KR20150044154A - 생태 독성 감시 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 생태 독성 감시 장치는 빛을 차단하는 케이스와, 상기 케이스 내부에서 독성을 감지하기 위하여 조류와 발광미생물을 오염수와 혼합하여 형광 및 발광을 발현하는 측정장치와, 상기 측정장치에서 감지한 형광량과 발광량을 함께 측정하는 검출부를 포함할 수 있다.

Description

생태 독성 감시 장치 및 방법{Ecology Toxicity Monitoring Device and Method Thereof}

본 발명은 생태 독성 감시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 생물종으로 다수의 독성을 감시하는 생태 독성 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 화학물질, 중금속, 휘발성 유기 오염물질과 같은 환경유해오염물질은 다양한 배출경로와 물리·화학·생물학적 기작을 통하여 생태계로 독성물질의 형태로 유입되어 생물체 내에 축적되고 수질오염을 일으키는 등 생태계를 파괴함으로써 인간의 생활에도 심각하게 위협받고 있다.

따라서 산업시설로부터 배출되는 환경유해오염물질을 실시간으로 모니터링하고 오염시 적정의 처리시설을 통하여 생태 독성을 저감시키는 조치가 요구되어 관련분야의 연구 및 사업이 진행되고 있고 이와 함께 다양한 환경유해오염물질로부터 생태계를 보호하기 위한 생태 독성 감시 장치에 대한 연구도 활발히 수행 중에 있으며 이를 위한 수질 검사 장비 및 시스템이 개발되어 사용되고 있다.

생태 독성을 유발하는 환경유해오염물질을 측정하는 방법은 물리화학적으로 정량 및 정성 측정 분석을 통하여 독성을 감지하는 기기분석방법과 독성물질에 대하여 반응하는 생물체를 이용하는 생물학적 방법이 있다. 자연상태에서 존재하는 형태와 양을 정확히 알기 어렵기 때문에 물리화학적 기기분석방법은 정확하지만 실시간에 대한 신속대응이 어렵고 예상되는 독성물질의 종류 및 양을 빠른 시간 내에 분석하기 어려운 측면이 있으나 생물체를 이용하는 생물학적인 방법은 상대적으로 빠른 시간 내에 생태 독성을 감시할 수 있고 단시간 내에 오염물질의 종류와 양을 추정할 수 있는 특징이 있어 생물체를 이용한 생태 독성 감시 장치가 적용된 사례가 더 많은 것으로 보고되고 있다.

생물체를 이용하는 생태독성감시장치의 종류는 일반적으로 생물체의 종류에 따라서 구분이 되고 장치의 구성요소가 변화된다. 다양한 생물체(호기성 미생물, 질산화 미생물, 황산화 미생물, 발광 미생물, 반달말 등의 조류 등)를 이용하여 외부 오염물질에 따라서 반응하는 생물체의 성장속도, 호흡율, 발광도 등을 측정하는 원리가 대부분이나 이러한 장치들은 단일 생물종을 이용하는 방식으로써 해당되는 생물종이 반응하는 유해오염물질만 감시가 가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 생물종을 함께 적용하여 단일의 감시장치로 다수의 독성을 감시하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복수의 생물종을 함께 적용하여 다수의 독성에 대한 빠른 대책을 수립하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 생태 독성 감시 장치는 빛을 차단하는 케이스와, 상기 케이스 내부에서 독성을 감지하기 위하여 조류와 발광미생물을 오염수와 혼합하여 형광 및 발광을 발현하는 측정장치와, 상기 측정장치에서 감지한 형광량과 발광량을 함께 측정하는 검출부를 포함할 수 있다.

상기 측정장치는 상기 케이스 내부에서 독성을 감지하기 위하여 상기 조류를 사용하여 발생하는 형광을 감지하기 위하여 암실로 형성된 형광측정부와, 상기 형광측정부에서 상기 조류의 생장을 위한 광원부와, 상기 케이스 내부에서 독성을 감지하기 위하여 상기 발광미생물을 사용하여 발광하는 빛을 감지하기 위하여 암실로 형성된 발광측정부와, 상기 오염수를 공급하는 샘플공급부와, 상기 오염수와 상기 조류와 상기 발광미생물을 정량 이송시키는 정량펌프를 구비할 수 있다.

상기 생태 독성 감시 장치는 상기 조류와 상기 발광미생물의 배양을 위한 온도조절장치와, 상기 생태 독성 감시 장치에 의하여 측정이 끝난 후 상기 생태 독성 감시 장치의 세척을 위한 세척장치를 더 구비할 수 있다.

