KR20110010678A

KR20110010678A - 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법

Info

Publication number: KR20110010678A
Application number: KR1020090068146A
Authority: KR
Inventors: 서희동
Original assignee: 서희동
Priority date: 2009-07-26
Filing date: 2009-07-26
Publication date: 2011-02-07
Also published as: KR101287855B1

Abstract

본 발명은 해수(海水)를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표층해수(表層海水), 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수(海洋深層水), 해안지역(海岸地域)의 지하암반염수(地下岩盤鹽水), 도서지역(島嶼地域)의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수(海底地下岩盤鹽水)와 같은 해수를 취수하여 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 표층해수, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수, 해안지역의 지하암반염수, 도서지역의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수 중에서 한 종류의 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리에 있어서, 상기 해수를 취수하여 모래여과에 의한 수중의 부유물질(Suspended solid)을 제거한 여과수를 생산하는 해수의 취수 및 전처리 여과단계, 상기 여과수에 함유된 유해미생물을 자화처리와 교류고전압처리(交流高電壓處理)에 의한 살균하여 살균처리된 해수로 처리하는 살균처리단계, 상기 살균처리된 해수를 해수탕용수로 이용하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

해수, 해수탕용수, 표층해수, 해양 심층수, 지하암반염수, 살균처리

Description

해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법{Method to treat seawater with the bath water of the seawater bathroom}

일반적으로 표층해수, 해양 심층수, 해안지역의 지하암반염수, 도서지역의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수와 같은 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법으로는 해수를 취수하여 모래여과에 의한 수중에 함유된 부유물질(Suspended solids)만 제거한 다음, 가온 처리를 하여 온탕으로 이용하거나 그대로 냉탕으로 사용하고 있는데, 유해미생물에 오염된 해수의 경우는 여과처리만으로는 위생적으로 안전하지 못한 문제점이 있다.

문헌 1에서는, 해수를 고압의 교류정전압을 인가하여 정전기처리(靜電氣處理), 원적외선처리(遠赤外線處理)와 자화처리(磁化處理)를 하여 물 분자의 집단을 소집단화하여 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 값(㎐)이 적은 물로 처리하여 해수탕에 목욕 용수로 사용하는 방법을 제시되어 있으나, 살균에 대안이 제시되어 있지 않기 때문에 유해미생물이 존재하는 해수의 경우는 위생적으로 안전하지 못하는 문제가 있다.

문헌 2에서는 해양 심층수를 이용한 욕용(浴用) 시스템에서 욕조순환여과에 의한 부유물질의 제거와 염소를 주입하여 멸균처리하는 방법이 제시되어 있으나, 염소(Cl₂), 이산화염소(ClO₂), 차아염소산염(NaClO, KClO, Ca(ClO)₂ 등), 산화염소(Cl₂O), 클로로이소시아누레이트(Chloroisocyanurates), 과산화수소(H₂O₂), 오존(O₃)과 같은 산화제에 의한 살균처리나, 방사선(γ선)조사에 의한 살균, 전자빔의 조사에 의한 살균, 전기산화에 의한 살균, 고주파고압전원의 방전처리에 의한 살균과 같이 산화성 물질을 생성하여 살균처리하는 경우에는, 해수 중에 함유된 브로민(Bromine)과 반응하여 발암성 물질이면서 최기형성(Teratogenesis) 물질인 브로민산염(Bromate salt)과 이외에도 인체에 유해한 염소산(HClO₃), 클로로아세트산(Chloroacetic acid), 디클로로아세트산(Dichloroacetic acid), 클로로포름(Chloroform), 디브로모클로로메탄(Dibromochloromethane), 트라이할로메테인(Trihalomethane), 트라이클로로아세트산(Trichloroacetic acid), 브로모폼(Bromoform), 브로모다이클로로메테인(Bromodichloromethane), 폼알데하이드(Formaldehyde) 등의 산화반응물이 생성될 수 있는 문제점이 있다.

