KR20190064173A - 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템은, 외부에서 공급되는 지하수가 내부로 유입되는 통 형상의 챔버와, 상기 챔버의 중심축선에 배치됨으로써 상기 챔버와의 사이에 환형의 공간을 형성시키고, 상기 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사시키는 광펄스램프와, 상기 광펄스램프를 감싸는 형태로 배치되고 그 광펄스램프와의 사이에 냉각수를 충진시킬 수 있게 하는 케이스를 포함하는 살균 장치; 및 상기 살균 장치의 냉각수의 온도를 센싱하는 센서와, 상기 센서에 의해 센싱된 온도값에 기초하여 상기 광펄스램프를 포함한 살균 장치에 ON/OFF 신호를 인가하는 제어기를 포함하는 제어 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템 및 이의 제어 방법{Optical pulse sterilizers of underground water and control method}

본 발명은 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수를 광펄스를 통해 살균하고, 광펄스를 발생시키는 광펄스램프의 온도에 따라 시스템의 동작제어가 가능하도록, 구조 및 제어 공정이 개선된 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

지하수는 식품 제조업체의 가공용수와 식수로 널리 이용되고 있으나, 세균과 바이러스 등으로 인한 지하수 오염이 심각한 문제로 대두되고 있다.

다수의 식품 제조업체들은 식품 원재료를 세척하기 위한 용수로 지하수를 이용하고 있는데, 오염된 지하수를 사용함으로써 질병을 유발할 가능성이 있으므로 지하수 사용으로 인한 식중독을 예방하기 위하여 지하수를 살균처리 하는 것이 필수적이다.

수질 정화를 위해 가격이 저렴하고 박테리아를 효과적으로 처리 할 수 있는 염소처리가 일반적으로 진행되어 왔으나, 물에서 불쾌한 맛과 냄새가 발생 할 수 있다는 단점을 가지고 있으며, 발암물질인 트리할로메탄(THM)의 발생으로 인해 소비자의 인식이 좋지 않다.

다른 방법인 오존소독은 오존화된 공기를 특별한 장치를 이용하여 접촉조에 주입하여 살균하는 방법으로, 생물학적으로 난분해성 유기물을 분해성 물질로 전환시킬 수 있고 부작용이 적어 염소소독보다 안전성이 높지만 초기 투자비부터 전력 비용까지 전체적인 비용이 많이 드는 것이 단점이다.

UV 살균 방법 역시 염소와 오존의 대체살균 방법으로 적용되고 있고 발암성 유기물을 생산하지 않으며, 장비조작이 쉬운 장점이 있으나 소독 잔류효과가 없으며, 물의 탁도가 높거나 유기물 부하가 높을 경우 살균 효과가 저하되는 단점이 있다.