상기 형광측정부는 상기 샘플공급부의 상기 오염수와 결합하여 형광을 발현하는 조류를 공급하는 조류공급부와, 상기 조류공급부와 상기 샘플공급부에서 이송된 상기 오염수와 상기 조류가 혼합되는 암실로 형성된 제 1혼합부를 구비할 수 있다.

상기 조류는 다양한 파장의 형광을 발현하는 남조류, 녹조류, 규조류, 식물성 플랭크톤 중 적어도 하나일 수 있다.

상기 발광측정부는 상기 샘플공급부의 상기 오염수와 결합하여 빛을 발광하는 발광미생물을 공급하는 미생물공급부와, 상기 미생물공급부와 상기 샘플공급부에서 이송된 상기 오염수와 상기 발광미생물이 혼합되는 암실로 형성된 제 2혼합부를 구비할 수 있다.

상기 제 1혼합부와 제 2혼합부는 암실로 형성된 상기 제 1혼합부와 제 2혼합부의 내부에 구비되어 상기 오염수와 상기 발광미생물이 혼합되는 적어도 하나 이상의 큐벳홀더를 더 구비할 수 있다.

상기 광원부는 상기 조류의 생장을 위한 적색엘이디와, 상기 조류의 광합성 활성을 위한 청색엘이디를 구비할 수 있다.

상기 검출부는 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하기 위하여 상기 측정장치 내부에 구비되는 광 감지부와, 상기 광 감지부에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 분석하여 상기 오염수의 오염여부를 정량화하는 중앙처리부와, 상기 중앙처리부의 결과를 표로 출력하는 출력부를 구비할 수 있다.

상기 광 감지부는 상기 조류의 광합성에 의해 방출되는 저파장필터와 고파장필터를 통과한 특정 파장대의 빛만을 감지할 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 생태 독성 감시 방법은 (a) 오염수를 케이스 내부에 구비된 샘플공급부에 인입하여 온도조절장치에 삽입하는 단계; (b) 조류와 발광미생물을 상기 형광측정부의 조류공급부와 상기 발광측정부의 미생물공급부에 각각 인입하여 각각 상기 온도조절장치에 삽입하는 단계; (c) 상기 샘플공급부와 상기 조류공급부의 상기 오염수와 상기 조류를 정량펌프를 사용하여 암실로 형성된 제 1혼합부로 정량 이송시키는 단계; (d) 상기 샘플공급부와 상기 미생물공급부의 상기 오염수와 상기 발광미생물을 정량펌프를 사용하여 암실로 형성된 제 2혼합부로 정량 이송시키는 단계; (e) 상기 제 1혼합부로 이송된 상기 조류의 생장을 위하여 광원부에서 빛을 발광하는 단계; (f) 상기 제 1혼합부에서 상기 오염수의 독성에 의하여 상기 조류가 형광을 발현하는 단계; (g) 상기 제 2혼합부에서 혼합된 상기 오염수의 독성에 의하여 상기 발광박테리아가 빛을 발광하는 단계; (h) 상기 제 1혼합부와 상기 제 2혼합부의 빛을 감지하여 형광량과 발광량을 광 감지부에서 함께 측정하는 단계; (i) 상기 광 감지부에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 중앙처리부에서 분석하여 오염수의 오염여부를 정량화하는 단계; (j) 상기 중앙처리부의 결과를 출력부에서 표로 출력하여 외부로 표출하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 형광측정부와 상기 발광측정부는 함께 작동할 수 있다.

상기 광원부는 상기 광원부는 상기 조류의 생장을 위한 적색엘이디와, 상기 조류의 광합성 활성을 위한 청색엘이디를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 생태 독성 감시 장치 및 방법에 의하면, 케이스 내부에 형광측정부와 발광측정부를 함께 구비하여 다수의 독성을 단일의 감시장치로 측정할 수 있다.

그리고, 광 감지부에서 형광량과 발광량을 함께 측정하여 다수의 독성에 따른 대책을 간편하고 빠르게 수립할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 모습을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 결과값을 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생태 독성 감시 방법을 나타낸 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정장치를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치(1)는 케이스(400)와, 케이스(400) 내부에서 독성을 감지하기 위하여 조류(20)와 발광미생물(30)을 오염수(10)와 혼합하여 형광 및 발광을 발현하는 측정장치(40)와, 형광량과 발광량을 측정하는 검출부(300)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 생태 독성 감시 장치(1)는 상기 생태 독성 감시 장치(1)는 상기 조류(20)와 상기 발광미생물(30)의 배양을 위한 온도조절장치(600)와, 상기 생태 독성 감시 장치(1)가 측정이 끝난 후 상기 생태 독성 감시 장치(1)의 세척을 위한 세척장치(700)를 더 구비할 수 있다.

