KR20220157039A - 가스 용해 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 용해 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 물을 공급하는 물 공급 유닛; 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 물 공급 유닛 및 가스 공급 유닛과 연결되는 가스 용해수 생성 유닛; 및 가스 용해수 생성 유닛의 후단에 연결되는 버블 가스 용해수 생성 유닛을 포함하고, 가스 용해수 생성 유닛은, 가스 공급 유닛과 병렬 연결되고, 제1 가스 용해수를 생성하는 제1 가스 용해수 생성부; 및 가스 공급 유닛과 병렬 연결되고, 제1 가스 용해수 생성부와 직렬 연결되어 제1 가스 용해수 생성부로부터 제1 가스 용해수를 공급받으며, 제1 가스 용해수의 가스 농도보다 높은 가스 농도를 갖는 제2 가스 용해수를 생성하는 적어도 하나의 제2 가스 용해수 생성부를 포함하고, 버블 가스 용해수 생성 유닛은, 제2 가스 용해수 생성부와 연결되어 제2 가스 용해수 생성부로부터 제2 가스 용해수를 공급받고, 제2 가스 용해수에 함유된 가스의 입자보다 작은 입자를 갖는 가스가 함유된 제3 가스 용해수를 생성하는, 가스 용해 시스템이 제공될 수 있다.

Description

가스 용해 시스템{SYSTEM FOR DISSOLVING GAS}
본 발명은 가스 용해 시스템에 대한 것이다.
일반적으로, 마이크로 버블은 입자 크기가 통상의 기포가 갖는 입자의 크기보다 매우 작은 기포를 의미하고, 이러한 마이크로 버블은 물과 기체가 함께 존재할 때 생성된다. 이때, 마이크로 버블은 통상의 기포가 가지고 있지 않은 성질을 지니고 있다. 예를 들어, 통상적인 입자 크기를 갖는 기포는 재빨리 떠올라 수면에 이르면 부서져 버리는 반면, 마이크로 버블은 통상의 기포에 비해 부력이 작아서 천천히 물속을 떠도는 것처럼 떠오른다. 이는 버블이 작으면 작을수록 부력에 대한 저항 효과가 커지기 때문에 일어나는 현상으로서 버블이 천천히 떠오른다는 것은 버블이 그만큼 오래 물속에 머물러 있을 수 있다는 것을 의미한다.
이때, 마이크로 버블이 물속에 머물러 있는 동안 마이크로 버블 속의 기체는 주위의 물에 점점 녹아 들어가게 되는데 기포가 작을수록 기포 속 공기의 부피에 대한 표면적의 비율이 커진다. 이로부터 볼 때, 같은 양의 기체를 물에 녹이려면 기포 하나 하나의 부피가 작고 표면적의 합계가 큰 마이크로 버블의 효율이 좋음을 알 수 있다.
한편, 마이크로 버블은 직경이 50μm 이하의 매우 미세한 기포이기 때문에, 수중에서 부유하는 과정에서 나노 사이즈까지 자연적으로 수축해 최종적으로는 내부의 기체를 완전 용해시켜 소멸하는 특징을 가지고 있다. 이처럼 마이크로 버블에는 대전 작용이나 자기 가압 효과 등의 특성이 있어 모든 산업 분야에 걸쳐 응용의 가능성이 매우 크다고 볼 수 있다.
이러한 마이크로 버블은 종래의 가스 용해 시스템을 통해 생성될 수 있다. 예를 들어, 종래의 가스 용해 시스템은 소정의 압력 하에 물 등과 같은 유체에 산소, 이산화탄소, 오존 등과 같은 가스를 혼합하여 가스의 적어도 일부를 액체에 혼합시킨 다음, 가스의 적어도 일부가 용해된 가스 용해수의 압력을 해방시키는 방식을 주로 사용하여 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다.
그러나, 이 경우, 물에 투입하는 가스의 입자 크기를 최소화하는 것이 어렵기 때문에, 물에 투입되는 가스가 부상되는 속도를 제어하는 것에 수월하지 않다는 문제가 있다. 이에 따라, 물과 가스가 접촉되는 시간이 충분하게 확보되지 않아 물에 대한 가스의 용해도가 향상되는데 한계가 있다는 문제가 있다.
