KR20040049470A - 멸균수 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멸균수 제조 장체에 관한 것으로 내부에는 물을 저장하여 살균시킬 수 있는 살균수제조실(11)이 형성되어 있으며, 이 살균수제조실(11)에 물을 유입하는 유입파이프(12)와 살균수제조실(11)에서 살균된 물을 배출하는 배출파이프(13)가 구비된 몸체부(10)와, 상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11) 내에 설치되며, 전기전원을 공급받아 발광되어 이 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 저장된 물에 자외선을 조사하는 자외선램프(20)와, 상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11) 내에 구비되며, 상기 자외선램프(20)에 의해 자외선이 조사될 경우 표면에서 OH 라디칼이 생성되어 강한 산화력을 발생시키는 광촉매(30)와, 상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 연계되어 이 살균수제조실(11)내에 오존(O3)을 공급시키는 오존공급파이프(40)와, 상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 연계되어 이 살균수제조실(11)내에 과산화수소(H2O2)수소공급파이프로 구성되어, 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 저장되는 물은 자외선램프(20)와 오존에 의해 직접 살균될 뿐만아니라, 물 내부에 포함된 유기물을 분해하는 강한 산화력을 가지는 OH 라디칼이 자외선이 조사되는 광촉매(30) 뿐 아니라 오존과 과산화수소에 의해서도 발생되므로, 그 양이 획기적으로 증대되어 분해효율을 증대시키게 되는 것이다.
따라서, 오염된 물이 효과적으로 정화되어, 수처리효율을 증대시킬 수 있으며, 물 내부에 미생물 및 유기물이 완전히 제거되므로 내시경등과 같은 의료용 기구를 세척하는 멸균수로 사용이 가능한 매우 유용한 발명인 것이다.
Description
본 발명은 멸균수 제조장치에 관한 것으로 더 상세하게는 자외선램프, 광촉매, 오존, 과산화수소를 이용하여 물을 완전히 살균시켜 내시경등과 같은 의료기구등을 세척할 수 있는 멸균수를 제조할 수 있도록 발명된 것이다.
현재 산업사회의 급속한 발전과 생활수준의 향상으로 물사용이 급격히 증가함에 따라 많은 양의 오폐수가 발생되고 있으며, 이러한 오폐수의 소독과 정화가 사회적인 문제로 대두되고 있는 실정이다.
그리고, 상기한 오폐수를 처리하는 일반적인 수처리기술로는 미생물을 이용한 생물학적 처리기술과 여과, 응집, 침전 또는 흡착등의 물리, 화학적 처리기술이 있으나, 생물학적 처리기술은 건설비가 비싸고 난분해성 오염물지를 제거하기 어렵다는 단점이 있고 물리, 화학적 처리기술은 운영비가 고가일 뿐만아니라 다량의 슬러지를 유발한다는 단점이 있었다.
또한, 정수처리장에서 물을 염소소독을 하였으나, 염소소독은 처리중에 THMs(Trihalomethanes), HANs(Haloacetonitriles), HKs(Haloketones), Halopocrin, HAAs(Haloacetic acids) 및 Chlorophenol 등의 발암성 부산물을 발상하고, 각종 산업체에서 배출되는 염소계 유기화합물을 제거하지 못하는 단점을 가지고 있다.
따라서, 이러한 난분해성 물질을 제거하기 위하여 일부 처리장에서는 활성탄 흡착, 오존산화법등을 사용하고 있으나 활성탄 흡착법은 물리적 흡착에 의한 오염가능성이 있으며, 오존 산화법은 난분해성 유기물의 산화시 부산물을 생성하기 쉽고, 브롬(Br) 화합물을 생성하는 문제점이 있어, 최근에는 자외선 소독이 제안되고 있는 실정이다.
그러나, 자외선 소독기술은 자외선의 유효도달거리가 짧기 때문에 적정량을 처리하기 위해서는 다수의 자외선램프가 구비되어야 하고, 수명이 끝난 램프는 신속히 새 램프로 교환하여 자외선의 출력이 감소되는 것을 방지하여야 하며 자외선램프의 표면에 묻은 오염물을 정기적으로 세척하여야 하는 등 설치 및 유지관리상에 많은 문제점이 있었던 것이다.
