KR20080024055A

KR20080024055A - 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법

Info

Publication number: KR20080024055A
Application number: KR1020070066314A
Authority: KR
Inventors: 서희동
Original assignee: 서희동
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2008-03-17

Abstract

본 발명은 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표층해수, 해양 심층수나 해저 심층암반수와 같은 해수를 취수하여 해수탕의 목욕용수로 사용할 수 있도록 처리하는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 표층해수, 수심 200m 이하의 해양 심층수나 해안 심층 암반수와 같은 해수를 취수하여 모래여과에 의한 수중의 부유고형물질(Suspended solid)을 제거한 여과수를 정전기유도장치(靜電氣誘導裝置)로부터 고압의 교류 정전기를 인가(印加)하여 정전기처리(靜電氣處理)와 원적외선처리(遠赤外線處理)를 한 다음, 자화처리(磁化處理)를 하여 물 및 미네랄성분을 활성화처리를 한 처리수를 해수탕의 온탕, 중탕과 냉탕의 목욕용수로 공급하여 해수탕의 목욕용수로 사용한다.

해수, 여과, 정전기처리, 원적외선처리, 자화처리, 목욕용수

Description

해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법{A method to treat seawater with bath water of a seawater bathroom}

제1도는 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 공정도

제2도는 물의 활성화처리공정도

제3도는 전처리 여과된 표층해수의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 측정도(87.5㎐)

제4도는 표층해수를 활성화처리공정에서 처리된 처리수의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 측정도(87.5㎐)

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 해수 저장조 2: 해수 이송펌프

3: 정전기 처리조 4: 전극

5: 가대(架臺) 6: 절연체(絶緣體)

7: 기초 콘크리트(Concrete) 8: 접지(接地, Earth)

9: 원적외선 방사기 10: 분무 노즐(Spray nozzle)

11: 정전기유도장치(靜電氣誘導裝置) 11a: 변압기(變壓器)

11b: 전압조정기(電壓調整器) 11c: 1차 권선(捲線)

11d: 철심(鐵心, Iron core) 11e: 2차 권선

11f: 절연 단말(絶緣端末) 11g: 출력선

12: 중간처리수 저장조 13: 자화기 공급펌프

14: 자화기 15: 코일 포머(Coil former)

16: 코일(Coil) 17: 자성체 충전물

18: 냉각관 19: 정류기

20: 처리수 저장조 21: 처리수 이송펌프

FI: 유량 지시계(Flow indicator) C₁, C₂: 콘덴서(Condenser)

TI: 온도 지시계(Temprtature indicator)

본 발명은 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표층해수, 수심 200m 이하의 해양 심층수나 해저 심층암반수와 같은 해수를 취수하여 모래여과에 의한 수중의 부유고형물질을 제거한 것을 정전기유도장치로부터 고압의 교류 정전기를 인가하여 정전기처리(靜電氣處理)와 원적외선처리(遠赤外線處理)를 한 다음, 자화처리(磁化處理)를 하여 물 및 미네랄성분을 활성화하여 해수탕의 온탕, 중탕과 냉탕의 목욕용수로 처리하는 방법에 관한 것이다.

표층해수와 수심 200m 이하의 해양 심층수는 담수에 비해서 표1에서 보는 바 와 같이 칼슘, 마그네슘, 철, 아연, 나트륨 등 다양한 원소가 함유되어 있는 특성이 있으며, 특히 해양 심층수는 표층 해수와는 달리 햇빛이 닿지 않아 플랑크톤(Plankton) 및 생명체가 증식하지 못하기 때문에 영양염류의 소모가 없어 영양염류의 농도가 높으면서 수온에 따른 밀도차이로 표층해수와 혼합되지 않아 표층해수에 존재하는 오염물질이 없으며, 표층해수와 비교하였을 때 저온안정성, 오염물질, 유해세균이나 유기물이 매우 적은 청정성, 식물의 성장에 매우 중요한 무기영양염류가 풍부한 부영양성과 다양한 미네랄성분이 균형있게 존재하는 미네랄밸런스 특성과 고압 저온상태에서 긴 세월동안 존재하면서 숙성된 숙성성 등의 특성이 있다.

