubble generating device further includes a nanobubble zeta potential measuring unit that measures the zeta potential of the nanobubble generated in the nanobubble generating chamber unit, and the control unit is configured to measure the zeta potential of the nanobubble generated in the nanobubble generating chamber unit. When the zeta potential differs from the target zeta potential within a set error range, it may be configured to perform surfactant concentration correction to calculate the amount of the surfactant or solvent to be additionally supplied in order to reduce the difference within the error range. there is.

상기 나노버블 생성장치는, 상기 제어부의 계면활성제 농도 제어 신호를 수신하여 계면활성제를 선택적으로 공급하는 용매/계면활성제 공급부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 용매/계면활성제 공급부를 제어하여 상기 계면활성제 농도 보정을 통해 산출된 추가 공급될 양의 상기 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부로 추가 공급하도록 구성될 수 있다.The nanobubble generating device further includes a solvent/surfactant supply unit that receives the surfactant concentration control signal from the control unit and selectively supplies the surfactant, wherein the control unit controls the solvent/surfactant supply unit to control the surfactant concentration. It may be configured to additionally supply the solvent or surfactant in an amount calculated through correction of the surfactant concentration to the nanobubble generating chamber.

상기 나노버블 생성장치는, 상기 나노버블 생성 챔버부에서 생성된 나노버블의 크기를 측정하는 나노버블 크기 측정부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 측정된 상기 나노버블의 크기를 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기와 비교하여 차이가 나는 경우, 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여, 추가 공급될 상기 계면활성제 또는 용매의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정을 수행하도록 구성될 수도 있다.The nanobubble generating device further includes a nanobubble size measuring unit that measures the size of the nanobubbles generated in the nanobubble generating chamber unit, and the control unit determines the measured size of the nanobubbles within a set error range. If there is a difference compared to the size of the target nanobubble, it may be configured to perform surfactant concentration correction to calculate the amount of the surfactant or solvent to be additionally supplied in order to reduce the difference within an error range.

상기 나노버블 생성장치는, 상기 제어부의 계면활성제 농도 제어 신호를 수신하여 계면활성제를 선택적으로 공급하는 용매/계면활성제 공급부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 용매/계면활성제 공급부를 제어하여 상기 계면활성제 농도 보정을 통해 산출된 추가 공급될 양의 상기 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부로 추가 공급하도록 구성될 수 있다.The nanobubble generating device further includes a solvent/surfactant supply unit that receives the surfactant concentration control signal from the control unit and selectively supplies the surfactant, wherein the control unit controls the solvent/surfactant supply unit to control the surfactant concentration. It may be configured to additionally supply the solvent or surfactant in an amount calculated through correction of the surfactant concentration to the nanobubble generating chamber.

상기 제어부는, 상기 계면활성제의 종류, 상기 계면활성제 농도별 나노버블 크기, 상기 계면활성제 농도별 제타전위의 크기 및 제타전위별 나노버블 크기 정보 중 하나 이상의 정보를 저장하도록 구성될 수도 있다.The control unit may be configured to store one or more information among the type of surfactant, nanobubble size for each surfactant concentration, zeta potential size for each surfactant concentration, and nanobubble size information for each zeta potential.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 제어부, 초음파 인가부 및 나노버블 생성 챔버부를 포함하는 나노버블 생성장치의 나노버블 생성방법에 있어서, 상기 제어부가 목표 크기의 나노버블을 생성하기 위한 계면활성제의 종류를 선택하고 농도를 산출하여 설정하는 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계; 및 상기 설정된 계면활성제 종류 및 농도를 가지는 계면활성제 혼합액 또는 수용액을 가지는 상기 나노버블 생성 챔버부에 상기 초음파 인가부를 통해 초음파를 인가하는 초음파 인가단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is a nanobubble generating method of a nanobubble generating device including a control unit, an ultrasonic applicator, and a nanobubble generating chamber unit, wherein the control unit generates nanobubbles of a target size. A surfactant type and concentration setting step of selecting the type of surfactant and calculating and setting the concentration; and an ultrasonic wave application step of applying ultrasonic waves through the ultrasonic wave applicator to the nanobubble generating chamber having a surfactant mixture or aqueous solution having the set surfactant type and concentration. provides.

상기 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계에서 선택되는 상기 계면활성제는, 양이온성(Cationic), 음이온성(Anionic) 또는 비이온성(Non-ionic) 중 어느 하나의 이온 특성을 가지는 것일 수 있다.The surfactant selected in the surfactant type and concentration setting step may have one of ionic characteristics: cationic, anionic, or non-ionic.

상기 나노버블 생성방법은, 상기 나노버블 생성장치가 용매/계면활성제 공급부를 더 포함하고, 상기 초음파 인가단계 이전에 상기 용매/계면활성제 공급부가 상기 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계에서 선택된 상기 계면활성제를 상기 설정된 계면활성제의 농도 정보에 따라 상기 나노버블 생성 챔버부로 공급하여 계면활성제 수용액을 제조하는 계면활성제 수용액 제조단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.In the nanobubble generating method, the nanobubble generating device further includes a solvent/surfactant supply unit, and before the ultrasound application step, the solvent/surfactant supply unit supplies the surfactant selected in the surfactant type and concentration setting step. It may further include a surfactant aqueous solution manufacturing step of supplying the surfactant aqueous solution to the nanobubble generating chamber according to the set concentration information of the surfactant.