따라서, 친환경적 비가열살균기술인 광펄스 살균 시스템(Intense Pulsed Light, IPL)을 지하수에 적용하여 지하수 살균에 영향을 미치는 다양한 인자들을 최적화하고, 이를 바탕으로 실제 지하수 살균 공정에 적용할 수 있는 광펄스 살균 기술 및 시스템의 실용화 기반을 마련할 필요성이 제기되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 지하수를 광펄스를 이용하여 살균하고, 광펄스램프의 온도가 적정 온도를 유지하고 있는지 여부와 같은 특정 제어 조건에서 시스템이 작동되도록 하여 살균 효과를 향상시킬 수 있게 하는 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템은, 외부에서 공급되는 지하수가 내부로 유입되는 통 형상의 챔버와, 상기 챔버의 중심축선에 배치됨으로써 상기 챔버와의 사이에 환형의 공간을 형성시키고, 상기 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사시키는 광펄스램프와, 상기 광펄스램프를 감싸는 형태로 배치되고 그 광펄스램프와의 사이에 냉각수를 충진시킬 수 있게 하는 케이스를 포함하는 살균 장치; 및 상기 살균 장치의 냉각수의 온도를 센싱하는 센서와, 상기 센서에 의해 센싱된 온도값에 기초하여 상기 광펄스램프를 포함한 살균 장치에 ON/OFF 신호를 인가하는 제어기를 포함하는 제어 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제어 유닛은, 상기 챔버 측에 지하수를 유입시켜 주기 위한 펌프의 펌핑력을 조절하는 조절 장치;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 케이스는, 상기 냉각수를 수용시키는 본체부; 및 상기 본체부의 개방된 하측을 폐쇄시킬 수 있도록 그 본체부에 결합되는 커버부를 포함하되, 상기 커버부는, 상기 챔버 내에 유입된 지하수에 와류를 형성시킬 수 있도록, 원주방향을 따라 배열되고 상기 지하수에 와류형성용 유체를 분사하는 복수의 분사노즐들을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 제어 방법은, 챔버 내부로 유입된 지하수를, 그 챔버 내에 배치된 광펄스램프로 살균시키되, 상기 챔버와 광펄스램프 사이의 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사하여 살균시키는 살균 단계; 상기 광펄스램프를 냉각시키기 위한 냉각수의 온도를 센싱하는 센싱 단계; 및 상기 센싱된 온도값에 기초하여 상기 광펄스램프에 ON/OFF 신호를 인가하는 제어 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제어 방법은, 상기 챔버 측에 유입되는 지하수의 유입속도를 측정하는 측정 단계; 및 그 측정값에 따라 지하수의 유입속도를 조절시켜 줄 수 있도록 펌프의 펌핑력을 조절하는 조절 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템은, 챔버 내의 환형의 공간에 유입된 지하수에, 광펄스를 그 공간의 중심에 배치된 광펄스램프에 의해 방사형으로 조사되도록 함으로써, 많은 양의 지하수를 효율적으로 살균할 수 있는 장점과, 광펄스램프의 온도가 적정 온도를 유지하는 경우에만 작동되게 함으로써 제품의 내구성 향상 및 신뢰성 있는 살균 성능을 기대할 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템의 측면도.
도 2는 본 발명 일실시예에 채용된 살균 장치의 측면도.
도 3은 본 발명 일실시예에 채용된 살균 장치의 부분 단면도.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 일부 구성을 분리하여 보인 분리 사시도.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ단면도.
도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 제어 유닛의 구성을 설명하기 위한 블럭도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 채용된 케이스 구조를 설명하기 위한 사시도.
도 8은 본 발명 다른 실시예에 채용된 케이스의 설치상태를 보인 단면도.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템의 측면도이고, 도 2는 본 발명 일실시예에 채용된 살균 장치의 측면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ부분을 확대하여 보인 부분단면도이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 일부 구성을 분리하여 보인 분리 사시도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ단면도이며, 도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 제어 유닛의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 1 및 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템은, 지하수를 광펄스를 이용하여 살균시키되 그 광펄스가 최대 효율을 낼 수 있는 경우에만 작동하도록 하여 제품의 내구성 및 살균 신뢰성을 높일 수 있게 하는 것으로, 살균 장치(10)와 제어 유닛(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 살균 장치(10)는, 챔버(100) 내에서 방사형으로 조사되는 광펄스를 이용하여 지하수를 살균시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 도 3 및 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 통 형상의 챔버(100)와 광펄스램프(210)와 케이스(220)를 포함하여 이루어진다.

상기 챔버(100)는, 통 형상으로 형성되어서 외부에서 공급되는 지하수가 내부로 유입되게 하고, 상기 광펄스램프(210)는, 상기 챔버(100)의 중심축선에 배치됨으로써 상기 챔버(100)와의 사이에 환형의 공간을 형성시키고, 상기 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사시킨다.

이러한 살균 장치(10)는, 챔버(100) 내의 환형의 공간에 유입된 지하수에, 광펄스를, 그 공간의 중심에 배치된 광펄스램프(210)에 의해 방사형으로 조사되도록 함으로써, 많은 양의 지하수를 효율적으로 살균할 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

본 발명의 일실시예에 채용된 챔버(100)는 스테인레스 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 챔버(100)가 스테인레스 재질로 이루어짐으로써, 챔버(100)에 의해 반사되는 광펄스를 통해서도 지하수를 살균할 수 있게 됨에 따라 지하수에 대한 살균 효율이 높아지고, 광펄스램프(210)의 광원이 외부로 노출되는 것을 막을 수 있으며, 빛의 반사 및 산란으로 인한 사멸 효과 증대를 기대할 수 있게 한다.

상기 광펄스램프(210)는, 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 챔버(100)의 중심죽선에 배치됨으로써 챔버(100)와의 사이에 환형의 공간을 형성시키고, 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사시킴으로써 살균을 가능하게 한다.

