KR20020071255A - 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치 - Google Patents

Abstract

수중의 각종 미생물, 이끼류 및 세균류 등을 별도의 화학약품을 사용하지 않고, 금속이온법을 이용하여 살균 소독하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템에서 전극 사이의 전류를 정확하게 조절하여 금속이온의 농도를 정확히 조절한다.

V＝IR의 공식에서 저항(R)의 값이 일정한 상태에서 전압(V)의 레벨을 증가시킬 경우에 전류(I)의 레벨이 전압(V)의 레벨에 비례하여 증가되는 것을 이용하는 것으로서 전극을 통해 흐르는 전류 레벨을 검출하고, 검출한 전류 레벨에 따른 전압을 전극에 인가하여 전극의 사이로 항상 일정한 전류가 흐르도록 한다. 살균 소독할 소정의 물이 통과하는 수로에 전극을 설치하고, 전극을 통해 흐르는 전류를 전류 검출수단으로 검출하고, 전류 검출기의 출력전류를 전류/전압 변환기가 전압으로 변환하며, 전류/전압 변환기의 출력전압으로 제어부가 상기 전극을 통해 흐르는 전류 레벨을 판단하고 판단한 전류 레벨에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하며, 제어부의 제어에 따라 스테핑 모터 구동부가 스테핑 모터를 구동시키고, 스테핑 모터의 구동에 따라 슬라이닥이 회전되면서 출력전압이 가변되며, 슬라이닥의 출력전압을 직류전압으로 정류기가 정류 및 평활하여 전극에 인가한다.

Description

중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치{Control apparatus for sterilization and disinfection system by metal ion under water diffusion by electric method}

본 발명은 공업용 냉각 순환수, 농업용수, 공업용수, 수영장, 호수 및 음용수 등의 물을 처리하는 과정에서 각종 미생물, 이끼류 및 세균류 등을 별도의 화학약품을 사용하지 않고, 금속이온법을 이용하여 살균소독하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템에 있어서, 금속이온의 농도를 정확하게 조절할 수 있도록 하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩의 냉방시설이나 화학공장 등의 냉각공정에는 열교환을 위한 냉각수 순환 시스템이 필요하다. 상기 냉각수 순환 시스템에서 냉각탑의 순환 냉각수중에는 쉽게 미생물이나 이끼 및 세균이 번식하게 되어 공정이나 환경보건에 악영향을 미치게 될 뿐만 아니라 냉각효율을 저하시켜 에너지효율을 반감시킨다.

이러한 냉각 시스템의 냉각수 순환계통 뿐만 아니라 수영장이나 상수도 처리장 등과 같은 대규모 수처리 계통에서는 수중에 번식하는 미생물이나 이끼 등을 제거하기 위하여 화학 살균제를 많이 이용하고 있다.

통상 화학 살균제로는 염소계열의 약품을 수처리장에 투입하게 되는데, 시간이 경과함에 따라 미생물이나 이끼 및 세균들의 내성이 커지기 때문에 살균제의 투입량을 증가시켜야 하고, 이러한 염소계열의 살균제 투입량 증가는 비용 증가는 물론 금속으로 된 물의 공급라인을 빠른 속도로 부식시켜 물의 공급라인을 교체시켜야 되는 등의 또 다른 문제를 발생시킨다.

또한 염소 화학적 살균법은 호기성의 일부 미생물만 선택적으로 살균할 뿐이므로 바이러스, 레지오네라, 철산화 박테리아 및 황산 박테리아 등에 대하여는 살균력이 미미하여 효과적인 살균이 이루어지지 않음은 물론 취급자의 건강 및 안전성에도 악영향을 미치게 된다.

특히 냉각사이클에서 염소계열의 화학약품으로 살균 처리된 냉각수를 폐기하는 경우에 유기 염화물이 형성되고, 그 유기 염화물이 지하수로 유입되게 된 후 직접 및 간접적으로 인체에 유입되게 되는데, 이러한 유기 염화물은 인체 내에서 분해되지 못하고 누적되어 인체의 건강을 해치게 된다. 또한 유기 염화물은 식수에서의 악취, 수영장에서의 수영복 탈색, 머리카락 탈색 및 눈 따가움 등의 부작용을 초래한다.