상기 나노버블 생성방법은, 상기 나노버블 생성장치가, 나노버블 제타전위 측정부 또는 나노버블 크기 측정부를 더 포함하고, 상기 초음파 인가단계 이후에, 상기 나노버블 제타전위 측정부 또는 나노버블 크기 측정부 중 어느 하나를 이용하여 상기 나노버블 챔버에서 생성된 나노버블의 크기 또는 제타 전위를 측정하는 나노버블 측정 단계; 상기 제어부가 측정된 상기 나노버블의 크기 또는 제타전위를 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기 또는 제타전위와 비교하는 나노버블 크기 판단 단계; 및 상기 나노버블 크기 판단 단계의 판단 결과, 측정된 상기 나노버블의 크기 또는 제타전위가 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기 또는 제타전위와 차이가 나는 경우, 상기 제어부가 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여 추가될 용매 또는 계면활성제의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.In the nanobubble generating method, the nanobubble generating device further includes a nanobubble zeta potential measuring unit or a nanobubble size measuring unit, and after the ultrasound application step, the nanobubble zeta potential measuring unit or the nanobubble size measuring unit. A nanobubble measuring step of measuring the size or zeta potential of nanobubbles generated in the nanobubble chamber using any one of the following; A nanobubble size determination step in which the control unit compares the measured size or zeta potential of the nanobubble with the size or zeta potential of a target nanobubble within a set error range; And as a result of the determination of the nanobubble size determination step, if the measured size or zeta potential of the nanobubble is different from the size or zeta potential of the target nanobubble within the set error range, the control unit reduces the difference to within the error range. It may further include a surfactant concentration correction step of calculating the amount of solvent or surfactant to be added.

상기 나노버블 생성장치가, 용매/계면활성제 공급부를 더 포함하고, 상기 계면활성제 농도 보정단계는, 상기 제어부가 상기 용매/계면활성제 공급부를 제어하여 상기 추가될 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부로 추가 공급하는 단계일 수도 있다.The nanobubble generating device further includes a solvent/surfactant supply unit, and in the surfactant concentration correction step, the control unit controls the solvent/surfactant supply unit to supply the solvent or surfactant to be added into the nanobubble generating chamber. It may be a stage of providing additional wealth.

본 발명의 일 실시예의 음향 캐비테이션 방법에서의 계면활성제를 활용하여 나노버블의 크기를 제어할 수 있도록 하는 나노버블 생성장치 및 생성방법은, 농업, 하수 처리(Wastewater treatment), 표면 처리(Surface treatment), 조영제(Contrast agent) 등 다양한 산업환경에 따라서 최적의 효율을 내는 크기를 가지는 나노버블을 음향캐비테이션 방법을 적용하여 용이하게 생성할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.The nanobubble generating device and method for controlling the size of nanobubbles using a surfactant in the acoustic cavitation method of an embodiment of the present invention are used in agriculture, wastewater treatment, and surface treatment. , Contrast agent, etc., provide the effect of easily creating nanobubbles with a size that produces optimal efficiency according to various industrial environments by applying the acoustic cavitation method.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 나노버블 생성장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 나노버블 생성방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 나노입자 추적 분석(Nanoparticle Tracking Analysis, NTA)에 의해 관측한 나노버블(2)의 나타내는 도면이다.
도 4는 양이온성(Cationic) 계면활성제인 브로민화 세트리모늄(Cetrimonium bromide, CTAB)의 농도에 따라 측정된 나노버블의 지름을 나타내는 그래프이다.
도 5는 음이온성(aionic) 계면활성제인 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)의 농도에 따라 측정된 나노버블의 지름을 나타내는 그래프이다.
도 6은 비이온성(Non-ionic) 계면활성제인 트윈 20(Tween 20)의 농도에 따라 측정된 나노버블의 지름을 나타내는 그래프이다.
Figure 1 is a schematic configuration diagram of a nanobubble generating device 1 according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing the processing process of the nanobubble generation method of another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing nanobubbles 2 observed by Nanoparticle Tracking Analysis (NTA).
Figure 4 is a graph showing the diameter of nanobubbles measured according to the concentration of cetrimonium bromide (CTAB), a cationic surfactant.
Figure 5 is a graph showing the diameter of nanobubbles measured according to the concentration of sodium dodecyl sulfate (SDS), an anionic surfactant.
Figure 6 is a graph showing the diameter of nanobubbles measured according to the concentration of Tween 20, a non-ionic surfactant.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. In addition, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 나노버블 생성장치(1)의 개략적인 구성도이다.Figure 1 is a schematic configuration diagram of a nanobubble generating device 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 나노버블 생성장치(1)는, 목표 크기의 나노버블 생성을 위해 용매에 공급되는 계면활성제의 농도를 산출하고, 및 초음파 발생 제어 신호를 생성하여 출력하는 제어부(10), 상기 제어부(10)의 초음파 발생 제어 신호에 따라 초음파를 생성하여 인가하는 초음파 인가부(30) 및 상기 용매와 계면활성제를 수용한 후, 상기 초음파 인가부(30)에서 인가되는 초음파에 의해 목표 크기의 나노버블을 생성하는 나노버블 생성 챔버부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the nanobubble generating device 1 according to an embodiment of the present invention calculates the concentration of the surfactant supplied to the solvent to generate nanobubbles of the target size, and generates an ultrasonic generation control signal. After receiving the control unit 10 to output the ultrasonic waves, the ultrasonic applicator 30 to generate and apply ultrasonic waves according to the ultrasonic generation control signal of the control unit 10, and the solvent and surfactant, the ultrasonic applicator 30 It may be configured to include a nanobubble generating chamber unit 40 that generates nanobubbles of a target size by applied ultrasonic waves.

