KR20220112657A - 자외선 소독 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자외선 기반의 소독 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 자외선 소독 장치는 약품주입이나 수은과 같은 유해성 소재의 사용 없이 자외선을 기반으로 유체를 소독할 수 있다.

Description

자외선 소독 장치 및 방법 {STERILIZING APPARATUS USING ULTRAVIOLET RADIATION AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 유체 소독 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자외선 기반의 소독 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 이상 기후에 따른 강우 빈도의 불규칙성 및 국지성 등으로 분산 자립형 물 관리 시설에 대한 필요성이 강조되고 있다. 특히 운영자 중심의 안전한 물 공급이 현실적으로 어려운 도서, 해안, 산간 등 도외 지역에서의 식수 문제 해결을 위해 소독 기술의 개발 및 실용화를 위한 노력이 집중되고 있다.
일반적으로, 유체 소독 시 염소, 오존, 자외선 등의 다양한 소독방식이 이용되나 대부분 약품을 함께 사용하기 때문에 소독 과정에서 소독 부산물이 발생될 수 있으며, 소독 장치의 유지관리비가 많이 소요되어 재난 또는 재해 대응 급수시설에서 사용하기에는 현실적으로 어려움이 존재한다.
또한, 소규모 급수시설이나 일반가정의 정수장치에서 사용되는 여과기술의 경우, 적용 분리막의 공극 크기에 따라 미생물을 배제하여 소독효과를 기대할 수 있지만, 분리 막 표면에 생물막이 형성되는 문제로 인해 독립 운용이 어려워 별도의 소독 수단을 병용해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 제 10-2017-0028472호에 게시되어 있다.
본 발명은 약품 주입이나 수은과 같은 유해성 소재의 사용 없이 자외선을 기반으로 유체를 소독할 수 있는 자외선 소독 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 지하수와 빗물 등을 자외선을 이용하여 소독함으로써 재난 상황이나 도서 및 산간 지역에서 대체 수자원으로 사용할 수 있는 자외선 소독 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 물놀이형 수경시설 용수와 공공하수처리시설 최종 방류수 등 비음용수의 생물학적 안전성을 향상시킬 수 있는 자외선 소독 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 호흡기 감염병(코로나19 등)의 집단 발병 가능성이 내재된 고위험 시설의 실내 공기에 포함된 바이러스의 불활성화를 통해 감염을 차단할 수 있는 자외선 소독 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 자외선 챔버를 이용하여 이용자의 신체가 광원 또는 광원으로부터 조사된 자외선에 노출되는 것을 차단함으로써 안전한 사용이 가능한 자외선 소독 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자외선 소독 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 소독 장치는 유입되는 유체를 공급하는 유체공급부, 유체의 흐름을 감지하는 유체 흐름 센서부, 유체 흐름 센서부로부터 유체 흐름 신호를 수신할 경우, 전력을 공급하는 전원부, 유체공급부에서 공급된 유체가 일측 하단에 위치한 유체 주입구를 통해 유입되고, 타측 상단에 위치한 유체 배출구 통해 유체를 배출하는 제1 반응부 및 전원부의 전력을 공급 받아 제1 반응부의 타측면에 위치하여 유체의 이동에 대향하여 자외선을 조사하는 제1 광원부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 자외선 소독 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 소독 방법은 급수배관으로부터 유입되는 유체를 공급하는 단계, 유체의 흐름을 감지하는 단계, 유체의 흐름이 감지되는 경우 전력을 공급하는 단계, 전력을 공급받아 유체의 흐름에 대향하여 제1 자외선을 조사하는 단계 및 전력을 공급받아 유체의 흐름에 대향하여 제2 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 소독 장치는 약품주입이나 수은과 같은 유해성 소재의 사용 없이 자외선을 기반으로 유체를 소독할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 소독 장치는 지하수와 빗물 등을 자외선을 이용하여 소독함으로써 재난 상황이나 도서 및 산간 지역에서 대체 수자원으로 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 소독 장치는 물놀이형 수경시설 용수와 공공하수처리시설 최종 방류수 등의 비음용수를 자외선을 이용하여 소독함으로써 생물학적 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 소독 장치는 호흡기 감염병(코로나19 등)의 집단 발병 가능성이 내재된 고위험 시설의 실내 공기에 포함된 바이러스의 불활성화를 통해 감염을 차단할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자외선 소독 장치는 자외선 챔버를 이용하여 이용자의 신체가 광원 또는 광원으로부터 조사된 자외선에 노출되는 것을 차단함으로써 안전한 사용이 가능하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자외선 소독 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치를 도시한 사시도.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치의 반응부를 설명하는 도면들.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자외선 소독 장치를 도시한 단면도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 자외선 소독 장치의 광원부를 설명하는 도면들.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 소독 방법을 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 방법을 설명하는 도면.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자외선 소독 방법을 설명하는 도면.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치의 소독성능을 예시한 도면들.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자외선 소독 장치를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 자외선 소독 장치(10)는 유체공급부(110), 전원부(120), 제1 광원부(130), 제1 반응부(140), 제2 광원부(150), 제2 반응부(160) 및 유체 흐름 센서부(170)를 포함한다.