그러므로 최근에는 화학 살균제 등을 사용하지 않고, 금속 이온법을 이용하여 수중의 미생물, 이끼류 및 세균류 등을 살균 소독하는 살균 소독 시스템이 개발 및 사용되고 있다.

주지된 바와 같이 구리, 은, 아연 및 주석 등과 같은 금속들은 강한 살균력을 지니고 있다. 금속 이온법의 살균 소독 시스템은 이들 강한 살균력을 지니고 있는 금속을 사용하는 것으로서 그 금속으로 소정 크기를 가지는 판상의 전극을 형성하고, 수중에서 전기 용해로 분해시킴으로써 수중의 미생물, 박테리아, 바이러스, 병원성 세균 및 이끼 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

이러한 금속이온법의 살균 소독 시스템에서 전기 용해되는 금속이온의 수중 농도를 정확하게 제어해야 된다. 금속이온의 농도는 두 전극 사이로 흐르는 전류의 양에 따라 가변되고, 그 전류량은 전극의 표면적, 전극 사이의 간격, 전극의 사이를 흐르는 물의 전도도, 물의 온도 및 물의 수소이온지수(pH : potential of Hydrogen) 등에 의하여 수시로 변화되므로 전류량을 정확하게 제어하여 금속이온의 수중 농도를 일정하게 유지시키기가 어렵다.

현재 사용되고 있는 금속이온의 수중 용해장치의 구성을 살펴보면 다음의 표와 같다.

전극의종 류	전극의표면적(㎠)	전극간간격(㎜)	물의 전도도(㎲/㎝)	사용 전원(V)	전극간 전류(A)	이온 발생량(g/h)
구리	28	14	600	110	5	5/9
	20	16	600	110	3	3.5
	15	18	600	110	1.5	1.7
	10	20	600	110	0.8	0.9
	5	23	600	110	0.2	0.2
은	28	14	600	110	8	32
	20	16	600	110	5	20
	15	18	600	110	3	12
	10	20	600	110	16	6.4
	5	23	600	110	0.5	2

상기의 표에서 알 수 있는 바와 같이 물의 전도도를 일정하게 유지시킨다 하여도 공급전원의 전압이 일정하면, 시간의 경과에 따라 전극이 소모되면서 전극의 표면적이 감소하고, 전극 사이의 간격이 점차 멀어지게 되어 전극의 사이로 흐르는 전류가 점차 감소하게 되고, 결국 전극 간에 발생하는 금속이온의 양도 감소하게 된다.

더구나 전극 사이의 도체로 작용하는 물의 전도도가 변화되면 이온 발생량도 제3의 용인으로 작용하여 변하게 된다.

그러나 수중 미생물의 살균 소독에 있어서 가장 중요한 점은 우선 살균 소독만 되도록 금속이온의 농도를 유지시켜 금속전극의 소모량을 최소화함으로써 경제적인 우위를 지켜야 되고, 과다한 금속이온이 용해되어 오염기준을 초과하는 것을 방지해야 되며, 또한 과다한 금속이온은 경우에 따라서 갈바닉 부식을 유발할 우려가 있으므로 이온농도의 정밀한 제어는 필수적이다.

이온농도를 조절하는 방법으로 종래에는 타이머를 사용하여 이온의 발생시간을 조절하거나 전극 사이의 거리를 조절하고 있다.

상기 타이머를 사용하는 방법은 전극이 전기 용해로 분해됨에 따라 전극의 극판이 닳게 되고, 이로 인하여 극판 사이의 거리가 멀어지게 될 경우에 타이머의 설정 시간이 너무 길어져 과열되고, 또한 플러스 전극에 산화물이 과다하게 침적되는 문제점이 있었다.