또한, 물에 대한 가스의 용해도를 향상시키기 위해, 물에 다량의 가스를 투입하게 되면, 운전비가 증가하는 등 경제성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 있는 물에 대한 가스의 용해도를 다단으로 향상시켜서 가스 용해수를 생성하고, 생성된 가스 용해수를 통해 마이크로 버블이 효율적으로 생성됨으로써, 경제성을 확보할 수 있는 가스 용해 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 물을 공급하는 물 공급 유닛; 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 물 공급 유닛 및 상기 가스 공급 유닛과 연결되는 가스 용해수 생성 유닛; 및 상기 가스 용해수 생성 유닛의 후단에 연결되는 버블 가스 용해수 생성 유닛을 포함하고, 상기 가스 용해수 생성 유닛은, 상기 가스 공급 유닛과 병렬 연결되고, 제1 가스 용해수를 생성하는 제1 가스 용해수 생성부; 및 상기 가스 공급 유닛과 병렬 연결되고, 상기 제1 가스 용해수 생성부와 직렬 연결되어 상기 제1 가스 용해수 생성부로부터 상기 제1 가스 용해수를 공급받으며, 상기 제1 가스 용해수의 가스 농도보다 높은 가스 농도를 갖는 제2 가스 용해수를 생성하는 적어도 하나의 제2 가스 용해수 생성부를 포함하고, 상기 버블 가스 용해수 생성 유닛은, 상기 제2 가스 용해수 생성부와 연결되어 상기 제2 가스 용해수 생성부로부터 상기 제2 가스 용해수를 공급받고, 상기 제2 가스 용해수에 함유된 가스의 입자보다 작은 입자를 갖는 가스가 함유된 제3 가스 용해수를 생성하는, 가스 용해 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 가스 용해수 생성부는, 상기 가스 공급 유닛의 후단에 연결되어 상기 가스 공급 유닛으로부터 상기 가스를 공급받고, 상기 가스를 방전시켜서 방전 가스를 생성하는 제1 가스 방전 장치; 상기 제1 가스 방전 장치의 후단에 연결되어 상기 제1 가스 방전 장치로부터 상기 방전 가스를 공급받고, 상기 방전 가스의 적어도 일부를 상기 물 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 물에 용해시켜서 상기 제1 가스 용해수를 생성하는 제1 벤츄리 장치; 및 상기 제1 가스 방전 장치와 상기 제1 벤츄리 장치 사이에 구비되는 제1 역류 방지 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 가스 용해수 생성부는, 상기 가스 공급 유닛의 후단에 연결되어 상기 가스 공급 유닛으로부터 상기 가스를 공급받고, 상기 가스를 방전시켜서 방전 가스를 생성하는 제2 가스 방전 장치; 상기 제2 가스 방전 장치의 후단에 연결되는 제2 벤츄리 장치; 및 상기 제2 가스 방전 장치와 상기 제2 벤츄리 장치 사이에 구비되는 제2 역류 방지 장치를 포함하고, 상기 제2 벤츄리 장치는, 상기 제2 가스 방전 장치로부터 상기 방전 가스를 공급받고, 상기 제1 가스 용해수 생성부의 상기 제1 벤츄리 장치와 직렬 연결되어 상기 제1 벤츄리 장치로부터 상기 제1 가스 용해수를 공급받으며, 상기 제1 가스 용해수에 상기 방전 가스의 적어도 일부를 용해시켜서 상기 제2 가스 용해수를 생성할 수 있다.
또한, 상기 가스 용해수 생성 유닛과 연결되는 회수 유닛을 더 포함하고, 상기 회수 유닛은, 상기 제1 가스 용해수 생성부의 상기 제1 벤츄리 장치로 공급된 상기 방전 가스 중 상기 물에 용해되지 않고 잔류하는 제1 잔류 방전 가스 및 상기 제2 가스 용해수 생성부의 상기 제2 벤츄리 장치로 공급된 상기 방전 가스 중 상기 물에 용해되지 않고 잔류하는 제2 잔류 방전 가스 중 적어도 하나를 회수할 수 있다.