표1 해양 심층수와 표층해수의 성분 분석 치

구 분		울릉도 현포		일본고지현 무로도(高知縣室戶)
구 분		650m 해양 심층수	표층해수	374m 해양 심층수	표층해수
일 반 항 목	수온（℃）	0.5	23	11.5	20.3
	pH			7.98	8.15
	DO 용존산소 (㎎/ℓ)	6	8	7.80	8.91
	TOC 유기 탄소 (㎎/ℓ)	-	-	0.962	1.780
	COD_Mn(㎎/ℓ)	0.2	0.6	-	-
	용해성 증발잔류물(㎎/ℓ)			47,750	37,590
	M-알칼리도 (㎎/ℓ)			114.7	110.5
주 요 원 소	Cℓ 염화물이온(wt%)	NaCl로 3.41	NaCl로 3.45	2.237	2.192
	Na 나트륨 (wt%)	NaCl로 3.41	NaCl로 3.45	1.080	1.030
	Mg 마그네슘 (㎎/ℓ)	1,320	1,280	1,300	1,310
	Ca 칼슘 (㎎/ℓ)	393	403	456	441
	K 칼륨 (㎎/ℓ)	380		414	399
	Br 취소 (㎎/ℓ)			68.8	68.1
	Sr 스트론튬 (㎎/ℓ)			7.770	7.610
	B 붕소 (㎎/ℓ)			4.440	4.480
	Ba 바륨(㎎/ℓ)			0.044	0.025
	F 불소 (㎎/ℓ)			0.530	0.560
	SO₄ ² ^-(㎎/ℓ)			2,833	2,627
영 양 염 류	NH₄ ⁺암모니아태질소(㎎/ℓ)			0.050	0.030
	NO₃ ^-질산태질소(㎎/ℓ)	0.28	0.04	1.158	0.081
	PO₄ ³ ^-인산태인 (㎎/ℓ)	0.06	0.012	0177	0.028
	Si 규소 (㎎/ℓ)	2.80	0.44	1.890	0.320
미 량 원 소	Pb 납 (㎍/ℓ)	0.11		0.102	0.087
	Cd 카드뮴 (㎍/ℓ)	0.05		0.028	0.008
	Cu 구리 (㎍/ℓ)	0.26		0.153	0.272
	Fe 철 (㎍/ℓ)			0.217	0.355
	Mn 망간 (㎍/ℓ)			0.265	0.313
	Ni 니켈 (㎍/ℓ)	0.36		0.387	0.496
	Zn 아연 (㎍/ℓ)	0.45		0.624	0.452
	As 비소 (㎍/ℓ)	0.04		1.051	0.440
	Mo 몰리브덴(㎍/ℓ)			5.095	5.565
	Cr 크롬(㎍/ℓ)	0.021
균 수	생균수(개/㎖)	0	520	0	540
균 수	대장균수(개/㎖)	음성	음성	음성	음성

그리고 섬지역이나 해안지역의 해저 암반을 굴착하여 취수한 해저 암반수(海底巖盤水, 海洋深層巖盤水 또는 海底深層化石海水라 하기도 함)의 경우는 해수가 암반이나 토양으로 침투되면서 암반과 토양의 성상에 따라서 다소 차이는 있으나 Na⁺이온, Mg² ⁺이온 등이 암반이나 토양의 칼슘(Ca)과 치환되면서 Na⁺이온과 Mg² ⁺이온의 농도는 다소 떨어지면서 Ca² ⁺이온이 증가한 현상 이외에는 해수와 거의 동일한 특성이 있으며, 부산 영도 해저 260m 해저암수의 무기질함유량의 성분분석은 표 2의 내용과 같다.

표 2 부산 영도 해저 260m 해저암수의 무기질함유량 분석표

성 분	해 저 암 반 수
K(칼륨) (㎎/ℓ)	175.5
Ca(칼슘)(㎎/ℓ)	11,185
Na(나트륨）(㎎/ℓ)	1,827
Mg(마그네슘）(㎎/ℓ)	518.4

해수에는 지구에 존재하는 거의 대부분의 원소가 함유되어 있으며, 이와 같은 물질과 해조류(海藻類)나 여러 해양생물이 배설한 물질 중에는 기미-주근깨의 원인이 되는 멜라닌(Melanin)의 발생의 억제와 호산구(好酸球)가 히스타민(Histamine) 등의 염증물질에 의해서 일으키는 아토피(Atopy)성 피부염 등의 세균, 바이러스, 체내 노폐세포(老廢細胞), 이물질 등을 포식하고 소화하는 대형 아메바상 식세포인 대식세포(大食細胞: Macrophage)의 활성화로 자연치유력의 향상, 마음과 신체의 부진개선을 서포트(support)하며, 건강촉진을 높이는 해양요법(海洋療法: Thalassotherapy)에 널리 이용되고 있다.

해양요법(海洋療法: Thalassotherapy)이란, 해수, 해조(海藻), 해니(海泥) 등을 이용하여, 인간 본래가 가지는 자연치유력을 높여 신체기능의 치료의 일환이나 복귀요법에 의한 건강회복으로서 릴랙스(Relax)효과를 얻는 자연요법으로, 해양요법 발상지인 프랑스 브르타뉴(Bretagne) 지방에서는, 해양성 기후의 특성과 바다의 자원을 살린 토탈(Total)요법을 가리키며, 예를 들면 석양을 바라보면서 해안을 산책한다는, 오감어로「바다」를 느끼는 일도 해양요법의 하나로 사료되며, 근래에는, 예방 의학적인 견지로부터, 정신적, 육체적으로 지친 사람들이 휴식, 릴랙제이 션(Relaxation), 여가 등을 위해서 이용하는 사람이 증가하고 있다.

그리고 해양요법은 혈액의 순환, 에너지의 순환, 표피의 순환, 진피의 순환, 세포의 순환, 림프액의 순환, 감정의 순환 등의 7개 가지의 순환 자활성을 높이는 효과도 있다.