상기 계면활성제는 양이온성(Cationic), 음이온성(Anionic) 또는 비이온성(Non-ionic) 중 어느 하나의 이온 특성을 가지는 것일 수 있다.The surfactant may have any one of ionic characteristics: cationic, anionic, or non-ionic.

상기 제어부(10)는 상기 나노버블 생성장치(1)을 구동을 제어하는 것으로서, 목표 크기의 나노버블을 생성하기 위한 계면활성제의 종류를 선택하고 농도를 산출하여 계면활성제 종류 및 농도를 설정하도록 구성될 수 있다.The control unit 10 controls the operation of the nanobubble generator 1 and is configured to select the type of surfactant for generating nanobubbles of the target size, calculate the concentration, and set the type and concentration of the surfactant. It can be.

이를 위해, 상기 제어부(10)는 상기 계면활성제의 종류, 상기 계면활성제 농도별 나노버블 크기 또는 제타전위의 크기, 제타전위별 나노버블 크기 정보를 저장하도록 구성될 수도 있다.To this end, the control unit 10 may be configured to store information on the type of surfactant, nanobubble size or zeta potential size for each surfactant concentration, and nanobubble size information for each zeta potential.

상기 초음파 인가부(30)는, 상기 제어부(10)의 제어에 따라 발생된 초음파에 대응하는 초음파 신호를 생성하여 출력하는 초음파 신호 생성부(31), 상기 초음파 신호 생성부(31)에서 출력된 초음파 신호를 증폭하여 출력하는 신호증폭부(33) 및 상기 신호증폭부(33)에서 증폭되어 출력되는 초음파 신호를 이용하여 초음파를 생성하여 나노버블 챔버(40)의 내부에 수용된 용매/계면활성제 혼합액 또는 수용액에 인가하는 초음파 발생부(35)를 포함하여 구성될 수 있다.The ultrasonic applicator 30 includes an ultrasonic signal generator 31 that generates and outputs an ultrasonic signal corresponding to the ultrasonic waves generated under the control of the control unit 10, and an ultrasonic signal generator 31 that generates and outputs an ultrasonic signal corresponding to the ultrasonic wave generated under the control of the control unit 10. A signal amplification unit 33 amplifies and outputs an ultrasonic signal, and the solvent/surfactant mixture solution contained inside the nanobubble chamber 40 generates ultrasonic waves using the ultrasonic signal amplified and output from the signal amplification unit 33. Alternatively, it may be configured to include an ultrasonic wave generator 35 that applies ultrasonic waves to an aqueous solution.

상기 초음파 발생부(35)는 상기 신호증폭부(33)에서 출력되는 초음파 신호를 입력받아 진동하는 것에 의해 초음파를 발생시켜 상기 용매 계면활성제 혼합액 또는 수용액에 인가하도록 구성될 수 있다. 상기 초음파 발생부(35)는 압전 초음파 진동자 등으로 구성될 수 있다.The ultrasonic generator 35 may be configured to receive an ultrasonic signal output from the signal amplifier 33, generate ultrasonic waves by vibrating them, and apply them to the solvent-surfactant mixture or aqueous solution. The ultrasonic generator 35 may be composed of a piezoelectric ultrasonic vibrator or the like.

또한, 상기 초음파 인가부(30)는 상기 신호증폭부(33)에서 상기 초음파 발생부(35)로 인가되는 증폭된 초음파 신호의 전류 또는 전압을 검출하는 전류/전압검출부(37)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 초음파 신호 생성부(31)는 상기 전류/전압검출부(37)에서 검출된 전류 또는 전압 값을 수신한 후 발생된 초음파가 기설정된 오차 범위 내에서 기설정된 주파수 및 크기를 가지도록 초음파 신호를 조절하여 출력하는 피드백 제어를 수행하도록 구성될 수도 있다.In addition, the ultrasonic applicator 30 further includes a current/voltage detection unit 37 that detects the current or voltage of the amplified ultrasonic signal applied from the signal amplifier 33 to the ultrasonic generator 35. It can be configured. In this case, the ultrasonic signal generator 31 receives the current or voltage value detected by the current/voltage detection unit 37 so that the generated ultrasonic waves have a preset frequency and size within a preset error range. It may be configured to perform feedback control to adjust and output a signal.