또한, 상기 물 공급 유닛, 상기 가스 공급 유닛, 상기 가스 용해수 생성 유닛 및 상기 버블 가스 용해수 생성 유닛 중 적어도 하나를 제어하는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 가스 용해수 생성부는, 상기 제1 벤츄리 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 벤츄리 장치에서 생성되는 상기 제1 가스 용해수의 가스 농도를 측정하는 제1 측정 부재를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 제1 측정 부재의 측정 값에 기초하여 상기 제1 가스 방전 장치의 구동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제2 가스 용해수 생성부는, 상기 제2 벤츄리 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 벤츄리 장치에서 생성되는 상기 제2 가스 용해수의 가스 농도를 측정하는 제2 측정 부재를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 제2 측정 부재의 측정 값에 기초하여 상기 제2 가스 방전 장치의 구동을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 가스 용해 시스템은 물에 대한 가스의 용해도를 다단으로 향상시켜서 가스 용해수를 생성하고, 생성된 가스 용해수를 통해 마이크로 버블이 효율적으로 생성됨으로써, 경제성을 확보할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 가스 용해 시스템을 간략하게 도시한 공정도이다.
도 3은 도 1의 가스 용해 시스템의 제어 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 일 측, 타 측 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해 시스템의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 용해 시스템(1)은 물 공급 유닛(10), 가스 공급 유닛(20), 가스 용해수 생성 유닛(30), 버블 가스 용해수 생성 유닛(40), 회수 유닛(50) 및 제어 유닛(60)을 포함할 수 있다.
물 공급 유닛(10)은 가스 용해수 생성 유닛(30)에 물을 공급할 수 있다. 이를 위해, 물 공급 유닛(10)은 물이 저장되는 물 저장 탱크(11) 및 물 저장 탱크(11)와 가스 용해수 생성 유닛(30)의 사이에 연결되는 물 공급 라인(12)을 포함할 수 있다.
이때, 물 공급 라인(12)에는 물 공급 밸브(121)가 설치될 수 있다. 물 공급 밸브(121)의 개폐는 후술할 가스 용해수 생성 유닛(30)의 제1 가스 용해수 생성부(31) 및 제2 가스 용해수 생성부(32)에 연결되는 압력계에서 측정되는 압력 값에 따라 조절될 수 있다.
한편, 물 공급 라인(12)의 적어도 일부에는 후술할 가스 공급 유닛(20)의 제2 가스 공급 라인(23)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 물 공급 라인(12)에 제2 가스 공급 라인(23)이 연결된 연결 지점을 기준으로 볼 때, 물 공급 라인(12) 중 연결 지점의 전단에 해당하는 물 공급 라인(12)에는 물이 유동될 수 있다. 또한, 물 공급 라인(12) 중 연결 지점의 후단에 해당하는 물 공급 라인(12)에는 물이 유동되거나, 후술할 가스 용해수 생성 유닛(30)의 제1 가스 용해수 생성부(31)의 제1 가스 방전 장치(311)로부터 공급되는 방전 가스와 혼합된 물이 유동될 수 있다.
가스 공급 유닛(20)는 가스 용해수 생성 유닛(30)에 가스를 공급할 수 있다. 이를 위해, 가스 공급 유닛(20)은 기체 상태의 산소, 이산화탄소, 오존 및 질소 중 적어도 하나가 저장되는 가스 저장 탱크(21), 가스 저장 탱크(21)에 연결되는 제1 가스 공급 라인(22) 및 제1 가스 공급 라인(22)에 병렬 연결되는 적어도 하나의 제2 가스 공급 라인(23)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 가스 공급 라인(22)에는 제1 가스 공급 밸브(221)가 설치될 수 있으며, 제1 가스 공급 밸브(221)의 전단에는 압력계가 설치될 수 있다. 압력계에서 측정된 제1 가스 공급 라인(22)의 압력 값은 제1 가스 공급 밸브(221)의 개폐를 조절하는데 이용될 수 있다.