특히 해양 심층수에는 해양 동식물(해초류나 해양, 어패류, 플랑크톤 등)이 바다 속으로 침전하여 긴 세월을 걸쳐서, 분해-대사-재합성을 반복해서 된 천연의 자원으로 그 특징은, 각종의 미네랄밸런스가 좋으면서 풍부하게 포함되어 있어, 그 결과, 수심 50미터 이하에서는, 깊어지면 깊어질수록 백혈구를 자극하는 물질인 대식세포를 활성화하는 물질이 표층수보다 심층수에 많이 존재하여 대식세포의 증식이 활발하게 한다.

해수는 마음과 신체의 부진개선을 서포트(Support)하며, 건강촉진을 높이는 해양요법은 생명의 근원인 바다가 가지는 힘으로 우리의 생명력을 활성화할 수 있다.

모든 생명의 근원인 바다에는, 현재 확인되고 있는 미네랄이 거의 포함되어 있으며, 이와 같은 해수에는 다종다양한 미네랄성분과 여러 종류의 유용물질도 포함하므로, 이것에 입욕하는 것에 의해서 발한작용을 재촉하여 몸의 신진대사를 높여 건강하게 피부의 밸런스를 높일 수 있다.

해양 심층수, 표층해수와 해저 심층암반수는 하천수와 같은 담수에 비해서 물 분자의 집단(Cluster)이 소집단화(小集團化)되어 있는 특성이 있으나, 그리 높게 소집단화되어 있는 않은 문제점이 있다.

물 분자의 집단(集團)의 수(數)는 핵자기공명(核磁氣共鳴: Nuclear magnetic resonance, NMR) ¹⁷O-NMR 반치폭(半値幅)의 값(㎐)을 측정하여 간접적으로 측정한다.

일반적으로 하천수나 수돗물과 같은 담수의 경우 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값은 130∼150㎐인 반면에 해수의 경우는 핵자기공명 ¹⁷O-NMR의 반치폭이 70∼80㎐로 소집단화되어 있다.

물의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭 값(㎐)의 1/10이 물 분자의 집단수로 알려져 있으며, 하천수나 수돗물과 같은 담수의 경우는 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값은 130∼150㎐으로 13∼15개의 물 분자가 수소결합(水素結合)에 의해서 집단(集團: Cluster)으로 되어 있으며, 이와 같이 집단이 큰물을 결합수(Bound water)라 하며, 반면에 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값이 60㎐ 이하로 적으면서 물 분자의 집단이 적은 물을 소집단수(小集團水: Microclustered water)라 한다.

현재 해수를 취수하여 해수탕에 이용하는 경우는, 대부분 해수를 취수하여 모래여과에 의한 수중의 부유고형물질을 제거한 다음, 가온 처리를 하여 온탕으로 이용하거나 그대로 냉탕으로 이용하는 대부분 단순한 방법으로 하고 있으나, 이 방법은 물 분자의 집단이 소집단화되어 있지 않아 표면장력이 높으면서 침투력이 약한 문제점이 있다.

그래서 본 발명에서는, 취수된 해수를 고압의 교류 정전압을 인가하여 정전기처리(靜電氣處理), 원적외선처리(遠赤外線處理)와 자화처리(磁化處理)를 하여 물 분자의 소집단화와 미네랄성분의 활성화한 처리수를 해수탕에 목욕 용수로 사용하는 방법을 제시한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 해수를 취수하여 물 및 미네랄성분을 활성화하여 표면장력이 적으면서 침투력이 좋은 해수탕의 목욕용수로 처리를 하여 해양요법의 효율이 우수한 목욕용수로 처리하는 방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 표층해수, 수심 200m 이하의 해양 심층수, 해양 암반수를 취수하여 전처리여과단계와 물 및 미네랄성분의 활성화처리단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명에서는 표층해수, 수심 200m 이하의 해양 심층수 또는 해저 심층암반수 중에서 한 종류의 해수를 취수하여 해수탕의 목욕용수로 처리를 하는 방법을 제시하는 데, 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 전처리여과단계

전처리여과단계에서는 표층해수, 수심 200m이하의 해양 심층수 또는 심층 암반수를 취수한 해수를 모래여과를 하여 수중의 부유고형물질(SS: Suspended solid) 의 농도를 50㎎/ℓ이하의 여과수를 생산하여 활성화처리단계로 보낸다.

표층해수나 해양 심층수의 취수방법은 해저에 배관을 설치하여 펌프(Pump)로 취수하던가, 취수정을 해수면 이하로 설치하여 사이펀(siphon) 원리에 의해서 취수를 한다.

그리고 해저 심층암반수를 취수하는 경우는 취수정에 오염물질이 유입될 우려가 있기 때문에 취수정까지 배관을 설치하여 오염물질이 유입되지 않게 한다.

여과공정은 모래여과(Sand filter)에 의해서 부유고형물질의 농도를 50㎎/ℓ이하로 처리를 하며, 이때 여과압력은 운전조건에 따른 여과기의 압력손실과 배관의 압력손실을 고려하여 결정하며, 모래여과의 여과속도는 6∼10m/시간으로 하고, 여과사(濾過砂)의 유효경(有效徑)은 0.3∼0.45㎜, 균등계수(均等係數)는 2.0 이하로 하며, 여층(濾層)의 두께는 0.5∼1.0m로 한다.