상기 초음파 인가부(30)에 의해 인가되는 초음파는 나노버블 생성을 위해 기설정된 값으로 크기와 주파수가 고정되거나 가변될 수 있다.The size and frequency of the ultrasonic waves applied by the ultrasonic wave applicator 30 may be fixed or varied to preset values for nanobubble generation.

상기 나노버블 생성장치(1)는 상기 나노버블 생성 챔버부(40)에서 생성된 나노버블의 제타전위(zeta potential)를 측정하는 나노버블 제타전위측정부(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The nanobubble generating device 1 may further include a nanobubble zeta potential measuring unit 50 that measures the zeta potential of the nanobubbles generated in the nanobubble generating chamber unit 40. .

이 경우, 상기 제어부(10)는 측정된 상기 나노버블의 제타전위를 설정된 오차 범위 내의 목표 제타전위와 비교하여 차이가 나는 경우, 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여, 추가 공급될 상기 계면활성제 또는 용매의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정을 수행하도록 구성될 수 있다.In this case, the control unit 10 compares the measured zeta potential of the nanobubble with the target zeta potential within the set error range, and if there is a difference, the surfactant or solvent to be additionally supplied to reduce the difference within the error range. It may be configured to perform surfactant concentration correction to calculate the amount of.

상기 나노버블 생성장치(1)는 상기 나노버블 생성 챔버부(40)에서 생성된 나노버블의 크기를 측정하는 나노버블 크기 측정부(60)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 나노버블 크기 측정부(60)는 나노입자 추적 분석(Nanoparticle Tracking Analysis, NTA) 시스템으로 구성될 수 있다.The nanobubble generating device 1 may further include a nanobubble size measuring unit 60 that measures the size of nanobubbles generated in the nanobubble generating chamber unit 40. The nanobubble size measuring unit 60 may be configured as a Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) system.

이 경우, 상기 제어부(10)는 측정된 상기 나노버블의 크기를 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기와 비교하여 차이가 나는 경우, 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여, 추가 공급될 상기 계면활성제 또는 용매의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정을 수행하도록 구성될 수 있다.In this case, the control unit 10 compares the measured size of the nanobubble with the size of the target nanobubble within a set error range, and if there is a difference, the surfactant to be additionally supplied or It may be configured to perform a surfactant concentration correction to calculate the amount of solvent.

또한, 상기 나노버블 생성장치(1)는 상기 제어부(10)의 계면활성제 농도 제어 신호를 수신하여 계면활성제를 선택적으로 공급하는 용매/계면활성제 공급부(20)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.In addition, the nanobubble generating device 1 may further include a solvent/surfactant supply unit 20 that receives a surfactant concentration control signal from the control unit 10 and selectively supplies the surfactant.

이 경우, 상기 제어부(10)는 상기 용매/계면활성제 공급부(20)를 제어하여 상기 계면활성제 농도 보정을 통해 산출된 추가 공급될 양의 상기 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부(40)로 추가 공급하도록 구성될 수 있다.In this case, the control unit 10 controls the solvent/surfactant supply unit 20 to supply an additional amount of the solvent or surfactant calculated through correction of the surfactant concentration to the nanobubble generating chamber unit 40. It can be configured to provide additional supply.

상술한 나노버블 생성장치(1)에서 상기 제어부(10)는 상기 제어부(10)의 기능을 수행하도록 구현된 하드웨어로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제어부(10)는 상기 제어부(10)의 기능을 수행하는 소프트웨어가 탑재된 개인용 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰 등일 수도 있다.In the above-described nanobubble generating device 1, the control unit 10 may be composed of hardware implemented to perform the functions of the control unit 10. Additionally, the control unit 10 may be a personal computer, tablet, smartphone, etc. equipped with software that performs the functions of the control unit 10.

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 나노버블 생성방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.Figure 2 is a flowchart showing the processing process of the nanobubble generation method of another embodiment of the present invention.

도 2와 같이, 상기 나노버블 생성방법은, 제어부(10), 초음파 인가부(30) 및 나노버블 생성 챔버부(40)를 포함하는 나노버블 생성장치(1)의 나노버블 생성방법에 있어서, 상기 제어부(10)가 목표 크기의 나노버블을 생성하기 위한 계면활성제의 종류를 선택하고 농도를 산출하여 설정하는 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계(S10) 및 상기 설정된 계면활성제 종류 및 농도를 가지는 계면활성제 혼합액 또는 수용액이 수용된 상기 나노버블 생성 챔버부(40)에 상기 초음파 인가부(30)를 통해 초음파를 인가하는 초음파 인가단계(S30)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the nanobubble generating method is a nanobubble generating method of the nanobubble generating device 1 including a control unit 10, an ultrasonic wave applicator 30, and a nanobubble generating chamber unit 40, A surfactant type and concentration setting step (S10) in which the control unit 10 selects the type of surfactant for generating nanobubbles of the target size, calculates the concentration, and sets the surfactant type and concentration. It may be configured to include an ultrasonic wave application step (S30) of applying ultrasonic waves through the ultrasonic wave applicator 30 to the nanobubble generating chamber unit 40 containing the mixed solution or aqueous solution.

