KR20110023431A - 수중 나노버블 발생장치 및 자동 물 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 나노버블 발생장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 나노 사이즈의 다공이 형성되고, 수조의 내부에 배치되는 나노필름과; 상기 나노필름에 압축공기를 통과시켜 나노버블을 발생시키는 압축공기 발생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 나노버블 발생장치에 관한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 나노 사이즈의 다공이 형성된 상태로 상기 수조의 내부에 배치된 상기 나노필름에 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기를 통과시켜 나노버블을 발생시키기 때문에 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있고, 증가된 용존산소량을 포화상태로 장기간 유지할 수 있음은 물론, 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 없고, 초기 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 유지 관리비가 저렴한 효과가 있다.

나노필름, 압축공기 발생부

Description

수중 나노버블 발생장치 및 자동 물 공급장치{UNDERWATER NANO BUBBLE OCCURRENCE SYSTEM AND AUTO WATER FEED MECHANISM}

본 발명은 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있고, 증가된 용존산소량을 포화상태로 장기간 유지할 수 있음은 물론, 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 없고, 초기 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 유지 관리비가 저렴한 수중 나노버블 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 종래에는 수중에 나노버블을 발생시키기 위해 진공상태에서 나노버블을 발생시키거나 프로펠러 등을 회전시킴으로써, 나노버블을 발생시키는 방식이 주로 활용되어 왔다.

그러나, 상기 종래의 방식은 초기 설치비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 에너지 비용도 많이 발생되고, 복잡한 구조로 인해 유지 관리비 또한 다량 발생하는 문제점이 있다.

또한, 용존산소량을 증가시키기 위해 압축산소를 고압으로 물에 분사시킬 경우 용존산소량을 용이하게 증가시킬 수 없을 뿐만 아니라 압축산소를 지속적으로 분사시키기 위해 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 있다.

따라서, 본 발명자는 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있고, 증가된 용존산소량을 포화상태로 장기간 유지할 수 있음은 물론, 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 없고, 초기 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 유지 관리비가 저렴한 수중 나노버블 발생장치를 제안하고자 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있고, 증가된 용존산소량을 포화상태로 장기간 유지할 수 있음은 물론, 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 없고, 초기 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 유지 관리비가 저렴한 수중 나노버블 발생장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 나노 사이즈의 다공이 형성되고, 수조의 내부에 배치되는 나노필름과; 상기 나노필름에 압축공기를 통과시켜 나노버블을 발생시키는 압축공기 발생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 나노버블 발생장치를 제공한다.

여기서, 상기 압축공기 발생부와 상기 나노필름 사이에는 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기에 포함된 이물질을 여과시키는 필터가 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 압축공기 발생부와 상기 필터 사이에는 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기의 압력을 정압으로 조절하는 정압공기조절부가 구비되는 것이 바람직하다.

더불어, 개방형성된 상부에 상기 나노필름이 구비되고, 일측에 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기가 유입되는 압축공기 유입구가 형성된 압축공기 유입부가 상기 수조의 내부에 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 수중 나노버블 발생장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 물 공급장치를 제공한다.

본 발명은 나노 사이즈의 다공이 형성된 상태로 수조의 내부에 배치된 나노필름에 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기를 통과시켜 나노버블을 발생시키기 때문에 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있고, 증가된 용존산소량을 포화상태로 장기간 유지할 수 있음은 물론, 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 없고, 초기 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 유지 관리비가 저렴한 효과가 있다.

그리고, 상기 압축공기 발생부와 상기 나노필름 사이에 구비된 필터가 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기에 포함된 이물질을 여과시키기 때문에 상기 압축공기가 상기 나노필름을 통과하는 중에 상기 나노필름이 파손될 우려가 없음은 물론, 이로 인해 나노버블을 보다 용이하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

더불어, 상기 압축공기 발생부와 상기 필터 사이에 구비된 정압공기조절부가 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기의 압력을 정압으로 조절하기 때문에 나노버블을 보다 용이하게 발생시킬 수 있음은 물론, 나노버블 보다 큰 기포가 발생되는 것을 방지함으로써, 용존산소량이 감소하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 나노필름을 장기간 동안 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 개방형성된 상부에 상기 나노필름이 구비되고, 일측에 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기가 유입되는 압축공기 유입구가 형성된 압축공기 유입부가 상기 수조의 내부에 구비되기 때문에 상기 압축공기가 상기 나노필름을 보다 용이하게 통과함으로써, 나노버블을 보다 원활하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 자동 물 공급장치가 수중 나노버블 발생장치를 포함하여 이루어지기 때문에 나노버블이 발생함으로써, 용존산소량이 증가된 상태의 물을 농가 또는 축사 등에 신속하게 정량 급이할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내부에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 수중 나노버블 발생장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

본 발명의 일실시예인 수중 나노버블 발생장치는 도 1에서 보는 바와 같이 크게, 나노필름(10) 및 압축공기 발생부(20)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 나노필름(10)은 수조(8)의 내부에 배치되는 것으로써, 나노 사이즈의 다공이 형성된다.