유체공급부(110)는 공공용수의 급수배관이나, 옥내 또는 옥외 용수의 저류조 등으로부터 유입되는 유체를 제1 반응부(140)로 공급한다.
전원부(120)는 유체 흐름 센서부(170)로부터 유체 흐름 신호를 수신할 경우, 기 설정된 신호 값에 따라 제1 광원부(130) 또는 제2 광원부(150)에 전력을 공급한다. 여기서, 전원부(120)가 유체 흐름 센서부(170)로부터 유체 흐름 신호를 수신한 마지막 시각으로부터 임의로 설정한 시간이 경과하는 경우, 전원부(120)는 유체 흐름 센서부(170)로부터 유체 흐름 신호를 수신하지 않더라도, 기 설정된 신호 값에 따라 제1 광원부(130) 또는 제2 광원부(150)에 전력을 공급하여 자외선 소독 장치의 사용 중간 제1 반응부(140)와 제2 반응부(160) 내부에 억류된 유체를 소독할 수 있다.
제1 광원부(130)는 원통형의 하우징의 일측에 구비되어 하우징과 같은 직경의 크기로 결합되는 원통형의 구조일 수 있다. 제1 광원부(130)는 유체 흐름 센서부에서 감지되는 유체 흐름 신호에 따라 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제1 자외선을 조사한다. 여기서, 제1 자외선은 260~270nm 파장 범위의 자외선일 수 있다. 구체적으로, 제1 광원부(130)는 제1 반응부(140)의 타측면에 배치되어 유체공급부(110)를 통해 제1 반응부(140)에 유입된 유체의 흐름에 대향하여 제1 자외선을 조사할 수 있다. 여기서, 제1 광원부(130)는 파장 230 nm 이하의 자외선을 이용할 경우 자외선 광에너지 대부분이 물에 흡수되어 음용수 소독에 적합하지 않을 수 있으므로 265±5 nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
제1 반응부(140)는 하우징의 내부에 원통형의 구조로 구비될 수 있으며, 제1 광원부의 타측 면에 결합될 수 있다. 제1 반응부(140)는 일측 하단으로부터 돌출된 형상의 유체 주입구를 구비하여 유체 주입구를 통해 유입된 유체를 자외선에 노출하여 반응하도록 구성된다. 제1 반응부(140)의 상단 타측면에는 제1 자외선을 통해 정화된 유체가 이동하는 돌출된 형상의 유체 배출구가 포함될 수 있다. 제1 반응부(140)는 하단 일측면의 유체 주입구를 통해 유체가 유입되고, 상단 타측면의 유체 배출구 통해 유체를 배출한다. 따라서, 제1 반응부(140)는 유체의 이동을 제1 광원부(130)로 향하도록 구성함으로써 유체 살균 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
제1 반응부(140)는 제1 반응부를 둘러싸되, 내면에는 자외선이 반사되는 반사체가 코팅된 외피를 더 포함할 수 있다.