상기 케이스(400)는 상기 생태 독성 감시 장치(1)를 보호하는 역할을 하며, 상기 형광측정부(100)나 상기 발광측정부(200)에서 독성을 감지하기 위하여 상기 케이스(400) 내부로 빛이 유입되는 것을 차단한다. 그리고, 상기 케이스(400)는 개폐문(410)을 구비하고 있어서 케이스(400) 내부에 오염수(10) 또는 시료를 인입할 수 있다.

상기 측정장치(40)는 상기 케이스(400) 내부에서 독성을 감지하기 위하여 상기 조류(20)를 사용하여 발생하는 형광을 감지하기 위하여 암실로 형성된 형광측정부(100)와, 상기 형광측정부(100)에서 상기 조류(20)의 생장을 위한 광원부(140)와, 상기 케이스(400) 내부에서 독성을 감지하기 위하여 상기 발광미생물(30)을 사용하여 발광하는 빛을 감지하기 위하여 암실로 형성된 발광측정부(200)와, 상기 오염수(10)를 공급하는 샘플공급부(110)와, 상기 오염수(10)와 상기 조류(20)와 상기 발광미생물(30)을 정량 이송시키는 정량펌프(500)를 구비할 수 있다.

상기 측정장치(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 형광측정부(100)와 상기 발광측정부(200)를 한쪽에 구비하고 오염수(10)를 다른 방면에 설치하여 상기 형광측정부(100)와 상기 발광측정부(200)에서 상기 오염수(10) 사이에서 상기 조류(20) 및 발광미생물(30)과 오염수(10)를 혼합할 수 있다.

상기 샘플공급부(110)에 담긴 오염수(10)는 오수, 폐수, 폐수 처리장 유입수, 폐수 처리장 배출수, 지하 용수, 하천수, 상수원수, 퇴적물이나 토양으로부터 추출한 액상물질, 기체의 오염물질을 흡착한 후 액체에 용해한 액상 물질 등의 각종 시료가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 샘플공급부(110)는 상기 케이스(400)의 개폐문(410)을 열고 상기 케이스(400) 내부에 형성된 온도조절장치(600)에 삽입하여 고정할 수 있다.

상기 형광측정부(100)는 상기 케이스(400) 내부에서 조류(20)를 사용하여 독성을 감지할 수 있다. 또한, 상기 형광측정부(100)는 상기 샘플공급부(110)의 오염수(10)와 결합하여 형광을 발현하는 조류(20)를 공급하는 조류공급부(120)와, 상기 조류공급부(120)과 상기 샘플공급부(110)에서 이송된 상기 오염수(10)와 상기 조류(20)가 혼합하는 제 1혼합부(130)를 구비할 수 있다.

상기 조류공급부(120)는 상기 샘플공급부(110)의 오염수(10)에 혼합된 독성과 혼합되면 형광을 발현하는 조류(20)가 사용될 수 있다. 상기 조류(20)는 다양한 파장의 형광을 발현하는 남조류, 녹조류, 규조류, 식물성 플랭크톤 등을 사용할 수 있다.

상기 샘플공급부(110)의 오염수(10)에 혼합된 독성을 측정하기 위하여 조류(20)를 사용하는 것은 조류(20)가 광합성 과정 중 발생시키는 여분의 형광량이 독성물질 유입시 변화를 나타내기 때문이다.

상기 제 1혼합부(130)는 상기 정량펌프(500)에 의하여 이송된 정량의 오염수(10)와 조류(20)가 혼합될 수 있도록 할 수 있다. 상기 제 1혼합부(130)에 이송된 상기 오염수(10)에 함유된 독성물질이 상기 조류(20)와 혼합되어 상기 조류(20)가 광합성 과정 중 발생시키는 여분의 형광량에 의하여 형광을 발현하게 된다. 또한, 상기 제 1혼합부(130)는 외부 빛이 측정결과에 영향을 미치지 않도록 완전히 밀폐되는 암실로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제 1혼합부(130)는 케이스(400)에 의하여 1차적으로 외부 빛을 차단하지만 제 1혼합부(130)에서 혼합되는 상기 조류(20)와 오염수(10)가 혼합될 때 발생하는 형광을 발현하여 측정 오차를 줄일 수 있도록 2차적으로 제 1혼합부(130)를 암실로 형성할 수 있다. 그러므로, 상기 제 1혼합부(130)를 암실로 형성하므로 상기 조류(20)가 발현하는 형광을 정확히 측정할 수 있다.

