KR20160025386A - 물 유동로의 살균 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물 유동로의 살균 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 물 유동로의 살균 장치는 물이 흐르는 유동로를 살균하기 위한 살균장치에 있어서, 상기 유동로 상에 설치되며, 전류를 인가받아 살균물질을 발생시키는 살균수단; 상기 살균수단으로부터 살균물질이 발생되도록 상기 살균수단에 전류를 인가하는 전원인가부; 정해진 시간동안 미리 설정된 양의 살균물질이 상기 유동로 내에 존재하도록 상기 전원인가부로부터 상기 살균수단에 가해지는 전류량을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 별도의 화학물질을 투입하지 않고 물 유동로 내부를 친환경적으로 살균함과 동시에, 살균물질의 양을 일정하게 제어할 수 있는 물 유동로의 살균 장치 및 방법이 제공된다.

Description

물 유동로의 살균 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR STERILIZING WATER FLOW PATH}
본 발명은 물 유동로의 살균 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생활용수와 같은 물이 유동하는 경로를 친환경적으로 살균, 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
화장실, 부엌 등과 같이 다양한 생활공간에서 생활용수를 필요로 한다. 이러한 생활용수는 외부의 공급처로부터 배관과 같은 매개체를 통하여 공급되는 것이 일반적이다.
일반적인 용도의 생활용수의 경우에는 수질이 음용수와 같은 정도를 유지할 필요는 없으나, 용수가 이송되는 과정에서 배관에 의하여 지나치게 오염되는 경우가 발생할 수 있다.
종래에는 이러한 생활용수의 2차오염을 방지하기 위하여, 화학성분의 살균 물질을 배관 내에 투입하였으나, 인체에 유해한 성분을 가지는 경우가 많아 사용하는 사람이 줄어들고 있는 추세이다.
실제 사람이 음용하기 위한 음용수 뿐만 아니라 음용 대상이 아닌 용수가 통과하는 배관에 대해서도 보다 친환경적인 방법으로 내부를 살균할 수 있는 연구가 관심을 모으고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 화학물질을 투입하지 않고 물 유동로 내부를 친환경적으로 살균함과 동시에, 살균물질의 양을 일정하게 제어할 수 있는 물 유동로의 살균 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 물이 흐르는 유동로를 살균하기 위한 살균장치에 있어서, 상기 유동로 상에 설치되며, 전류를 인가받아 살균물질을 발생시키는 살균수단; 상기 살균수단으로부터 살균물질이 발생되도록 상기 살균수단에 전류를 인가하는 전원인가부; 정해진 시간동안 미리 설정된 양의 살균물질이 상기 유동로 내에 존재하도록 상기 전원인가부로부터 상기 살균수단에 가해지는 전류량을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 유동로의 살균 장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 유동로 내에 존재하는 총용존고형물(TDS, Total Dissolved Solids)의 양을 측정하는 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 측정부로부터 측정되는 총용존고형물의 양에 기반하여 전류량을 제어할 수 있다.
또한, 상기 측정부는, 살기 살균수단에 전압을 인가하여 상기 유동로를 통과하여 흐르는 전류량을 측정하고, 측정된 전류량 정보를 기반으로 총용존고형물(TDS)의 양을 산출할 수 있다.
또한, 상기 전원인가부는 펄스형의 전압을 인가하도록 설정되며, 상기 제어부는 상기 전원인가부로부터의 전압 인가 시간을 제어할 수 있다.
또한, 상기 전원인가부로부터 인가되는 펄스형 전압은 미리 정해진 복수개의 출력값만을 갖도록 설정되며, 상기 제어부는 상기 전원인가부로부터의 출력값 및 출력시간 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 살균수단은, 상기 살균물질인 차아염소산(HOCl)이 생성되도록, 염소 이온(Cl-)을 염소(Cl2)로 환원시킬 수 있다.