제2 가스 공급 라인(23)에는 유량계가 설치될 수 있으며, 제2 가스 공급 라인(23)을 따라 유동하는 가스의 유량 값이 유량계에 의해 측정될 수 있다. 이때, 제2 가스 공급 라인(23)의 단부에는 물 공급 유닛(10)의 물 공급 라인(12)이 연결될 수 있다.
한편, 제2 가스 공급 라인(23) 중 물 공급 라인(12)이 연결된 연결 지점을 기준으로 볼 때, 연결 지점의 전단에는 제2 가스 공급 밸브(231)가 설치될 수 있다. 제2 가스 공급 밸브(231)의 개폐에 따라, 물 공급 라인(12) 중 연결 지점의 후단에 해당하는 물 공급 라인(12)에는 물이 유동되거나, 후술할 가스 용해수 생성 유닛(30)의 제1 가스 용해수 생성부(31)의 제1 가스 방전 장치(311)로부터 공급되는 방전 가스와 혼합된 물이 유동될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(60)은 후술할 가스 용해수 생성 유닛(30)의 제1 가스 용해수 생성부(31) 및 제2 가스 용해수 생성부(32)에 연결되는 압력계에서 측정되는 압력 값이 기 설정된 값 미만이면, 제2 가스 공급 밸브(231)를 폐쇄하고, 기 설정된 값을 초과하면, 제2 가스 공급 밸브(231)를 개방시켜서 후술할 제1 가스 용해수 생성부(31)의 제1 가스 방전 장치(311) 및 제2 가스 용해수 생성부(32)의 제2 가스 방전 장치(321)로부터 생성되는 방전 가스가 제1 가스 용해수 생성부(31) 및 제2 가스 용해수 생성부(32)로 공급될 수 있다.
가스 용해수 생성 유닛(30)은 물에 대한 방전 가스의 용해도를 다단으로 향상시켜서 가스 용해수를 생성할 수 있다. 여기서, '가스 용해수'는 가스가 용해되어 있고, 가스 버블이 함유된 물을 의미한다.
이를 위해, 가스 용해수 생성 유닛(30)은 가스 공급 유닛(20)과 병렬 연결되고, 제1 가스 용해수를 생성하는 제1 가스 용해수 생성부(31) 및 가스 공급 유닛(20)과 병렬 연결되고, 제1 가스 용해수 생성부(31)와 직렬 연결되어 제1 가스 용해수 생성부(31)로부터 제1 가스 용해수를 공급받으며, 제1 가스 용해수의 가스 농도보다 높은 가스 농도를 갖는 제2 가스 용해수를 생성하는 적어도 하나의 제2 가스 용해수 생성부(32)를 포함할 수 있다.
제1 가스 용해수 생성부(31)는 가스 공급 유닛(20)의 후단에 연결되어 가스 공급 유닛(20)으로부터 가스를 공급받고, 가스를 방전시켜서 방전 가스를 생성하는 제1 가스 방전 장치(311), 제1 가스 방전 장치(311)의 후단에 연결되어 제1 가스 방전 장치(311)로부터 방전 가스를 공급받고, 방전 가스의 적어도 일부를 물 공급 유닛(10)으로부터 공급되는 물에 용해시켜서 제1 가스 용해수를 생성하는 제1 벤츄리 장치(312), 제1 가스 방전 장치(311)와 제1 벤츄리 장치(312) 사이에 구비되는 제1 역류 방지 장치(313) 및 제1 벤츄리 장치(312)에 전기적으로 연결되고, 제1 벤츄리 장치(312)에서 생성되는 제1 가스 용해수의 가스 농도를 측정하는 제1 측정 부재(314)를 포함할 수 있다.
제1 가스 방전 장치(311)는 가스 공급 유닛(20)으로부터 공급되는 가스에 소정의 전류를 가하여 방전 가스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 가스 방전 장치(311)는 아크 방전 장치로 구비될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하고, 이로 인해 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다.
