KR20110006248A

KR20110006248A - 수배관내의 바이오필름 측정장치

Info

Publication number: KR20110006248A
Application number: KR1020090063799A
Authority: KR
Inventors: 한두원; 황지현
Original assignee: 웅진코웨이주식회사
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2011-01-20

Abstract

본 발명은 수배관 내부에 형성되는 바이오 필름을 측정하는 바이오필름 측정 장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 수배관의 표면에 두 개의 전도성 재질의 전극을 삽입하고, 상기 전극 상부에 바이오필름이 적층됨에 따라 양 전극 사이의 전기저항(막저항)을 측정하며, 상기 저항값을 바이오필름생성데이터로 변환하여 시간에 따른 바이오필름생성데이터의 변화량을 출력장치는 출력장치를 구성한다.

따라서, 본 발명은 수배관 내부 표면에 설치된 전극으로부터 전기 저항 혹은 전도도 변화와 같은 전기적 신호를 감지하는 바이오필름 측정 장치를 제공함에 따라 수배관을 이용하는 다양한 산업분야에서 배관 내부에 발생하는 바이오필름의 생성 여부 및 그 정도를 보다 쉽게 파악할 수 있게 되었으며, 이를 통해 배관의 세척 및 교체주기를 결정하거나 바이오필름 생성을 억제하는 새로운 소재산업 분야를 더욱 발전시킬 수 있게 되었다.

바이오필름, 수배관, 전극, 저항

Description

수배관내의 바이오필름 측정장치{Apparatus for measuring of biofilm of water pipe}

본 발명은 수배관 내부에 형성되는 바이오 필름을 측정하는 바이오필름 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 수배관 내부 표면에 금속 재질의 전극을 삽입하여, 설치된 전극으로부터 전기 저항 혹은 전도도 변화와 같은 전기적 신호를 감지하여, 수배관 내의 바이오필름 생성 여부 및 정도를 감지할 수 있는 바이오필름 측정장치에 관한 것이다.

슬라임(slime)이라고도 명명되는 바이오필름(biofilm)은 일반적으로 수용성계(aqueous system)에서 물질의 표면에 부착 및 증식하는 미생물의 세포로부터 만들어진 다당류 및 단백질과 같은 폴리머 물질로 구성된 구조물이다.

바이오필름 형성은 미생물에 의한 위험을 유발하기 때문에 다양한 산업 분야에서 문제점을 유발한다. 예를 들어, 정수기 내의 수배관 내부에 축적 또는 벗겨지는 바이오필름으로 인하여 위생적인 문제뿐만 아니라 배관이 막혀 발생할 수 있는 여러 공정상 문제들을 야기시킨다.

특히 미생물에서 기인하는 독성으로 인한 식중독을 유발할 수도 있고, 또한 금속 표면에서의 바이오필름 형성은 배관의 막히는 현상을 초래하게 된다.

이러한 바이오필름 측정장치의 종래의 일례로서, 빛의 굴절률의 변화를 감지하는 광학센서 등이 일반적이었으나, 이는 비용이 많이 소요되며 기존 배관에의 도입이 용이하지 못해 적용에 한계가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 그 목적은 정수기 등의 수배관 내에 발생할 우려가 있는 바이오필름의 생성여부 및 정도를 감지할수 있는 바이오필름 측정장치를 제공하는 데 있다.

특히 본 발명은 수배관 내부 표면에 금속 재질의 전극을 삽입하여, 이 전극으로부터 전기 저항 또는 전도도 변화와 같은 전기적 신호를 감지하는 바이오필름 측정장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명의 수배관내의 바이오필름 측정장치는 수배관의 표면에 두 개 또는 그 이상의 전도성 재질의 전극을 삽입하고, 상기 전극 상부에 바이오필름이 적층됨에 따라, 양 전극 사이의 전기저항(막저항)을 측정하며, 상기 저항값을 바이오필름생성데이터로 변환하여, 시간에 따른 바이오필름생성데이터의 변화량을 출력장치는 출력장치를 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 두 전극간의 총저항은 용액저항 및 막저항의 합으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 막저항은 교류전원을 이용하여 측정하는 경우, 다양한 주파수에서 임피던스를 측정하거나 각 적용환경에 적합한 주파수를 미리 고정하여 측정하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 바이오필름 측정장치의 경우, 수배관을 이용하는 다양한 산업분야에서 배관 내부에 발생하는 바이오필름의 생성 여부 및 그 정도를 보다 쉽게 파악할 수 있으며, 이를 통해 배관의 세척 및 교체주기를 결정하거나 바이오필름 생성을 억제하는 새로운 소재산업 분야에도 유용하게 사용될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 배관에 전극이 설치된 형태를 보여주는 단면도이고, 도 2는 두 전극 사이에서 발생되는 신호의 회로도이다.