그리고 상기 전극 사이의 거리를 조절하는 방법은 제조원가가 많이 들고, 감지시간과 작동시간의 간격의 길어 정밀 제어가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 전극 사이로 흐르는 전류를 검출하고, 그 검출한 전류에 따라 전극에 인가하는 전압 레벨을 조절하여 전극 사이에는 항상 일정한 전류가 흐르도록 하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 복수 쌍의 전극을 사용할 경우에 첫 번째 및 마지막 쌍의 전극으로 흐르는 전류를 검출하여 평균값을 계산하고, 계산한 전류의 평균값에 따라 복수의 쌍의 전극에 인가하는 전압 레벨을 조절하여 전극 사이에는 항상 일정한 전류가 흐르도록 하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치에 따르면, V ＝IR(여기서, V는 전압이고, I는 전류이며, R은 저항이다)의 공식에서 저항(R)의 값이 일정한 상태에서 전압(V)의 레벨을 증가시킬 경우에 전류(I)의 레벨이 전압(V)의 레벨에 비례하여 증가되는 것을 이용하는 것으로서 전극의 사이로 흐르는 전류 레벨을 검출하고, 검출한 전류 레벨에 따른 전압을 전극에 인가하여 전극의 상이로 항상 일정한 전류가 흐르도록 한다.

이를 위하여 본 발명은 살균 소독할 소정의 물이 통과하는 수로에 전극을 설치하여 인가되는 전압에 따라 그 전극이 전기 용해되게 하고, 상기 전극을 통해 흐르는 전류를 전류 검출수단으로 검출하고, 상기 전류 검출기의 출력전류를 전류/전압 변환기가 전압으로 변환하며, 이 전류/전압 변환기의 출력전압으로 제어부가 상기 전극을 통해 흐르는 전류 레벨을 판단하고 판단한 전류 레벨에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하며, 제어부의 제어에 따라 스테핑 모터 구동부가 스테핑 모터를 구동시키고, 스테핑 모터의 구동에 따라 슬라이닥이 회전되면서 출력전압이 가변되며, 슬라이닥의 출력전압을 직류전압으로 정류기가 정류 및 평활하여 상기 전극에 인가하게 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 전극이 복수의 쌍으로 이루어질 경우에 첫 번째 및 마지막 쌍의 전극을 통해 흐르는 전류를 2개의 전류 검출수단으로 각기 검출하고, 검출한 전류를 2개의 전류/전압 변환기가 전압으로 각기 변환한 후 제어부에 입력시켜 제어부가 2개의 전류/전압 변환기의 출력전압의 평균값을 계산 및 계산한 평균값에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하게 하거나 또는 평균값 계산기를 구비하여 2개의 전류/전압 변환기의 출력전압의 평균값을 검출하고, 그 평균값 계산기의 출력전압에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하게 하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 제어장치의 일 실시 예 구성을 보인 도면이고,

도 2는 본 발명의 제어장치의 다른 실시 예 구성을 보인 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 수로 11, 11a : 전극

12, 12a, 12b : 전류 검출수단 13, 13a, 13b : 전류/전압 변환기

14 : 제어부 15 : 스테핑 모터 구동부

16 : 스테핑 모터 17 : 슬라이닥

18 : 정류기

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제어장치의 일 실시 예 구성을 보인 도면이다. 여기서, 부호 10은 살균 소독할 소정의 물이 통과하는 수로로서 그 수로(10)의 좌우 양측에는 구리, 은, 아연 및 주석 등과 같이 살균력을 지닌 금속으로 이루어지는 전극(11, 11a)이 상호간에 마주 바라보며 배치된다.

부호 12는 상기 전극(11, 11a)을 통해 흐르는 전류를 검출하는 변류기 등의 전류 검출수단이고, 부호 13은 상기 전류 검출기(12)의 출력전류를 전압으로 변환하여 출력하는 전류/전압 변환기이다.

부호 14는 상기 전류/전압 변환기(13)의 출력전압으로 상기 전극(11, 11a)을 통해 흐르는 전류 레벨을 판단하고 판단한 전류 레벨에 따라 상기 전극(11, 11a)에 인가하는 전압을 제어하는 제어부이고, 부호 15는 상기 제어부(14)의 제어에 따라 스테핑 모터(16)를 구동시키는 스테핑 모터 구동부이다.