이때 취수된 해수 중의 부유고형물질 농도가 50㎎/ℓ이하인 경우는 전처리여과단계의 모래여과를 할 필요가 없기 때문에 취수된 상기의 해수를 전처리여과단계를 생략하고, 활성화처리단계로 보낸다.

2. 활성화처리단계

상기 부유고형물질이 제거된 여과수를, 상부에는 원적외선 방사기(9)가 설치되고, 내부에는 목탄이 충전된 철망 전극(4)이 내장된 정전기 처리조(3)로 보내어 정전기유도장치(11)의 출력선(11g)으로부터 스테인리스 철망 전극(4)에 고압의 교류 전원을 인가(印加)하여 정전기처리를 한 다음, 자성체 충전물(17)이 내장된 자화기(14) 외부에 설치된 코일(Coil: 16)에 정류기(19)로부터 직류전기를 인가한 자화기(14)에 공급하여 물 및 미네랄성분이 활성화된 처리수를 가열공정과 냉탕욕조로 보내며, 가열공정에서 가열된 온수는 온탕과 중탕의 욕조에 공급하여 목욕용수로 사용하는 활성화처리단계로 이루어짐을 특징으로 하는 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리한다.

전처리여과단계에서 여과된 여과수가 해수 저장조(1)에 유입되면, 해수 이송펌프(2)로, 자화기(14)에서 반송되는 반송 수와 함께 정전기 처리조(3) 상부의 분무 노즐(10)을 통해서 분무하여 정전기 처리조(3)에 공급한다.

정전기 처리조(3) 상부에는 원적외선 방사기(9)에서 원적외선을 조사(照射)하고, 정전기 처리조(3) 내부에는 목탄이 충전된 철망 전극(4)에 정전기유도장치(11)의 출력선(11g)으로부터 스테인리스 철망 전극(4)에 교류 전원을 인가(印加)하고, 전압조정기(電壓調整器: 11b)로 스테인리스 철망 전극(4)에 1,500∼5,000볼트(Volt) 범위로 조정하면서 정전압을 인가하면서, 상기의 여과수를 정전기 처리조(3) 상부의 분무 노즐(10)로 분무하여 정전기 처리조(3)에 공급되면 4∼10시간 동안 처리한다. 이때 전극(4)을 중심으로 +와 -의 정전기장(靜電氣場)이 교대로 반복하여 작용하면서, 이로 인하여 물 분자 자체가 진동ㆍ회전을 되풀이되어 물 분자의 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷) 되어 1차 소집단화되면, 중간 처리수 저장조(12)로 보내어 자화기 공급펌프(13)로, 자성체 충전물(17)이 내장된 자화기(14) 외부에 설치된 코일(Coil: 16)에 정류기(19)로부터 0.5∼5볼트(Volt) 범위의 직류의 저전압을 인가한 자화기(14)에 공급하여 원수 유량의 1∼4배를 정전기 처리조(3)로 반송하면서 자화처리를 하여 핵자기공명(核磁氣共鳴: Nuclear magnetic resonance, NMR)의 ¹⁷O-NMR의 반치폭(半値幅)이 40∼60㎐ 범위의 소집단수(小集團水)로 처리된 물은 처리수 저장조(20)로 보낸다.

처리수 저장조(20)에 공급된 처리수는 처리수 이송펌프(21)로 가열공정과 냉탕욕조로 보내며, 가열공정에서 가열된 온수는 온탕과 중탕의 욕조에 공급하여 목욕용수로 사용한다.

해양 심층수의 경우는 장시간 동안 저온 고압 상태에서 핵자기공명 ¹⁷O-NMR의 반치폭의 값이 60∼70㎐ 범위로 숙성된 경우는, 정전기처리 및 원적외선처리를 생략하고, 해수 저장조(1)의 전처리 여과된 해수를 중간처리수 저장조(12)로 보내어 자화기 공급펌프(13)로 자화기(14)로 보내어 처리를 한다.

그리고 핵자기공명 ¹⁷O-NMR의 반치폭의 값이 60㎐ 이하인 해수의 경우는, 정전기처리, 원적외선처리와 자화처리 모두를 생략하고, 해수 저장조(1)의 전처리 여과 된 해수를 가열공정과 냉탕욕조로 보내며, 가열공정에서 가열된 온수는 온탕과 중탕의 욕조에 공급하여 목욕용수로 사용한다.

상기에서와 같이 처리된 처리수는 약알칼리성의 고유진동수가 높은 고에너지의 산화환원전위(酸化還元電位: Oxidation Reduction Potential, ORP) 값이 +100∼-200㎷ 범위의 환원수가 된다.

정전기 처리조(3)의 재질은 스테인리스 스틸(Stainless steel)을 사용하며, 내부에는 전도도(電導度)가 높은 목탄(木炭)을 충전(充塡)한 스테인리스 스 틸(stainless steel)의 전극(4)의 망을 설치하고, 하부의 절연체(6)는 경질자기(硬質瓷器)로 제작된 애자(碍子)나 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리염화비닐(PVC), 스티로폼(Styrofoam) 중에서 한 종류를 선택하여 설치하고, 절연체(6) 하부는 기초 콘크리트(7) 구조물로 하고, 땅에 접지(8)한다.