그리고, 상기 제 1혼합부(130)는 암실 내부에 큐벳홀더(800)를 다수 구비하여 상기 조류(20)와 독성물질이 혼합될 수 있도록 할 수 있다. 상기 큐벳홀더(800)는 일회용 큐벳을 사용하여 시험을 하고 난 다음 폐기하여 다음에 시험을 할 때 이전의 시험에 사용한 오염수(10)와 조류(20)의 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 상기 큐벳홀더(800)의 용량은 최대 1,000 마이크로리터로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1혼합부(130)에서 상기 오염수(10)와 상기 조류(20)가 혼합되어 발현하는 형광을 측정하기 위하여 상기 큐벳홀더(800)의 일 측면에 PMT를 설치할 수 있다. 상기 PMT는 2세트씩 각각 연속적으로 상기 오염수(10)와 상기 조류(20)가 발현하는 형광 값을 측정할 수 있다.

그리고, 상기 제 1혼합부(130)는 상기 조류(20)의 형광을 측정하기 위하여 검출부(300)의 광 감지부(310)가 상기 암실의 내부를 측정할 수 있도록 하는 제 1측정홀(131)을 구비할 수 있다. 상기 제 1측정홀(131)은 상부 또는 후면, 측면 등 상기 광 감지부(310)의 위치에 따라 다양한 위치에 형성될 수 있다.

상기 발광측정부(200)는 상기 샘플공급부(110)의 상기 오염수(10)와 결합하여 빛을 발광하는 발광미생물(20)을 공급하는 미생물공급부(210)와, 상기 미생물공급부(210)와 상기 샘플공급부(110)에서 이송된 상기 오염수(10)와 상기 발광미생물(20)이 혼합되는 암실로 형성된 제 2혼합부(230)를 구비할 수 있다.

상기 미생물공급부(210)는 상기 샘플공급부(110)의 오염수(10)에 혼합된 독성과 혼합되면 스스로 발광하는 발광미생물(30)이 사용될 수 있다.

상기 샘플공급부(110)의 오염수(10)에 혼합된 독성을 측정하기 위하여 발광미생물(30)을 사용하는 것은 발광미생물(30)이 조류(20)와 독성이 혼합되어 발현하는 형광과 다른 독성에 의하여 스스로 발광할 수 있기 때문이다.

상기 제 2혼합부(230)는 상기 정량펌프(500)에 의하여 이송된 정량의 오염수(10)와 발광미생물(30)이 혼합되며, 상기 제 2혼합부(230)에 이송된 상기 오염수(10)에 함유된 독성물질이 상기 발광미생물(30)과 혼합되어 상기 발광미생물(30)이 스스로 발광하게 된다. 그리고, 상기 제 2혼합부(230)는 다수의 큐벳홀더(800)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 2혼합부(230)는 상기 제 1혼합부(130)와 동일하게 외부 빛이 측정결과에 영향을 미치지 않도록 완전히 밀폐되는 암실로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제 2혼합부(230)도 상기 제 1혼합부(130)와 동일하게 암실 내부에 큐벳홀더(800)를 다수 구비하여 상기 발광미생물(30)과 오염수(10)가 혼합될 수 있도록 할 수 있다. 상기 큐벳홀더(800)는 일회용 큐벳을 사용하여 시험을 하고 난 다음 폐기하여 다음에 시험을 할 때 이전의 시험에 사용한 오염수(10)와 발광미생물(30)의 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 상기 큐벳홀더(800)의 용량은 최대 1,000 마이크로리터로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 2혼합부(230)에서 상기 오염수(10)와 상기 발광미생물(30)이 혼합되어 발광하는 발광을 측정하기 위하여 상기 큐벳홀더(800)의 일 측면에 PMT를 설치할 수 있다. 상기 PMT는 2세트씩 각각 연속적으로 상기 오염수(10)와 상기 발광미생물(30)이 발광하는 발광 값을 측정할 수 있다.

그리고, 상기 제 2혼합부(230)도 상기 제 1혼합부(130)와 동일하게 상기 발광미생물(30)의 발광을 측정하기 위하여 검출부(300)의 광 감지부(310)가 상기 암실의 내부를 측정할 수 있도록 하는 제 2측정홀(231)을 구비할 수 있다. 상기 제 1측정홀(231)은 상부 또는 후면, 측면 등 상기 광 감지부(310)의 위치에 따라 다양한 위치에 형성될 수 있다. 상기 제 1측정홀(131)과 상기 제 2측정홀(231) 사이를 상기 광 감지부(310)가 좌우로 이동하며 상기 형광 및 발광을 측정할 수 있다.