제2 광원부(150)는 원통형의 하우징의 타측에 구비되어 하우징과 같은 직경의 크기로 결합되는 원통형의 구조일 수 있다. 제2 광원부(150)는 유체 흐름 센서부에서 감지되는 유체 흐름 신호에 따라 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제2 자외선을 조사한다. 여기서, 제2 자외선은 271~285 nm 파장 범위의 자외선일 수 있다. 구체적으로, 제2 광원부(150)는 제2 반응부(160)의 일측면에 배치되어 제1 반응부(140)를 통해 제2 반응부(160)에 유입된 유체에 대향하여 제2 자외선을 조사할 수 있다. 여기서, 제2 광원부(150)는 278±7 nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
제2 반응부(160)는 하우징의 내부에 원통형의 구조로 구비될 수 있으며, 제2 광원부의 일측면에 결합될 수 있다. 제2 반응부(160)는 타측 상단으로부터 돌출된 형상의 유체 주입구를 구비하여 유체 주입구를 통해 유입된 유체를 자외선에 노출하여 반응하도록 구성된다. 제2 반응부(160)의 일측 하단에는 제2 자외선을 통해 정화된 유체가 이동하는 돌출된 형상의 유체 배출구가 포함될 수 있다. 제2 반응부(160)는 상단 일측면의 유체 주입구를 통해 유체가 유입되도록 하고, 하단 타측면의 유체 배출구 통해 유체를 배출하도록 구성한다. 따라서, 제2 반응부(160)는 유체의 이동을 제2 광원부(150)로 향하도록 구성함으로써 유체 살균 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 제1 반응부(140)와 제2 반응부(160)에 구비된 유체 주입구 및 배출구는 유체공급부(110)로부터 유입되는 유체가 제1 반응부(140)와 제2 반응부(160)를 상시 만수위 상태로 통과하여 배출될 수 있도록 구성한다. 제2 반응부(160)의 유체 배출구를 통해 배출되는 정화된 유체는 통로와 연결된 개폐장치(180)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
유체 흐름 센서부(170)는 제1 반응부(140) 및 제2 반응부(160)를 연결하는 통로의 일측에 구비되어 유체 흐름 센서부를 통해 유체의 흐름을 감지한다. 유체 흐름 센서부(170)는 유체의 흐름이 감지될 경우, 전원부(120)로 유체 흐름 신호를 전송한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치를 도시한 사시도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치는 원통형의 구조로 하우징 사이에 결합되는 연결부(145)를 추가 구성하여 제1 반응부(140)를 통해 배출된 유체가 제2 반응부(160)로 이동하도록 한다.
구체적으로, 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치(10)는 유체공급부(110), 전원부(120), 제1 광원부(130), 제1 반응부(140), 연결부(145), 제2 광원부(150) 및 제2 반응부(160)를 포함한다.
이 때, 자외선 소독 장치(10)는 제1 반응부(140) 및/또는 제2 반응부(160)의 일측에 유체의 흐름을 감지하는 유체 흐름 센서를 구비할 수 있으며, 전원부(120)는 유체 흐름 센서로부터 유체 흐름 신호를 수신할 경우, 기 설정된 신호 값에 따라 제1 광원부(130) 또는 제2 광원부(150)에 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 전원부(120)가 유체 흐름 센서로부터 유체 흐름 신호를 수신한 마지막 시각으로부터 임의로 설정한 시간이 경과하는 경우, 기 설정된 신호 값에 따라 제1 광원부(130) 또는 제2 광원부(150)에 전력을 공급할 수 있다.
제1 광원부(130)는 원통형의 제1 하우징(101)의 일측에 구비되어 제1 하우징(101)과 같은 직경의 크기로 결합되는 원통형의 구조일 수 있다. 제1 광원부(130)는 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제1 자외선을 조사한다. 여기서, 제1 자외선은 260~270nm 파장 범위의 자외선일 수 있다. 구체적으로, 제1 광원부(130)는 제1 반응부(140)의 타측면에 배치되어 유체공급부(110)를 통해 제1 반응부(140)에 유입된 유체의 흐름에 대향하여 제1 자외선을 조사할 수 있다. 제1 광원부(130)는 파장 230 nm 이하의 자외선을 이용할 경우 자외선 광에너지 대부분이 물에 흡수되어 음용수 소독에 적합하지 않을 수 있으므로 265±5nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
제1 반응부(140)는 제1 하우징(101)의 내부에 원통형의 구조로 구비될 수 있으며, 제1 광원부(130)와 근접한 좌측 일면이 개방될 수 있다. 제1 반응부(140)는 제1 반응부(140)는 일측 하단으로부터 돌출된 형상의 유체 주입구를 구비하여 유체 주입구를 통해 유입된 유체를 자외선에 노출하여 반응하도록 구성된다.
