WO2014038826A1

WO2014038826A1 - 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템

Info

Publication number: WO2014038826A1
Application number: PCT/KR2013/007917
Authority: WO
Inventors: 지은상; 지세영
Original assignee: 하이드로헬스 주식회사
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-03-13
Also published as: KR101283646B1

Abstract

본 발명은 무균, 무취의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 원수(수돗물 또는 지하수)에 함유된 미생물, 인체에 유해한 무기 및 유기물질, 소독제, 소독제 부산물, 의약물질, 악취(소독약 냄새, 흙냄새, 곰팡이냄새, 비린내) 및 농약 등을 정수시켜 제거한 후 그 정수된 정수를 전기분해하여 수소수를 생성하고, 그 수소수를 좌변기, 세탁기, 세면대 또는 샤워기의 위생수로 이용하거나 또는 취사용 또는 음용으로 사용되도록 하는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 원수(수돗물, 지하수)를 정수하고, 그 정수된 물을 역삼투 또는 나노여과막으로 무기물질과 유기물질 등을 용도에 맞게 제거한 후 막(Membrane)을 투과한 물을 무격막 방식으로 전기분해 하거나, 고형 고분자 전해질 막(Polymer Electrolyte Membrane, PEM)을 통하여 수소수를 생성하고, 그 수소수를 이용하여 위생수 또는 음용수로 이용할 수 있는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템

본 발명은 무균, 무취의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 원수(수돗물 또는 지하수)에 함유된 미생물, 인체에 유해한 무기 및 유기물질, 소독제, 소독제 부산물, 의약물질, 악취(소독약 냄새, 흙냄새, 곰팡이냄새, 비린내) 및 농약 등을 정수시켜 제거한 후 그 정수된 정수를 전기분해하여 수소수를 생성하고, 그 수소수를 좌변기, 세탁기, 세면대 또는 샤워기의 위생수로 이용하거나 또는 취사용 또는 음용으로 사용되도록 하는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템에 관한 것이다.

지구상에서 인간이 사용 가능한 담수의 비율은 불과 1%미만이지만 인간이 적절히 사용하기만 한다면 이는 결코 부족한 양이 아니다. 문제는 수자원이 필요한 곳에 적절히 배분되어 있지 않고 세계 곳곳에 편재되어 있다는 것이다.

거기에다 물은 기후적인 환경에 의해 계절적으로 편재되어 있을 뿐만 아니라, 지역적으로도 편재되어 있다.

그렇다고 강우가 집중되어 있는 곳에서 물을 저장하거나 필요한 곳으로 운반하기에는 현실적으로 여러 가지 불가능한 문제가 뒤따르게 된다.

세계 각처의 물 부족 국가에서는 수자원의 획득이나 배분 문제를 해결하기 위하여 노력하고 있으나, 실질적으로 이 모든 것을 해결할 수 있는 방법은 없다고 할 수 있다.

물이란 것이 풍요해 보이나 인간이 마음대로 개발하거나 자유자재로 사용할 수 있는 자원은 아니기 때문에 우리나라도 물 부족국가에 속하고 있다.

물 부족 국가란 국제연합 국제인구행동연구소(PAI)에서 전 세계 국가를 대상으로 평가해 물이 부족하다고 분류한 나라를 말한다.

국제연합 국제인구행동연구소에서는 전 세계 국가를 대상으로 수자원의 공급 및 수요를 평가한 후 이를 분류하였는데 연간 물 사용 가능 량이 1,000㎥ 미만은 물 기근 국가, 1,000~1,700㎥는 물 부족 국가, 1,700㎥ 이상은 물 풍요 국가로 지정하고 있다.

이는 눈에 보이는 상태인 물의 양만으로 평가한 것이 아니라 우리가 먹을 수 있고 사용할 수 있는 수자원의 규모와 인구, 실제 사용되는 실태 등을 평가하여 내린 결론으로 즉, 우리나라의 경우 좁은 국토 면적에 비해 인구가 많은데다가 물의 사용량이 높은 편이기 때문에 물 부족 국가로 분류되었다고 볼 수 있다.

또한, 우리나라의 물 문제는 양적으로만이 아니라 질적으로도 악화되고 있으며, 대도시와 산업 발달에 따라 늘어나는 하수나 폐수는 물의 질을 저하시킴으로써 사용 가능한 물의 양을 감소시키며 물 부족 사태를 부추기고 있다.