그리고, 자외선을 이용한 살균으로는 병원성 미생물은 살균시킬수 있으나, 유기성물질을 완전히 분해시키지 못하는 한계가 있었다.
한편, 내시경등과 같은 의료기구는 증기나 열기를 통한 장치로 높은 온도를 가하거나, 에틸렌 산화가스등과 같은 유독 화학 약품을 사용하여 세척하였다.
그러나, 상기한 바와 같이 높은 온도를 가해 의료기구를 세척할 경우 내시경등과 같이 열에 민감한 도구들은 파손되는 문제점이 있었고, 이러한 열에 민감한 도구들은 에틸렌산화가스를 사용하여 세척하였으나, 이것은 발암성과 신경독성의 성분을 포함하고 있어, 오랜 세척과 공기에 쐬야하는 기간이 긴 폐단이 있었던 것이다.
따라서, 근래에는 오존가스나 멸균수로 내시경등과 같은 의료기구를 용이하게 세척할 수 있는 세척기계가 제안되고 있는 실정이다.
그러나, 상기한 바와 같은 수처리 기술은 각각 문제점이 발생되어, 가정에서는 별도의 정수기를 설치하여 사용하거나, 물생산업체에서 물을 사먹는 폐단이 있었던 것이다.
그리고, 상기한 바와 같은 수처리 기술에 의해 처리된 물은 내시경등과 같은 의료기구를 세척하거나, 상처부위를 소독하는 멸균수로 사용하기에 미흡한 문제점이 있었던 것이다.
본 발명의 목적은 물을 자외선램프를 조사하여, 광촉매에 의해 산화반응을 생성함과 동시에 오존과 과산화수소를 혼합시켜 물내부에 존재하는 미생물 및 유기물질등을 완전히 살균, 분해시킬 수 있는 멸균수 제조 장치를 제공하는 데 있다.
도 1 은 본 발명의 기본 구성을 도시한 단면도
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
10 - 몸체부11 - 살균수제조실
12 - 유입파이프13 - 배출파이프
20 - 자외선램프30 - 광촉매
40 - 오존공급파이프50 - 과산화수소공급파이프
60 - 멤브레인70 - 밸브
이러한 본 발명의 목적은 내부에는 물을 저장하여 살균시킬 수 있는 살균수제조실(11)이 형성되어 있으며, 이 살균수제조실(11)에 물을 유입하는 유입파이프(12)와 살균수제조실(11)에서 살균된 물을 배출하는 배출파이프(13)가 구비된 몸체부(10)와;
상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11) 내에 설치되며, 전기전원을 공급받아 발광되어 이 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 저장된 물에 자외선을 조사하는 자외선램프(20)와;
상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11) 내에 구비되며, 상기 자외선램프(20)에 의해 자외선이 조사될 경우 표면에서 OH 라디칼이 생성되어 강한 산화력을 발생시키는 광촉매(30)와;
상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 연계되어 이 살균수제조실(11)내에 오존(O3)을 공급시키는 오존공급파이프(40)와;
상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 연계되어 이 살균수제조실(11)내에과산화수소(H2O2)공급파이프로 구성되어 달성된다.
즉, 상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 유입되어 저장되는 물에 자외선램프(20)에서 발광되는 자외선이 조사되어 광촉매(30)와 반응함과 동시에 오존과 과산화수소가 각각 오존공급파이프(40)와 과산화수소공급파이프(50)에 의해 살균수제조실(11)로 공급되어 물에 혼합되어, 이 물내부에 존재하는 미생물 및 유기물질등을 완전히 살균, 분해시킬 수 있음은 물론 그 자체로서 강한 살균능력을 갖게 되는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 기본 구성을 도시한 단면도로서, 몸체부 내에 형성된 살균수제조실에 자외선램프와 광촉매가 구비되어 있고, 오존공급파이프와 과산화수소공급파이프가 연계되어 있는 상태를 나타내고 있다.