이 때, 제1 반응부(140)는 하단 일측면의 유체 주입구를 통해 유체가 유입되고, 제1 광원부(130)와 근접한 좌측 일면을 통해 유체를 배출한다. 따라서, 제1 반응부(140)는 유체의 이동을 제1 광원부(130)로 향하도록 구성하여 제1 광원부(130) 표면에서 자외선과 유체 내의 미생물이 반응하는 유효체류시간을 극대화함으로써 유체 살균 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
제1 반응부(140)는 제1 반응부를 둘러싸되, 내면에는 자외선이 반사되는 반사체가 코팅된 외피를 더 포함할 수 있다.
연결부(145)는 원통형의 구조로 제1 하우징(101) 및 제2 하우징(102) 사이에 결합되어 제1 반응부(140)를 통해 배출된 유체가 제2 반응부(160)로 이동하도록 구성된다.
제2 광원부(150)는 원통형의 제2 하우징(102)의 타측에 구비되어 제2 하우징(102)과 같은 직경의 크기로 결합되는 원통형의 구조일 수 있다. 제2 광원부(150)는 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제2 자외선을 조사한다. 여기서, 제2 자외선은 271~285 nm 파장 범위의 자외선일 수 있다. 구체적으로, 제2 광원부(150)는 연결부(145)를 통해 제2 반응부(160)에 유입된 유체에 대향하여 제2 자외선을 조사할 수 있다. 제2 광원부(150)는 278±7 nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
제2 반응부(160)는 연결부(145)와 결합되어 제2 하우징(102)의 내부에 원통형의 구조로 구비될 수 있으며, 제2 광원부(150)와 근접한 우측 일면이 개방될 수 있다. 이 때, 제2 반응부(160)는 연결부(145)를 통해 유체를 유입하고, 제2 광원부(150)와 근접한 우측 일면을 통해 유체를 배출한다. 따라서, 제2 반응부(160)는 유체의 이동을 제2 광원부(150)로 향하도록 구성하여 제2 광원부(150) 표면에서 자외선과 유체 내의 미생물이 반응하는 유효체류시간을 극대화함으로써 유체 살균 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
제2 하우징(102)의 일측 하단에는 제2 자외선을 통해 정화된 유체가 이동하는 돌출된 형상의 유체 배출구가 포함될 수 있다. 제2 하우징(102)의 유체 배출구를 통해 배출되는 정화된 유체는 통로와 연결된 개폐장치(180)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치의 반응부를 설명하는 도면들이다.
도 3을 참조하면, 각기 다른 파장을 나타내는 복수의 광원을 이용하는 경우, 파장 중첩으로 인한 소독성능 저하와 에너지 손실 등 복합파장 적용에 따른 간섭이 예상될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 소독 장치(10)는 자외선 파장에 따라 반응공간을 제1 반응부(140) 및 제2 반응부(160)로 분리함으로써 간섭 효과를 사전 차단하여 소독성능을 향상시킨다.