상기 정량펌프(500)는 상기 샘플공급부(110)의 오염수(10)와 상기 조류공급부(120)의 조류(20) 및 상기 미생물공급부(210)의 상기 발광미생물(30)을 실험데이터에 맞게 정량 이송하여 실험의 결과를 정확하게 하기 위한 것이다. 상기 정량펌프(500)는 상기 케이스(400) 내부에 고정하며 상기 온도조절장치(600)에 삽입된 상기 샘플공급부(110)와 상기 조류공급부(120)와 상기 미생물공급부(210)의 내용물을 정량 이송할 수 있도록 한다.

그리고 상기 정량펌프(500)는 일회 분주 시 최대 1,000 마이크로리터까지 가능하며 분주 단위는 5 마이크로리터, 오차(±)1 마이크로리터일 수 있다.

상기 온도조절장치(600)는 상기 오염수(10)와 조류(20) 또는 발광미생물(30)의 온도를 조절할 수 있도록 상기 샘플공급부(110), 조류공급부(120), 미생물공급부(210)를 삽입하는 공간을 구비한다. 상기 온도조절장치(600)는 온도에 매우 민감한 조류(20)나 발광미생물(30)의 특성을 반영하지 못하여 결과치에 대한 신뢰도가 매우 떨어질 수 있으므로, 정밀한 온도조절을 통해 조류(20)나 발광미생물(30)의 배양을 촉진시킬 수 있다.

또한, 상기 온도조절장치(600)는 상기 조류(20) 및 발광미생물(30)의 발광 및 형광 값을 측정하는데 항상 동일한 측정 환경을 유지하기 위하여 필요할 수 있다. 상기 온도조절장치(600)는 상기 발광미생물(30)과 상기 조류(20)는 각 생물의 적정온도인 15℃와 20 ~ 25℃를 유지하도록 할 수 있다.

상기 세척장치(700)는 상기 형광측정부(100)와 상기 발광측정부(200)에 구비되어 있으며, 상기 샘플공급부(110)에서 상기 오염수(10)가 정량펌프(500)에 의하여 이송되는 통로와 상기 조류공급부(120)와 상기 미생물공급부(210)에서 상기 조류(20)와 발광미생물(30)이 정량펌프(500)에 의하여 이송되는 통로를 세척한다. 상기 세척장치(700)가 생태 독성 감시 장치(1)를 세척하므로 상기 생태 독성 감시 장치(1)로 시험을 하고 난 후 다음 생태 독성 감시 장치(1)로 시험을 할 때 이전의 시험에 사용되었던 오염수(10)나 조류(20)나 발광미생물(30)의 영향을 받지 않고 시험을 할 수 있다.

상기 세척장치(700)가 상기 생태 독성 감시 장치(1)를 세척하는 방법은 상기 생태 독성 감시 장치(1)로 시험을 마친 후 별도의 조작장치로 세척장치(700)를 작동하면 세척액이 상기 샘플공급부(110)와 샘플공급부(110)에서 상기 오염수(10)가 정량펌프(500)에 의하여 이송되는 통로와 상기 조류공급부(120)와 상기 미생물공급부(210)에서 상기 조류(20)와 발광미생물(30)이 정량펌프(500)에 의하여 이송되는 통로로 분사되어 각각의 통로를 청소하게 된다. 그리고, 각각의 통로를 청소한 세척액은 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)로 배출할 수 있다.

상기 검출부(300)는 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)에서 생성되는 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하는 광 감지부(310)와, 상기 광 감지부(310)에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 분석하여 오염수(10)의 오염여부를 정량화하는 중앙처리부(320)와, 상기 중앙처리부(320)의 결과를 표로 출력하는 출력부(330)를 구비할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생태 독성 감시 장치의 결과값을 나타낸 그래프이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치(1)는 조류(20)의 형광을 발현하는 형광측정부(100)와, 형광측정부에서 상기 조류(20)의 생장을 위한 광원부(140)와, 발광미생물(30)이 발광하는 빛을 생성하는 발광측정부(200)와, 형광량과 발광량을 함께 측정하는 검출부(300)를 구비할 수 있다.

상기 생태 독성 감시 장치(1)는 상기 샘플공급부(110)에 오염수(10)를 인입하고, 상기 조류공급부(120)에 조류(20)를 공급하고, 상기 미생물공급부(210)에 발광미생물(30)을 공급한다. 상기 형광측정부(100)와 상기 발광측정부(200)와 상기 샘플공급부(110)는 함께 정량펌프(500)를 사용하여 제 1혼합부(130)와 제 2혼합부(230)로 오염수(10)와 조류(20)와 발광미생물(30)을 이송하면 제 1혼합부(130)는 상기 조류(20)와 독성이 혼합하여 형광을 발현한다. 또한, 제 2혼합부(230)는 상기 발광미생물(30)과 독성이 혼합하여 상기 발광미생물(30)이 빛을 발광한다.