또한, 상기 나노버블 생성장치(1)가 용매/계면활성제 공급부(20)를 더 포함하는 경우, 상기 나노버블 생성방법은, 상기 초음파 인가단계(S30) 이전에, 상기 용매/계면활성제 공급부(20)가 상기 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계(S10)에서 선택된 상기 계면활성제를 상기 설정된 계면활성제의 농도 정보에 따라 상기 나노버블 생성 챔버부(40)로 공급하여 계면활성제 수용액을 제조하는 계면활성제 수용액 제조단계(S20)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, when the nanobubble generating device 1 further includes a solvent/surfactant supply unit 20, the nanobubble generating method includes the solvent/surfactant supply unit 20 before the ultrasound application step (S30). ) supplies the surfactant selected in the surfactant type and concentration setting step (S10) to the nanobubble generation chamber unit 40 according to the set concentration information of the surfactant to prepare an aqueous surfactant solution. It may further include step (S20).

또한, 상기 나노버블 생성장치(1)가, 나노버블 제타전위측정부(50) 또는 나노버블 크기 측정부(60)를 더 포함하는 경우, 상기 나노버블 생성방법은, 상기 초음파 인가단계(S30) 이후에, 상기 나노버블 제타전위측정부(50) 또는 나노버블 크기 측정부(60) 중 어느 하나를 이용하여 상기 나노버블 챔버에서 생성된 나노버블의 크기 또는 제타 전위를 측정하는 나노버블 측정 단계(S40), 상기 제어부(10)가 측정된 상기 나노버블의 크기 또는 제타전위를 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기 또는 제타전위와 비교하는 나노버블 크기 판단 단계(S50) 및 상기 나노버블 크기 판단 단계(S50)의 판단 결과, 측정된 상기 나노버블의 크기 또는 제타전위가 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기 또는 제타전위와 차이가 나는 경우, 상기 제어부(10)가 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여 추가될 용매 또는 계면활성제의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정단계(S60)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, when the nanobubble generating device 1 further includes a nanobubble zeta potential measuring unit 50 or a nanobubble size measuring unit 60, the nanobubble generating method includes the ultrasonic wave application step (S30) Afterwards, a nanobubble measurement step ( S40), a nanobubble size determination step (S50) in which the control unit 10 compares the measured size or zeta potential of the nanobubble with the size or zeta potential of a target nanobubble within a set error range, and the nanobubble size determination step As a result of the judgment in (S50), if the measured size or zeta potential of the nanobubble is different from the size or zeta potential of the target nanobubble within the set error range, the control unit 10 reduces the difference to within the error range. It may further include a surfactant concentration correction step (S60) for calculating the amount of solvent or surfactant to be added.

또한, 상기 나노버블 생성장치(1)가, 상기 용매/계면활성제 공급부(20)를 더 포함하는 경우, 상기 계면활성제 농도 보정단계(S60)는, 상기 제어부(10)가 상기 용매/계면활성제 공급부(20)를 제어하여 상기 추가될 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부(40)로 추가 공급하는 단계일 수도 있다.In addition, when the nanobubble generating device 1 further includes the solvent/surfactant supply unit 20, the surfactant concentration correction step (S60) is performed when the control unit 10 controls the solvent/surfactant supply unit 20. This may be a step of additionally supplying the solvent or surfactant to be added to the nanobubble generating chamber unit 40 by controlling (20).