종래기술의 문헌정보

[문헌 1] 대한민국특허공개번호 제10-2008-0024055호(2008년 03월 17일)

[문헌 2] 일본특허공개번호 제2002-364914호(2002년 12월 18일)

본 발명은 표층해수, 해양 심층수, 해안지역의 지하암반염수, 도서지역의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수와 같은 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리에 있어서, 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 해수를 취수하여 부유물질의 제거, 자화처리와 교류고전압처리에 의해 유해부반응물질이 생성되지 않으면서 유해미생물을 살균처리, 살균처리된 해수를 해수탕용수로 이용하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 표층해수, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수, 해안지역의 지하암반염수, 도서지역의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수 중에서 한 종류의 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리에 있어서, 상기 해수를 취수하여 모래여과에 의한 수중의 부유물질(Suspended solid)을 제거한 여과수를 생산하는 해수의 취수 및 전처리 여과단계, 상기 여과수에 함유된 유해미생물을 자화처리와 교류고전압처리(交流高電壓處理)에 의한 살균하여 살균처리된 해수로 처리하는 살균처리단계, 상기 살균처리된 해수를 해수탕용수로 이용하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명은 표층해수, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수, 해안지역의 지하암반염수, 도서지역의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수와 같은 해수를 유해한 부반응물질이 생성되지 않으면서 유해미생물을 살균처리하여 위생적으로 안전한 목욕탕용수로 사용할 수 있는 효과가 있기 때문에, 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 분야에 널리 보급될 것으로 기대된다.

표층해수(表層海水)와 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수(海洋深層水)는 담수(淡水)에 비해서 표1" 표층해수와 해양 심층수의 성분 분석치"에서 보는 바와 같이 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 나트륨(Na) 등 다양한 원소가 함유되어 있는 특성이 있다.

표1 표층해수와 해양 심층수의 성분 분석치

구분		일본고지현 무로도(高知縣室戶)
구분		374m 해양 심층수	표층해수
일 반 항 목	수온（℃）	11.5	20.3
	pH	7.98	8.15
	DO 용존산소 (㎎/ℓ)	7.80	8.91
	TOC 유기 탄소 (㎎/ℓ)	0.962	1.780
	COD_Mn(㎎/ℓ)	-	-
	용해성 증발잔류물(㎎/ℓ)	47,750	37,590
	M-알칼리도(㎎/ℓ)	114.7	110.5
주 요 원 소	Cℓ 염화물이온(wt%)	2.237	2.192
	Na 나트륨(wt%)	1.080	1.030
	Mg 마그네슘(㎎/ℓ)	1,300	1,310
	Ca 칼슘(㎎/ℓ)	456	441
	K 칼륨(㎎/ℓ)	414	399
	Br 브로민(㎎/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)	1.158	0.081
	PO₄ ^3-인산태인(㎎/ℓ)	0177	0.028
	Si 규소(㎎/ℓ)	1.890	0.320
미 량 원 소	Pb 납 (㎍/ℓ)	0.102	0.087
	Cd 카드뮴(㎍/ℓ)	0.028	0.008
	Cu 구리(㎍/ℓ)	0.153	0.272
	Fe 철(㎍/ℓ)	0.217	0.355
	Mn 망간(㎍/ℓ)	0.265	0.313
	Ni 니켈(㎍/ℓ)	0.387	0.496
	Zn 아연(㎍/ℓ)	0.624	0.452
	As 비소(㎍/ℓ)	1.051	0.440
	Mo 몰리브덴(㎍/ℓ)	5.095	5.565
균 수	생균수(개/㎖)	0	540
균 수	대장균수(개/㎖)	음성	음성