본 발명은 수배관(20)내의 바이오필름(30)의 생성 여부 및 생성 정도를 감지하기 위하여 도 1에 나타난 바와 같이 수배관(20)의 표면에 전도성 재질의 전극(10)을 삽입한다.

이 전극(10)은 두 개 설치되며, 본 발명에서는 두 전극(10) 사이에 발생되는 저항값을 측정한다. 상기 전극(10)은 두 개 이상 설치될 수도 있다.

시간이 경과됨에 따라 수배관(20) 내에 설치된 전극(10)의 상부로 바이오필름(30)이 점차 적층되는데, 이에 따라 두 전극 사이에서 발생되는 전기저항값이 증 대하게 된다.(하기 도 4 참조)

이러한 전기저항 측정은 직류전원(DC) 또는 교류전원(AC)을 사용해서 측정할 수 있으며, 특히 교류전원을 이용하여 측정하는 경우에는 다양한 주파수에서 임피던스를 측정하거나, 각 적용 환경에 적합한 주파수를 미리 고정하여 측정할 수 있다.

도 1과 같이 임피던스를 이용한 바이오필름 측정장치의 경우에는, 생성 전후를 기준으로 해서 용액저항(Rs)의 경우에는 크게 변화가 없지만, 바이오필름(30)이 전극(10) 표면에 생성되면 막저항(Rm)과 전극(10) 표면의 전기 이중층의 값이 증가하게 된다. 이러한 신호의 변화는 결국 바이오필름(30)의 생성 여부를 비롯하여 그 정도를 파악할 수 있는 정보가 된다.

다시 말하면 막저항(Rm)값을 일반인이 알아볼 수 있는 수치데이터(바이오필름생성데이터)로 변환하는 것이 가능하며, 더 나아가 이러한 수치데이터를 출력장치(미도시)에 출력함에 따라 실시간으로 바이오필름(30) 생성 및 적층 상태를 알 수 있다.

추가로, 전기 전도도 측정 회로를 통해 전극(10)간의 총 저항(R)을 측정함으로써 바이오필름의 생성여부를 측정할 수 있다.

총저항(R)은 용액저항 및 막저항의 합으로 이루어지는데, 여기서 용액저항은 거의 일정한 값을 가지므로, 시간에 따른 두 전극 사이의 총저항의 변화량이 막저항의 변화량에 해당한다.

도 3은 두 전극(10)의 상부에 바이오필름(30)이 시간의 경과에 따라 점점 적 층되고 있는 모습을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에서 시간 경과에 따른 두 전극(10) 사이의 막저항(Rm)의 크기를 나타내는 그래프이다.

도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 수배관(20)의 표면에는 두 전극(10)이 삽입되어 있다. 이러한 상태에서의 막저항(R₁)값은 제로(0)에 가까운 값이 출력된다.

도 3의 (b) 내지 (d)에 나타난 바와 같이 수배관의 표면에 바이오필름이 점점 적층됨에 따라 막저항값(R₂ ~ R₄))도 점점 증가하게 된다.

이처럼 두 전극(10) 사이의 전기저항(R)은 바이오필름(30)의 변화에 따라 증가하며, 전기저항(R)과 바이오필름(30) 적층 정도는 일정한 관계를 유지하여 전기저항(R)과 바이오필름(30) 적층 정도와의 관계를 실험치를 통해 알 수 있다. 추후 이러한 실험치 등을 정립화하여 알고리즘에 적용하면 두 전극 사이의 저항값을 이용하여 바이오필름의 적층정도를 예상할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 배관에 전극이 설치된 형태를 보여주는 단면도,

도 2는 두 전극 사이에서 발생되는 신호의 회로도,

도 3은 두 전극의 상부에 바이오필름이 시간의 경과에 따라 점점 적층되고 있는 모습을 보여주는 도면,

도 4는 도 3에서 시간 경과에 따른 두 전극 사이의 막저항의 크기를 나타내는 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전극 20: 수배관

Rs: 용액저항 Rm, R₁~R₄: 막저항

30: 바이오필름

Claims

수배관의 표면에 두 개 또는 그 이상의 전도성 재질의 전극을 삽입하고;

상기 전극 상부에 바이오필름이 적층됨에 따라, 양 전극 사이의 전기저항(막저항)을 측정하며;

상기 저항값을 바이오필름생성데이터로 변환하여, 시간에 따른 바이오필름생성데이터의 변화량을 출력장치는 출력장치를 구성하는 것을 특징으로 하는 수배관내의 바이오필름 측정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 두 전극간의 총저항은 용액저항 및 막저항의 합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수배관내의 바이오필름 측정장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 막저항은 교류전원을 이용하여 측정하는 경우, 다양한 주파수에서 임피던스를 측정하거나 각 적용환경에 적합한 주파수를 미리 고정하여 측정하는 것을 특징으로 하는 수배관내의 바이오필름 측정장치.