제1 벤츄리 장치(312)는 물 공급 유닛(10)으로부터 공급되는 물에 제1 가스 방전 장치(311)로부터 공급되는 방전 가스의 적어도 일부를 용해시켜서 제1 가스 용해수를 생성할 수 있다.
제1 역류 방지 장치(313)는 물 공급 유닛(10)으로부터 제1 벤츄리 장치(312)로 공급된 물이 역류하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 역류 방지 장치(313)는 물 트랩 장치로 구비될 수 있으며, 제1 벤츄리 장치(312)로부터 역류된 물 뿐만 아니라, 가스 공급 유닛(20)으로부터 공급되는 가스에 포함된 수분 역시 제1 역류 방지 장치(313)에서 트랩될 수 있다. 제1 역류 방지 장치(313)에서 트랩된 물은 별도의 이송 라인을 통해 물 공급 유닛(10)으로 회수되어 가스 용해수 생성 유닛(30)으로 재공급될 수 있다.
제1 측정 부재(314)는 제1 벤츄리 장치(312)에서 생성되는 제1 가스 용해수의 가스 농도를 측정할 수 있다. 이렇게 측정된 가스 농도값은 제어 유닛(60)으로 전송될 수 있다. 여기서, 제1 가스 용해수의 가스 농도 값은 방전 가스가 물에 어느 정도 용해되었는지를 파악할 수 있는 값을 의미한다. 제어 유닛(60)은 제1 측정 부재(314)로부터 전송된 제1 가스 용해수의 가스 농도 값이 기 설정된 값 미만이면, 제1 가스 방전 장치(311)를 구동시켜서 방전 가스가 생성되도록 하고, 제2 가스 공급 밸브(231)를 개방시켜서 방전 가스가 제1 벤츄리 장치(312)로 공급되도록 한다. 이와는 달리, 제1 측정 부재(314)로부터 전송된 제1 가스 용해수의 가스 농도 값이 기 설정된 값을 초과하면, 이는 방전 가스가 물에 충분히 용해되었음을 의미하므로, 제어 유닛(60)은 제1 가스 방전 장치(311)의 구동을 중지시킬 수 있다.
제2 가스 용해수 생성부(32)는 제1 가스 용해수 생성부(31)로부터 공급되는 제1 가스 용해수에 방전 가스를 다단으로 공급하여 제1 가스 용해수의 용해도를 다단으로 향상시킬 수 있다. 이 과정을 통해 제2 가스 용해수 생성부(32)는 제1 가스 용해수의 가스 농도보다 높은 가스 농도를 갖는 제2 가스 용해수를 생성할 수 있다.
구체적으로, 제2 가스 용해수 생성부(32)는 가스 공급 유닛(20)의 후단에 연결되어 가스 공급 유닛(20)으로부터 가스를 공급받고, 가스를 방전시켜서 방전 가스를 생성하는 제2 가스 방전 장치(321), 제2 가스 방전 장치(321)의 후단에 연결되는 제2 벤츄리 장치(322), 제2 가스 방전 장치(321)와 제2 벤츄리 장치(322) 사이에 구비되는 제2 역류 방지 장치(323) 및 제2 벤츄리 장치(322)에 전기적으로 연결되고, 제2 벤츄리 장치(322)에서 생성되는 제2 가스 용해수의 가스 농도를 측정하는 제2 측정 부재(324)를 포함할 수 있다.
제2 가스 방전 장치(321)는 가스 공급 유닛(20)으로부터 공급되는 가스에 소정의 전류를 가하여 방전 가스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 가스 방전 장치(321)는 아크 방전 장치로 구비될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하고, 이로 인해 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다.
제2 벤츄리 장치(322)는 제2 가스 방전 장치(321)로부터 방전 가스를 공급받고, 제1 가스 용해수 생성부(31)의 제1 벤츄리 장치(312)와 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 제2 벤츄리 장치(322)는 제1 벤츄리 장치(312)로부터 제1 가스 용해수를 공급받으며, 제1 벤츄리 장치(312)로부터 공급되는 제1 가스 용해수에 방전 가스의 적어도 일부를 용해시켜서 상기 제2 가스 용해수를 생성할 수 있다.