그리고 해안지역, 도서지역의 지하 심도가 낮은 표층의 지하에는 천수성 담수계 지하수와 유동성 담수계 지하수가 존재하며, 유동성 담수계 지하수는 멀리서 흘러들어오는 신선한 지하수로 존재하지만, 해안지역, 도서지역에서 어느 정도 심도가 깊어지면 현세해수(現世海水)와 천수성(天水性)의 담수(淡水)가 함께 유입되어 염수성의 지하수가 존재하며, 해안지역의 깊은 심부(深部), 도서지역(島嶼地域)의 깊은 심부 또는 해저심층(海底深層)의 암반지층에서와 같은 해안 해저지역(海岸海底地域)의 지하 대수층(帶水層)에는 옛날의 고해수계(古海水系)의 지하수가 존재한다.

해안지역, 도서지역의 지하암반층에는 천수성의 담수에 해수의 유입으로 인한 염수성의 지하수가 혼합되어 존재하는데, 밀도가 높은 염수성의 지하수가 담수성의 지하수보다 심도가 깊은 곳에 존재하며, 경계지역보다 깊은 곳에서는 담수와 해수가 혼합된 상태의 염수성 지하수가 존재한다.

해안지역의 깊은 심부, 도서지역의 깊은 심부 또는 해저암반의 지하수는 파도(波濤)나 조석(潮汐) 등에 영양을 받지 않고, 정지되어 확산하지 않고 존재하는 염수로, 수질은 대수층(帶水層)에서 암석의 종류, 압력, 온도 등의 조건에 따라서 수중에 존재하는 미네랄성분의 조성은 상당한 차이가 있으나, 일반적으로 칼슘(Ca) 함량이 높은 염수로 존재하는 특성이 있다.

해안지역의 깊은 심부, 도서지역의 깊은 심부 또는 해저암반의 대수층에 존재하는 지하염수는, 염수 중의 나트륨(Na)성분이 암석에 함유된 칼슘(Ca)성분과 다음 반응식(1)에서와 같이 이온치환반응에 의해서 수중에 칼슘함량이 증가하게 되면서 Ca(·Na)-Cl형의 염수가 생성된다.

X-Ca²⁺ + 2Na⁺ → 2(X-Na⁺) + Ca²⁺ …………………………………………(1)

여기서 X는 암석의 본체(本體)이다.

부산 영도 해안지역의 해저암반을 깊이 260m까지 굴착하여 취수한 지하염수, 부산 다대포 해안지역의 해저암반을 깊이 1,050m까지 굴착하여 취수한 지하염수와 강화 교동도 해안지역의 해저암반을 깊이 1,002m까지 굴착하여 취수한 지하염수의 성분을 분석한 결과는 다음 표2의 내용과 같았다.

표2 해안지역 해저암반에서 지하염수의 주요성분 분석치

성분	부산 영도 260m 지하염수	부산 다대포 1,050m 지하염수	강화 교동도 1,002m 지하염수
Na(㎎/ℓ)	1,827	6,032	3,243
Ca(㎎/ℓ)	11,185	3,312	2,836
Mg(㎎/ℓ)	518.4	1,318	431
K(㎎/ℓ)	175.5	160	-
¹⁷O-NMR 반치폭(㎐)	78	-	65.5
일반세균(CFU/㎖)	-	-	425
총대장균군(MPN/100㎖)	-	-	불검출

상기 표1에서 보는 바와 같이 해안지역 해저암반의 지하염수는 해수에 비해서 Na성분은 감소했지만, Ca성분은 높게 함유된 Ca(·Na)-Cl형의 염수성 지하수로 존재하는 특징이 있다. 그리고 해저암반의 염수는 미네랄성분의 광화작용(Mineralization)과 고압에서 장기간 존재하면서 숙성되어 핵자기공명(核磁氣共鳴, Nuclear magnetic resonance) ¹⁷O-NMR 스펙트럼(Spectrum)의 반치폭 값(㎐)이 적으면서 표면장력이 적어 침투성이 좋은 특징도 있는 것으로도 알려져 있다.