상기 케이스(220)는, 상기 광펄스램프(210)를 감싸는 형태로 배치되어서 그 광펄스램프(210)와의 사이에 냉각수가 충진될 수 있게 한다. 상기 냉각수는, 상기 광펄스램프(210)를 쿨링시켜 줌으로써, 온도 상승에 따른 성능저하 및 파손을 억제하여 제품의 내구성 향상 및 신뢰성 있는 살균을 가능하게 한다.

상기 제어 유닛(20)은, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 특정 제어 조건에서 광펄스램프(210)를 작동되게 하거나 챔버(100) 내로 지하수를 강제 유입시키기 위한 펌프를 작동되게 하기 위한 것으로, 센서부(21)와 제어부(22)와 구동부(23)를 포함하여 이루어진다.

상기 센서부(21)는, 상기 케이스(220) 내에 수용된 냉각수의 온도를 센싱하고, 그 센싱된 값을 상기 제어부(22)에 송출시켜 주는 역할을 하고, 상기 제어부(22)는 상기 센서부(21)에 의해 센싱된 온도값에 기초하여 상기 구동부(23)에 ON/OFF 신호를 인가하는 역할을 한다. 여기서, 상기 구동부(23)로는, 살균 장치(10)를 이루는 구성 중, 전기적 신호에 기초하여 ON/OFF 되는 광펄스램프(210)를 예로 들 수 있다.

본 실시예에서는 상기 제어기(22)에 의해 작동여부가 결정되는 장치의 예로 광펄스램프(210)를 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않고, 예컨대 상기 챔버(100) 내로 지하수를 강제 유입시켜 주기 위한 펌프일 수도 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템은, 광펄스램프(210)의 온도가 적정 온도를 유지하는 경우에만 작동되게 함으로써, 제품의 내구성 향상 및 신뢰성 있는 살균 성능을 기대할 수 있는 장점을 가진다.

상기 제어 유닛(20)은, 상기 챔버(100)를 통과하는 지하수의 요구되는 살균 정도 및 살균량에 기초하여, 상기 챔버(100) 측에 지하수를 유입시켜 주기 위한 펌프(600)의 펌핑력을 조절하는 조절 장치를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 지하수의 오염도나 요구되는 살균 정도 또는 살균량과 같은 계수를 고려하지 않고 일률적인 조건에서 펌프를 구동하는 경우에는, 에너지 낭비를 초래하고, 각기 다른 지역의 지하수의 서로 다른 특성 때문에 살균이 원활하게 이루어지지 않게 되는 단점이 있으나, 본 발명에 의하면, 제어 유닛(20)에 의해 살균 장치(10)를 선택적으로 구동되게 함으로써, 이러한 단점이 해소된다.

그리고, 상기 조절 장치에는, 펌프(600)의 펌핑력에 의해 상기 챔버(100) 측으로 유입되는 지하수의 속도를 측정하기 위한 플로우메타(550)가 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 플로우메타(550)가 포함된 실시예는, 상기 제어 유닛이 플로우메타(550)에 의해 측정된 유체속도를 고려하여 펌프(600)의 펌핑력을 조절할 수 있도록 구성됨으로써, 지하수의 특성 또는 요구되는 살균 정도에 적합하게 지하수의 유입속도나 유입량을 조절할 수 있게 하여, 최적의 살균효과를 기대할 수 있게 한다.

도면 중 미설명부호 300은, 상기 챔버(100)를 통과하여 살균처리된 지하수를 외부로 배출시키기 위한 배출관이고, 500은 광펄스램프(210)를 냉각시켜 주기 위한 냉각수를 순환시켜 주기 위한 냉각수 순환관이며, 600은 상기 챔버(100) 내로 지하수를 강제 유입시켜 주기 위한 펌프이다.

한편, 이러한 장치를 이용한 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템의 제어 방법은, 살균 단계와 센싱 단계와 제어 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 살균 단계에서는, 챔버(100) 내부로 유입된 지하수를, 그 챔버(100) 내에 배치된 광펄스램프(210)로 살균시키되, 상기 챔버(100)와 광펄스램프(210) 사이의 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사하여 살균시키는 공정이 수행된다.