상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 나노버블 생성장치(1) 및 나노버블 생성방법은 목표로 하는 나노버블의 크기 또는 제타전위 값에 따라 계면활성제의 종류와 농도 선택 또는 설정한다. 이후, 선택된 농도에 대응하는 양의 계면활성제와 물 또는 증류수 등의 용매를 이용하여 선택된 농도 값을 가지는 선택된 계면활성제 혼합액 또는 수용액을 제조한다. 이후, 기설정된 주파수 또는 세기를 가지는 초음파를 계면활성제 혼합액 또는 수용액에 인가한다. 상기 초음파가 인가되는 경우 용매 내부에 나노버블이 형성된다. 그리고 상기 계면활성제 입자들이 생성된 나노버블 표면에 부착된다. 이대, 계면활성제의 농도에 따라 다른 제타전위가 생성되어 나노버블의 크기가 생성된 제타전위에 대응하여 가변된다. 이에 의해 설정된 제타전위에 대응하는 목표로 하는 직경 또는 크기를 가지는 나노버블이 생성된다. 그리고 상기 제타전위는 상기 계면활성제의 농도를 가변하는 것에 의해 제어될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 계면활성제의 농도를 조절하는 것에 의해 나노버블의 제타전위를 조절하여 나노버블의 크기를 용이하게 제어할 수 있어, 원하는 크기의 나노버블을 용이하게 생성할 수 있도록 한다.The nanobubble generating device 1 and the nanobubble generating method of an embodiment of the present invention configured as described above select or set the type and concentration of the surfactant according to the size or zeta potential value of the target nanobubble. Thereafter, a mixture or aqueous solution of the selected surfactant having the selected concentration value is prepared using an amount of the surfactant corresponding to the selected concentration and a solvent such as water or distilled water. Thereafter, ultrasonic waves having a preset frequency or intensity are applied to the surfactant mixture or aqueous solution. When the ultrasonic waves are applied, nanobubbles are formed inside the solvent. And the surfactant particles are attached to the surface of the generated nanobubble. In this case, a different zeta potential is generated depending on the concentration of the surfactant, and the size of the nanobubble changes in response to the generated zeta potential. As a result, nanobubbles having a target diameter or size corresponding to the set zeta potential are generated. And the zeta potential can be controlled by varying the concentration of the surfactant. Accordingly, embodiments of the present invention can easily control the size of nanobubbles by adjusting the zeta potential of the nanobubbles by adjusting the concentration of the surfactant, so that nanobubbles of the desired size can be easily generated. do.

<실험예><Experimental example>

도 3은 나노입자 추적 분석(Nanoparticle Tracking Analysis, NTA)에 의해 관측한 나노버블(2)의 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing nanobubbles 2 observed by Nanoparticle Tracking Analysis (NTA).

도 3에서 흰색으로 보이는 것이 나노버블(2)이다. 도 3의 경우 나노버블의 농도가 약 109/ml 정도였다.The thing shown in white in Figure 3 is the nanobubble (2). In the case of Figure 3, the concentration of nanobubbles was about 10 9 /ml.

도 4는 양이온성(Cationic) 계면활성제인 브로민화 세트리모늄(Cetrimonium bromide, CTAB)의 농도에 따라 측정된 나노버블의 지름을 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the diameter of nanobubbles measured according to the concentration of cetrimonium bromide (CTAB), a cationic surfactant.

도 4는 각각의 계면활성제 농도 값에서 생성된 나노버블의 직경을 다수 회(예, 6회 이상) 측정하여 나노버블의 평균 직경(Average Diameter, nm)을 나노버블의 크기로 측정하였다.Figure 4 shows that the diameter of nanobubbles generated at each surfactant concentration value was measured multiple times (e.g., more than 6 times), and the average diameter of the nanobubbles (Average Diameter, nm) was measured as the size of the nanobubbles.

도 4의 측정 결과 양이온성(Cationic) 계면활성제인 브로민화 세트리모늄(Cetrimonium bromide, CTAB)의 경우 나노버블의 직경이 0mM인 경우 최소 115.35nm, 1.84 x 10-2mM에서 최대 382.5nm까지 계면활성제의 농도에 따라 가변되어 측정되었다.As a result of the measurement in Figure 4, in the case of Cetrimonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, the interface has a minimum diameter of 115.35nm when the nanobubble diameter is 0mM, and a maximum of 382.5nm at 1.84 x 10 -2mM . The measurements were varied depending on the concentration of the activator.

도 5는 음이온성(aionic) 계면활성제인 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)의 농도에 따라 측정된 나노버블의 지름을 나타내는 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the diameter of nanobubbles measured according to the concentration of sodium dodecyl sulfate (SDS), an anionic surfactant.

도 5의 측정 결과 음이온성(aionic) 계면활성제인 도데실 황산 나트륨(Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)의 경우 나노버블의 직경이 0mM인 경우 최소 115.35nm, 16.4mM에서 최대 168.15nm까지 계면활성제의 농도에 따라 가변되어 측정되었다.As a result of the measurement in Figure 5, in the case of sodium dodecyl sulfate (SDS), an anionic surfactant, the diameter of the nanobubble is at least 115.35 nm at 0mM, and at the concentration of the surfactant from 16.4mM to a maximum of 168.15 nm. It was measured and varied accordingly.

도 6은 비이온성(Non-ionic) 계면활성제인 트윈 20(Tween 20)의 농도에 따라 측정된 나노버블의 지름을 나타내는 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the diameter of nanobubbles measured according to the concentration of Tween 20, a non-ionic surfactant.