또한, 상기 살균수단은, 루테늄 산화물(RuOx) 또는 이를 포함하는 백금족이 코팅된 살균 단자부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 물의 유동로 내의 총용존고형물(TDS)의 양을 산출하여, 상기 유동로 내에 정해진 시간동안 미리 설정된 양의 살균물질이 존재하도록 상기 총용존고형물(TDS) 정보를 기반으로 살균물질에 인가될 전류량을 결정하는 산출단계; 상기 산출단계에서 결정된 전류량 정보를 이용하여 살균수단을 제어하는 제어단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 산출단계는, 상기 유동로 내에 전압을 인가하는 인가단계; 인가된 전압에 의하여 유동로를 흐르는 전류값을 측정하는 측정단계; 측정된 전류값을 기반으로 총용존고형물(TDS)의 양을 예측하는 예측단계; 상기 유동로 내에 정해진 양의 살균물질이 존재하기 위하여 인가되어야 하는 전류값을 예측된 총용존고형물(TDS) 정보를 기반으로 결정하는 결정단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어단계는 전원인가부로부터 살균수단에 인가되는 전압의 인가 시간을 제어함으로써 상기 살균수단으로부터 생성되는 살균물질의 양을 제어할 수 있다.
또한, 상기 측정단계에서는 전류값을 여러개의 구간으로 분할하여 각 구간별 총용존고형물(TDS)의 양을 미리 예측할 수 있다.
본 발명에 따르면, 친환경적으로 살균물질을 생성하여 물의 유동로 내를 살균할 수 있는 물 유동로의 살균 장치 및 방법이 제공된다.
또한, 물 유동로 내의 살균물질의 양이 일정한 범위 내에 포함되도록 제어할 수 있다.
또한, 별도의 총용존고형물(TDS) 센서를 설치할 필요 없이, 물 유동로를 흐르는 전류값을 측정하여 총용존고형물(TDS) 양을 용이하게 산출할 수 있다.
또한, 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 전류값을 제어함으로써, 보다 저렴한 방식으로 살균물질의 생성량을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물 유동로의 살균 장치를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 물 유동로의 살균 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 물 유동로의 살균 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물 유동로의 살균 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 따른 물 유동로의 살균 장치(100)는 살균수단(110)과 전원인가부(120)와 측정부(130)와 제어부(140)를 포함한다.
한편, 본 실시예의 물 유동로의 살균 장치(100)가 장착되는 유동로(10)는 양단에 유입구와 유출구가 있고 지속적으로 이가 유동하는 배관 형태의 구조물인 것으로 설명하나, 물이 유동할 수 있는 구조라면 유동로(10)의 구조가 제한되는 것은 아니다.
상기 살균수단(110)은 유동로(10)를 살균하기 위해 물로부터 살균물질을 생성하여 유동로(10) 내에 공급하는 기능을 하는 것으로서, 유동로(10)의 내벽에 장착된다.
한편, 이와 같이 살균물질을 생성시키기 위해 살균수단(110)은 원수 중의 염소 이온(Cl-)을 염소(Cl2)로 환원시킬 수 있다. 이와 같이 염소 이온(Cl-)을 염소(Cl2)로 환원시키기 위해 살균수단(110)은 루테늄 산화물(RuOx) 또는 이를 포함하는 백금족이 코팅된 살균 단자부(미도시), 및 살균 단자부를 수용하는 살균 케이스부를 포함할 수 있다. 이에 대하여는 이하에서 보다 상세히 설명한다.
살균수단에 전류가 인가되면 살균 단자부의 루테늄 산화물(RuOx)에 의해 물에 포함되는 염소 이온(Cl-)은 염소(Cl2)로 환원된다. 물은 일반적으로 염소 이온(Cl-)을 자체적으로 포함하며, 루테늄(Ru) 산화물은 염소 이온(Cl-)을 염소(Cl2)로 환원 시킬 때 전위차를 낮춰주는 촉매 역할을 한다.
이와 같이 생성된 염소(Cl2)는 원수에 바로 녹아 차아염소산(HOCl)이 될 수 있다. 차아염소산(HOCl)은 세균을 살균할 수 있는 살균물질로서 혼합 산화제(Mixed Oxidant)의 일종이다. 이와 같이 살균수단(200)은 원수 중의 염소 이온(Cl-)을 환원시켜 살균물질을 생성시킬 수 있다. 여기서 루테늄(Ru) 대신에 백금족의 백금(Pt)이나 이리듐(Ir)을 사용할 수도 있으나, 루테늄(Ru)이 가장 효과적이다.
