KR19990062488A - 살균방법 및 해수의 살균제빙장치 - Google Patents

살균방법 및 해수의 살균제빙장치 Download PDF

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이노우에 도쿠노부
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Abstract

물에 생식(生息)하고 있는 병원균이나 바이러스를 약제를 사용하지 않고, 부작용이 생기지 않는 파장이 상이한 자외선을 다단계로 조사(照射)하는 것과, 압력을 가함으로써 살균하는 것으로 하고 있다.
산소분자 O2에 184nm의 파장의 자외선을 조사하여 오존 O3을 생성하고, 이 오존 O3을 포함하는 기체를 병원균 등이 생식하고 있는 물과 혼합하여 압력을 가한 후에, 254nm의 파장의 자외선을 조사하여 오존 O3을 일중항(一重項)의 유리(遊離)산소1O2를 생성하고, 이 일중항의 유리산소1O2가 물과 반응하여 생성되는 히드록시래디컬 OH의 산화작용에 의해 병원균 등을 살균한다.

Description

살균방법 및 해수의 살균제빙장치
본 발명은 담수, 해수 등의 수중에 생존하고 있는 병원균을 사멸시키는 살균방법 및 해수의 살균제빙장치에 관한 것이다.
인류의 생존의 역사는 병원균과의 싸움의 역사이고, 이 싸움은 현재도 계속되고 있다. 매년 따뜻해지면 반드시라고 해도 좋을 정도로 식중독이 발생하고, 추워지면 감기가 유행한다. 식중독은 살모넬라균이나 장염비브리오균 등이 원인으로 되어 있고, 감기는 바이러스가 원인으로 되어 있다. 이들 균에 의해 단순히 설사나 구토 등의 증상만이면 그다지 문제는 없지만, 적리(赤痢)나 O－157 등에 감염된 경우에는 생명이 위험한 일도 있다.
이들 균이나 바이러스를 완전하게 박멸하는 것은 불가능하고, 인간에게 가능한 것은, 이들 균이나 바이러스에 감염되지 않도록 하는 것 뿐이다. 병원균은 여러 가지 경로로 사람에게 침입하지만, 그 중에서도 매일 먹는 음식물이나 물로부터 감염되는 일이 많다. 그러므로 담수인 수도물에서는, 약제로서 염소를 사용하여 살균을 하고 있다. 요리를 하는 경우에는 음식재료를 끓이거나 굽거나 하지만, 이것도 열을 가함으로써 살균하고 있는 것이다.
이와 같은 간단한 방법만으로 병원균을 완전하게 사멸시킬 수 있으면, 사람에게 감염되는 것은 매우 적지만, 염소를 사용했을 때에는 트리할로메탄이 발생하는 것이 문제로 되어 있고, 염소에 강한 병원균도 있다. 또, 펄펄 끓여도 사멸되지 않는 균도 있다. 이들 균을 완전하게 사멸시키는 강력한 약제를 사용하면, 이것을 매일 마시는 인간에게 어떤 부작용이 생길지 불안이 남는다.
약제를 사용하지 않고 살균하기 위해 자외선을 조사하는 방법이 개발되어, 시장에 제공되고 있다. 자외선을 이용하는 이 방법은 약제를 사용하지 않기 때문에 부작용을 발생시키지 않으므로 안전하다. 살균을 하기 위해서는 조사하는 자외선은 주로 254nm의 파장이고, 이 파장의 자외선은 병원균의 DNA의 흡수파장이므로 병원균을 살균하는 데는 유효한 방법이다. 또 자외선을 물에 조사하면 여기에 과산화수소가 생성되고, 이 과산화수소가 물로 돌아올 때에 남은 산소가 병원균을 산화시켜 살균하고 있는 것이다.
그러나, 254nm의 자외선을 조사하여 병원균을 살균하는 데는 장시간을 필요로 하므로, 대형의 살균장치를 제조하는 데는 곤란하였다. 또 과산화수소가 물로 돌아올 때에 생기는 산소는 그다지 에너지가 높지는 않으므로 산화력이 작아, 살균수단으로는 될 수 없는 것이다.
본 발명은, 약제를 사용하지 않고, 거의 완전하게 병원균이나 병원바이러스를 사멸시킬 수 있는 살균방법 및 해수의 살균제빙장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태인 살균장치의 개략도.
도 2는 해수를 살균한 후 제빙하는 경우의 본 발명의 제2의 실시형태를 나타낸 개략도.