상기 나노필름(10)으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리우레탄 등을 사용할 수 있겠으나, 바람직하게는 물분자, 특히 0.2마이크로의 물분자는 투과되지 않으며, 공기만 투과될 수 있는 70nm 미만의 다공이 형성된 폴리에틸렌을 사용하는 것이 더욱 좋다.

상기 나노필름(10)은 상기 수조(8)의 내측벽 하부에 테두리가 접촉된 상태로 구비될 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 오릴레스(oilless)콤프레셔 등의 상기 압축공기 발생부(20)는 상기 나노필름(10)에 압축공기를 통과시켜 나노버블을 발생시키기 위한 것이다.

이때, 상기 압축공기 발생부(20)는 상기 나노필름(10)에 압축공기를 보다 용이하게 통과시키기 위해 상기 수조(8)의 외부에 구비되는 것이 좋다.

상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기가 상기 나노필름(10)을 통과함으로써, 수중에 나노버블이 발생됨으로 인해 상기 수조(8)의 내부에 수용된 수 중의 용존산소량을 증가시킬 수 있고, 증가된 용존산소량을 포화상태로 장기간 유지할 수 있게 된다.

즉, 증가된 용존산소량을 최대 5일까지 포화상태로 유지할 수 있게 되는 것이다.

다음으로, 개방형성된 상부에 상기 나노필름(10)이 구비되고, 일측에 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기가 유입되는 압축공기 유입구(510)가 형성된 압축공기 유입부(50)가 도 1에서 보는 바와 같이 상기 수조(8)의 내부에 구비되는 것이 좋다.

보다 구체적으로, 상기 수조(8)의 내부에 물(9)이 수용된 상태에서 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기가 상기 압축공기 유입구(510)를 통해 상기 압축공기 유입부(50)로 유입됨과 동시에 상기 나노필름(10)을 통과함으로써, 수중에 나노버블이 발생되게 된다.

이와 같이 개방형성된 상부에 상기 나노필름(10)이 구비되고, 일측에 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기가 유입되는 압축공기 유입구(510)가 형성된 압축공기 유입부(50)가 상기 수조(8)의 내부에 구비되기 때문에 상기 압축공기가 상기 나노필름(10)을 보다 용이하게 통과함으로써, 나노버블을 보다 원활하게 발생시킬 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 상기 압축공기 발생부(20)와 상기 나노필름(10) 사이에는 도 1에 서 보는 바와 같이 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기에 포함된 이물질을 여과시키는 필터(30)가 구비되는 것이 좋다.

이와 같이 상기 압축공기 발생부(20)와 상기 나노필름(10) 사이에 구비된 상기 필터(30)가 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기에 포함된 이물질을 여과시키기 때문에 상기 압축공기가 상기 나노필름(10)을 통과하는 중에 상기 나노필름(10)이 파손될 우려가 없음은 물론, 이로 인해 나노버블을 보다 용이하게 발생시킬 수 있는 이점이 있다.

다음으로, 상기 압축공기 발생부(20)와 상기 필터(30) 사이에는 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기의 압력을 정압으로 조절하는 레규레이터 등의 정압공기조절부(40)가 구비되는 것이 좋다.

이와 같이 상기 압축공기 발생부(20)와 상기 필터(30) 사이에 구비된 상기 정압공기조절부(40)가 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기의 압력을 정압으로 조절하기 때문에 나노버블을 보다 용이하게 발생시킬 수 있음은 물론, 나노버블 보다 큰 기포가 발생되는 것을 방지함으로써, 용존산소량이 감소하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 상기 나노필름(10)을 장기간 동안 사용할 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명은 농가 및 축사 또는 산업현장 등에서 사용할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 나노 사이즈의 다공이 형성된 상태로 수조(8)의 내부에 배치된 상기 나노필름(10)에 상기 압축공기 발생부(20)로부터 배출된 압축공기를 통과시켜 나노버블을 발생시키기 때문에 수중의 용존산소량을 증가시킬 수 있고, 증가된 용존산소량을 포화상태로 장기간 유지할 수 있음은 물론, 산소통을 지속적으로 교환해야 하는 번거로움이 없고, 초기 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라 구조가 간단하여 유지 관리비가 저렴한 이점이 있다.

이하, 본 발명의 수중 나노버블 발생장치를 실시예 및 비교예를 들어 상세히 설명한다.