도 4를 참조하면, 제1 반응부(140) 및 제2 반응부(160)는 광원으로부터 전달되는 광에너지가 반응부 표면에서 흡수 및 소모되는 현상을 최소화하기 위하여 반사체를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응부(140) 및 제2 반응부(160)는 반사체를 구성하는 반사물질로 폴리테트라 플루오르 에틸렌 또는 알루미늄을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 반응부(140) 또는 제2 반응부(160)는 외피를 반사체로 구성하고, 내측에는 반사체와 유체 사이에 광원으로부터 전달되는 자외선 광에너지의 유동을 제한하지 않는 광 투과 물질로 내벽을 구성할 수 있으며, 도 6과 같이, 제1 반응부(140) 또는 제2 반응부(160) 외벽을 반사물질로 코팅하는 구성일 수도 있다. 또 다른 실시예로 제1 반응부(140)는 외피를 반사체로 구성하고, 내측에는 반사체와 유체 사이에 광원으로부터 전달되는 자외선 광에너지의 유동을 제한하지 않는 광 투과 물질로 내벽을 구성하고, 제2 반응부(160)는 외벽을 반사물질로 코팅하여 제1 광원부(130)에서 조사된 자외선이 제2 반응부(160)에 조사되지 않도록 구성될 수 있으며, 그 역도 가능할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 반응부(140) 또는 제2 반응부(160)는 도시된 바와 같이 자외선 광 투과 물질 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용하여 반응부의 내측에 유체가 반사체와 직접 접촉하지 않도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 제1 반응부(140) 또는 제2 반응부(160)는 자외선 광 투과 물질로 사파이어(Sapphire), 칼슘 플루오라이드(Calcium Fluoride), 자외선 융합 실리카(자외선 Fused Silica),
알파 바륨 보레이트(Alpha Barium Borate), 마그네슘 플루오라이드(Magnesium Fluoride) 또는 바륨 플루오라이드(Barium Fluoride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 통해, 제1 반응부(140) 또는 제2 반응부(160)는 유체와 반사체 또는 자외선과 반사체 사이에 미지의 반응으로부터 건강상 유해한 물질의 누출을 근원적으로 차단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자외선 소독 장치를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치(10)는 흡입부(210), 제1 광원부(130), 제2 광원부(150) 및 배출부(220)를 포함한다.
흡입부(210)는 적어도 하나 이상의 격벽으로 구성된 챔버의 하측에 위치하여 공기 등의 유체를 챔버 내부 방향으로 주입한다. 이 때, 흡입부(210)는 자외선의 누출을 방지하기 위한 광촉매 소재의 필터를 추가 구성할 수 있다.
제1 광원부(130)는 흡입부(210)와 마주하도록 챔버 내부의 상측에 구비되어 흡입부(210)를 통해 주입된 유체의 이동에 대향하여 제1 자외선을 조사한다. 예를 들어, 제1 광원부(130)는 챔버 내부에 유체가 주입된 경우, 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 제1 자외선을 조사할 수 있다.
제2 광원부(150)는 챔버의 하측에 위치하여 제1 광원부(130)를 거쳐 격벽을 통과한 유체의 이동에 대향하여 제2 자외선을 조사한다. 예를 들어, 제2 광원부(150)는 챔버 내부에 유체가 주입된 경우, 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 제2 자외선을 조사할 수 있다.
제1 광원부(130) 및 제2 광원부(150)는 제1 자외선 및 제2 자외선을 조사하는 적어도 하나 이상의 UV-LED를 포함할 수 있으며, 이 때, 제1 광원부(130) 및 제2 광원부(150)는 채널 방식의 배열을 통해 챔버 내부의 격벽을 통과하는 유체의 이동에 대향하여 자외선을 조사할 수 있다. 이를 통해, 제1 광원부(130) 및 제2 광원부(150)는 자외선과 유체 내의 미생물이 반응하는 유효체류시간을 극대화함으로써 유체 살균 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
배출부(220)는 챔버의 일측에 위치하여 제2 자외선을 통해 정화된 유체를 챔버 외부로 배출한다. 이 때, 배출부(220)는 자외선의 누출을 방지하기 위한 광촉매 소재의 필터를 추가 구성할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 자외선 소독 장치의 광원부를 설명하는 도면들이다. 도 9를 참조하면, 미생물의 자외선 흡수특성과 불활성화 효율 사이에는 밀접한 상관관계가 존재함을 확인할 수 있다. 기존 LP(Low Pressure)-자외선을 광원으로 사용할 경우, 자외선 254 nm의 단일 파장만을 소독에 사용하므로 상대적으로 매우 단순하거나 소독 영역이 제한되어 효과가 저하될 수 있으며, MP(Medium Pressure)-자외선을 사용할 경우, 소독에 기여할 수 있는 파장 이외의 발광으로 불필요한 에너지 소비를 야기할 수 있다.