도 3은 제2 실시형태에서의 살균한 해수빙(海水氷)을 성형하는 해수제빙장치의 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1：제1 조사실(照射室), 2：제2 조사실, 3：제3 조사실, 4：제4 조사실, 5,6,7,8：자외선램프, P1：펌프, P2：에어펌프, 12：압력탱크, 26：체크밸브, 30：제빙기
본 발명은, 오존(O3)을 생성하기 위하여, 184nm의 파장을 포함하는 자외선을 기체(氣體)에 조사하는 자외선램프(5)를 내장하는 조사실(1)을 가지고, 상기 오존(O3)과 병원균이 생존하고 있는 해수를 혼합하고 압력을 가하는 가압펌프(P1)를 가지고, 또한, 254nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 자외선램프(7)를 내장하는 조사실(3)과, 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 조사실(4)을 연속적으로 배치하고, 단독 또는 복수의 조사실에서 살균하여 얻어진 청정(淸淨)한 해수를 제빙실로 유도하여, 해수빙으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은, 오존(O3)을 생성하기 위하여, 184nm의 파장을 포함하는 자외선을 기체에 조사하는 자외선램프(5)를 내장하는 조사실(1)을 가지고, 상기 오존(O3)과 병원균이 생존하고 있는 해수를 혼합하고 압력을 가하는 가압펌프(P1)를 가지고, 또한, 254nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 자외선램프(7)를 내장하는 조사실(3)과, 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 조사실(4)을 연속적으로 배치하고, 또한 제2의 오존(O3)을 생성하여, 상기 조사실에 보내기 위한, 184nm의 파장을 포함하는 자외선램프(6)를 기체에 조사하는 별개의 조사실(2)을 형성하고, 상기 단독 또는 복수의 조사실에서 살균하여 얻어진 청정한 해수를 제빙실로 유도하고, 프레이크상의 해수빙으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.
실시형태를 설명하기 전에 자외선과 산소의 관계에 대하여 약간의 설명을 한다.
대기중에 존재하고 있는 산소분자(O2)는, 다른 질소분자(N2)와 비교하면 활성이 높고, 이들 분자보다 용이하게 다른 물질과 결합하여 산화물을 형성하지만, 그래도 비교적 안정되어 대기중에 존재하고 있다. 이것이 산소원자(O)로 되면 산소분자(O2)보다 활성이 높아지고, 다른 물질을 곧 산화시키게 된다. 산소 O에는 주지된 바와 같이 8개의 전자(電子)가 있고, 각각 궤도를 돌고 있다. 전자가 어느 궤도를 돌고 있는지에 따라, 산소가 가지고 있는 에너지는 상이하다. 즉 동일한 산소라고는 해도, 전자가 어느 궤도를 도는지에 따라 산소가 가지고 있는 에너지에는 차가 있고, 활성의 정도가 다른 것이다.
프론가스에 의해 자외선을 컷하는 오존층이 파괴되고, 자외선이 지상에 조사되어 암이 증가하는 것이 문제로 되어 있다. 이 오존은 태양광에 포함되는 자외선이 산소분자(O2)를 분열시켜 산소원자(O)를 만들고, 이 산소원자(O)가 산소분자(O2)와 결합하여 오존(O3)이 형성되는 것이다. 이것을 힌트로 연구가 이루어진 결과 산소류(O2,O,O3)에 에너지를 부여하여 히드록시래디컬 OH나 수퍼옥시드 O2등과 같이 활성화하는 데는, 파장이 상이한 여러 가지의 자외선을 조사함으로써 행할 수 있다는 것이 명확하게 되어, 이것을 이용하여 이 살균방법은 개발된 것이다.
이 명세서에 있어서 「물」의 정의에는, 담수뿐만 아니라 「해수」도 포함된다. 그리고, 이 발명을 실시했을 때의 살균효과는, 후술하는 시험데이터와 같이, 해수에도 완전하게 적용된다.
다음에, 본 발명의 살균방법에 적합한 살균장치에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.
이 살균장치의 주된 구성은 184nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 자외선램프(5)를 내장하는 제1 조사실, 254nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는자외선램프(7)를 내장하는 제3 조사실(3), 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 자외선램프(8)를 내장하는 제4 조사실(4), 병원균이 생존하고 있는 물과 오존(O3)을 포함하는 공기를 혼합하여 압력을 가하는 가압펌프(P1), 가압펌프(P1)의 출력을 안정시키는 압력탱크(12), 184nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 자외선램프(6)를 내장하는 제2 조사실(2) 및 제2 조사실(2)에 공기를 보내는 에어펌프(P2)로 구성되어 있다.