정전기유도장치(11)의 변압기(11a)는 철심(11d), 1차 권선(11c), 2차 권선(11e), 2차 권선(11e)의 출력선(11g), 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)로 구성되어 있으며, 전압 조정기(11b)는 1차 권선(11c)에 접속하며, 2차 권선(11e)의 출력선(11g)은 절연체(6)에 의해서 절연된 가대(5)) 위에 설치된 정전기 처리조(3) 내에 내장된 스테인리스 철망 전극(4)에 접속한다.

정전기 처리조(3)에 내장된 스테인리스 철망 전극(4)에 변압기(11a)의 2차 권선(11e)의 출력선(11g)을 접속하고, 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)은 변압기(11a) 내의 절연물 안에 절연상태로 한다. 정전기 처리조(3)는 절연체(6)에 의해서 접지(8)와 절연상태로 한 가대(5) 위에 설치하고, 절연체(6)의 접지(8) 측에 어스(Earth)를 하고, 정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)에 고압의 교류 정전기를 인가하면 접지와의 사이에는 콘덴서 C₁와 C₂가 형성된다.

변압기(11a) 내의 고압 측 2차 권선(11e)의 일단인 절연 단말(11f)을 변압기(11a) 내의 절연물 안에서 절연상태로 한 콘덴서 C₁을 형성하는 것과 동시에, 고압 측의 2차 권선(11e)의 남는 일단의 출력선(11g)을 절연체(6)로 접지(8)와 절연한 정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)에 접속하여 콘덴서 C₂를 형성하 며, 그 결과, 출력선(11g)과 접지(8) 간의 전압은 250∼3,500 볼트(Volt)가, 전류는 0.5∼150㎂ 범위의 미약한 전류가 흐르게 되므로 접지상태에서 사람이 정전기 처리조(3)에 접촉해도 위험은 없다.

정전기유도는, 전기적으로 중성인 물질에 대전한 대전체에 접근하면 대전체에 가까운 물질의 표면에 대전체와는 반대의 극성을 가지는 전하가 나타나 먼 쪽의 대전체와 같은 전하가 나타난다. 또, 대전체가 아니고 외부에 전기장이 존재하는 경우에서도 외부전하와 반대의 전하가 나타난다. 이때 나타나는 전하를 유도 전하라고 하며, 중성물질은 유도 전하를 가지게 되어 접촉하고 있지 않은 외부의 전기 작용에 의해서 물질에 전하가 유도되어 +전하와 -전하가 분극(分極)하는 현상이 일어나며, 이 현상을 정전기유도를 받고 있다고 하며, 이 현상을 응용하여 물질에 교류전압을 인가하면 물질의 분자에 회전과 진동이 가해져 분자의 이합집산을 촉진하며, 물질에 물리적인 특성을 변화시키는 것을 정전기유도처리라고 한다.

본 발명에서 정전기유도장치(11)의 변압기(11a)는 성층(成層)의 철심(11d)을 이용한 외철형의 원형 코일 변압기 타입의 것이며, 변압기(11a)의 1차 측 회로의 1차 권선(11c)을 전압 조정기(11b)를 개입시켜 교류 전원에 접속하여 변압기(11a)의 2차 측 회로의 2차 권선(11e) 1단의 절연 단말(11f)을 변압기(11a) 내의 절연물 안에서 절연처리한 것과 동시에 2차 측 회로의 2차 권선(11e)의 출력선(11g)은 절연체(6)를 접지(8)에 연결하여 절연한 가대(5) 위에 배치된 정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)에 250∼3,500볼트(Volt)의 전압과 0.5∼150㎂의 전류를 흐르게 하는 것에 의해서 정전유도처리를 하면 정전기 처리조(3) 내의 물 분자 집 단은 1차 소집단화하여 소집단수로 처리된다.

변압기(11a)는, 철심(11d)의 중앙부에 통 모양의 절연 필름을 끼워 넣고, 다시 절연 필름의 외주 면에 1차 권선(11c)과 2차 권선(11e)을 감고, 1차 권선(11c)은 예를 들어 직경 0.6㎜의 폴리에스테르(Polyester)로 피복 한 동선을 사용하여 220∼240권으로 하고, 2차 권선(11e)은, 예를 들어 직경 0.09㎜의 에나멜로 피복 한 동선을 사용하여 40,000회권으로 하지만, 이 2차 권선(11e)의 40,000회 중, 제1의 2차 권선(11e)을 22,000회권으로 하고, 제2의 2차 권선(11e)을 18,000회권으로 하여도 좋고, 이러한 동선코일의 직경, 종류, 동선의 권수 등은 원수의 처리용량과 치리시간, 인가전압 등의 조건에 따라서 결정을 한다.

통상의 경우, 이러한 동선코일(Coil)은 0.03∼3㎜의 것을 이용할 수 있으며, 동선의 종류는 폴리에스테르이나 에나멜로 피복 한 동선을 사용하여 동선코일의 권수는 1차 권선(11c)은 200∼250회권으로 하고, 2차 권선(11e)은 28,000∼40,000회권으로 하거나 2차 권선(11e) 내에서 제1의 2차 권선(11e)을 16, 800∼22,000권으로 하고, 제2의 2차 권선(11e)을 11,200∼18,000권으로 해도 좋다.