상기 표층해수, 해양 심층수, 해안지역의 지하암반염수, 도서지역의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수와 같은 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 활 성화로 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, 릴랙제이션(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 자활성(自活性)을 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, 해수면에서 수심 50m보다 깊은 해저심층에서는, 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 미네랄성분이 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.

본 발명에서는 표층해수(表層海水), 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수(海洋深層水), 해안지역(海岸地域)의 지하암반염수(地下岩盤鹽水), 도서지역(島嶼地域)의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수(海底地下岩盤鹽水)와 같은 해수를 취수하여 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법을 제시하는데, 이하 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

Ⅰ. 해수의 취수 및 전처리 여과단계

표층해수(表層海水), 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수(海洋深層水), 해안지역(海岸地域)의 지하암반염수(地下岩盤鹽水), 도서지역(島嶼地域)의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수(海底地下岩盤鹽水)와 같은 해수를 취수한 다음, 모래여과(Sand filter)를 하여 수중의 부유물질(SS: Suspended solid)의 농도가 20∼50㎎/ℓ 범위로 전처리 여과된 해수는 살균처리 단계로 보낸다.

표층해수나 해양 심층수의 취수방법은 해저에 배관을 설치하여 펌프(Pump)로 취수하던가, 취수정을 해수면 보다 낮게 설치하여 사이펀(Siphon) 원리에 의해서 취수하여 집수조로 보낸다.

그리고 해안지역(海岸地域)의 지하암반염수(地下岩盤鹽水), 도서지역(島嶼地域)의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수(海底地下岩盤鹽水)와 같은 해수의 취수는 지하암반(地下岩盤)의 대수층(帶水層)까지 취수정(취수공)을 굴착(掘鑿)하고, 이 취수정에 취수펌프를 설치하고, 취수펌프로 지하염수(地下鹽水)를 취수하여 집수조로 보낸다.

취수공의 굴착은 충적층 부위는 외부 케이싱(Casing)을 설치한 후에 견고한 암반선 까지 더 굴착하며, 이때 최초 지층 굴착구경은 최초 그라우팅(Grouting) 두께를 확보할 수 있도록 외부 케이싱 구경보다 최소한 100㎜φ이상 크게 굴착한다.

그라우팅은 상부구간 착정(鑿井) 종료 후에 상부로부터 오염된 물의 유입을 방지하기 위해서 케이싱과 착정경 사이의 공간에 착정경 저부에서부터 역순환식 압력 시멘트 그라우팅을 하며, 이때 그라우팅은 주입재가 지표로 역류할 때까지 시행한다. 그라우팅 주입재는 벤토나이트가 3vol%정도 함유한 시멘트(Cement)혼합물을 사용한다.

취수정은 그라우팅이 완전히 고결된 후에 150∼250㎜φ정도의 구경으로 하부 대수층까지 굴착한 후에 공 내 TV-카메라 검증을 하여 그라우팅 시공상태, 케이싱 설치상태, 대수층 상태 등을 확인하여 이상이 없으면 수중모터펌프를 설치하고, 취수 량을 자동으로 측정할 수 있는 계측기 및 보호장치를 설치한다.

그리고 취수정에는 감시정과 연속 자동계측장치(원수의 수위, 전기전도도, 온도, pH 등)를 설치한다. 상기 취수정에서 취수된 지하염수는 집수조로 이송한다.

집수조는 밀폐된 뚜껑을 설치하고 살균장치와 에어필터(Air filter)를 설치한다.

집수조에 저장된 해수는 전처리여과공정의 모래를 충전한 모래여과탑으로 보내어 수중의 부유물질(SS: Suspended solids)을 제거한 다음, 살균처리단계로 보낸다.