이상과 같이 구성된 살균장치의 동작에 대하여 설명한다.
가압펌프(P1)의 운전을 개시하면, 기체흡입구(9)로부터 대기중의 공기가 제1 조사실(1)에 받아들여진다. 여기에 받아들여진 공기는 제1 조사실(1)내의 자외선램프(5)(184nm의 파장을 포함하는 자외선)에 의해 조사되고, 대기중에 포함되어 있는 산소분자(O2)는 분열되어 유리기저(遊離基底)상태의 산소원자(O)로 된다. 이 기저상태의 산소원자는 곧 주위의 산소분자(O2)와 결합하여 오존(O3)으로 된다.
제1 조사실(1)에서 생성된 오존(O3)은, 파이프(10)를 통하여 가압펌프(P1)로 보내진다. 가압펌프(P1)에는 물의 공급구(11)가 형성되어 있고, 가압펌프(P1)가 운전을 개시하면, 여기로부터 병원균이 생존하고 있는 물이 가압펌프(P1)내에 받아들여지고, 여기에서 오존(O3)을 포함하는 공기와 혼합된다. 가압펌프(P1)에 의해 압력이 가해짐으로써, 오존(O3)이 병원균이 생존하고 있는 물에 용해된다. 오존(O3)이 용해된 물은 압력탱크(12)로 보내진다. 이 압력탱크(12)는 가압펌프(P1)의 압력을 안정시키기 위해 형성되어 있다.
오존(O3)이 용해된 병원균이 생존하고 있는 물은, 압력탱크(12)로부터 파이프(13)를 통하여 제3 조사실(3)로 보내진다. 이 때 가해지고 있던 압력은 개방되므로, 물에 용해되어 있던 오존(O3)은 미소한 기포로 되어 발생한다. 물에 용해되어 있던 모든 오존(O3)이 기포로 될 뿐 아니라, 물에도 오존(O3)은 남아 있다. 따라서, 제3 조사실(3)에 보내진 병원균을 포함하는 물에는, 이 물에 용해된 오존(O3)과, 미소한 기포로 된 오존(O3)이 혼입되어 있게 된다. 이들이 혼입되어 있는 물에 제3 조사실(3)내의 254nm의 파장을 포함하는 자외선이 자외선램프(7)에 의해 조사되면, 물에 용해되어 오존(O3) 및 기포에 포함되어 있는 오존(O3)은 분열되어 일중항(一重項)의 유리산소1O2로 된다. 일중항의 유리산소1O2는 활성이 매우 높고, 22.5Kcal／mol의 에너지가 있다.
일중항의 유리산소1O2를 포함한 물은 제4 조사실(4)로 파이프(22)를 통하여 보내지고, 여기에서 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선이 자외선램프(8)에 의해 조사된다. 자외선램프(8)에 의해 자외선이 조사되면, 일중항의 유리산소1O2는 주위의 물(H2O)로부터 수소를 빼앗고, 히드록시래디컬 OH이 생성된다. 이 히드록시래디컬 OH은 매우 산화력이 높고, 유기물을 곧 산화시키는 힘이 있다.
제4 조사실(4)에서 310∼360nm의 파장의 자외선이 조사된 물은, 오버플로우에 의해 토출구(27)로부터 파이프(28)를 통하여 출구(29)로 흐른다. 제4 조사실(4)내를 통과하는 물에는 기포가 포함되어 있고, 이것을 그대로 방치하면 제4 조사실(4)의 천정부분에 기체로서 쌓여 버린다. 그래서, 이것을 배출하기 위하여 제4 조사실(4)의 상부에는 공기의 배출구(24)를 형성하고, 파이프(25)를 통하여 외부로 방출시킨다. 파이프(25)로부터 제4 조사실(4)에 대기중의 공기가 침입하지 않도록, 이 중에는 체크밸브(26)가 형성되어 있다. 기체를 외부로 배출하는 파이프(25)와 물을 외부로 배출하는 파이프(28)를 도면에 나타낸 바와 같이 접속하면, 물의 흐름에 의해 부압(負壓)이 생겨 기체는 출구(29)로 유도된다.