도 6의 측정 결과 비이온성(Non-ionic) 계면활성제인 트윈 20(Tween 20)의 경우 나노버블의 직경이 0mM인 경우 최소 115.35nm, 12x10-2mM에서 최대 176.47nm까지 계면활성제의 농도에 따라 가변되어 측정되었다.As a result of the measurement in Figure 6, in the case of Tween 20, a non-ionic surfactant, the nanobubble diameter is at least 115.35 nm at 0mM, and at 12x10 -2mM up to 176.47nm, depending on the concentration of the surfactant. It was measured and varied.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 나노버블 생성 장치
2: 나노버블
10: 제어부
20: 용매/계면활성제 공급부
30: 초음파 인가부
35: 초음파 발생부
40: 나노버블 생성 챔버부
50: 나노버블 제타전위측정부
60: 나노버블 크기 측정부
1: Nanobubble generating device
2: Nanobubble
10: control unit
20: Solvent/surfactant supply unit
30: Ultrasonic authorization unit
35: Ultrasonic generator
40: Nanobubble generation chamber part
50: Nanobubble zeta potential measurement unit
60: Nanobubble size measurement unit

Claims (12)

목표 크기의 나노버블 생성을 위해 용매에 공급되는 계면활성제의 농도를 산출하고, 초음파 발생 제어 신호를 생성하여 출력하는 제어부;
상기 제어부의 계면활성제 농도 제어 신호를 수신하여 계면활성제를 선택적으로 공급하는 용매/계면활성제 공급부;
상기 제어부의 초음파 발생 제어 신호에 따라 초음파를 생성하여 인가하는 초음파 인가부; 및
상기 용매와 계면활성제를 수용한 후, 상기 초음파 인가부에서 인가되는 초음파에 의해 목표 크기의 나노버블을 생성하는 나노버블 생성 챔버부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 제어부는, 상기 용매/계면활성제 공급부를 제어하여 상기 계면활성제 농도 보정을 통해 산출된 추가 공급될 양의 상기 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부로 추가 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성장치.
A control unit that calculates the concentration of the surfactant supplied to the solvent to generate nanobubbles of the target size and generates and outputs an ultrasonic generation control signal;
a solvent/surfactant supply unit that selectively supplies surfactant by receiving a surfactant concentration control signal from the control unit;
an ultrasonic applicator that generates and applies ultrasonic waves according to an ultrasonic generation control signal from the controller; and
Characterized in that it comprises a nanobubble generating chamber unit that receives the solvent and the surfactant and then generates nanobubbles of a target size by ultrasonic waves applied from the ultrasonic applicator,
The control unit is configured to control the solvent/surfactant supply unit to additionally supply the solvent or surfactant in the amount to be additionally supplied calculated through correction of the surfactant concentration to the nanobubble generating chamber unit. Generating device.
제1항에 있어서, 상기 계면활성제는,
양이온성(Cationic), 음이온성(Anionic) 또는 비이온성(Non-ionic) 중 어느 하나의 이온 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성장치.
The method of claim 1, wherein the surfactant is,
A nanobubble generating device characterized by having one of cationic, anionic, or non-ionic ionic characteristics.
제1항에 있어서,
상기 나노버블 생성 챔버부에서 생성된 나노버블의 제타전위(zeta potential)를 측정하는 나노버블 제타전위측정부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
측정된 상기 나노버블의 제타전위를 설정된 오차 범위 내의 목표 제타전위와 비교하여 차이가 나는 경우, 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여, 추가 공급될 상기 계면활성제 또는 용매의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성장치.
According to paragraph 1,
It further includes a nanobubble zeta potential measurement unit that measures the zeta potential of the nanobubbles generated in the nanobubble generation chamber unit,
The control unit,
The measured zeta potential of the nanobubble is compared with the target zeta potential within the set error range, and if there is a difference, surfactant concentration correction to calculate the amount of the surfactant or solvent to be additionally supplied in order to reduce the difference within the error range. A nanobubble generating device, characterized in that it is configured to perform.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 나노버블 생성 챔버부에서 생성된 나노버블의 크기를 측정하는 나노버블 크기 측정부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
측정된 상기 나노버블의 크기를 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기와 비교하여 차이가 나는 경우, 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여, 추가 공급될 상기 계면활성제 또는 용매의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성장치.
According to paragraph 1,
It further includes a nanobubble size measuring unit that measures the size of the nanobubbles generated in the nanobubble generating chamber unit,
The control unit,
The measured size of the nanobubble is compared with the size of the target nanobubble within the set error range, and if there is a difference, the surfactant concentration calculates the amount of the surfactant or solvent to be additionally supplied in order to reduce the difference within the error range. A nanobubble generating device, characterized in that it is configured to perform correction.
제5항에 있어서,
상기 제어부의 계면활성제 농도 제어 신호를 수신하여 계면활성제를 선택적으로 공급하는 용매/계면활성제 공급부;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 용매/계면활성제 공급부를 제어하여 상기 계면활성제 농도 보정을 통해 산출된 추가 공급될 양의 상기 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부로 추가 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성장치.
According to clause 5,
It further includes a solvent/surfactant supply unit that receives the surfactant concentration control signal from the control unit and selectively supplies the surfactant,