한편, 전원인가부(120)로부터 살균수단(110)에 전류가 인가되면, 살균물질인 차아염소(HOCl)산 뿐만 아니라 그외의 물질을 포함한 다양한 혼합 산화제(MO, Mixed Oxidnat)가 발생하게 된다.
또한, 살균 단자부는 다음과 같이 마련될 수 있다. 우선 전극단자와 같은 금속단자에 루테늄(Ru)을 코팅한다. 그런 다음 금속단자를 고온에서 가열한다. 이와 같은 가열로 루테늄(Ru)은 루테늄 산화물(RuOx)로 산화될 수 있다. 이에 따라 금속단자의 표면에는 대체로 루테늄 산화물(RuOx)이 존재할 수 있다.
상기 전원인가부(120)는 후술하는 제어부(140)에 의하여 제어되며, 상술한 살균수단(110)에 전류를 인가하기 위한 수단이다.
본 실시예에서 전원인가부(120)는 펄스형태의 전압이 소정의 폭을 가지가 인가되는 방식을 통하여 살균수단(110)에 전류를 인가하며, 본 실시예에서 전원인가부(120)는 단일의 전압값을 인가할 수 있도록 설정되어 인가 시간을 제어함으로써 전류값을 제어하는 펄스 폭 변조(PWM:Pulse Width Modulation) 방식으로 전류를 인가한다.
한편, 전원인가부(120)는 보다 정밀한 전류값 제어를 위하여 필요에 따라서는 단일의 전압값이 아니라 복수개의 전압값을 인가하도록 구성될 수도 있다.
상기 측정부(130)는 유동로(10) 내의 살균물질의 양을 실시간으로 측정하여, 측정된 정보를 후술하는 제어부(140)에 전달하는 기능을 수행한다.
본 실시예예서 측정부(130)는 유동로(110)에 전압을 가하는 방식으로 살균물질의 양을 측정한다.
즉, 측정부(130)는 상술한 살균수단(110)에 미량의 전압을 인가하여 유동로(10)를 통과하여 흐르는 전류값을 측정함으로써, 유동로(10) 내를 흐르는 물 속의 총용존고형물(TDS, Total Dissolved Solids)의 양을 산출한다. 본 측정부(130)에 대한 상세한 작동방법은 후술한다.
본 실시예는 별도의 고가센서를 구비하지 않고, 살균수단(110)의 전극 단자로부터 미량의 전압을 인가하는 방식으로 총용존고형물(TDS)을 측정하므로 저렴한 시스템을 구축할 수 있다.
상기 제어부(140)는 유동로(10) 내를 유동하는 물에 포함되는 살균물질의 양이 정해진 범위 내를 벗어나지 않도록 제어하는 것으로서, 측정부(130)에서 산출된 총용존고형물(TDS) 정보를 기반으로 유동로(10) 내에서 일정한 살균물질이 존재하기 위하여 전원인가부(120)로부터 인가되어야 하는 전압을 인가, 제어하는 방식으로 살균물질 양을 조절한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 물 유동로의 살균 장치를 이용한 살균방법(S100)에 대해서 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 물 유동로의 살균 방법(S100)은 산출단계(S110)와 제어단계(S120)를 포함한다.
상기 산출단계(S110)는 측정부(130)를 이용하여 유동로(10) 내의 총용존고형물(TDS, Total Dissolved Solids)의 양을 측정하고, 이를 기반으로 최종적으로 인가되어야 하는 전류량을 산출하는 단계로서, 인가단계(S111)와 측정단계(S112)와 예측단계(S113)와 결정단계(S114)를 포함한다.
상기 인가단계(S111)에서는 살균수단(110)의 전극 단자부를 이용하여 유동로(10)에 미량의 전압을 인가한다. 이때, 살균수단(110)에는 살균물질이 생성되지 않을 정도로 미량의 전압만을 인가하는 것이 바람직하다.