따라서, 도 10과 같이, 제1 광원부(130) 및 제2 광원부(150)는 파장 265±5 nm 및 278±7 nm에서 각각 최대 광에너지 흡수 피크를 나타내는 자외선을 사용하여 유체에 존재하는 미생물의 DNA, RNA 및 단백질(Proteins) 영역을 동시에 공격함으로써 최대 살균 효과를 발현할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자외선 소독 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 소독 장치의 순서도를 예시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 단계 S1110에서 자외선 소독 장치(10)는 공공용수의 급수배관이나, 옥내 또는 옥외 용수의 저류조 등으로부터 유입되는 유체를 제1 반응부(140)로 공급할 수 있다.
단계 S1130에서 자외선 소독 장치(10)는 유체 흐름 센서부로부터 유체 흐름 신호를 수신할 경우, 기 설정된 신호 값에 따라 제1 광원부(130) 또는 제2광원부(150)에 전력을 공급한다.
단계 S1150에서 자외선 소독 장치(10)는 유체 흐름 센서부에서 감지되는 유체 흐름 신호에 따라 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제1 자외선을 조사한다. 구체적으로, 자외선 소독 장치(10)는 제1 반응부(140)의 내측면에 배치되어 유체공급부(110)를 통해 제1 반응부(140)에 유입된 유체에 제1 자외선을 조사할 수 있다.
여기서, 자외선 소독 장치(10)는 파장 230 nm 이하의 자외선을 이용할 경우 자외선 광에너지 대부분이 물에 흡수되어 음용수 소독에 적합하지 않을 수있으므로 265±5 nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
단계 S1170에서 자외선 소독 장치(10)는 유체 흐름 센서부에서 감지되는 유체 흐름 신호에 따라 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제2 자외선을 조사한다.
구체적으로, 자외선 소독 장치(10)는 제2 반응부(160)의 내측면에 배치되어 제1 반응부(140)를 통해 제2 반응부(160)에 유입된 유체에 제2 자외선을 조사할 수 있다. 여기서, 자외선 소독 장치(10)는 278±7 nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
단계 S1190에서 자외선 소독 장치(10)는 상단의 유체 주입구를 통해 유입된 유체를 자외선에 노출하여 반응시킨다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 방법을 설명하는 도면이다.
도 12을 참조하면, S1210에서 자외선 소독 장치(10)는 공공용수의 급수배관이나, 옥내 또는 옥외 용수의 저류조 등으로부터 유입되는 유체를 제1 반응부(140)로 공급한다.
S1230에서 자외선 소독 장치(10)는 제1 광원부(130) 또는 제2 광원부(150)에 전력을 공급한다.
이 때, 자외선 소독 장치(10)는 제1 반응부(140) 및/또는 제2 반응부(160)의 일측에 유체의 흐름을 감지하는 유체 흐름 센서를 구비할 수 있으며, 자외선 소독 장치(10)는 유체 흐름 센서로부터 유체 흐름 신호를 수신할 경우, 기 설정된 신호 값에 따라 제1 광원부(130) 또는 제2 광원부(150)에 전력을 공급할 수 있다.
여기서, 자외선 소독 장치(10)는 유체 흐름 센서로부터 유체 흐름 신호를 수신한 마지막 시각으로부터 임의로 설정한 시간이 경과하는 경우, 기 설정된 신호 값에 따라 제1 광원부(130) 또는 제2 광원부(150)에 전력을 공급할 수 있다.
S1250에서 자외선 소독 장치(10)는 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제1 자외선을 조사한다. 여기서, 제1 자외선은 260~270nm 파장 범위의 자외선일 수 있다. 자외선 소독 장치(10)는 파장 230 nm 이하의 자외선을 이용할 경우 자외선 광에너지 대부분이 물에 흡수되어 음용수 소독에 적합하지 않을 수 있으므로 265±5nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
S1270에서 자외선 소독 장치(10)는 전원부(120)로부터 전력을 공급받아 제2 자외선을 조사한다. 여기서, 제2 자외선은 271~285 nm 파장 범위의 자외선일 수 있다. 자외선 소독 장치(10)는 278±7 nm에서 최대 피크를 나타내는 자외선을 이용할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자외선 소독 방법을 설명하는 도면이다.