다음에 이 살균장치가 물에 생존하고 있는 병원균을 어떤 방법으로 살균하는지에 대하여 설명한다. 제 1 조사실(1)에서 생성된 오존(O3)은, 산소분자(O2)와 비교하면 활성이 높고 산소원자(O)를 분리하여 산소분자(O2)로 되돌아오려고 한다. 분리된 산소원자(O)는 물과 결합하여 과산화수소(H2O2)로 되고, 이 과산화수소(H2O2)는 산소원자(O)를 분리하여 물(H2O)로 되려고 한다. 남은 산소원자(O)는 주위의 유기물과 결합하여 산화물을 형성한다. 병원균은 유기물이고, 산화되면 살아남지 못하고 살균되게 된다. 따라서, 가압펌프(P1)내에서 병원균이 생존하고 있는 물과 오존(O3)이 혼합되는 것 만으로도, 어느 정도의 병원균은 살균되게 된다.
또, 가압펌프(P1)에서 압력이 가해지는 것으로도 어느 정도 살균은 이루어진다. 심해에도 생식하고 있는 미생물은 있으므로, 압력을 가하는 것 만으로 살균할 수 없을 것으로 생각된다. 그러나, 가압펌프(P1)에 보내지는 물은 최초에는 통상의 대기압이고, 가압펌프(P1)내에서 압력이 높아지고, 이 압력이 개방됨으로써 재차 대기압으로 되돌아온다. 낚시를 했을 때 심해어는 보통 낚아올려진 것 만으로, 압력이 개방되므로 거의 죽어 버린다. 압력이 가해진 후에 압력이 개방되면, 2번이나 현저하게 환경이 변화한 것으로 되어, 병원균도 죽어 버리는 일이 많고, 살아는 있어도 상당히 약해진다. 통상의 대기압인 곳에 생식하고 있는 병원균은 일반적으로, 빛에 대하여 저항력은 있지만 압력에 대하여 약하고, 압력이 높은 심해에 생식하고 있는 병원균은 압력에 대해서는 저항력은 있지만 빛에 대해서는 약한 경향이 있다.
이 살균장치는 압력 및 빛을 가함으로써, 대기압에 생식하고 있는 병원균 및 심해에 생식하고 있는 병원균 어느 것에나 유효하게 작용하게 된다. 이 압력을 가하는 것이 본 발명의 살균방법의 큰 특징이다.
오존(O3)을 포함한 물은 제3 조사실에 보내지고, 여기에서 자외선램프(7)에 의해 254nm의 파장을 포함하는 자외선이 조사된다. 254nm의 파장의 자외선은 종래기술에 기재된 바와 같이, 병원균의 DNA의 흡수파장이고 이것을 조사하는 것 만으로도 사멸하는 병원균도 있다. 이 살균장치에서는 254nm의 파장의 자외선은 이것만으로 병원균을 살균하기 위해서 조사하는 것이 아니고, 오존(O3)을 분열시켜 일중항의 유리산소1O2를 생성하기 위해서이다. 이 일중항의 유리산소1O2는 매우 활성이 높고, 근처에 병원균이 있으면 이것으로부터 수소를 빼앗고, 즉 산화시켜 살균한다.
일중항의 유리산소1O2를 포함한 물은 제4 조사실(4)로 보내지고, 310∼360nm의 파장의 자외선을 포함하는 자외선램프(8)에 의해 조사된다. 이 자외선이 조사되면 일중항의 유리산소1O2는 물 H2O로부터 수소를 빼앗고, 히드록시래디컬 OH이 생성된다. 히드록시래디컬 OH도 매우 활성이 높고, 병원균으로부터 수소를 빼앗는 산화를 행하여 곧 살균을 행한다.
이상에 기재한 살균장치에 더하여, 병원균이 생존하고 있는 물에 의해 많은 오존(O3)이 용해되게 한 장치에 대하여 설명한다. 제2 조사실(2)에 내장되어 있는 자외선램프(6)를 조사하고, 여기에서 에어펌프(P2)를 운전을 개시하면, 대기중의 공기가 제2 조사실(2)로 보내진다. 여기에서 184nm의 파장이 포함되는 자외선이 조사되면, 상기한 바와 같이 산소분자(O2)는 산소원자(O)로 분열된다. 이 산소원자(O)는 산소분자(O2)와 결합하여 오존(O3)이 생성된다.
밸브(19)를 개방하면, 에어펌프(P2)에 가해지는 압력에 의해, 오존(O3)은 파이프(20)를 통하여 제3 조사실(3)의 저부에 형성되어 있는 발포기(15)에 도달한다. 발포기(15)에는 미소한 구멍이 다수 형성되어 있고, 여기를 오존(O3)이 통과하면 제3 조사실(3)에 기포가 되어 발생한다. 제3 조사실(3)에는 제1 조사실(1)에서 생성된 오존(O3)과, 제2 조사실(2)에서 생성된 오존(O3)의 양자가 통과하게 된다. 제2 조사실(2)에서 254nm의 자외선이 조사되면, 여기에서는 제1 조사실(1)에서만 생성된 오존(O3)보다 많은 오존(O3)이 포함되어 있고, 활성이 높은 일중항의 유리산소1O2가 보다 많이 생성된다. 따라서, 제4 조사실(4)에서는 산화력이 매우 높은 히드록시래디컬 OH이 많이 생성되고, 그만큼 살균력이 높은 살균장치를 제공할 수 있다.