모래여과탑에 충전하는 모래는, 유효경(Effective size)이 0.45∼0.7㎜, 균등계수(Uniformity coefficient)는 1.7 이하, 최대경은 2.0㎜ 이하, 최소경은 0.3㎜ 이하가 되지 않은 모래를 충전한다. 부득이한 경우에도 최대경을 초과하는 것과 최소경 이하인 것을 1% 이하가 되도록 한다.

상기 모래여과탑은 급속모래여과 또는 완속모래여과를 하며, 수량과 수중의 부유물질의 농도에 따라서 둘 중에서 하나를 선택하며, 급속모래여과의 경우에는 여과속도를 120∼200m/일, 여층의 두께는 60∼70㎝로 설계하며, 급속모래여과의 경우에는 여과속도를 4∼5m/일, 여층의 두께는 70∼90㎝로 설계한다.

해수 중에 탁도(濁度)가 2도(NTU, Nephelometric Turbidity Unit)이하로, 부유물질농도가 낮아서 문제가 되지 않은 경우는 상기 모래여과를 생략하고, 취수된 해수를 살균처리단계로 보낸다.

Ⅱ. 살균처리단계

일반적으로 물의 살균은, 110∼120℃로 가열하는 가열살균, 고압 하에서 가 열살균, 자외선조사에 의한 살균, 방사선(γ-선)조사에 의한 살균, 열 또는 광전자빔의 조사에 의한 살균, 전기산화에 의한 살균, 산화제(살균제) 주입에 의한 살균, 고주파고압전원의 방전처리에 의한 살균, 가압통전처리(加壓通電處理)에 의한 살균, 교류고전계(交流高電界)의 펄스(Pulse)처리에 의한 살균, 교류 전원을 인가하여 통전(通電) 때 발생하는 줄열(Joule's heat)에 의한 살균, 직류전원의 통전에 의한 살균 또는 자화처리(자기처리라 하기도 함) 중에서 한 종류 이상의 살균처리방법을 조합한 방법에 의해서 살균처리를 한다.

해수를 염소(Cl₂), 이산화염소(ClO₂), 차아염소산염(NaClO, KClO, Ca(ClO)₂ 등), 산화염소(Cl₂O), 클로로이소시아누레이트(Chloroisocyanurates), 과산화수소(H₂O₂), 오존(O₃)과 같은 산화제에 의한 살균처리나, 방사선(γ선)조사에 의한 살균, 전자빔의 조사에 의한 살균, 전기산화에 의한 살균, 고주파고압전원의 방전처리에 의한 살균과 같이 산화성 물질을 생성하여 살균처리를 하는 경우에는, 인체에 유해한 브로민산염(Bromate salt), 염소산(HClO₃), 클로로아세트산(Chloroacetic acid), 디클로로아세트산(Dichloroacetic acid), 클로로포름(Chloroform), 디브로모클로로메탄(Dibromochloromethane), 트라이할로메테인(Trihalomethane), 트라이클로로아세트산(Trichloroacetic acid), 브로모폼(Bromoform), 브로모다이클로로메테인(Bromodichloromethane), 폼알데하이드(Formaldehyde) 등의 산화반응물이 생성될 수 있기 때문에 산화제나 산화성 물질이 생성되는 살균처리방법은 하여서는 안 된다.

본 발명에서 살균처리는 인체에 유해물질이 생성되지 않는 자화처리(磁化處理)와 교류고전압(交流高電壓)에 의한 정전압처리에 의해서 살균처리하는 방법을 도 2 "살균처리공정도"를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 자화처리공정

상기 전처리 여과된 해수가 해수저장조(1)에 공급되면, 해수이송펌프(2)로 자화장치(3)에 공급하여 자화처리를 한 다음, 살균처리조(4)로 보낸다.