상기 측정단계(S112)에서는 살균수단(110)으로부터 인가되는 미량의 전압에 의하여 유동로(10)를 흐르는 전류량을 측정부(130)를 이용하여 측정한다.
상기 예측단계(S113)는 측정부(130)를 통하여 측정된 전류값을 기반으로 유동로(10) 내의 총용존고형물(TDS, Total Dissolved Solids)의 양을 예측한다. 즉, 유동로(10) 내의 총용존고형물(TDS)의 양이 많은 경우에는 전류가 잘 흘러 상대적으로 높은 전류값이 측정되고, 유동로(10) 내의 총용존고형물(TDS)의 양이 적은 경우에는 전류의 흐름이 원활하지 않으므로 상대적으로 낮은 전류값이 측정된다. 이러한 현상을 이용하여 총용존고형물(TDS)의 양을 예측할 수 있다.
한편, 인가단계(S111) 및 측정단계(S112)에서는 측정되는 전류값과 총용존고형물(TDS)의 양이 일대일로 대응되도록 하여 정확한 값을 산출할 수도 있으나, 전류값을 여러 개의 범위로 분할하고 각 범위 별로 대략적인 총용존고형물(TDS)의 양을 대응시키는 방법으로 값을 산출할 수도 있다. 이에 대해서는 후술한다.
상기 결정단계(S114)에서는 총용존고형물(TDS) 정보를 기반으로, 유동로(10)에 정해진 양의 살균물질이 지속되기 위하여 전원인가부(120)로부터 살균수단(110)에 가해져야 할 전류량을 결정한다.
한편, 상기와 같이 산출단계(S110)는 미리 측정, 계산된 데이터로 작성되는 테이블에 의하여 결정될 수도 있다. 즉, 측정되는 총용존고형물(TDS)의 양을 기반으로 최종 살균물질의 양 정보를 결정할 수 있도록, 실험 또는 계산에 의하여 여러 경우의 수의 데이터를 산출할 수 있는 것이다.
상술한 산출단계(S110)를 예를 들어 설명하면, 하기의 [표]와 같은 데이터 테이블을 미리 다양한 실험에 의하여 결정한다. 이때, 전류값을 여러개의 구간으로 분할하고, 구간별 예측되는 총용존고형물(TDS) 값을 대응시켜 데이터 테이블을 완성한다. 이때, 각 전류값의 구간별로 대응되는 수치는 범위 내에서 측정되는 값의 평균인 것으로 하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 하기의 [표]와 같은 데이터를 미리 제작한 경우, 측정단계(S112)에서 측정되는 전류값이 0.6A 라고 가정하면, 예측단계(S113)에서는 유동로(10)내의 총용존고형물(TDS)이 150ppm인 것으로 예측하고, 최종 결정단계(S114)에서는 인가전류량을 7.6A로 결정하는 것이다.
CASE 측정전류값(A) TDS(ppm) 살균물질(ppm) 인가전류(A)
A 0.5 - 0.7 150 0.5 7.6
B 0.7 - 0.9 400 0.5 5.5
C 0.9 - 1.1 700 0.5 3.2
[표] 측정부로부터 측정되는 전류값에 따른 필요 인가 전류값 데이터
다만, 상기 [표]는 본 발명을 설명하기 위한 예에 불과한 것으로, 이러한 데이터가 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니며, 실제 값과는 다른 값을 가질 수도 있다.
상기 제어단계(S120)는 실질적으로 살균물질을 발생시키기 위하여 전원인가부(120)를 제어하는 단계이다. 즉, 제어부(140)는 산출단계(S110)에서 산출되는 전류량 정보를 이용하여, 전원인가부(120)를 제어하여 살균수단(110)에 전류를 인가한다.
한편, 전원인가부(120)로부터 살균수단(110)에 소정의 전류가 인가되면, 루테늄 산화물(RuOx) 또는 이를 포함하는 백금족이 코팅된 살균 단자부에 의하여 유동로 내를 흐르는 물에 포함되는 염소 이온(Cl-)이 염소(Cl2)로 환원된다.