도 13을 참조하면, S1310에서 자외선 소독 장치(10)는 공기 등의 유체를 챔버 내부 방향으로 주입한다. 이 때, 자외선 소독 장치(10)는 자외선의 누출을 방지하기 위한 광촉매 소재의 필터를 추가 구성할 수 있다.
S1330에서 자외선 소독 장치(10)는 흡입부(210)를 통해 주입된 유체의 이동에 대향하여 제1 자외선을 조사한다. 예를 들어, 자외선 소독 장치(10)는 챔버 내부에 유체가 주입된 경우, 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 제1 자외선을 조사할 수 있다.
S1350에서 자외선 소독 장치(10)는 챔버의 하측에 위치하여 제1 광원부(130)를 거쳐 격벽을 통과한 유체의 이동에 대향하여 제2 자외선을 조사한다. 예를 들어, 자외선 소독 장치(10)는 챔버 내부에 유체가 주입된 경우, 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 제2 자외선을 조사할 수 있다.
S1370에서 자외선 소독 장치(10)는 챔버의 일측에 위치하여 제2 자외선을 통해 정화된 유체를 챔버 외부로 배출한다. 이 때, 자외선 소독 장치(10)는 자외선의 누출을 방지하기 위한 광촉매 소재의 필터를 추가 구성할 수 있다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치의 소독성능을 예시한 도면들이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치(10)의 소독성능을 비교 및 평가하기 위해, 공공하수처리시설에서 배출된 생물학적 처리수를 저류시설로 이송하고, 별도로 구비된 펌프를 이용하여 유량계 및 여과장치를 통과할 수 있다. 이후, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치(10) 및 기존의 소독 방법이 적용된 장치를 이용하여 소독을 수행하고, 장치의 전단 및 후단에서 유입수와 유출수를 각각 채취하여 총 대장균군수를 추출하여, 최종적으로 총 대장균군수의 제거 비율을 산출한다.
도 15 및 도 16를 참조하면, 장치의 전단 및 후단에서 유입수와 유출수를 각각 채취하여 총 대장균군수를 추출한 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치(10)를 통해 정화된 유출수의 총 대장균군수는 1회차(#1) 내지 7회차(#7)에서 모두 500 CFU/mL 이하로, 방류수질기준인 1000 CFU/mL를 만족하는 것으로 확인되었다.
도 17를 참조하면, 자외선 소독 장치(10) 및 기존의 소독 방법이 적용된 장치의 전단 및 후단에서 유입수와 유출수를 각각 채취하여 총 대장균군수 제거 비율을 산출한 결과, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자외선 소독 장치(10)인 개량 반응기의 총 대장균군수 제거 비율이 모든 처리 유량(20L/min, 30L/min, 40L/min)에서 기존의 소독 방법이 적용된 장치인 범용 반응기에 비해 월등히 높은 것으로 확인되었다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 소독 장치(10)의 소독 성능이 우수함을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 자외선 소독 장치에 있어서,
    유입되는 유체를 공급하는 유체공급부;
    상기 유체의 흐름을 감지하는 유체 흐름 센서부;
    상기 유체 흐름 센서부로부터 유체 흐름 신호를 수신할 경우, 전력을 공급하는 전원부;
    상기 유체공급부에서 공급된 유체가 일측 하단에 위치한 유체 주입구를 통해 유입되고, 타측 상단에 위치한 유체 배출구를 통해 유체를 배출하는 제1 반응부; 및
    상기 전원부의 전력을 공급받아 상기 제1 반응부의 타측면에 위치하여 상기 유체의 이동에 대향하여 자외선을 조사하는 제1 광원부를 포함하는 자외선 소독 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반응부를 둘러싸되, 내면에는 자외선이 반사되는 반사체가 코팅된 외피를 더 포함하는 자외선 소독 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 반응부는 자외선 광 투과 물질로 구성되는 자외선 소독 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    타측 상단에 위치한 유체 주입구를 통해 상기 제1 반응부에서 유출된 유체가 유입되고, 일측 하단에 위치한 유체 배출구 통해 유체를 배출하는 제2 반응부; 및
    상기 제2 반응부의 일측면에 위치하여 상기 유체의 이동에 대향하여 자외선을 조사하는 제2 광원부를 더 포함하는 자외선 소독 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유체 흐름 센서부는
    상기 제1 반응부 및 제2 반응부를 연결하는 통로에 구비되어 유체의 흐름을 감지하는 자외선 소독 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 반응부는 외면에 자외선이 반사되는 반사체가 코팅되어 제1 광원부로부터 조사된 자외선이 반사되는 자외선 소독 장치.