종래의 살균장치는, 254nm의 자외선을 조사하는 것 만으로 행하고 있었으나, 본 발명에서는 오존(O3)을 병원균이 생식하는 물에 혼입하여 압력을 가하여 개방하고, 254nm의 자외선을 조사하여 일중항의 유리산소1O2를 생성하고, 최종적으로는 히드록시래디컬 OH에 의해 산화시킴으로써 살균하고 있다. 즉 종래의 살균장치에서는 1단계만으로 살균을 행하고 있었으나, 본 살균장치에서는 다단계로 살균을 행하고, 최종적으로는 활성이 높은 히드록시래디컬 OH의 산화력에 의해 살균을 행하고 있다. 또 히드록시래디컬 등은 병원균의 살균을 순간에 행하므로, 대량의 물의 살균을 행하는 것이 가능하게 된다.
기타자토대학 의료위생학부 임상미생물학 연구실(책임자 田口文章교수 의학박사)에서 상기 살균장치 및 살균방법으로 대장균 및 O－157의 살균을 행한 실험 및 효과를 다음에 기재한다. 시험방법은 증류수로 약 104CFU／ml로 조정한 균액을 상기 살균장치에서 순환을 하고, 압력 및 유량이 안정된 시점에서 배출구(19)로부터 채수(採水)하였다. 그리고, CFU란, Colony Forming Unit의 약어로, 1ml당의 생균수를 나타내고 있다. 채수한 물을 생리적 식염수로 10배 단계 희석하고, 각 단계의 희석액을 표준한천배지(標準寒天培地)의 평판표면에 도포하여, 35℃에서 24시간 배양하였다. 형성된 세균의 집락수(集落數)를 산정하고, 자외선램프(1) 등의 소등시의 순환균량을 불활성화율 0％로 하여, 자외선램프(1) 등의 점등시의 불활성화율을 구하였다.
대장균의 살균효과는 불활성화율 99％ 이상이고, O－157의 살균효과도 불활성화율 99％ 이상이었다. 이 결과, 상기한 살균장치는 대장균 및 병원성 대장균 O－157에 대하여 높은 살균효과를 가지는 것이 증명되었다. 99％ 이상의 불활성화율이므로, 1％ 약(弱)의 대장균, O－157은 생존하게 된다. 그러나, 이것은 거의 죽음에 가까운 상태에서 검출된 것이고, 이 물을 마셔도 감염되지 않는다. 또 여기에서는 대장균이나 O－157의 살균시험을 행한 것 뿐이지만, 이들 균을 효과적으로 살균할 수 있다고 하는 것은, 다른 균에도 유효한 살균능력이 있다.
본 발명의 제2의 실시예를 도 2 및 도 3에 나타낸다. 이 제2의 실시예는 본 발명을 해수에 적용한 경우이다. 도 2에 있어서, 도 1과 동일한 부분은 동일부호로 나타내고, 설명을 생략한다.
이 제2의 실시예의 특징은, 제빙실(30)을 파이프(29)에 연결하고, 조사실(3또는 4)에서 살균된 청정한 해수를 제빙실(30)로 유도하고, 청정한 해수빙으로 만드는 것이다. 자연의 해수를 얼음으로 생성하는 것 자체는 물론 잘 알려져 있고, 남극 또는 북극 등에서도 자연현상으로 존재하고 있다. 본 발명은 특히, 살균한 해수를 얼음으로 만드는 것이고, 그 해수빙은, 제빙장치의 성능에 따라 각설탕형으로 만드는 것도 가능하며, 보슬보슬한 입자상의 프레이크상의 해수빙으로 만드는 것도 가능하다.
해수, 특히 연안부근의 해수에는, 육지로부터 유입되는 생활용수로 인해 무수한 여러 가지 유해한 세균 특히 대장균 및 바이러스가 생존하고 있다. 따라서, 이와 같은 자연의 해수를 그대로 얼음으로서 사용한 경우, 얼음이 융해됨에 따라 해수중에는 그대로 세균이나 바이러스가 생존하고, 물고기, 조개 등의 음식물에 부착되고, 이로 인해 이와 같은 음식물의 부패를 한층 촉진하여, 도저히 사용할 수 없다. 따라서, 이 발명에 의해 해수를 살균하고, 그 후 균이 생존하고 있지 않은 해수빙으로 되면, 바다속에서 채취한 어류, 조개 등을 청정한 해수빙으로 냉동시킬 수 있다.