2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)은 변압기(11a) 내에 있고, 그 첨단 부분을 절연 테이프로 감은 후, 타르 피치 등의 절연물을 변압기(11a) 내에 충전해서 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)을 가려 싸도록 해서 절연 하지만, 절연물은 타르 피치 이외에도 절연유, 불포화 폴리에스테르, 폴리우레탄 수지 등도 이용할 수도 있다.

스테인리스 철망 전극(4)은 SUS-316이나 SUS-304 재질의 철망 상의 상자가 최적이지만, 이외에도, 슬릿(Slit)상의 다공 판 모양이나 그 외의 그릿(Grit) 형상 의 것도 상관없다.

변압기(11a)에 교류를 흐르게 하여 변압기(11a)의 1차 전압을 전압조정기(11b)로 조작하여 100∼220볼트(Volt)로 조정하면, 2차 측 즉 2차 권선(11e)의 단말(11g 및 5b) 사이에는 12,000∼18,000볼트(Volt)의 전압이 발생하지만, 2차 측 회로의 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f)을 절연하고 있으므로, 절연체(6)로 절연된 가대(5) 위에 설치된 정전기 처리조(3) 내의 출력선(11g)과 접속하고 있는 스테인리스 철망 전극(4)과 접지(8) 사이에는 약 3,500∼5,000볼트(Volt)의 전압과 0.5∼150㎂의 전류가 흐르게 된다.

상술한, 2차 측에 발생한 12,000∼18,000볼트(Volt)의 전압이, 정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)과 접지(8) 사이에 3,500∼5,000볼트(Volt)의 전압과 0.5∼150㎂ 범위의 전류가 되는 것은 2차 권선(11e)의 절연 단말(11f) 부위의 콘덴서 C₁과 가대(5) 하부부위의 콘덴서 C₂인 절연체(6), 2차 권선(11e)의 저항, 코일의 교류저항회로에 의하는 것이다.

전술한 회로는, 콘덴서 C₁과 콘덴서 C₂에 의한 공진 회로를 형성하는 것이며, 2차 권선(11e)의 일단인 절연 단말(11f) 부위인 콘덴서 C₁과 2차 권선(11e)의 출력선(11g)을 절연체(6)로 절연되고 있는 가대(5) 부위의 콘덴서 C₂에 의한 출력전압으로부터의 방전에 의한 공진 주파수에 의해서 정전기유도가 일어나게 된다.

정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)의 크기, 그리고 원수의 처리용량이나 절연체(6)의 높이에 따라서 정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전 극(4)과 접지(8) 사이의 전압은 3,500∼5,000볼트(Volt)로 변동하며, 전류도 0.5∼150㎂ 범위로 변화하며, 또한, 입력 전원을 전압조정기(11b)로 전압을 조정하는 것에 따라서 전압과 전류를 변동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 교류저항회로에 의해서 발생시킨 정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)의 전압은 무 부하(無負荷) 시에 3,500∼5,000볼트(Volt)이지만, 전류는 0.5∼150㎂ 범위의 미약한 전류이므로 인체에 대해서 안전하고, 감전이나 화재 등의 트러블(Trouble)을 일으킬 우려는 없으며, 또한, 스테인리스 철망 전극(4)에 인가되는 전압과 전류는 원수의 처리용량이나 정전기유도처리조건에 따라서 전압조정기(11b)에 의해서 전압을 조정하지만, 통상의 경우는 스테인리스 철망 전극(4)과 접지(8) 간의 전압은 550∼1,600볼트(Volt)로, 전류는 30∼100㎂ 범위로 하는 것에 의해서 정전기유도를 하는데 적절한 교류 전계(電界)를 구성할 수 있다.

정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)에 대해서는, 전극(4)이 +전하가 되면, 접지(8) 측에서는 -전하가 유전(誘電)되며, 반대로 전극(4)이 -전하가 되면 접지(8) 측에서는 +전하가 유전되며, 이후 교류 전원의 주파수에 따라서 전극(4)은 1초간에 주파수(50 내지 60회)만큼 +전하와 -전하가 바뀌게 되며, 이것에 따라서 접지(8) 측의 전하도 유전되어 +전하와 -전하가 바뀌게 된다.

일반적으로 물질은 원자에 의해 성립되고 있으며, 이 원자는 원자핵과 전자에 의해 구성되고 있으며, 다시 원자핵은 중성자와 양자로 구성되어 있으며, 그리고 원자핵의 주위에는 부(-)의 전하를 가지는 전자가 원운동을 하고 있고, 외부 전 계가 작용하지 않는 정상상태에서는 양자의 +전하와 전자의 -전하가 동량으로 안정된 상태가 되어 있으나, 외부에서 높은 전압을 인가하면 이것에 의해서 전자는 한편으로 이동하면서, 또한 양자도 한편으로 이동하기 때문에 원자의 전기적 중심이 일치하지 않게 되어 원자는 한 개의 전기쌍극자(電氣雙極子)를 형성하게 되면서 전하의 밸런스(Balance)에 의해서 내부전계(內部電界)가 발생하면서 분극(分極)을 일으키게 된다.