The control unit is configured to control the solvent/surfactant supply unit to additionally supply the solvent or surfactant in the amount to be additionally supplied calculated through correction of the surfactant concentration to the nanobubble generating chamber unit. Generating device.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 계면활성제의 종류, 상기 계면활성제 농도별 나노버블 크기, 상기 계면활성제 농도별 제타전위의 크기 및 제타전위별 나노버블 크기 정보 중 하나 이상의 정보를 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성장치.
The method of claim 1, wherein the control unit:
A nanobubble generating device, characterized in that it is configured to store one or more information among the type of surfactant, nanobubble size for each surfactant concentration, zeta potential size for each surfactant concentration, and nanobubble size information for each zeta potential.
제어부, 용매/계면활성제 공급부, 초음파 인가부 및 나노버블 생성 챔버부를 포함하는 나노버블 생성장치의 나노버블 생성방법에 있어서,
상기 제어부가 목표 크기의 나노버블을 생성하기 위한 계면활성제의 종류를 선택하고 농도를 산출하여 설정하는 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계;
상기 용매/계면활성제 공급부가 상기 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계에서 선택된 상기 계면활성제를 상기 설정된 계면활성제의 농도 정보에 따라 상기 나노버블 생성 챔버부로 공급하여 계면활성제 수용액을 제조하는 계면활성제 수용액 제조단계; 및
상기 설정된 계면활성제 종류 및 농도를 가지는 계면활성제 혼합액 또는 수용액을 가지는 상기 나노버블 생성 챔버부에 상기 초음파 인가부를 통해 초음파를 인가하는 초음파 인가단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성방법.
In the nanobubble generating method of the nanobubble generating device including a control unit, solvent/surfactant supply unit, ultrasonic applicator, and nanobubble generation chamber unit,
A surfactant type and concentration setting step in which the control unit selects a type of surfactant for generating nanobubbles of a target size and calculates and sets the concentration;
A surfactant aqueous solution preparation step in which the solvent/surfactant supply unit supplies the surfactant selected in the surfactant type and concentration setting step to the nanobubble generating chamber unit according to the set concentration information of the surfactant to prepare an aqueous surfactant solution; and
A nanobubble generating method comprising: applying ultrasonic waves through the ultrasonic applicator to the nanobubble generating chamber having a surfactant mixture or aqueous solution having the set surfactant type and concentration.
제8항에 있어서,
상기 계면활성제 종류 및 농도 설정 단계에서 선택되는 상기 계면활성제는, 양이온성(Cationic), 음이온성(Anionic) 또는 비이온성(Non-ionic) 중 어느 하나의 이온 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성방법.
According to clause 8,
The surfactant selected in the surfactant type and concentration setting step generates nanobubbles, characterized in that the surfactant has one of ionic characteristics: cationic, anionic, or non-ionic. method.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 나노버블 생성장치가, 나노버블 제타전위 측정부 또는 나노버블 크기 측정부를 더 포함하고,
상기 초음파 인가단계 이후에, 상기 나노버블 제타전위 측정부 또는 나노버블 크기 측정부 중 어느 하나를 이용하여 상기 나노버블 생성 챔버부에서 생성된 나노버블의 크기 또는 제타 전위를 측정하는 나노버블 측정 단계;
상기 제어부가 측정된 상기 나노버블의 크기 또는 제타전위를 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기 또는 제타전위와 비교하는 나노버블 크기 판단 단계; 및
상기 나노버블 크기 판단 단계의 판단 결과, 측정된 상기 나노버블의 크기 또는 제타전위가 설정된 오차 범위 내의 목표 나노버블의 크기 또는 제타전위와 차이가 나는 경우, 상기 제어부가 상기 차이를 오차 범위 이내로 줄이기 위하여 추가될 용매 또는 계면활성제의 양을 산출하는 계면활성제 농도 보정단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 나노버블 생성방법.
According to clause 8,
The nanobubble generating device further includes a nanobubble zeta potential measurement unit or a nanobubble size measurement unit,
After the ultrasonic wave application step, a nanobubble measuring step of measuring the size or zeta potential of nanobubbles generated in the nanobubble generating chamber unit using either the nanobubble zeta potential measuring unit or the nanobubble size measuring unit;
A nanobubble size determination step in which the control unit compares the measured size or zeta potential of the nanobubble with the size or zeta potential of a target nanobubble within a set error range; and
As a result of the determination of the nanobubble size determination step, if the measured size or zeta potential of the nanobubble is different from the size or zeta potential of the target nanobubble within the set error range, the control unit reduces the difference to within the error range. A method for generating nanobubbles, further comprising a surfactant concentration correction step of calculating the amount of solvent or surfactant to be added.
제11항에 있어서,
상기 나노버블 생성장치가, 용매/계면활성제 공급부를 더 포함하고,
상기 계면활성제 농도 보정단계는,
상기 제어부가 상기 용매/계면활성제 공급부를 제어하여 상기 추가될 용매 또는 계면활성제를 상기 나노버블 생성 챔버부로 추가 공급하는 단계인 것을 특징으로 하는 나노버블 생성방법.
According to clause 11,
The nanobubble generating device further includes a solvent/surfactant supply unit,
The surfactant concentration correction step is,
A nanobubble generating method, wherein the control unit controls the solvent/surfactant supply unit to additionally supply the solvent or surfactant to be added to the nanobubble generating chamber unit.
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