부호 17은 상기 스테핑 모터(16)의 구동에 따라 출력전압이 가변되는 슬라이닥이고, 부호 18은 상기 슬라이닥(17)의 출력전압을 직류전압으로 정류 및 평활하여 상기 전극(11, 11a)에 인가하는 정류기이다.

여기서, 상시 스테핑 모터(16)의 회전축은 상기 슬라이닥(17)의 회전축에 동력 전달이 가능하게 연결되어 스테핑 모터(16)가 구동됨에 따라 슬라이닥(17)의 회전축이 회전 및 출력전압이 가변되게 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제어장치의 일 실시 예는 수로(10)를 통해 살균 소독할 물이 통과하는 상태에서 슬라이닥(17)이 소정 레벨의 전압을 출력하고, 그 출력한 전압을 정류부(18)가 정류 및 평활하여 직류전압으로 변환한 후 전극(11,11a)에 인가하게 된다.

그러면, 전극(11, 11a)에 인가한 직류전압에 따른 소정 레벨의 전류가 살균 소독할 물을 통해 흐르게 되면서 전극(11, 11a) 즉, 구리, 은, 아연 및 주석 등과 같이 살균력을 지닌 금속이 전기 용해되어 수중의 미생물, 이끼류 및 세균류 등을 살균 소독하게 된다.

이와 같은 상태에서 전류 검출수단(12)이 상기 전극(11, 11a)을 통해 수중으로 흐르는 전류의 양을 검출하고, 검출한 전류는 전류/전압 변환기(13)에서 전압으로 변환되어 제어부(14)로 입력된다.

그러면, 제어부(14)는 상기 전류/전압 변환기(13)의 출력전압 레벨로 전극(11, 11a)을 통해 흐르는 전류의 레벨을 판단하고, 판단한 레벨에 따라 스테핑 모터(16)의 구동 정도를 판단한다. 예를 들면, 상기 제어부(14)는 내부에 메모리가 내장되어 있는 마이크로 컴퓨터로 이루어지고, 그 메모리에, 상기 전류/전압 변환기(13)의 출력전압 레벨에 따른 스테핑 모터(16)의 구동 정도가 룩업 테이블로 저장되어 있는 것으로서 제어부(14)는 그 룩업 테이블에서 전류/전압 변환기(13)의 출력전압 레벨에 따른 스테핑 모터(16)의 구동 정도를 판단하게 된다.

이와 같이 스테핑 모터(16)의 구동 정도가 판단되면, 제어부(14)는 그 판단한 값에 따라 스테핑 모터 구동부(15)를 제어하여 스테핑 모터(16)를 구동시키고, 스테핑 모터(16)의 구동에 따라 슬라이닥(17)의 회전축이 회전되면서 출력전압이 가변되며, 이 슬라이닥(17)의 가변 출력되는 전압레벨을 정류부(18)가 정류 및 직류전압으로 평활한 후 전극(11, 11a)에 인가하여 전극(11, 11a)으로 흐르는 전류가일정하게 되도록 한다.

예를 들면, 다음의 표와 같이 전극(11, 11a)으로 전류가 흐를 경우에 제어부(14)의 제어에 따라 스테핑 모터(16)가 구동되면서 슬라이닥(17)을 회전시켜 정류부(18)의 출력전압을 조절함으로써 전극(11, 11a)의 사이로 항상 일정한 레벨의 전류가 흐르게 한다.

전극(11, 11a)으로흐르는 전류(A)	정류부(18)의 출력전압(V)	조절된 전극(11, 11a)의 전류(A)
5	9	5
4	11	5
3	15	5
2	22.5	5
1	45	5