상기 광원부(140)는 상기 제 1혼합부(130)로 유입되는 조류(20)의 생장을 위하여 엘이디 빛을 발광할 수 있다. 상기 광원부(140)는 상기 조류(20)의 생장을 위한 적색엘이디(141)와, 상기 조류(20)의 광합성 활성을 위한 청색엘이디(142)를 구비할 수 있다.

상기 검출부(300)는 상기 제 1혼합부(130)와 상기 제 2혼합부(230)의 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하는 광 감지부(310)와, 상기 광 감지부(310)에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 분석하여 오염수(10)의 오염여부를 정량화하는 중앙처리부(320)와, 상기 중앙처리부(320)의 결과를 표로 출력하는 출력부(330)를 구비할 수 있다.

상기 광 감지부(310)는 상기 제 1혼합부(130)의 제 1측정홀(131)에서 상기 오염수(10)와 상기 조류(20)가 혼합되어 형광이 발현하면 형광을 감지하고, 형광량을 측정할 수 있다.

그리고, 상기 광 감지부(310)가 형광량을 측정할 때는 다양한 종류의 조류(20)들의 다양한 형광을 측정할 수 있도록 다파장 검사광을 출력할 수 있는 다파장조사장치일 수 있다.

예를 들어서, 상기 광 감지부(310)는 다수개의 LED를 이용하여 녹조류(20)를 사용하여 독성을 측정하기 위하여 녹조류(20)가 독성과 혼합하여 발현하는 형광 특성치인 470nm 파장의 빛을 조사할 수 있고, 규조류(20)를 검사하기 위하여 규조류(20)가 독성과 혼합하여 발현하는 형광 특성치인 520nm 파장의 빛을 조사할 수 있으며, 남조류(20)를 검사하기 위하여 남조류(20)가 독성과 혼합하여 발현하는 형광 특성치인 645nm 파장의 빛을 모두 조사할 수 있다.

따라서, 특정 파장에 민감하게 반응하는 다양한 종류의 조류(20)들의 성질을 이용하여 독성과 반응하여 발현하는 형광을 간편하게 감지할 수 있다.

또한, 상기 광 감지부(310)는 상기 광 감지부는 상기 조류(20)의 광합성에 의해 방출되는 저파장필터와 고파장필터를 통과한 특정 파장대의 빛만을 감지할 수 있다. 상기 광 감지부(310)는 최대 피크가 650nm이며 펄스가 3μsec 동안 600 또는 20,000Hz 로 주어지는 청색엘이디(142)에서 나오는 측정광을 이용할 수 있다. 그리고, 청색엘이디(142)에서 나오는 광 성분 중에서 650nm보다 높은 광은 단파장 통과 필터(λ>670nm)를 통해 필터링하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 광 감지부(310)는 광검출기를 포함하며, 광검출기로 들어가는 광 성분 중에서 700nm이상의 광은 장파장 통과 필터(λ>700nm)와 열 흡수 필터를 통해 필터링하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광 감지부(310)는 상기 형광량을 측정하고 상기 제 2혼합부(230)에서 상기 오염수(10)와 상기 발광미생물(30)이 혼합되어 발광미생물(30)이 스스로 빛을 발광하면 상기 발광미생물(30)이 발광하는 빛을 감지할 수 있다. 상기 광 감지부(310)는 상기 제 2혼합부(230)에서 상기 발광미생물(30)이 독성과 혼합하여 스스로 발광하는 발광량을 측정할 수 있다.

상기 중앙처리부(320)는 상기 광 감지부(310)에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 결과값을 분석하여 오염수(10)의 오염여부를 정량화한다.

또한, 상기 출력부(330)는 상기 중앙처리부(320)에서 오염여부를 정량화한 결과값을 표로 출력한다. 상기 출력부(330)는 도 5에 도시된 것과 같이 그래프로 나타낼 수 있다. 또한, 출력부(330)는 상기 형광량과 발광량의 결과값을 수치화하여 표출될 수 있다.

상기 그래프는 상기 생태 독성 감시 장치(1)에서 측정한 형광량과 발광량에 따라 X축과 Y축으로 선을 그어 X축과 Y축의 선이 접하게 한다. 상기 X축과 Y축의 선이 접하게 된 점이 상기 오염수(10)의 오염도를 정량화한 결과값이다. 상기 정량화한 결과값이 기존의 오염기준선(900)을 초과하면 상기 오염수(10)는 오염된 것으로 간주하고 오염기준선(900)을 초과하지 않으면 상기 오염수(10)는 오염되지 않은 것으로 간주하여 상기 오염수(10)의 오염도를 판단한다.