우리나라는 연평균 강수량이 1,274mm로 전 세계 평균치보다는 높지만, 많은 인구 때문에 1인당 연간 강수량은 세계 평균치의 겨우 12.5%에 불과하며, 또한 연간 물 자원 총량 1,267억t 가운데 76%가 사용하지 못한 채 바다로 흘러가거나 지하로 침투되어 나머지 301억 t만 실제 이용되고 있다.

우리가 사용하는 물은 강이나 호수의 물을 정수 처리하여 가정이나 공장 등으로 공급되며, 물의 정화 과정은 취수, 혼화 및 응집, 침전, 여과 등의 과정을 거치게 된다.

먼저 강의 상류에서 물을 모아 정수기관으로 보내 주는데, 이 때 나무 조각이나 쓰레기 등이 섞여 있다면 이것을 제거하여 각 지역 정수 기관으로 보내고, 이렇게 들어온 물은 화학약품인 황산알루미늄, 염소를 투입하게 된다. 이러한 약품을 투입하는 이유는 황산알루미늄의 경우 물속의 고체들을 가라앉게 하는 역할을 하는데 약품으로 응결 및 응집되어 만들어진 알갱이들이 물속에 계속 들어 있으면 안 되기 때문에 침전지로 보내 물밑으로 가라앉게 만들고 위의 깨끗한 물만 흘려보내기 위한 것이다.

이와 같이 흘러 내려온 물은 모래와 자갈층으로 만들어져 있는 여과 장치를 거치면서 물속에 남아 있는 알갱이를 없애준다

이렇게 걸러진 물에 염소 등의 약품을 넣어 소독을 하며, 우리들에게 안전한 물을 공급하기 위해 정수지라고 불리는 저수지에 저장되어 있다가 우리가 필요할 때 각 가정 등으로 공급된다.

가정으로 공급되는 수돗물의 음용율(2008년 기준, 환경부)은 그대로 마시는 국민은 고작 1.4%, 끓여서 마시는 경우가 43.5%로 둘을 합쳐도 44.9%에 불과하다. 이는 정수기를 사용하는 41.9%와 비슷한 비율이다

서울시의 경우는 2011년도 52.8%의 음용율을 발표하고 있다. 국민들이 수돗물을 불신하는 이유는 1963년 29개 항목의 수질기준항목이 155개 항목으로 증가하였고, 2012년부터는 163개 항목으로 8항목이 증가하였으며, 수질오염원의 주된 원인은 미생물, 건강상 유해한 무기물질과 유기물질, 소독제 및 소독 부산물, 농약류와 심미적인 영향물질 등이 있다.

특히 최근의 이상기후는 지구 온난화 현상을 초래하고 있으며, 일예로 폭염으로 한강에 녹조현상이 심화됨에 따라 1996년 조류예보제 도입 후 서울시는 2008년 이후 4년 만에 조류주의보를 발령하기에 이르렀고, 그에 따라 식수관리에 비상이 걸렸다.

녹조현상이란 유속이 느린 하천에서 식물성 플랑크톤인 녹조류가 많이 늘어나 물빛을 녹색으로 변화시켜 물의 표면에 녹조가 덮이는 현상으로, 이러한 녹조현상에 의해 수중으로 햇빛이 차단되고, 용존산소가 추가로 유입되지 않아, 물의 용존산소량이 줄어들게 된다. 이에 따라 물고기와 수중생물이 죽고 악취가 나며, 그 수역의 생태계가 파괴된다.

서울시는 상류 5개 취수원의 클로로필 농도는 최근 12.8~27.4㎎/㎥에서 14.3~34.2㎎/㎥로, 남조류 세포 수는 ㎖당 240~820개에서 1천180~4천470개로 급증하고 있으며, 이에 따라 조류주의보를 발표하였으며 생수의 품귀와 정수기의 관심도 어느 때보다 높다 할 수 있다.

이와 같은 조류관련 독성물질로는 마이크로시스틴이나 아나톡신, 노둘라린 등이 있으며, 마이크로시스틴은 남조류의 일종인 마이크로시스티스에서 생성되는 간독성 물질로 알려지고 있고, 아나톡신은 남조류인 아나배나가 만들어내는 신경독소 물질이다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

(특허문헌 1) 등록특허 10-1143882호

상기한 특허문헌에는, 물을 전기분해하여 산소와 수소를 발생하는 전해조와, 상기 전해조로부터 발생한 수소를 용해시켜 수소수를 생성할 수 있는 용해조와, 상기 용해조로부터 상기 수소수를 전달받는 냉수통을 포함하여 냉수, 온수, 얼음의 형태로 살균된 수소수를 토출할 수 있는 수소수 냉온수기 및 수소수 정수기에 관한 기술이 개시되고 있다.