즉, 도 1 에서 도시한 바와 같이 본 발명의 몸체부(10) 내에는 물이 저장되어 살균될 수 있는 소정 크기의 살균수제조실(11)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 몸체부(10)에는 살균수제조실(11)에 물을 유입하는 유입파이프(12)와 살균수제조실(11)에서 살균된 물을 배출하는 배출파이프(13)가 구비되어, 상기 살균수제조실(11) 내로 살균되어질 물이 유입파이프(12)에 의해 유입되고, 후술될 자외선, 광촉매(30), 오존, 과산화수소에 의해 살균된 물은 배출파이프(13)를 통해 배출되어 사용되는 것이다.
또한, 상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11) 내부에는 전기전원을 공급받을 경우 발광되어 자외선을 조사하는 자외선램프(20)가 설치되고, 이 자외선 램프에서 조사되는 자외선에 반응하는 광촉매(30)가 구비된다.
한편, 상기 자외선램프(20)는 원자외선(UV-C)를 방사하는 저압수은 방전관의 일종으로서 저압수은증기에 의한 방전관이며, 상기 광촉매(30)는 이산화티타늄(TiO2)을 사용한다.
그리고, 자외선은 특정한 파장을 중심으로 하여 고유의 특수한 작용을 하고, 200 ∼ 280nm 파장의 범위내에서 살균작용이 발생되고 253.7nm 파장에서 가장 강하게 작용되는 특징을 가진다.
따라서, 상기 자외선램프(20)는 그의 방사에너지의 90%이상을 수은의 공진선인 254nm선이 차지하는 저압수은방전관을 사용하는 것이며, 자외선이 조사되면 핵산의 성분이 화학변화를 일으켜 대사장해를 가져와 증식능력을 잃는 불활성상태에 이르게 되고, 작용 스펙트럼양이 증대되면 파양되어 살균되는 것이다.
그리고, 상기 자외선이 광촉매(30)인 이산화티타늄(TiO2)에 조사되면 이산화티타늄(TiO2)표면에서 OH 라디칼이 생성되고, 이 OH 라디칼의 강한 산화력에 의하여 표면에 흡착된 물질을 분해하게 되는 것이다.
즉, 자외선램프(20)에서 방출된 광에너지가 광촉매(30)인 이산화티타늄(TiO2)의 결합에너지(Band gap energy)보다 같거나 그 이상이 되면 전자가 채워져 있던 이산화티타늄(TiO2)의 가전자대(Valence band)에서 전자가 방출되어 Conduction band로 이동하게 되며, 동시에 이산화티타늄(TiO2)의 가전자대에는 정공이 생성되고, 상기 전자는 촉매의 표면에 흡착되어 있는 전자수용체인 산소와 물분자등과 반응하여 높은 산화력을 가지는 OH 라디칼을 생성하는 것이다.
그리고, 이와 동시에 이산화티타늄(TiO2)의 표면에서 생성된 정공은 촉매에 흡착되어 있는 물을 산화시키거나, 입자표면의 수산화이온과 반응하여 OH 라디칼을 형성하거나 유기 화합물과 직접 반응하여 유기 화합물을 분해하기도 하는 것이다.
한편, 상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에는 이 살균수제조실(11)에 오존을 공급하는 오존공급파이프(40)와, 과산화수소를 공급하는 과산화수소공급파이프(50)가 연계된다.
그리고, 상기 오존공급파이프(40)에서 공급되는 오존은 기본적으로 높은 산화력을 가져 농약류와 수중의 독성 유기물질을 산화하고, 이취미 물질제거에 큰 효과가 있으며, 용존 오존은 짧은 반감기를 가지므로 잔류성이 없어서 잔류염소와 같은 맛, 냄새를 유발하지 않고, 염소의 반응 부산물인 THM과 다른 유기염화 부산물들의 미생성 및 생성저감효과가 크다.
또한, 오존은 자연수에서 분해되어 중간 생성물질로 오존자체보다 산화력이 강한 OH 라디칼을 생성하고, 이 OH 라디칼은 오존 그 자체보다 높은 전위차를 가지며, 거의 모든 유기물과 매우 빠른 속도로 골고루 반응하는 특징이 있다.