도 2는 본 발명의 제어장치의 다른 실시 예 구성을 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시 예는 수조(10) 내에 복수 쌍의 전극(11, 11a)이 일렬로 배치되어 있을 경우에 전류량을 조절하는 것으로서 복수 쌍의 전극(11, 11a)들 중에서 첫 번째 및 마지막 쌍의 전극(11, 11a)으로 흐르는 전류를 각기 검출하는 전류 검출수단(12a, 12b)과, 상기 전류 검출수단(12a, 12b)의 검출전류를 각기 전압으로 변환하여 상기 제어부(14)로 입력시키는 전류/전압 변환기(13a, 13b)로 구성하였다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예는 정류부(18)가 소정 레벨의 전압을 출력하여 복수 쌍의 전극(11, 11a)에 인가 및 그 복수 쌍의 전극(11, 11a)을 통해 소정 레벨의 전류가 흐를 경우에 첫 번째 및 마지막 쌍의 전극(11, 11a)으로 흐르는 전류를 전류 검출수단(12a, 12b)이 각기 검출하고, 검출한 전류는 전류/전압 변환기(13a, 13b)가 각기 전압으로 변환하여 제어부(14)로 입력시키게 된다.

그러면, 제어부(14)는 전류/전압 변환기(13a, 13b)로부터 입력되는 검출전압의 평균값을 계산하고, 계산한 평균값의 검출전압으로 복수 쌍의 전극(11, 11a)을 통해 흐르는 전류의 레벨을 판단하며, 판단한 레벨에 따라 스테핑 모터 구동부(15)를 제어하여 스테핑 모터(16)를 구동시키며, 스테핑 모터(16)의 구동에 따라 슬라이닥(17)의 회전축이 회전되면서 출력전압이 가변되면서 정류부(18)의 출력 직류전압의 레벨이 가변되어 복수 쌍의 전극(11, 11a)으로 흐르는 전류가 일정하게 되도록 한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있음을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

예를 들면, 상기한 본 발명의 다른 실시 예에서 두 개의 전류/전압 변환기(13a, 13b)의 출력전압을 제어부(14)가 입력하여 평균값을 계산한 후 스테핑 모터(16)의 구동을 제어하도록 구성하였으나, 별도의 평균값 계산기를 구비하고, 그 평균값 계산기로 두 개의 전류/전압 변환기(13a, 13b)의 출력전압의 평균값을 계산하여 제어부(14)에 입력시키게 구성할 수도 있는 등 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 전극이 전기 용해되면서 마모되어 두 전극의 사이로 흐르는 전류의 레벨이 가변될 경우에 그 가변된 전류의 레벨을 검출하고, 검출한 전류의 레벨에 따라 두 전극의 사이로 인가하는 전압의 레벨을 가변시킴으로써 두 전극의 사이로 항상 일정한 레벨의 전류가 흘러 금속 이온의 농도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있고, 이로 인하여 수중의 각종 미생물, 이끼류 및 세균류 등을 효과적으로 살균 소독할 수 있다.

Claims (3)

1. 살균 소독할 소정의 물이 통과하는 수로에 설치되고 인가되는 전압에 따라 전기 용해되면서 물을 살균 소독하는 전극;

   상기 전극을 통해 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출수단;

   상기 전류 검출기의 출력전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환기;

   상기 전류/전압 변환기의 출력전압으로 상기 전극을 통해 흐르는 전류 레벨을 판단하고 판단한 전류 레벨에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하는 제어부;

   상기 제어부의 제어에 따라 스테핑 모터를 구동시키는 스테핑 모터 구동부;

   상기 스테핑 모터의 구동에 따라 출력전압이 가변되는 슬라이닥; 및

   상기 슬라이닥의 출력전압을 직류전압으로 정류 및 평활하여 상기 전극에 인가하는 정류기로 구성됨을 특징으로 하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극은 복수의 쌍으로 이루어지고,

   상기 복수 쌍의 전극들 중에서 첫 번째 및 마지막 쌍의 전극을 통해 흐르는 전류를 각기 검출하는 2개의 전류 검출수단; 및

   상기 2개의 전류 검출기의 출력전류를 전압으로 각기 변환하여 2개의 전류/전압 변환기를 구비하고,

   상기 제어부는; 상기 2개의 전류/전압 변환기의 출력전압의 평균값을 계산하고 계산한 평균값에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 2개의 전류/전압 변환기의 출력전압의 평균값을 검출하는 평균값 계산기를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 평균값 계산기의 출력전압에 따라 상기 전극에 인가하는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 중수도 금속이온법 살균 소독 시스템의 제어장치.