상기 자화장치(3)는, 합성수지(PVC, PE, 스티렌 수지 등), 에보나이트 (Ebonite), FRP, 베이클라이트(Bakelite)와 같은 절연성 재료의 원통형 도전관에 감은 코일(Coil)에 0.5∼5볼트(Volt) 범위의 저전압의 전류를 인가하면 코일의 내부에는 자기장(磁氣場)이 형성되도록 한 솔레노이드형(Solenoid type) 자화장치나, 또는, 자속밀도(磁束密度)가 10,000∼15,000G(Gauss) 범위로 착자(着磁)된 영구자석을 설치한 자화장치 중에서 한 종류를 사용한다.

유체(물)가 자화장치(3)의 N극과 S극 사이의 자계(磁界)를 직각방향으로 통과하게 되면 자기유체역학(MHD: Magneto-Hydro-Dynamics)에 의해서 기전력이 발생하면서 전자의 파동(波動)에 의해서 물 분자의 집단이 붕괴하여 미세화되면서 표면장력(表面張力)이 적어져 침투력(浸透力)이 높게 되며, 산화환원전위 값이 떨어지면서 물은 개질처리된다. 또한, 수중에 포함된 대장균, 레지오넬라균, 내성균과 같은 세균을 사멸시키는 한편, 세균의 세포를 파괴하여 살균처리되거나, 세균의 생육을 억제하게 된다.

자화처리에 의한 살균처리는 단독으로 하는 것보다는, 상기에서 언급한 다른 살균처리방법과 조합하여 처리를 하면 살균처리 효율을 더욱더 향상할 수 있기 때문에 본 발명에서는 자화처리에 의한 살균처리 다음에, 교류고전압에 의한 정전압처리에 의한 살균처리를 조합한 처리로 하여 인체에 유해한 부반응물이 생성되지 않는 살균처리방법으로 한다.

세균의 세포분열이나 세포막의 삼투압조정과 같은 중요한 기능은, 세포 내의 미약한 전기신호(펄스신호)에 의해서 제어되고 있다. 물을 자화장치의 자계에서 자화처리 하면 기전력에 의해 직류전류를 흐르게 되고, 수중에 포함된 세균의 세포막에 직류전류를 직격(直擊)으로 인가되면, 펄스에 의한 명령계통에 이상이 발생하면서 세포의 삼투압조정기능에 장애를 주어 모든 세균의 세포를 최종적으로 사멸시킬 수 있게 된다.

전처리 여과된 해수가 자화장치(3)의 N극과 S극 사이의 자계를 직각방향으로 통과할 때 발생전압(E)은 물의 유속(V)과 자화장치(3)의 N극과 S극 사이의 자력(B)에 비례하는 전자유도(電磁誘導)의 법칙이 성립하며, MHD전위차는 자력(磁力)과 유체의 유속의 크기에 비례한다.

E = V×B ………………………………………………………(17)

자화처리는 자화장치의 자력(자속밀도)이 높을수록, 자계를 통과하는 유체의 유속이 클수록 자화처리 효율이 향상된다. 그래서 본 발명에서는 자속밀도가 4,000∼12,000G(Gauss) 범위 자석을 사용하고, 자계를 통과하는 유체의 유속은 2∼6m/sec 범위가 되도록 자계의 단면적을 설정한다.

그래서 정상운전에서보다 처리용량이 작아, 해수이송펌프(2)에서 자화장치(3)에 공급하는 유량으로 자계에서 유속이 2m/sec 이하가 되는 경우는, 자화장치(3)에서 배출되는 유량의 일부를 해수저장조(1)로 반송하여, 자계에서 유속이 2m/sec 이상 되도록 운전한다.

상기 영구자석은 자속밀도가 높은 네오디뮴자석(Nd-Fe-B) 또는 사마륨코발트자석(Sm-Co)을 사용하는 것이 바람직하다. 자화는 아주 짧은 수 피코초(Picosecond)에 처리되기 때문에. 자계에서 유체의 체류시간은 크게 문제되지 않는다.