즉, 상기 오존공급파이프(40)에 의해 살균수제조실(11)로 오존이 유입되어살균수제조실(11)에 저장된 물에 혼합되면 수용액상태에서 수산화기에 의하여 분해가 시작되어 중간생성물질로 hydroperoxy radical(HO2 _ㆍ)과 superoxide radical(O2 _ㆍ)를 생성시키므로 따라서 pH가 증가 하면 오존의 분해속도가 빨라지게되고, 오존이 OH_와 반응하는 속도는 70±7 M-1s-1이며 오존과 빠른 속도로 직접 반응하는 오염물질이 없을 경우 주로 이 경로에 의해 먼저 분해되게 된다.
그리고, 이 두 라디칼들은 다시 오존과 반응하여 Ozonide radical(O3 _ㆍ)를 형성하고 결국 OH라디칼을 생성하게 되는 것이다.
따라서, 오존이 혼합될 경우 물 내에 포함된 유기물은 오존분자에 직접적으로 제거될 수 있는 직접경로(Direct reaction pathway)와 OH radical에 의하여 분해되는 간접경로의 이 두 가지 경로에 의해 제거되는 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 오존에 의해 물을 살균할 경우 살균되는 물에 오존분자에 반응성이 강한 물질이 다량 존재한다면 반응이 직접 경로에 의하여 진행될 수 있도록 하고, 오염물질과 오존의 반응이 상대적으로 느릴 경우 간접 경로의 특성을 살려 OH 라디칼의 생성을 증가시킬 수 있도록 산화공정을 제어하는 것이 효율적이다.
그리고, 상기한 바와 같이 OH 라디칼의 산화력을 이용하여 이러한 오존의 단점을 보완하기 위하여 과산화수소공급관을 통하여 과산화수소(H2O2)를 공급시켜 혼합하는 것이다.
즉, 과산화수소의 짝염기(Conjugate base)인 HO2 _r가 오존을 분해하는 Initator로 작용하여 수산화기(OH_)보다 빠르게 오존을 분해하여 OH 라디칼을 생성할 수 있어, 오존 단독공정에 비하여 OH 라디칼을 증진 시킬 수 있는 것이다.
그리고, 오존과 과산화수소(H2O2)의 반응은 2mol의 오존과 1mol의 과산화수소(H2O2)가 반응하여 2mol의 OH 라디칼을 생성하게 되고, 상기 과산화수소(H2O2)는 OH 라디칼을 생성하는 initator로 작용할 뿐만 아니라 OH 라디칼을 소모할 수 있는 scavenger로도 작용하므로 과산화수소의 필요량을 정확히 측정하여 공급하는 것이 바람직하다.
그러므로, 상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 저장되는 물은 자외선램프(20)와 오존에 의해 직접 살균될 뿐만아니라, 물 내부에 포함된 유기물을 분해하는 강한 산화력을 가지는 OH 라디칼이 자외선이 조사되는 광촉매(30) 뿐 아니라 오존과 과산화수소에 의해서도 발생되므로, 그 양이 획기적으로 증대되어 분해효율을 증대시키게 되는 것이다.
한편, 상기한 바와 같이 본 발명의 구성에 의하여 미생물과 유기물등을 살균, 분해할 수 있는 살균수가 제조되어 배출된 후, 별도의 작업공간에 보내져 살균목적으로 쓰이게 되면, OH라디칼에 의해 산화된 유기물이 침전물이나 부유물질로 잔류하게 될 것이므로, 배출파이프(13)에 다층 필터체인 멤브레인(60)을 장착하여,이 멤브레인(60)을 통하여 만일의 경우 역류될 수도 있는 부유물질이나 침전물을 여과시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 살균수제조실(11)에서 제조된 살균수가 배출파이프(13)를 통하여 배출될 경우 배출되는 압력에 의해 광촉매(30)의 일부가 함께 배출될 수 있으므로, 상기 멤브레인(60)에 의해 배출되는 광촉매(30)를 여과시켜, 순수한 살균수만을 배출시킬 수 있도록 하느 것이다.