제2 역류 방지 장치(323)는 물 공급 유닛(10)으로부터 제2 벤츄리 장치(322)로 공급된 물이 역류하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제2 역류 방지 장치(323)는 물 트랩 장치로 구비될 수 있으며, 제2 벤츄리 장치(322)로부터 역류된 물 뿐만 아니라, 가스 공급 유닛(20)으로부터 공급되는 가스에 포함된 수분 역시 제2 역류 방지 장치(323)에서 트랩될 수 있다. 제2 역류 방지 장치(323)에서 트랩된 물은 별도의 이송 라인을 통해 물 공급 유닛(10)으로 회수되어 가스 용해수 생성 유닛(30)으로 재공급될 수 있다.
제2 측정 부재(324)는 제2 벤츄리 장치(322)에서 생성되는 제2 가스 용해수의 가스 농도를 측정할 수 있다. 이때, 측정된 가스 농도값은 제어 유닛(60)으로 전송될 수 있다. 여기서, 제2 가스 용해수의 가스 농도 값은 방전 가스가 물에 어느 정도 용해되었는지를 파악할 수 있는 값을 의미한다. 제어 유닛(60)은 제2 측정 부재(324)로부터 전송된 제1 가스 용해수의 가스 농도 값이 기 설정된 값 미만이면, 제2 가스 방전 장치(321)를 구동시켜서 방전 가스가 생성되도록 하고, 제2 가스 공급 밸브(231)를 개방시켜서 방전 가스가 제2 벤츄리 장치(322)로 공급되도록 한다. 반면에, 제2 측정 부재(314)로부터 전송된 제2 가스 용해수의 가스 농도 값이 기 설정된 값을 초과하면, 이는 방전 가스가 물에 충분히 용해되었음을 의미하므로, 제어 유닛(60)은 제2 가스 방전 장치(321)의 구동을 중지시킬 수 있다.
버블 가스 용해수 생성 유닛(40)은 가스 용해수, 예컨대, 제2 가스 용해수의 용해도를 더욱 향상시켜서 버블 가스 용해수를 생성할 수 있다. 여기서, '버블 가스 용해수'는 가스가 용해되어 있고, 가스 마이크로 버블이 함유된 물을 의미한다.
이를 위해, 버블 가스 용해수 생성 유닛(40)은 가스 용해수 생성 유닛(30)의 제2 가스 용해수 생성부(32)와 연결되는 버블 가스 용해수 생성 장치(41), 버블 가스 용해수 생성 장치(41)에 연결되어 버블 가스 용해수 이송 라인(42) 및 버블 가스 용해수 이송 라인(42)과 연결되는 버블 가스 용해수 저장 탱크(43)를 포함할 수 있다.
버블 가스 용해수 생성 장치(41)는 제2 가스 용해수 생성부(32)로부터 제2 가스 용해수를 공급받고, 제2 가스 용해수에 함유된 가스의 입자보다 작은 입자를 갖는 가스가 함유된 제3 가스 용해수를 생성할 수 있다.
회수 유닛(50)은 제1 가스 용해수 생성부(31)의 제1 벤츄리 장치(312)로 공급된 방전 가스 중 물에 용해되지 않고 잔류하는 제1 잔류 방전 가스 및 제2 가스 용해수 생성부(32)의 제2 벤츄리 장치(322)로 공급된 방전 가스 중 물에 용해되지 않고 잔류하는 제2 잔류 방전 가스 중 적어도 하나를 회수할 수 있다.
이를 위해, 회수 유닛(50)은 제1 가스 용해수 생성부(31)의 제1 벤츄리 장치(312) 및 제2 가스 용해수 생성부(32)의 제2 벤츄리 장치(322)에 각각 연결되는 제1 회수 라인(51), 제1 회수 라인(51)과 연결되는 제2 회수 라인(52) 및 제2 회수 라인(52)과 연결되고, 제1 잔류 방전 가스 및 제2 잔류 방전 가스 중 적어도 하나를 저장하는 잔류 방전 가스 저장 탱크(53)를 포함할 수 있다.