이와 같이, 본 실시예는, 챔버(100) 내의 환형의 공간에 유입된 지하수에, 광펄스를, 그 공간의 중심에 배치된 광펄스램프(210)에 의해 방사형으로 조사되도록 함으로써, 많은 양의 지하수를 효율적으로 살균할 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

상기 센싱 단계에서는, 상기 광펄스램프(210)를 냉각시키기 위한 냉각수의 온도를 센싱하는 공정이 수행되고, 상기 제어 단계에서는, 상기 센싱된 온도값에 기초하여 상기 광펄스램프(210)에 ON/OFF 신호를 인가시킨다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예에 의한 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템 제어 방법은, 앞에서 설명한 살균 장치(10)와 마찬가지로, 상대적으로 한꺼번에 많은 양의 지하수를 동시에 살균할 수 있어서 살균 처리 효율을 높일 수 있게 하고, 광펄스램프(210)의 온도가 적정 온도를 유지하는 경우에만 작동되게 함으로써 제품의 내구성 향상 및 신뢰성 있는 살균 효과를 기대할 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템을 상세히 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 채용된 케이스 구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 본 발명 다른 실시예에 채용된 케이스의 설치상태를 보인 단면도이다.

본 실시예에 채용된 케이스(700)는, 상기 냉각수를 수용시키는 본체부(710)와, 상기 본체부(710)의 개방된 하측을 폐쇄시킬 수 있도록 그 본체부(710)에 결합되는 커버부(720)를 포함하여 이루어지고, 상기 커버부(720)는, 복수의 분사노즐(722)들을 포함하여 이루어진다.

상기 분사노즐(722)들은, 상기 커버부(720)의 외면을 둘러서 방사형으로 배열되고 상기 케이스(700)와 챔버 사이의 환형의 공간에 와류형성용 유체(물 또는 압축공기)를 분사시킴으로써, 지하수가 와류를 형성하면서 상승하도록 하여 상대적으로 긴 시간 동안 광펄스에 노출되게 한다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 상기 케이스(700)에 마련된 분사노즐(722)이 지하수에 와류를 형성하도록 하여, 지하수가 수직상승하는 경우와 비교할 때, 상대적으로 광펄스에 노출되는 시간을 길게 확보할 수 있게 됨에 따라, 살균효과를 더욱 향상시킬 수 있는 장점을 도출한다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

10:살균 장치 20:제어 유닛
21:센서부 22:제어부
23:구동부 100:챔버
210:광펄스램프 220:케이스
300:배출관 500:냉각수 순환관
550:플로우메타 600:펌프

Claims (5)

1. 외부에서 공급되는 지하수가 내부로 유입되는 통 형상의 챔버와, 상기 챔버의 중심축선에 배치됨으로써 상기 챔버와의 사이에 환형의 공간을 형성시키고, 상기 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사시키는 광펄스램프와, 상기 광펄스램프를 감싸는 형태로 배치되고 그 광펄스램프와의 사이에 냉각수를 충진시킬 수 있게 하는 케이스를 포함하는 살균 장치; 및
   상기 살균 장치의 냉각수의 온도를 센싱하는 센서와, 상기 센서에 의해 센싱된 온도값에 기초하여 상기 광펄스램프를 포함한 살균 장치에 ON/OFF 신호를 인가하는 제어기를 포함하는 제어 유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은, 상기 챔버 측에 지하수를 유입시켜 주기 위한 펌프의 펌핑력을 조절하는 조절 장치;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는,
   상기 냉각수를 수용시키는 본체부; 및 상기 본체부의 개방된 하측을 폐쇄시킬 수 있도록 그 본체부에 결합되는 커버부를 포함하되,
   상기 커버부는, 상기 챔버 내에 유입된 지하수에 와류를 형성시킬 수 있도록, 원주방향을 따라 배열되고 상기 지하수에 와류형성용 유체를 분사하는 복수의 분사노즐들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템.
4. 챔버 내부로 유입된 지하수를, 그 챔버 내에 배치된 광펄스램프로 살균시키되, 상기 챔버와 광펄스램프 사이의 환형의 공간에서 이동하는 지하수에 광펄스를 조사하여 살균시키는 살균 단계;
   상기 광펄스램프를 냉각시키기 위한 냉각수의 온도를 센싱하는 센싱 단계; 및
   상기 센싱된 온도값에 기초하여 상기 광펄스램프에 ON/OFF 신호를 인가하는 제어 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템의 제어 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 챔버 측에 유입되는 지하수의 유입속도를 측정하는 측정 단계; 및
   그 측정값에 따라 지하수의 유입속도를 조절시켜 줄 수 있도록 펌프의 펌핑력을 조절하는 조절 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광펄스를 이용한 지하수 살균 시스템의 제어 방법.
   

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