그리고, 상기 몸체부(10)에 구비되는 유입파이프(12)과 배출파이프(13) 및 살균수제조실(11)에 연계되는 오존공급파이프(40)와 과산화수소공급파이프(50)에는 각각의 관로를 개폐하는 밸브(70)를 장착하여 살균수제조실(11) 내로 유입되는 물의 역류를 방지하고, 이 물을 살균시키는 오존 및 과산화수소의 양을 제어하도록 한다.
한편, 상기 몸체부(10)에 구비되는 배출파이프(13)은 의료기구 세척기에 연결되어 살균수제조실(11)에서 완전 살균된 멸균수를 의료기구 세척기로 공급하여 사용하는 것을 기본으로 하며, 그 외에 어떠한 용도로도 사용이 가능함을 밝혀둔다.
즉, 근래에는 내시경등과 같이 열이나 화학약품등에 의해 세척이 불가능한 의료용 기구등을 용이하게 세척하기 위하여 미국특허 4,862,872번으로 등록된 "내시경과 그 내시경을 세척할 수 있는 도구", 미국특허 5,297,537번으로 등록된 "내시경을 위한 일회용 액체공급 도구", 미국특허 5,534,221번으로 등록된 "도구를 세척하기 위한 설비와 방식", 미국특허 6,365,103번으로 등록된 "내시경 세척 방법"등과 같이 물을 사용하여 세척하는 기구등이 제안되고 있으며, 이러한 의료기구를 세척하는 물은 인체에 무해한 균이 잔존할 경우 그 균이 침투하여 질병등을 전이시킬 위험이 있으므로, 본 발명의 구성에 의해 완전히 살균 처리된 멸균수를 사용하는 것이다.
상기한 본 발명의 구성에 의하면, 물이 자외선램프와 오존에 의해 직접 살균되어 물을 완전히 살균처리할 수 있는 것이다.
또한, 물에 포함된 유기물을 분해하는 강한 산화력을 가지는 OH 라디칼이 자외선이 조사되는 광촉매 뿐만 아니라 오존과 과산화수소에 의해서도 발생되므로, 그 양이 획기적으로 증대되어, 유기물이 완전히 분해될 수 있는 것이다.
따라서, 오염된 물이 효과적으로 정화되어, 수처리효율을 증대시킬 수 있으며, 물 내부에 미생물 및 유기물이 완전히 제거되므로 내시경등과 같은 의료용 기구를 세척하는 멸균수로 사용이 가능한 매우 유용한 발명인 것이다.
Claims (3)
- 내부에는 물을 저장하여 살균시킬 수 있는 살균수제조실(11)이 형성되어 있으며, 이 살균수제조실(11)에 물을 유입하는 유입파이프(12)와 살균수제조실(11)에서 살균된 물을 배출하는 배출파이프(13)가 구비된 몸체부(10)와;상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11) 내에 설치되며, 전기전원을 공급받아 발광되어 이 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 저장된 물에 자외선을 조사하는 자외선램프(20)와;상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11) 내에 구비되며, 상기 자외선램프(20)에 의해 자외선이 조사될 경우 표면에서 OH 라디칼이 생성되어 강한 산화력을 발생시키는 광촉매(30)와;상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 연계되어 이 살균수제조실(11)내에 오존(O3)을 공급시키는 오존공급파이프(40)와;상기 몸체부(10)의 살균수제조실(11)에 연계되어 이 살균수제조실(11)내에 과산화수소(H2O2)수소공급파이프로 구성된 것을 특징으로 하는 멸균수 제조 장치.
- 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 몸체부(10)의 배출파이프(13)에 다층 필터체인 멤브레인(60)을 장착하는 것을 특징으로 하는 멸균수 제조 장치.
- 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 몸체부(10)에 구비되는 배출파이프(13)은 의료기구 세척기에 연결되어, 살균수제조실(11)에서 완전 살균된 멸균수를 의료기구 세척기로 공급하여 사용하는 것을 특징으로 하는 멸균수 제조 장치.
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