이것은, 채취한 어패류를 원거리의 장소까지 신선한 상태로 운송할 수 있음을 의미한다. 따라서, 어부, 생선가게 등은, 어패류를 채취한 후, 곧 가까운 곳에서, 값싸게 빨리 매각할 필요가 없어지고, 원거리의 대도시의 가격이 높은 어시장까지 신선하게 운송할 수 있으므로, 가격도 높일 수 있다는 획기적인 경제효과를 기대할 수 있는 것이다.
도 3은, 본 발명에서 사용한 제빙장치의 일실시예이다.
30은 해수제빙장치의 전체이다. 31은 해수공급탱크이고 파이프(29)로부터 살균한 해수가 공급된다. 32는 해수를 밀어올리는 펌프, 33은 해수공급파이프, 34는 통형의 외판(外板)이고, 내측에 통형의 내판(35)을 형성하고, 이 양자의 공간부에 나선형으로 배치된 냉매통로(36)를 가진다. 이 중심에 10∼20 r.p.m. 정도의 천천히 회전하는 회전축(37)이 직립되어 있고, 그 상부에 감속기용 커플링(38)을 형성한다. 회전축(37)의 상부에는 감속기(39)를 통하여 모터(40)를 형성한다. 회전축(37)의 상부에는 팬(41)이 부착되고, 이 팬(41)에 상기 파이프(33)의 토출구가 배치된다. 따라서, 팬(41)에 해수가 공급되고, 팬(41)에 방사상으로 형성한 복수의 살수파이프(44)의 선단으로부터 상기 내판(35)의 내면벽에 살수된다.
또한, 회전축(37)에는 수직방향으로 톱날상의 절삭날(42)을 부착한 판(43)을 고정한다. 따라서, 회전축(37)의 회전에 따라, 절삭날(42)도 함께 회전한다.
상기 냉매관(36)은, 도시하지 않은 냉동기에 연결되어 있고, 냉매관(36)내에 공급되는 냉매의 냉각작용에 의해, 내판(35)은 －27℃ 부근에 유지된다. 해수가 파이프(33)의 토출구로부터 팬(41)에 공급되고, 또한 해수는 살수파이프(44)로부터 냉각된 내통(35)에 살포되고, 급속히 얇은 얼음이 생성된다.
전술한 바와 같이, 회전축(37)에는 절삭날(42)이 부착되고, 천천히 회전하고 있고, 그러므로 날(42)에 의해 내통(35)의 내벽면에 형성된 얼음은 입자상의 프레이크상의 가는 얼음으로 되어 하방으로 낙하한다. 이와 같이 하여, 프레이크상의 청정한 해수빙이 얻어진다.
그리고, 도면중 45는 통형의 외판(34)의 외주에 배설된 단열재, 46은 단열재(45)를 둘러싸는 외벽판이다.
본 발명의 장치를 해수에 적용하고, 살균효과를 측정하였다. 결과는 다음과 같다.
1. 시험내용
본 발명의 장치의 해수살균 및 바이러스 불활성화 성능 측정시험
2. 시험품
급속살균해수화장치 W550 (처리능력：5.5t／시(時))
3. 시험에 이용한 살균과 바이러스
세 균：Escherichia ColiATCC25922 (대장균)
바이러스：Coxsackie virusB6형 Schmitt주(콕새키 바이러스)
4. 시험의 개요
해수(시험수의 용량：W550) 1t에 대장균 및 콕새키 바이러스의 혼합액을 첨가하고, 시험기를 통과한 처리수중의 대장균 및 콕새키 바이러스를 정량하였다.
시험실시장소 ：히타치조선(日立造船) 가나가와 공장내(가나가와켄 가와사키시)
시험시의 평균 기온 ：20.7℃
시험시의 평균 해수온 ：17.2℃
5. 시험방법
5－1 1파스의 살균·바이러스 불활성화 성능
해수에 대장균과 콕새키 바이러스의 혼합액을 첨가하고 시험수로 하였다. 시험기를 운전하고, 시험수를 통과시켰다. 이 때, 배출된 처리수를 샘플링하고, 대장균과 콕새키 바이러스를 각각 정량하였다. 미처리수(대조)의 대장균량 및 콕새키 바이러스량을 불활성화율 0％로 하여, 처리수 1파스의 살균률 및 바이러스 불활성화율을 구하였다.