예를 들어, 상기 형광량이 10 하고 상기 발광량이 5고 하면 상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 오염수(10)의 오염도는 Fm이 된다. 이때, 상기 오염수(10)의 오염도 Fm은 기존의 많은 실험 데이터로 획득한 오염기준선(900)을 초과하므로 상기 오염수(10)는 오염된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 오염기준선(900)을 다양하게 하여 실험을 통하여 기준을 정하고 오염기준선(900)마다 위험수위를 정하여 상기 오염수(10)의 오염도가 위치하는 오염기준선(900)에 맞는 오염수위를 정할 수 있다.

이와 같이 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하므로 정확하며 간편하고 신속하게 오염수(10)의 오염도를 측정할 수 있다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 생태 독성 감시 방법을 설명함에 있어 상술한 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생태 독성 감시 방법을 나타낸 순서도이다.

단계 S100은 오염수(10)를 샘플공급부(110)에 인입한다.

단계 S200은 단계 S100에서 상기 오염수(10)를 인입한 상기 샘플공급부(110)를 온도조절장치(600)에 삽입할 수 있다.

단계 S300은 조류(20)를 조류공급부(120)에 인입한다.

단계 S400에서는 발광미생물(30)을 미생물공급부(210)에 인입한다.

단계 S1100은 조류공급부(120)를 케이스(400) 내부에 구비된 형광측정부(100)의 온도조절장치(600)에 삽입한다.

단계 S1200은 단계 S1100에서 온도조절장치(600)에 삽입한 샘플공급부(110)와 조류공급부(120)의 오염수(10)와 조류(20)를 정량펌프(500)로 정량 이송한다.

단계 S1300은 정량펌프(500)로 정량 이송된 오염수(10)와 조류(20)를 제 1혼합부(130)에서 혼합한다.

단계 S1400에서 상기 조류(20)의 생장을 위하여 광원부(140)에 구비된 적색엘이디(141)에서 빛을 발광할 수 있다. 또한, 상기 조류(20)에서 광합성 작용이 일어나면 청색엘이디(142)에서 빛을 발광하여 광합성을 활성시킬 수 있다.

단계 S1500에서 상기 오염수(10)의 독성과 조류(20)가 혼합되어 조류(20)에서 형광이 발현될 수 있다.

단계 S2100은 미생물공급부(210)를 케이스(400) 내부에 구비된 발광측정부(200)의 온도조절장치(600)에 삽입한다.

단계 S2200은 단계 S1200과 함께 발광측정부(200)의 온도조절장치(600)에 삽입한 샘플공급부(110)와 미생물공급부(210)의 오염수(10)와 발광미생물(30)을 정량펌프(500)로 정량 이송한다.

단계 S2300은 정량펌프(500)로 정량 이송된 오염수(10)와 발광미생물(30)을 제 2혼합부(230)에서 혼합한다.

단계 S2400에서 상기 오염수(10)의 독성과 발광미생물(30)이 혼합되어 발광미생물(30)이 자체적으로 빛을 발광한다.

단계 S3100에서는 단계 S1500에서 제 1혼합부(130)에서 조류(20)가 발현한 형광량과 단계 S2400에서 제 2혼합부(230)에서 발광미생물(30)이 발광한 빛의 발광량을 함께 측정한다.

단계 S3200은 단계 S3100에서 광 감지부(310)가 측정한 형광량과 발광량의 값을 분석한다.

단계 S3300에서는 단계 S3200에서 분석한 결과값으로 오염수(10)의 오염여부를 정량화한다.

단계 S3400에서는 단계 S3300에서 오염수(10)의 오염여부를 정량화한 값을 표로 출력한다.

이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생태 독성 감시 장치 및 방법에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 오염수 20: 조류
30: 발광미생물 40: 측정장치
100: 형광측정부 200: 발광측정부
300: 검출부 400: 케이스
500: 정량펌프 600: 온도조절장치
700: 세척장치 800: 큐벳홀더
900: 오염기준선

Claims (13)