유해미생물의 오염 정도가 낮은 경우는 상기 자화처리공정을 생략하고, 상기 전처리 여과된 해수가 해수저장조(1)에 공급되면, 해수이송펌프(2)로 교류고전압(交流高電壓)에 의한 살균공정의 살균처리조(4)로 보낸다.

2. 교류고전압(交流高電壓)에 의한 살균공정

교류고전압(交流高電壓)에 의한 살균공정은, 살균처리조(4) 내에 교류고전압을 인가(印加)하는 고전압인가전극(5)과 대지의 접지(接地, 7)에 연결한 접지전극(6)을 교호적(交互的)으로 설치한 구조로 구성되어 있다.

상기 자화처리공정에서 자화처리된 1차 탈염수를 살균처리조(4)로 공급하면서 교류고전압발생장치(8)의 출력단말(8e)로부터 6,000∼10,000 볼트(Volt)의 교류고전압을 20분∼6시간 동안 인가하면 세균이 전살(電殺)되어 살균처리한 다음, 목욕용수저장조(9)로 보낸다.

상기 교류고전압발생장치(8)는 도 2에 나타낸 것처럼 교류고전압발생용의 변압기이며, 성층 철심(8c)을 이용한 외철형 원형 코일 타입의 것을 사용하며, 110∼220볼트(Volt)의 교류 전원을 가변저항(8a)으로 조정하는 전류를 변압기의 1차 측 회로의 1차권선(8b)에 접속하고, 변압기의 2차 측 회로에서 2차권선(8d)의 절연단말(8f)은 절연처리를 하고, 2차권선(8d)의 출력단말(8e)은 살균처리조(4)의 고전압인가전극(5)에 접속시킨다. 그리고 교류고전압발생장치(8)는 대지에 접지(8g)처리 한다.

교류고전압발생장치(8)에 110∼220볼트(Volt)의 교류 전원을 접속하고, 가변저항(8a)을 조정하여 변압기의 2차 측 출력단말(8e)에서 6,000∼10,000 볼트(Volt)의 교류고전압을 살균처리조(4)의 고전압인가전극(5)에 인가(印加)하면 대지에 접지(7)처리 한 접지전극(6) 사이에서는 정전압(靜電壓)이 발생하면서 수중에 포함된 모든 세균을 사멸시켜 살균처리된다.

살균처리조(4)의 용량은, 1차 탈염수의 상태와 교류고전압의 인가전압에 따라서 살균처리시간을 결정하지만, 일반적으로 4∼6시간으로 한다. 그리고 살균처리조(4)의 재질은 내염성이면서 내식성 재질을 사용하는데, 콘크리트(Concrete)구조물에 에폭시수지(Epoxy resin), 유리섬유강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic) 또는 고무 중에서 한 종류를 코팅(Coating)하거나, 또는, 라이닝(Lining)한 것, PVC(Polyvinyl chloride), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene copolym), PE(Polyethylene), PP(Polyethylene), 타이타늄(Titanium) 또는 내염성 강 중에서 한 종류를 사용한다.

고전압인가전극(5)과 접지전극(6)은 5∼20㎝ 간격으로 설치를 하고, 재질은 내염성이면서 내식성 재질인 타이타늄 판(Titanium plate) 또는 타이타늄 판에 RuO₂-TiO₂를 코팅한 것을 사용한다.

상기 취수된 해수 중에서 부유물질의 농도가 낮아 탁도(濁度)가 2도(NTU)이면서, 유해미생물이 문제되지 않는 경우는, 취수된 해수를 직접 해수탕용수로 이용한다.

Ⅲ. 해수탕용수로 이용하는 단계

상기 살균처리단계에서 살균처리된 해수가 목욕탕용수저장조(9)에 공급되면 목욕탕용수이송펌프(10)로 온탕조에는 가열 후 온수로 공급하고, 냉탕에는 그대로 냉탕조에 공급한다.