이때, 제2 회수 라인(52)에는 회수 밸브(521)가 설치될 수 있다. 이러한 회수 밸브(521)의 개폐 동작은 제1 가스 용해수 생성부(31) 및 제2 가스 용해수 생성부(32)에 연결되는 압력계에서 측정되는 압력 값을 기초로 하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(60)은 제1 가스 용해수 생성부(31) 및 제2 가스 용해수 생성부(32)에 연결되는 압력계에서 측정되는 압력 값이 기 설정된 값 미만이면, 회수 밸브(521)를 폐쇄하고, 기 설정된 값을 초과하면, 회수 밸브(521)를 개방시켜서 제1 가스 용해수 생성부(31)의 제1 벤츄리 장치(312)로 공급된 방전 가스 중 물에 용해되지 않고 잔류하는 제1 잔류 방전 가스 및 제2 가스 용해수 생성부(32)의 제2 벤츄리 장치(322)로 공급된 방전 가스 중 물에 용해되지 않고 잔류하는 제2 잔류 방전 가스 중 적어도 하나가 잔류 방전 가스 저장 탱크(53)로 공급될 수 있다.
제어 유닛(60)은 물 공급 유닛(10), 가스 공급 유닛(20), 가스 용해수 생성 유닛(30), 버블 가스 용해수 생성 유닛(40) 및 회수 유닛(50) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 이러한 제어 유닛(60)은 일 예로 컨트롤 룸(Control room) 전체이거나, 컨트롤 룸 내부에 설치된 수치연산 및 분석 제어가 가능한 컴퓨터, 워크 스테이션 등의 전자식 연산기기, 또는 이러한 연산기기에 내장된 제어 프로그램, 외부 데이터 신호를 송수신 가능한 통신장치 등을 모두 포함하는 것일 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 가스 용해 시스템(1)은 물에 대한 가스의 용해도를 다단으로 향상시켜서 가스 용해수를 생성하고, 생성된 가스 용해수를 통해 마이크로 버블이 효율적으로 생성됨으로써, 경제성을 확보할 수 있다는 효과가 있다.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 가스 용해 시스템 10: 물 공급 유닛
11: 물 저장 탱크 12: 물 공급 라인
20: 가스 공급 유닛 21: 가스 저장 탱크
22: 제1 가스 공급 라인 23: 제2 가스 공급 라인
30: 가스 용해수 생성 유닛 31: 제1 가스 용해수 생성부
32: 제2 가스 용해수 생성부 40: 버블 가스 용해수 생성부
41: 버블 가스 용해수 생성 장치 42: 버블 가스 용해수 이송 라인
43: 버블 가스 용해수 저장 탱크 50: 회수 유닛
51: 제1 회수 라인 52: 제2 회수 라인
53: 잔류 방전 가스 저장 탱크 60: 제어 유닛
121: 물 공급 밸브 221: 제1 가스 공급 밸브
231: 제2 가스 공급 밸브 311: 제1 가스 방전 장치
312: 제1 벤츄리 장치 313: 제1 역류 방지 장치
314: 제1 측정 부재 321: 제2 가스 방전 장치
322: 제2 벤츄리 장치 323: 제2 역류 방지 장치
324: 제2 측정 부재 521: 회수 밸브

Claims (7)

  1. 물을 공급하는 물 공급 유닛;
    가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 물 공급 유닛 및 상기 가스 공급 유닛과 연결되는 가스 용해수 생성 유닛; 및
    상기 가스 용해수 생성 유닛의 후단에 연결되는 버블 가스 용해수 생성 유닛을 포함하고,
    상기 가스 용해수 생성 유닛은,
    상기 가스 공급 유닛과 병렬 연결되고, 제1 가스 용해수를 생성하는 제1 가스 용해수 생성부; 및
    상기 가스 공급 유닛과 병렬 연결되고, 상기 제1 가스 용해수 생성부와 직렬 연결되어 상기 제1 가스 용해수 생성부로부터 상기 제1 가스 용해수를 공급받으며, 상기 제1 가스 용해수의 가스 농도보다 높은 가스 농도를 갖는 제2 가스 용해수를 생성하는 적어도 하나의 제2 가스 용해수 생성부를 포함하고,
    상기 버블 가스 용해수 생성 유닛은,
    상기 제2 가스 용해수 생성부와 연결되어 상기 제2 가스 용해수 생성부로부터 상기 제2 가스 용해수를 공급받고, 상기 제2 가스 용해수에 함유된 가스의 입자보다 작은 입자를 갖는 가스가 함유된 제3 가스 용해수를 생성하는,