1. 빛을 차단하는 케이스와,
   상기 케이스 내부에서 독성을 감지하기 위하여 조류와 발광미생물을 오염수와 혼합하여 형광 및 발광을 발현하는 측정장치와,
   상기 측정장치에서 감지한 형광량과 발광량을 함께 측정하는 검출부를 포함하는 생태 독성 감시 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 생태 독성 감시 장치는 상기 조류와 상기 발광미생물의 배양을 위한 온도조절장치와,
   상기 생태 독성 감시 장치에 의하여 측정이 끝난 후 상기 생태 독성 감시 장치의 세척을 위한 세척장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 측정장치는 상기 케이스 내부에서 독성을 감지하기 위하여 상기 조류를 사용하여 발생하는 형광을 감지하기 위하여 암실로 형성된 형광측정부와,
   상기 형광측정부에서 상기 조류의 생장을 위한 광원부와,
   상기 케이스 내부에서 독성을 감지하기 위하여 상기 발광미생물을 사용하여 발광하는 빛을 감지하기 위하여 암실로 형성된 발광측정부와,
   상기 오염수를 공급하는 샘플공급부와,
   상기 오염수와 상기 조류와 상기 발광미생물을 정량 이송시키는 정량펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 형광측정부는 상기 샘플공급부의 상기 오염수와 결합하여 형광을 발현하는 조류를 공급하는 조류공급부와,
   상기 조류공급부와 상기 샘플공급부에서 이송된 상기 오염수와 상기 조류가 혼합되는 암실로 형성된 제 1혼합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 조류는 다양한 파장의 형광을 발현하는 남조류, 녹조류, 규조류, 식물성 플랭크톤 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 발광측정부는 상기 샘플공급부의 상기 오염수와 결합하여 빛을 발광하는 발광미생물을 공급하는 미생물공급부와,
   상기 미생물공급부와 상기 샘플공급부에서 이송된 상기 오염수와 상기 발광미생물이 혼합되는 암실로 형성된 제 2혼합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제 1혼합부와 제 2혼합부는 암실로 형성된 상기 제 1혼합부와 상기 제 2혼합부의 내부에 구비되어 상기 오염수와 상기 발광미생물이 혼합되는 적어도 하나 이상의 큐벳홀더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
8. 제 3항에 있어서,
   상기 광원부는 상기 조류의 생장을 위한 적색엘이디와,
   상기 조류의 광합성 활성을 위한 청색엘이디를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
9. 제 3항에 있어서,
   상기 검출부는 상기 형광량과 상기 발광량을 함께 측정하기 위하여 상기 측정장치 내부에 구비되는 광 감지부와,
   상기 광 감지부에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 분석하여 상기 오염수의 오염여부를 정량화하는 중앙처리부와,
   상기 중앙처리부의 결과를 표로 출력하는 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 광 감지부는 상기 조류의 광합성에 의해 방출되는 저파장필터와 고파장필터를 통과한 특정 파장대의 빛만을 감지하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.
    
11. (a) 오염수를 케이스 내부에 구비된 샘플공급부에 인입하여 온도조절장치에 삽입하는 단계;
    (b) 조류와 발광미생물을 상기 형광측정부의 조류공급부와 상기 발광측정부의 미생물공급부에 각각 인입하여 각각 상기 온도조절장치에 삽입하는 단계;
    (c) 상기 샘플공급부와 상기 조류공급부의 상기 오염수와 상기 조류를 정량펌프를 사용하여 암실로 형성된 제 1혼합부로 정량 이송시키는 단계;
    (d) 상기 샘플공급부와 상기 미생물공급부의 상기 오염수와 상기 발광미생물을 정량펌프를 사용하여 암실로 형성된 제 2혼합부로 정량 이송시키는 단계;
    (e) 상기 제 1혼합부로 이송된 상기 조류의 생장을 위하여 광원부에서 빛을 발광하는 단계;
    (f) 상기 제 1혼합부에서 상기 오염수의 독성에 의하여 상기 조류가 형광을 발현하는 단계;
    (g) 상기 제 2혼합부에서 혼합된 상기 오염수의 독성에 의하여 상기 발광박테리아가 빛을 발광하는 단계;
    (h) 상기 제 1혼합부와 상기 제 2혼합부의 빛을 감지하여 형광량과 발광량을 광 감지부에서 함께 측정하는 단계;
    (i) 상기 광 감지부에서 함께 측정한 상기 형광량과 상기 발광량의 값을 중앙처리부에서 분석하여 오염수의 오염여부를 정량화하는 단계;
    (j) 상기 중앙처리부의 결과를 출력부에서 표로 출력하여 외부로 표출하는 단계;를 포함하는 생태 독성 감시 방법.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 형광측정부와 상기 발광측정부는 함께 작동하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 방법.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 광원부는 상기 광원부는 상기 조류의 생장을 위한 적색엘이디와,
    상기 조류의 광합성 활성을 위한 청색엘이디를 구비하는 것을 특징으로 하는 생태 독성 감시 장치.

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