즉, 루테늄(Ru)은 염소 이온(Cl-)을 염소(Cl2)로 환원시킬 때 전위차를 낮춰주는 촉매 역할을 한다. 이와 같이 생성된 염소(Cl2)는 하기와 같은 화학식에 따라 유동로 내에서 물에 녹아 차아염소산(HOCl)이 된다.
Figure pat00001
차아염소산(HOCl)은 세균을 살균할 수 있는 살균물질로서의 기능을 수행하고, 별도의 화학물질을 공급하지 않고도, 친환경적인 방법으로 유동로 내를 살균할 수 있다.
따라서, 상기와 같은 제어방법에 의하여, 유동로(10) 내에서는 항상 일정한 양의 살균물질, 즉, 차아염소산(HOCl)이 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 물 유동로의 살균 장치 및 방법에 따르면, 별도의 화학물질 없이도 유동로 내를 친환경적으로 살균할 수 있으며, 별도의 센서를 구비하지 않고, 살균물질의 양을 일정하게 유지함과 동시에, 혼합 산화제(MO)가 과도하게 발생하는 것을 억제하여 유동로 내에 스케일의 발생을 차단할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110 : 살균수단 120 : 전원인가부
130 : 측정부 140 : 제어부

Claims (9)

  1. 물이 흐르는 유동로를 살균하기 위한 살균장치에 있어서,
    상기 유동로 상에 설치되며, 전류를 인가받아 살균물질을 발생시키는 살균수단;
    상기 살균수단으로부터 살균물질이 발생되도록 상기 살균수단에 전류를 인가하는 전원인가부;
    정해진 시간동안 미리 설정된 양의 살균물질이 상기 유동로 내에 존재하도록 상기 전원인가부로부터 상기 살균수단에 가해지는 전류량을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 유동로의 살균 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동로 내에 존재하는 총용존고형물(TDS, Total Dissolved Solids)의 양을 측정하는 측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 측정부로부터 측정되는 총용존고형물의 양에 기반하여 전류량을 제어하는 것을 특징으로 하는 물 유동로의 살균 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 살균수단에 전압을 인가하여 상기 유동로를 통과하여 흐르는 전류량을 측정하고, 측정된 전류량 정보를 기반으로 총용존고형물(TDS)의 양을 산출하는 것을 특징으로 하는 물 유동로의 살균 장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 살균수단은,
    상기 살균물질인 차아염소산(HOCl)이 생성되도록, 염소 이온(Cl-)을 염소(Cl2)로 환원시키는 것을 특징으로 하는 물 유동로의 살균 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 살균수단은,
    루테늄 산화물(RuOx) 또는 이를 포함하는 백금족이 코팅된 살균 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 유동로의 살균 장치.
  6. 물의 유동로 내의 총용존고형물(TDS)의 양을 산출하여, 상기 유동로 내에 정해진 시간동안 미리 설정된 양의 살균물질이 존재하기 위해 살균수단에 인가될 전류량을 총용존고형물(TDS) 정보를 기반으로 결정하는 산출단계;
    상기 산출단계에서 결정된 전류량 정보를 이용하여 살균수단을 제어하는 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 유동로 내의 살균 방법.
  7. 청구항 8에 있어서,
    상기 산출단계는,
    상기 유동로 내에 전압을 인가하는 인가단계; 인가된 전압에 의하여 유동로를 흐르는 전류값을 측정하는 측정단계; 측정된 전류값을 기반으로 총용존고형물(TDS)의 양을 예측하는 예측단계; 상기 유동로 내에 정해진 양의 살균물질이 존재하기 위하여 인가되어야 하는 전류값을 예측된 총용존고형물(TDS) 정보를 기반으로 결정하는 결정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물 유동로 내의 살균 방법.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
    상기 제어단계는 전원인가부로부터 살균수단에 인가되는 전압의 인가 시간을 제어함으로써 상기 살균수단으로부터 생성되는 살균물질의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 물 유동로 내의 살균 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 측정단계에서는 전류값을 여러개의 구간으로 분할하여 각 구간별 총용존고형물(TDS)의 양을 미리 예측하는 것을 특징으로 하는 물 유동로 내의 살균 방법.
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