그러나 상기한 수소수 냉온수기 및 수소수 정수기는, 단순히 수소수를 냉온수기 또는 정수기를 통하여 수소수를 음용하는 기능 밖에는 없으며, 그 외에도 많은 용도로 수소수를 이용하는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 발명된 것으로, 그 목적은 원수(수돗물, 지하수)를 정수하고, 그 정수된 물을 역삼투 또는 나노여과막으로 무기물질과 유기물질 등을 용도에 맞게 제거한 후 막(Membrane)을 투과한 물을 무격막 방식으로 전기분해 하거나, 고형 고분자 전해질 막(Polymer Electrolyte Membrane, PEM)을 통하여 수소수를 생성하고, 그 수소수를 이용하여 위생수 또는 음용수로 이용할 수 있는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 수돗물 또는 지하수로 구성되는 원수에 함유되는 부유성 물질, 모래 및 각종 오염물질을 여과하도록 구성되는 스크린필터와, 상기 스크린필터를 통과한 원수에 함유된 이취, 색도, 잔류염소, 유기성 휘발물질 및 이미를 흡착하도록 구성되는 제1 활성탄필터와, 상기 제1 활성탄필터를 통과한 원수에 함유되는 미생물, 유기성 물질, 의약물질, 조류를 제거하는 정밀 또는 한외여과 필터로 구성되는 정수부; 상기 정수부를 통과한 정수에 물 때 또는 스케일이 발생하는 것을 억제하고, 전기분해하여 용존수소를 정수에 함유시켜 수소수로 변환시켜 저장하는 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조; 상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조를 통과한 수소수 내의 이취를 제거하기 위한 제2 활성탄 필터; 및 상기 제2 활성탄 필터를 통과한 수소수는 좌변기, 세탁기, 세면대 또는 샤워기에서 사용될 수 있도록 위생수부로 공급되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 정수부를 통과한 정수는, 승압펌프에 의해 빠른 속도로 통과시켜 정수부에서 제거치 못한 무기물질과 미량의 유기성 물질을 제거하는 역삼투 또는 나노여과필터; 상기 역삼투 또는 나노여과필터를 통과한 투과수의 수질에 따라 무격막 또는 이온교환막 방식으로 전기분해하여 용존수소를 저장하는 전기분해조 및 수소수 저장조; 상기 전기분해조 및 수소수 저장조에 수용된 수소수의 이취를 제4 활성탄 필터에서 제거하여 취사용 또는 음용으로 사용될 수 있도록 공급되는 음용수부; 및 상기 음용수부내의 수소수가 장시간 사용되지 않을 시 상기 전기분해조 및 수소수 저장조로 반송되도록 하는 순환부를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 정수부를 통과한 정수나 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조의 수소수는, 위생수부에서 온수가 필요할 시 보일러를 경유하도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 보일러는, 순환부를 더 구비하여 하절기에 난방이 미가동될 시 난방경로에 설치된 파이프에 오래 머무른 정수 또는 수소수를 순환펌프를 통해 순환시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조와 전기분해조 및 수소수 저장조에는 각각 전기분해장치가 구비되되, 상기 각각의 전기분해장치는, 각각의 전극에 교류전원을 스케일이 발생되지 않은 최대시간의 범위 내에서 반복적으로 교차하여 공급하고, 상기 전극은 티타늄 재질로 형성되며, 그 표면에는 백금이 도금되고, 상기 전극의 형상은 사각(ㅁ)형, 곡선형 삼(3)자형, 원(O)형 또는 오메가(Ω)형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 위생수부 및 음용수부로 공급되는 각각의 경로에는, 각각의 경로가 서로 연통되도록 하는 연통경로를 더 포함한다.

본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템에 의하면, 첫째, 수돗물이나 지하수의 수질오염원인 물질인 미생물, 인체에 유해한 무기물질과 유기물질, 소독제 및 소독 부산물, 농약류와 심미적인 영향물질들을 손쉽게 제거할 수 있는 효과가 있다.