이와 같은 경우 원자(분자)가 외부전계(外部電界)에 의해서 분극 하므로 이를 전자분극(電子分極) 혹은 원자분극(原子分極) 이라고 하며, 정전기 처리조(3) 내의 스테인리스 철망 전극(4)에 높은 정전압을 인가하면 모든 분자는 정전기유도에 의해서 +전하와 -전하의 교체에 따라서 순응하려고 하지만, 분자 간의 결합력의 강한 것과 약한 것의 차이가 생겨 물 분자 집단(Cluster)은 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷)되어 소집단화(小集團化) 하여 소집단수로 처리된다.

그리고 원수의 처리용량이 큰 경우는, 스테인리스 철망 전극(4)이 내장된 정전기 처리조(3)를 복수로 여러 개를 설치하여 처리한다.

상술한 정전기유도장치(11)의 변압기(11a)로부터 고압의 교류 정전압을 인가하여 정전기유도처리를 하면 미생물은 고압의 정전압에 의해서 전살처리(電殺處理)되어 멸균된다.

원적외선 방사기(9)는, 원수의 처리용량 1㎥/시간에, 100∼300와트(Watt)의 원적외선 방사기 등(燈)을 설치한다.

자화기(14)는 비자성강(Non-magnetic steel)의 원형 용기(Vessel) 내부에 자 성체 충전물(17)을 충전(充塡)하고, 외부에는 링(Ring) 모양의 코일 포머(Coil former: 15, 비자성체로 된 코일지지 틀)에 코일(Coil: 16)을 감고, 코일(16) 외부에 냉각관(18)을 설치하고, 코일(16)에 전류를 인가(印加)하였을 때 자기장(Magnetic field)을 생성할 수 있는 구조로 되어 있으며, 정류기(19)로부터 0.5∼5볼트(Volt) 범위의 직류전기를 코일(16)에 인가하면 자화기(14) 내부에는 자기장(磁氣場)이 형성되며, 여기에 물(유체)을 통과하면 물은 자화처리되어 소집단수(小集團水)로 된다.

자화기(14) 내부에 충전하는 자성체 충전물(17)은 천연에서 채굴(採掘)되는 자철광(磁鐵鑛)을 2∼20㎜Φ 크기로 파쇄한 자철광 괴(塊) 또는 시중에서 판매되는 자성 세라믹스(Ferrite ceramics) 중에서 한 종류나 두 종류를 혼합한 것을 사용한다.

코일 포머(Coil former: 15)는 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), ABS수지(Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 플루오르 수지(Fluororesin), 아크릴 수지(Acrylic resin), 에폭시 수지(Epoxy resin), 베이클라이트(Bakelite), 에보나이트(Ebonite), 플라스틱(Plastic), 유리섬유강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP), 나무, 알루미늄(Aluminium), 오스테나이트(Austenite) 조직을 가지는 스테인리스 스틸(Stainless steel), 티타늄(Titanium), 아연, 황동, 청동, 세라믹스(Ceramics)와 같은 비자성체(非磁性體) 재질 중에서 한 종류를 사용한다.

자화기(14)의 재질은, 자기누설(Magnetic leakage)을 막기 위하여 비자성체 인 조직(組織)이 오스테나이트(Austenite) 조직을 가지는 스테인리스 스틸(Stainless steel), 티타늄(Titanium), 알루미늄(Aluminium), 아연, 황동, 청동, 세라믹스(Ceramics), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), ABS 수지(Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 플루오르 수지(Fluororesin), 아크릴 수지(Acrylic resin), 에폭시 수지(Epoxy resin), 베이클라이트(Bakelite), 에보나이트(Ebonite), 플라스틱(Plastic), 유리섬유강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 중에서 한 종류를 사용한다.

정류기(19)로부터 코일(16)에 인가하는 전압과 전류는 처리용량에 따라서 차이가 있지만, 자화기(14) 내부에서 보자력(保磁力)이 5,000∼20,000 가우스(Gauss) 범위가 되게 인가한다.

자화기(14) 내부의 자장을 통과하는 물 분자 집단은 피코초(Picosecond)에 순간적으로 소집단화되기 때문에 체류시간은 별 의미가 없으며, 자화기(14)의 높이(길이)는 50∼120㎝로 한다.

그리고 유체(물)가 자화기(14) 내부의 자계(磁界)를 통과하는 속도(유속)는 자장의 통과 속도가 빠를수록 처리효율이 향상되지만, 1.5∼4m/sec 범위로 유로의 단면적(斷面積)을 결정한다.

그리고 코일 포머(15)에 설치된 온도지시계(TI: Temperature indicator)의 온도가 50℃ 이하가 유지되도록 냉각관(18)에 냉각수를 공급한다.

해수욕을 끝마친 다음에는, 염분이 함유되어 있지 않은 담수를 가열공정으로 보내어 가온 처리한 온수와 냉수를 샤워(Shower)기로 보내어 몸에 뭍은 염분을 제거한 다음 목욕을 마치도록 한다.

온탕, 중탕, 냉탕과 샤워기에서 배출되는 배출수는 정화처리공정으로 보내어 정화처리 후 방류한다.