    가스 용해 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가스 용해수 생성부는,
    상기 가스 공급 유닛의 후단에 연결되어 상기 가스 공급 유닛으로부터 상기 가스를 공급받고, 상기 가스를 방전시켜서 방전 가스를 생성하는 제1 가스 방전 장치;
    상기 제1 가스 방전 장치의 후단에 연결되어 상기 제1 가스 방전 장치로부터 상기 방전 가스를 공급받고, 상기 방전 가스의 적어도 일부를 상기 물 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 물에 용해시켜서 상기 제1 가스 용해수를 생성하는 제1 벤츄리 장치; 및
    상기 제1 가스 방전 장치와 상기 제1 벤츄리 장치 사이에 구비되는 제1 역류 방지 장치를 포함하는,
    가스 용해 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 가스 용해수 생성부는,
    상기 가스 공급 유닛의 후단에 연결되어 상기 가스 공급 유닛으로부터 상기 가스를 공급받고, 상기 가스를 방전시켜서 방전 가스를 생성하는 제2 가스 방전 장치;
    상기 제2 가스 방전 장치의 후단에 연결되는 제2 벤츄리 장치; 및
    상기 제2 가스 방전 장치와 상기 제2 벤츄리 장치 사이에 구비되는 제2 역류 방지 장치를 포함하고,
    상기 제2 벤츄리 장치는,
    상기 제2 가스 방전 장치로부터 상기 방전 가스를 공급받고, 상기 제1 가스 용해수 생성부의 상기 제1 벤츄리 장치와 직렬 연결되어 상기 제1 벤츄리 장치로부터 상기 제1 가스 용해수를 공급받으며, 상기 제1 가스 용해수에 상기 방전 가스의 적어도 일부를 용해시켜서 상기 제2 가스 용해수를 생성하는,
    가스 용해 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가스 용해수 생성 유닛과 연결되는 회수 유닛을 더 포함하고,
    상기 회수 유닛은,
    상기 제1 가스 용해수 생성부의 상기 제1 벤츄리 장치로 공급된 상기 방전 가스 중 상기 물에 용해되지 않고 잔류하는 제1 잔류 방전 가스 및 상기 제2 가스 용해수 생성부의 상기 제2 벤츄리 장치로 공급된 상기 방전 가스 중 상기 물에 용해되지 않고 잔류하는 제2 잔류 방전 가스 중 적어도 하나를 회수하는,
    가스 용해 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 물 공급 유닛, 상기 가스 공급 유닛, 상기 가스 용해수 생성 유닛 및 상기 버블 가스 용해수 생성 유닛 중 적어도 하나를 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는,
    가스 용해 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 가스 용해수 생성부는,
    상기 제1 벤츄리 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 제1 벤츄리 장치에서 생성되는 상기 제1 가스 용해수의 가스 농도를 측정하는 제1 측정 부재를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 제1 측정 부재의 측정 값에 기초하여 상기 제1 가스 방전 장치의 구동을 제어하는,
    가스 용해 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 가스 용해수 생성부는,
    상기 제2 벤츄리 장치에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 벤츄리 장치에서 생성되는 상기 제2 가스 용해수의 가스 농도를 측정하는 제2 측정 부재를 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 제2 측정 부재의 측정 값에 기초하여 상기 제2 가스 방전 장치의 구동을 제어하는,
    가스 용해 시스템.
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