[실시예]

물 100L를 수용할 수 있는 수조, 70nm 미만의 다공이 형성되고 면적이 0.3m²인 폴리에틸렌 나노필름, 오일레스콤프레셔 및 레규레이터를 이용하여 수중 나노버블 발생장치를 제작하였고, 이때 폴리에틸렌 나노필름에 1.5kg/cm²의 압축공기가 통과되도록 레규레이터를 조절하여 사용하였고, 또한 필터를 통해 오일레스콤프레셔로부터 배출되는 압축공기에 포함된 수분 및 이물질을 여과시켰다. 폴리에틸렌 나노필름을 통과하여 발생한 나노버블의 크기는 410~540nm로 측정되었다.

[비교예]

비교예로서, N사(社)의 나노버블 발생장치를 사용하였고, 이는 투입한 물을 진공영역에서 고속 선회시켜 급격히 증대된 유속과 물의 나선에너지 운동에 의해 순간적으로 나노버블을 발생시킨다.

[실험예 1]

상기 실시예 및 비교예의 나노버블 발생장치를 각각 사용하여 100L의 물에 나노버블을 각각 발생시켰고, 물의 용존산소가 포화상태로 도달되는 시간을 120분 범위 내에서 3회 측정하였고, 그 결과는 표 1과 같다.

[표 1] 용존산소 포화상태 도달시간 측정 결과

	실시예	비교예
용존산소 포화상태 도달시간	1분	20분 초과

이와 같이 상기 실시예의 물의 용존산소 포화상태 도달시간은 1분이 소요된 것으로 측정되었고, 상기 비교예의 물의 용존산소 포화상태 도달시간은 20분이 초과된 것으로 측정되었다.

이는 상기 실시예의 물에 발생된 410~540nm 크기의 나노버블이 상기 실시예의 물의 용존산소가 포화상태로 도달되는 것을 촉진시켰기 때문에 상기 비교예의 물의 용존산소 포화상태 도달시간보다 현저하게 단축된 것으로 사료된다.

[실험예 2]

실시예의 수중 나노버블 발생장치에 의해 처리된 물을 토마토 재배시 1일 1 회 1시간 관주처리 하였고, 이때 물과 함께 양액을 동시에 공급하였다(처리구). 그리고 실시예의 나노버블 발생장치에 의해 처리되지 않은 물을 이용하여 처리구와 같은 방법으로 관주처리하였고, 이때 물과 함께 양액을 동시에 공급하였다(대조구). 처리구와 대조구에 대하여 수확량 및 신선도 유지기간을 대비한 결과 처리구의 수확량이 20% 많았고, 또한 신선도 유지기간도 처리구가 대조구에 비하여 1~2일이 증가하였다.

[실험예 3]

실시예의 수중 나노버블 발생장치에 의해 처리된 물을 상추씨앗이 뿌려진 씨앗발아판에 1일 1회 분사하여 상추씨앗을 발아시켰다(처리구). 그리고 실시예의 나노버블 발생장치에 의해 처리되지 않은 물을 처리구와 동일한 방법으로 분사하여 상추씨앗을 발아시켰다(대조구). 처리구와 대조구의 발아효율 및 발아기간을 대비해본 결과 처리구가 대조구에 비하여 발아효율이 30%이상 우수하였으며, 또한 발아기간도 50%가 단축되었다.

그리고 72시간 경과후의 처리구 및 대조구의 상추씨앗 발아상태를 촬영한 사진은 도 2 및 도 3과 같다. 도 2 및 도 3과 같이 처리구의 상추씨앗의 발아상태가 대조구에 비하여 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 수중 나노버블 발생장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고,

도 2는 실험예 3의 처리구의 상추씨앗이 72시간 경과 후 발아한 상태를 촬영한 사진이고,

도 3은 실험예 3의 대조구의 상추씨앗이 72시간 경과 후 발아한 상태를 촬영한 사진이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

8: 수조, 9; 물,

10; 나노필름, 20; 압축공기 발생부,

30; 필터, 40; 정압공기조절부,

50; 압축공기 유입부, 510; 압축공기 유입구

Claims (5)

1. 나노 사이즈의 다공이 형성되고, 수조의 내부에 배치되는 나노필름과;

   상기 나노필름에 압축공기를 통과시켜 나노버블을 발생시키는 압축공기 발생부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 나노버블 발생장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 압축공기 발생부와 상기 나노필름 사이에는 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기에 포함된 이물질을 여과시키는 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 나노버블 발생장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 압축공기 발생부와 상기 필터 사이에는 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기의 압력을 정압으로 조절하는 정압공기조절부가 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 나노버블 발생장치.
4. 제 1항에 있어서,

   개방형성된 상부에 상기 나노필름이 구비되고, 일측에 상기 압축공기 발생부로부터 배출된 압축공기가 유입되는 압축공기 유입구가 형성된 압축공기 유입부가 상기 수조의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 나노버블 발생장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 수중 나노버블 발생장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 물 공급장치.

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