＊대장균의 정량은, 샘플 1ml중의 바이러스수로 하였다.
5－2 순환시킨 경우의 살균 ·바이러스 불활성화 성능
시험기를 운전하고 시험수를 통과시켰다. 이 때, 배출된 처리수를 재차, 시험수로 귀환시키고 순환시켰다. 순환처리수를 샘플링하고, 대장균과 콕새키 바이러스를 각각 정량하였다. 미처리수(대조)의 대장균량 및 콕새키 바이러스량을 불활성화율 0％로 하여, 순환처리수의 살균률 및 바이러스 불활성화율을 구하였다.
＊대장균의 정량은, 샘플 1ml을 원심(遠心)하여 집균하고 50ml중의 균수로 하였다.
6. 결과
하기의 표 1 내지 표 2에 나타낸다.
〔표 1〕
급속살균해수장치 W550의 대장균 살균효과
샘플 50ml당의 검출균수 검출률 1％ 살균률 1％
미처리수(대조) 6.0×105 100 0
1파스 샘플-1 0 ＜0.001 ＞99.999
샘플-2 0 ＜0.001 ＞99.999
샘플-3 0 ＜0.001 ＞99.999
샘플-4 0 ＜0.001 ＞99.999
샘플-5 0 ＜0.001 ＞99.999
연속순환 1회 순환 0 ＜0.001 ＞99.999
2회 순환 0 ＜0.001 ＞99.999
3회 순환 0 ＜0.001 ＞99.999
4회 순환 0 ＜0.001 ＞99.999
5회 순환 0 ＜0.001 ＞99.999
〔표 2〕
급속살균해수장치 W550의 콕새키 바이러스 불활화 효과
샘플 50ml당의 검출균수 검출률 1％ 살균률 1％
미처리수(대조) 3.0×102 100 0
1파스 샘플-1 0 ＜1 ＞99
샘플-2 0 ＜1 ＞99
샘플-3 0 ＜1 ＞99
샘플-4 0 ＜1 ＞99
샘플-5 0 ＜1 ＞99
연속순환 1회 순환 0 ＜1 ＞99
2회 순환 0 ＜1 ＞99
3회 순환 0 ＜1 ＞99
4회 순환 0 ＜1 ＞99
5회 순환 0 ＜1 ＞99
7. 평가
대장균 6.0×105CFU／50ml(미처리수)및 콕새키 바이러스 3.0×102PFU／ml(미처리수)를 첨가한 해수를 급속살균해수화장치 W550으로 처리한 바, 1파스에서 대장균(처리수 50ml중) 및 콕새키 바이러스(처리수 1ml중)는 검출되지 않았다.
이상의 결과로부터, 급속살균해수화장치 W550은, 해수에 첨가한 대장균 6.0×105CFU／ml(미처리수)을 1파스에서 99.999％ 이상 살균하고, 3.0×102PFU／ml(미처리수)의 콕새키 바이러스를 1파스에서 99％ 이상 불활화하였다. 해수중의 대장균이나 콕새키 바이러스(엔테로바이러스：인분에서 유래한 장관계 바이러스)에 대하여, 살균 및 바이러스 불활효과가 높다고 생각된다.
대장균의 정량은, 처리수 샘플 1ml당의 균수가 검출되지 않았으므로, 샘플 50ml를 원심하여 집균하고 50ml중의 균수로 하였다. 또 시험에 이용한 해수의 상재균(常在菌) 및 상재바이러스를 정량한 바, 일반 생균수는 90CFU／ml(표준한천배지에서 36℃ 48시간 배양), 대장균군 및 바이러스 1ml당 검출되지 않았다. 배양조건을 한정하고 있으므로, 이 측정결과는 반드시 해수중 모든 상재균 및 상재바이러스수를 나타내고 있는 것은 아니다. 그러나, 시험에 이용한 해수는, 대장균 및 콕새키 바이러스가 검출되지 않았으므로, 시험데이터는 첨가한 대장균량과 바이러스량을 반영한 것이라고 생각된다.
(이상의 살균효과의 측정은, 일본국 기타자토대학 의료위생학부 임상미생물 연구실 田口文章교수의 보고서에 의한 것이다.)