특히, 하절기에 발생하는 조류(藻類)인 남조류와 녹조류와 같이 흙냄새와 곰팡이냄새를 유발할 수 있는 물질(Geosmin, 2-MIB)은 물론 동절기에 출현하는 규조류 및 와편모조류에 의한 비린내 등을 완전히 제거할 수 있으며, 정수장에서 흔히 존재하는 병원성미생물인 지아디아, 크립토스포리디움과 같은 원생동물을 제거하여 장염과 함께 설사나 복통, 구토, 발열 등의 증상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 수소수에 함유되어 있는 용존수소(H₂)는 인체에 유해한 하이드록실 라디칼(Hydroxyl Radical)을 선택적으로 제거할 수 있어서 각종 암, 당뇨, 비만, 피부병(아토피), 신경통, 혈관질환 등을 막을 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명에 적용되는 수소수는 환원수로서 기존에 사용되는 수돗물, 지하수, 생수 등과 같이 산화수(산화환원전위가 플러스 ㎷)에 의해 발생되는 배관계통의 물 때(slime or incrustation) 또는 스케일(scale)의 발생을 막을 수 있으며, 그로 인하여 에너지 손실 및 관로 교체비용 등을 절감하므로 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.

넷째, 기존의 정수기는 마시는 물을 위주로만 되어 있으나 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템은 가정으로 공급되는 물에 대하여 부분적 또는 전체적으로 정수와 수소수를 제공 가능케 하므로 세탁 시의 원수의 이취나 오염성 물질제거로 인한 아토피와 같은 피부병 예방효과와 유연제 절감, 샤워, 목욕 및 세면(얼굴, 치아)시 안전하고 깨끗한 수소수 사용으로 피부의 보습효과 및 노화예방은 물론 활성산소로 인한 치주염 등의 예방효과는 물론 대소변 후 비데를 통한 세척 시 무균 수소수를 사용하므로 치질 등의 예방효과가 있다.

다섯째, 수돗물의 염소소독 냄새와 최근과 같이 조류로 인한 이취(흙냄새, 곰팡이냄새, 비린내)를 함유한 물의 사용으로 취사를 할 경우 건강의 안전문제가 고려되지만, 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템을 이용할 경우 상기한 문제점을 해결할 수 있다.

여섯째, 가정에서 사용하는 온수나 난방을 위해 공급되는 물속에 스케일성분 등이 배관내부에 쌓이게 되면 에너지의 손실이 커지기 때문에 본 발명에 적용되는 환원수인 수소수를 이용할 경우 배관 내에서 스케일을 발생하지 않으므로 에너지 절감의 효과가 있다.

일곱째, 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템은 명세서 상에 가정에서만 사용되도록 서술되어 있지만, 그 외에도 레저시설, 호텔, 연구시설, 오피스텔, 종교단체시설, 선박, 대형빌딩 등에서 널리 이용할 수 있어 다양한 활용성이 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템에 따른 전류공급 형태도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템을 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템은, 수소수가 좌변기, 세탁기 또는 샤워실(욕조, 샤워기)에서 사용되도록 위생수부(200)로 수소수가 공급되는 경로와, 취사용 또는 음용으로 사용되도록 음용수부(300)로 수소수가 공급되는 경로로 나뉠 수 있다.

우선, 위생수부(200)에 수소수가 공급되는 과정에 대하여 살펴보기로 한다.

수돗물 또는 지하수로 구성되는 원수에 함유되는 부유성 물질, 모래 및 각종 오염물질을 여과하도록 구성되는 스크린필터(2)가 구비된다. 상기 스크린필터(2)는 스테인리스 스틸 또는 플라스틱 재질로 형성되며, 그 형상은 그물형상으로 형성된다. 상기 그물의 구멍 크기는 1~200마이크론(㎛)으로 형성된다. 상기 그물은 원수의 오염도 및 오물의 크기에 따라 적절하게 교체하여 사용이 가능하다. 상기 스크린 필터(2)는 필요에 따라 부직포 등으로 제작된 것을 사용할 수 있고, 원수의 수질에 따라 스크린필터(2)를 생략할 수도 있다.

또한, 상기 스크린필터(2)를 통과한 원수에 함유된 이취, 색도, 잔류염소, 유기성 휘발물질 및 이미를 흡착하도록 구성되는 제1 활성탄필터(3)와, 상기 제1 활성탄필터(3)를 통과한 후에 원수에 함유될 수 있는 미생물(일반세균, 대장균, 바이러스, 원생동물 등), 유기성 물질, 조류(남조류, 규조류, 녹조류, 와편모조류 등)를 제거하는 정밀 또는 한외여과 필터(4)로 구성되는 정수부(100)가 구비된다.