그리고 해수욕을 끝마친 다음에는, 염분이 함유되어 있지 않은 담수를 가열공정으로 보내어 가온처리한 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]

상기 표2에 제시된 강화 교동도 지면에서 1,002m 지하 암반에서 취수한 지하염수 1.5톤(1.5㎥)을 직경 1,280㎜Φ, 높이 1,480㎜ 폴리에틸렌탱크(Polyethylene tank)에 주입하고, 용량이 6㎥/시간인 원심펌프(Centrifugal pump) 토출부에 자속밀도가 11,200가우스(Gauss)로 착자(着磁)된 네오디뮴자석(Nd-Fe-B) 영구자석을 설치한 자화기의 자계를 2.2m/sec로 통과하도록 하면서 상기 폴리에틸렌탱크로 100% 반송하면서 30분간 자화처리를 한 다음, 가로 1,200㎜, 세로 1,200㎜, 높이 1,500㎜인 폴리에틸렌탱크에 가로 1,000㎜, 세로 1,000㎜인 타이타늄 판 6매를 설치하고, 이중 3매는 대지에 접지처리하고, 나머지 3매는 교류고전압발생장치의 출력단자 연결된 살균처리조에 자화처리한 해수를 주입하고, 교류고전압발생장치로부터 9,000볼트(Volt)의 고전압을 인가하면서 처리시간별 살균처리 상태를 측정한 결과는 다음 표3의 내용과 같았다.

표3 해수를 살균처리한 결과

항목	원수	자화처리수	교류고전압(처리시간)
항목	원수	자화처리수	20분	1시간	2시간	3시간
일반세균(CFU/㎖)	425	126	52	18	6	불검출

본 발명의 살균처리방법은 자화처리와 교류고전압을 인가한 정전압에 의한 물리적인 살균방법으로, 산화제에서 같은 화학적 살균처리가 아니기 때문에 유해 부반응물질이 생성되지 않으면서, 상기 표3에서 보는 바와 같이 완벽한 살균을 할 수 있는 효과가 있기 때문에 해수나 음료수의 살균처리에 널리 이용될 것으로 기대된다.

도 1은 음료수를 생산하는 전체공정도

도 2는 살균처리공정도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 해수 저장조 2: 해수이송펌프

3: 자화장치(磁化裝置) 4: 살균처리조

5: 고전압인가전극(高電壓印加電極) 6: 접지전극(接地電極)

7: 접지(接地) 8: 교류고전압발생장치

8a: 가변저항(可變抵抗) 8b: 1차권선(一次卷線)

8c: 철심(鐵心) 8d: 2차권선(二次卷線)

8e: 출력단말(出力端末) 8f: 절연단말(絶緣端末)

8g: 접지(接地) 9: 목욕용수저장조

10: 목욕용수이송펌프 N: 자석의 N극

S: 자석의 S극

Claims

표층해수(表層海水), 해양 심층수(海洋深層水), 해안지역(海岸地域)의 지하암반염수(地下岩盤鹽水), 도서지역(島嶼地域)의 지하암반염수 또는 해저지하암반염수(海底地下岩盤鹽水) 중에서 한 종류의 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리에 있어서,

상기 취수한 해수를 모래여과에 의한 수중의 부유물질(Suspended solid)을 제거한 여과수를 생산하는 해수의 취수 및 전처리 여과단계,

상기 여과수에 함유된 유해미생물을 자화처리와 교류고전압처리(交流高電壓處理)로 살균처리된 해수로 처리하는 살균처리단계,

상기 살균처리된 해수를 해수탕용수로 이용하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있는 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 취수한 해수를 해수탕에 공급하여 목욕용수로 처리하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 취수한 해수를 자화처리와 교류고전압처리(交流高電壓處理)로 살균처리된 해수로 처리하여 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 여과수에 함유된 유해미생물을 교류고전압처리(交流高電壓處理)로 살균처리된 해수로 처리하여 해수를 해수탕의 목욕용수로 처리하는 방법.