본 발명은, 상기한 바와 같이 구성함으로써, 사람이 매일 마시는 물에 대하여 유효한 살균방법 및 해수의 살균제빙장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

184nm의 파장을 포함하는 자외선램프에 의해 산소분자 O2를 조사(照射)하여 산소원자 O를 생성하고, 이 산소원자 O가 산소분자 O2와 결합하여 생성된 오존 O3이 포함되는 기체(氣體)를, 병원균이 생식(生息)하고 있는 물과 혼합하여 압력을 가하여 물에 용해하고, 상기 압력이 개방되어 발생한 기포 및 이 물에 용해되어 있는 오존 O3을 254nm의 파장을 포함하는 자외선램프에 의해 조사하여 일중항(一重項)의 유리(遊離)산소1O2를 생성하고, 이 일중항의 유리산소1O2를 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선램프에 의해 조사하여 히드록시래디컬 OH을 생성하는 것을 특징으로 하는 살균방법.
산소분자 O2를 포함하는 184nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하여 산소원자 O를 생성하고, 이 산소원자 O가 산소분자 O2와 결합하여 생성된 오존 O3을 포함하는 기체를 병원균이 생식하고 있는 물과 혼합하여 0.4∼4Kg／평방cm의 압력을 가하여 물에 용해하고, 상기 압력이 개방되어 방출된 기포 및 물에 용해되어 있는 오존 O3을 254nm의 파장을 포함하는 자외선램프로 조사함으로써 일중항의 유리산소1O2를 생성하고, 이 일중항의 유리산소1O2를 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사함으로써 생성한 히드록시래디컬 OH의 산화작용에 의해 상기 물에 생식하고 있는 병원균을 살균하는 것을 특징으로 하는 살균방법.
184nm의 파장을 포함하는 제1의 자외선램프에 의해 산소분자 O2를 조사하여 산소원자 O를 생성하고, 이 산소원자 O가 산소분자 O2와 결합하여 생성되는 제1의 오존 O3을 포함하는 기체를 병원균이 생식하고 있는 물과 혼합하여 압력을 가하여 물에 용해하고, 상기 압력이 개방되어 발생한 기포와 이 물에 용해되어 있는 제1의 오존 O3및 184nm의 파장을 포함하는 제2 자외선램프에 의해 산소분자 O2를 조사하여 산소원자 O를 생성하고, 이 산소원자 O가 산소분자 O2와 결합하여 생성되는 제2의 오존 O3을 발포기에 의해 수중에 기포를 만들고, 제1의 오존 O3과 제2의 오존 O3의 양자를 254nm의 파장을 포함하는 자외선램프에 의해 조사하여 일중항의 유리산소1O2를 생성하고, 이 일중항의 유리산소1O2를 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선램프에 의해 조사하여 히드록시래디컬 OH을 생성하는 것을 특징으로 하는 살균방법.
오존 O3을 생성하기 위하여, 184nm의 파장을 포함하는 자외선을 기체에 조사하는 자외선램프(5)를 내장하는 조사실(1)을 가지고, 상기 오존 O3과 병원균이 생존하고 있는 해수(海水)와를 혼합하고 압력을 가하는 가압펌프 P1를 가지고, 또한 254nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 자외선램프(7)를 내장하는 조사실(3)과, 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 조사실(4)과를 연속적으로 배치하고, 단독 또는 복수의 조사실에서 살균하여 얻어진 청정(淸淨)한 해수를 제빙실로 유도하고, 해수빙(海水氷)으로 한 것을 특징으로 하는 살균제빙장치.
오존 O3을 생성하기 위하여, 184nm의 파장을 포함하는 자외선을 기체에 조사하는 자외선램프(5)를 내장하는 조사실(1)을 가지고, 상기 오존 O3과 병원균이 생존하고 있는 해수와를 혼합하고 압력을 가하는 가압펌프 P1를 가지고, 또한 254nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 자외선램프(7)를 내장하는 조사실(3)과, 310∼360nm의 파장을 포함하는 자외선을 조사하는 조사실(4)과를 연속적으로 배치하고, 또한 제2의 오존 O3을 생성하여, 상기 조사실에 보내기 위한, 184nm의 파장을 포함하는 자외선램프(6)를 기체에 조사하는 별개의 조사실(2)을 형성하고, 상기 단독 또는 복수의 조사실에서 살균하여 얻어진 청정한 해수를 제빙장치로 유도하고, 프레이크상의 해수빙으로 한 것을 특징으로 하는 살균제빙장치.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조사실(1)과 다음의 조사실(3)은 유체용 파이프(13)로 연결되어 있고, 이 파이프(13)의 중간에 압력안정용 탱크(12)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 살균제빙장치.
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