한편, 상기 정수부(100)를 통과한 정수에 물 때 또는 스케일이 발생하는 것을 억제하고, 전기분해하여 용존수소를 수소수로 변환시키는 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)가 구비된다. 상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)는, 원통 또는 사각형으로 형성되며, 그 재질은 스테인리스 스틸, 환경호르몬이 배출되지 않는 강화플라스틱, 유리 등으로 구성될 수 있다.

상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)를 통과한 수소수는 제2 활성탄 필터(6)를 거쳐 이취 및 염소이온이 제거된 후 좌변기, 세탁기, 세면대 또는 샤워기에서 사용될 수 있도록 위생수부(200)로 공급된다. 상기 제2 활성탄 필터(6)는 섬유상 또는 분말을 압착한 카트리지 형태로 형성하여 적용할 수 있다.

상기한 정수부(100)를 구성하는 스크린 필터(2), 제1 활성탄필터(3), 정밀 또는 한외여과필터(4)는, 도면에는 원수가 유입되는 지점에 통합적인 구성으로 도시되어 있지만, 사용량 및 편리성 등을 고려하여 좌변기, 세탁기, 세면대 또는 샤워기로 유입되는 각각의 지점에 스크린 필터(2), 제1 활성탄필터(3), 정밀 또는 한외여과필터(4), 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5) 및 제2 활성탄필터(6)를 하나의 구성품으로 유닛화 하여 설치할 수도 있다. 또한, 상기 유닛화한 구성물을 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)와 제2 활성탄필터(6)만을 분리하여 별도로 교체할 수 있도록 구성할 수도 있다.

한편, 상기 좌변기로 공급되는 수소수(수세수)는 무격막전기분해조 및 수소수 저장조(5)에서 제2 활성탄 필터(6)를 거쳐 직접 공급이 되므로 기존의 좌변기에 부착된 저수조는 생략이 가능하며 기존의 비데용 필터도 생략할 수 있다.

따라서 수돗물에 함유된 잔류염소(소독약 냄새)가 제거되어 불쾌감을 없애며, 머리카락, 피부는 물론 세탁물의 최종수로 사용 시 탈색, 탈모, 아토피와 같은 피부질환을 예방할 수 있으며, 또한 정전기를 제거할 수 있기 때문에 샴푸 또는 유연제 등을 절감하게 되므로 자연생태계에도 친환경적이다

한편, 상기 정수부(100)를 통과한 정수는, 위생수부(200)에서 온수가 필요할 시 보일러(8)를 경유시켜 공급할 수 있으며, 공급경로 상에 제3 활성탄 필터(15)를 개재하여 불순물을 걸러내게 된다.

또한, 상기 보일러(8)를 경유한 정수와 수소수는 동절기 온수로 사용이 되도록 위생수부(200)로 공급될 수 있다. 그러나 하절기에 경우 난방이 미가동될 시 배관내부에 물이 오래 머무를 경우 물 때, 이취, 슬라임 및 스케일 등이 발생하여 배관 내벽이 흡착 및 부식될 수 있기 때문에 무격막전해조 및 수소수저장조(5)를 통과한 수소수를 보일러용수로 공급이 가능하게 하고, 부가적으로 순환부(13)를 구비하여 난방경로에 설치된 파이프에 오래 머무른 정수 또는 수소수를 회수할 수 있도록 하며, 이를 위해 난방이 공급되는 경로에 순환펌프(13a)를 설치하여 원활하게 정수 및 수소수가 순환되게 할 수 있다.

이하, 음용수부(300)에 수소수가 공급되는 과정에 대하여 살펴보기로 한다.

상기 정수부(100)를 통과한 정수는, 승압펌프(7)에 의해 빠른 속도로 통과시켜 불순물을 여과시키는 역삼투 또는 나노여과필터(10)를 통과하도록 구성된다. 상기 역삼투 또는 나노여과필터(10)는 그 막의 형태가 평판형, 중공사형, 나선형 또는 튜브형으로 형성될 수 있다. 이렇게 역삼투 또는 나노여과필터(10)가 다양한 형상인 것은 사용되는 물의 종류에 따라 다양하게 적용될 수 있도록 하기 위한 것이며, 오염물질의 퇴적을 최소화하기 위한 것이다. 상기 승압펌프(7)는 정수의 공급위치와 수압에 따라 생략할 수도 있다.