[실시 예1]

해수 저장조(1)는 폭 10m × 길이 10m × 깊이 2.2m 인 200㎥인 콘크리트 조로 구성되고, 정전기 처리조(3)는 폭 2.5m × 길이 2.5m × 깊이 2.0m 인 스테인리스 재질의 조 내부에 참숯을 충전한 폭 2m × 길이 2m × 깊이 1.8m 인 스테인리스(SUS-316) 철망 전극(4)을 설치하고, 상부에는 200와트(Watt) 원적외선 방사기(9) 2기를 설치한 것으로 구성되고, 중간 처리수 저장조(12)는 폭 1.5m × 길이 1.5m × 깊이 2.0m 인 스테인리스(SUS-316) 조와 티타늄 관의 내경(內徑)이 40㎜Φ, 높이가 600㎜인 자화장치(3)에. 내경이 50㎜Φ, 높이(폭) 400㎜의 베이클라이트 코일 포머(15)에, 굵기가 3.5㎜Φ인 코일을 3,600회를 감고, 외부에 냉각관(18)을 설치하고, 자화장치(14) 내부에는 5∼10㎜Φ로 파쇄한 자철광을 충전한 자화기(14)로 구성된 소집단수제조장치를 제작하였다.

전처리여과단계의 모래여과기에서 부유고형물질의 농도가 35㎎/ℓ로 여과처리된 여과수의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR의 반치폭의 값을 측정결과 87.5㎐이었다.

상기 해수를 해수 저장조(1)에 공급하고, 해수 이송펌프(2)로 2.5㎥/시간의 유량으로 정전기 처리조(3) 상부의 분무 노즐(10)을 통해서 분무하면서, 원적외선 방사기(9)에서 원적외선을 조사하고, 정전기 처리조(3) 내부에 설치된 목탄이 충전된 철망 전극(4)에 정전기유도장치(11)의 출력선(11g)으로부터 3,500볼트(Volt)의 정전압을 인가하여 처리한 다음, 중간 처리수 저장조(12)로 보내어 자화기 공급펌프(13)로, 정류기(19)로부터 코일(16)에 4볼트(Volt)의 직류를 인가한 자화기(14)에 10㎥/시간으로 공급하여 7.5㎥/시간의 유량을 정전기 처리조(3)로 반송하고, 2.5㎥/시간의 유량은 처리수 저장조(20)로 보내면서 처리하였다.

처리된 처리수 저장조(20)의 처리수를 핵자기공명의 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값을 측정한 결과 도 4에서와 보는 바와 같이 58.5㎐인 소집단수로 처리되었다.

그리고 자화기(14) 외부에 설치된 냉각관(18)에 냉각수를 공급하여 코일 포머(15)에 감은 코일(16)의 온도가 40∼50℃ 범위로 유지되게 냉각수를 공급하였다.

상기 실시 예1에서 보는 바와 같은 처리수의 핵자기공명의 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값이 60㎐ 이하인 58.5㎐의 활성화된 물로 처리되었음을 알 수 있으며, 이와 같은 물은 표면장력이 떨어지면서 세정력과 침투력이 되므로 양질의 목욕용수로 처리되었음을 알 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 해수에는 다종다양 미네랄성분이 함유되어 있어 해양요법에 의해서 인체의 건강을 향상하면서 피부질환의 치료 및 예방에 도움을 주는 효과가 있기 때문에 해수탕의 목욕용수로 널리 이용될 것으로 기대 된다.

Claims

표층해수, 수심 200m 이하의 해양 심층수 또는 해저 심층암반수 중에서 한 종류의 해수를 취수하여 해수탕의 목욕용수로 처리에 있어서,

상기 취수된 해수는, 모래여과를 하여 수중의 부유고형물질이 제거된 여과수를 생산하는 전처리여과단계와,

상기 부유고형물질이 제거된 여과수를, 상부에는 원적외선 방사기(9)가 설치되고, 내부에는 목탄이 충전된 철망 전극(4)이 내장된 정전기 처리조(3)로 보내어 정전기유도장치(11)의 출력선(11g)으로부터 스테인리스 철망 전극(4)에 고압의 교류 전원을 인가(印加)하여 정전기처리를 한 다음, 자성체 충전물(17)이 내장된 자화기(14) 외부에 설치된 코일(Coil: 16)에 정류기(19)로부터 직류전기를 인가한 자화기(14)에 공급하여 물 및 미네랄성분이 활성화된 처리수를 가열공정과 냉탕욕조로 보내며, 가열공정에서 가열된 온수는 온탕과 중탕의 욕조에 공급하여 목욕용수로 사용하는 활성화처리단계로 이루어짐을 특징으로 하는 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 취수된 해수를 전처리여과단계를 생략하고, 활성화처리단계로 보내어, 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 전처리여과단계에서 부유고형물질이 제거된 여과수 를 정전기처리 및 원적외선처리를 생략하고, 자화기(14)로 보내어, 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 전처리여과단계에서 부유고형물질이 제거된 여과수를 정전기처리, 원적외선처리와 자화처리를 생략하고, 가열공정과 냉탕욕조로 보내며, 가열공정에서 가열된 온수는 온탕과 중탕의 욕조에 공급하여 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법.