  7. 제1항 및 제4항에 있어서,
    최대 피크 파장이 서로 다른 자외선이 상기 제1광원부와 제2광원부로부터 각각 조사되는 자외선 소독 장치.
  8. 자외선 소독 장치에 있어서,
    유입되는 유체를 공급하는 유체공급부;
    상기 유체의 흐름을 감지할 경우 전력을 공급하는 전원부;
    제1 하우징의 내부에 원통형의 구조로 구비되어 상기 유체공급부로부터 공급된 유체가 일측 하단에 위치한 유체 주입구를 통해 유입되고, 개방된 좌측 일면을 통해 유체를 배출하는 제1 반응부; 및
    상기 제1 하우징의 일측에 구비되고 상기 제1 반응부의 개방된 일면에 근접하게 위치하여 상기 전원부로부터 전력을 공급받아 상기 유체의 이동에 대향하여 자외선을 조사하는 제1 광원부를 포함하는 자외선 소독 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    원통형의 구조로 제1 반응부를 통해 배출된 유체가 이동하도록 구성되는 연결부;
    상기 연결부와 결합되어 상기 제1 반응부로부터 배출된 유체가 유입되고, 원통형 구조의 개방된 우측 일면을 통해 유체를 유체를 배출하는 제2 반응부; 및
    상기 제2 하우징의 일측에 구비되고 상기 제2 반응부의 개방된 일면에 근접하게 위치하여 상기 전원부로부터 전력을 공급받아 상기 유체의 이동에 대향하여 자외선을 조사하는 제2 광원부를 더 포함하는 자외선 소독 장치.
  10. 자외선 소독 장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 격벽으로 구성된 챔버의 하측에 위치하여 공기 등의 유체를 챔버 내부 방향으로 주입하는 흡입부;
    상기 흡입부와 마주하도록 상기 챔버 내부의 상측에 구비되어 주입된 유체에 제1 자외선을 조사하는 제1 광원부;
    상기 챔버의 하측에 위치하여 상기 제1 광원부를 거쳐 격벽을 통과한 유체의 이동에 대향하여 제2 자외선을 조사하는 제2 광원부; 및
    상기 챔버의 일측에 위치하여 상기 제2 자외선을 통해 정화된 유체를 챔버 외부로 배출하는 배출부를 포함하는 자외선 소독 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1광원부 및 제2광원부는
    채널 방식의 배열을 통해 챔버 내부의 격벽을 통과하는 유체의 이동에 대향하여 자외선을 조사하는 자외선 소독 장치.
  12. 자외선 소독 방법에 있어서,
    급수배관으로부터 유입되는 유체를 공급하는 단계;
    상기 유체의 흐름을 감지하는 단계;
    상기 유체의 흐름이 감지되는 경우 전력을 공급하는 단계;
    상기 전력을 공급받아 상기 유체의 흐름에 대향하여 제1 자외선을 조사하는 단계; 및
    상기 전력을 공급받아 상기 유체의 흐름에 대향하여 제2 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 자외선 소독 방법.
  13. 자외선 소독 방법에 있어서,
    공기 등의 유체를 챔버 내부 방향으로 주입하는 단계;
    상기 주입된 유체의 이동에 대향하여 제1 자외선을 조사하는 단계;
    격벽을 통과한 상기 유체의 이동에 대향하여 제2 자외선을 조사하는 단계; 및
    상기 제2 자외선을 통해 정화된 유체를 챔버 외부로 배출하는 단계를 포함하는 자외선 소독 방법.
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