또한, 상기 역삼투 또는 나노여과필터(10)를 통과한 정수는 전기분해조 및 수소수 저장조(11)에서 전기분해하여 수소수로 변환시켜 저장하고, 상기 전기분해조 및 수소수 저장조(11)에 수용된 수소수는 제4 활성탄 필터(12)를 경유하여 이취를 제거한 후 취사용 또는 음용으로 사용될 수 있도록 음용수부(300)로 공급된다.

또한, 상기 음용수부(300) 내의 수소수가 음용으로 장시간 사용되지 않을 시 전기분해조 및 수소수 저장조(11)로 반송되는 순환부(14)가 구비될 수 있다. 이는 장시간동안 음용수용 저장조에 물이 고여 있을 경우 물의 변질과 용존수소의 농도 저하를 막기 위한 것이다.

한편, 상기 역삼투 또는 나노여과필터(10)을 통과한 투과수는 상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)로 유입되어 수소수로 변환될 수 있다.(도 1의 "A" 참조)

한편, 상기 무격막 전기분해조 및 수소수저장조(5)와 전기분해조 및 수소수 저장조(11)는 동일한 기능을 하는 것으로, 상기 위생용수부(200)에는 정수된 물을 전기분해하여 수소수로 만들어 공급하는 한편, 상기 음용수부(300)에는 정수된 물을 막분리를 투과한 물로 전기분해가 가능하도록 막(Membrane)을 투과한 물의 전기전도도가 무격막전기분해가 가능한 최소한의 농도를 유지시켜 공급한다. 그 외에 또 다른 전기분해 방법은 고분자 이온교환막을 각각 음극과 양극으로 사용하여 산소는 대기로 배출하고 생성된 수소만을 용해한 뒤 수소수 저장조를 경유하여 제4 활성탄필터(12)로 보낼 수도 있다.

상기한 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)와 전기분해조 및 수소수 저장조(11)에 구비되는 각각의 전기분해장치는, 도 2에 도시된 바와 같이 전류를 공급함에 있어 스케일이 발생되지 않는 최대시간의 범위 내에서 전극에 극성을 반복적으로 교차하여 공급하게 되어 스케일의 발생을 예방한다.

또한, 상기 전극은 티타늄 재질로 형성되고, 그 표면에는 백금이 도금되며, 상기 전극의 형상은 사각(ㅁ)형, 곡선형 삼(3)자형, 원(O)형 또는 오메가(Ω)형 중 어느 하나의 형태로 형성된다.

정수된 물의 전기분해 시간은 미리 설정된 용존수소 또는 산화환원전위 값에 의해 결정된다. 여기서 상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)를 거친 수소수는 물분자 집단크기(Cluster)가 작아지고, 페하(pH)도 중성에 가까워지며, 미생물(일반세균, 대장균 등)의 제거가 완전하게 이루어진다. 또한, 산화환원전위가 마이너스 밀리볼트(-㎷)로 변하고 용존수소의 농도도 처리된 물의 전기전도도에 따라 0.05~0.9 ㎎/ℓ를 얻을 수 있다.

한편, 상기 위생수부(200) 및 음용수부(300)로 공급되는 각각의 경로에는, 각각의 경로가 서로 연통되도록 하는 연통경로(16)가 더 구비될 수 있다. 이는 상기 위생수부(200) 또는 음용수부(300) 중에 어느 하나의 경로에 고장발생 또는 수리가 필요할 시 고장 난 측의 정수 및 수소수의 공급을 차단하고, 상기 연통경로(16)를 통하여 위생수부(200) 또는 음용수부(300)로 정수 또는 수소수를 공급하도록 하기 위한 것이다. 상기 연통경로(16) 상에는 밸브(16a)가 구비되는데 평상시에는 밸브(16a)를 차단하여 정수 또는 수소수가 서로 연통되지 못하도록 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

[부호의 설명]

2 : 스크린 필터 3 : 제1 활성탄 필터

4 : 정밀 또는 한외여과 필터

5 : 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조

6 : 제1 활성탄 필터 7 : 승압펌프

8 : 보일러 10 : 역삼투 또는 나노여과필터

11 : 전기분해조 및 수소수 저장조 12 : 제4 활성탄 필터

13, 14 : 순환부 15 : 제3 활성탄 필터

16 : 연통경로

Claims

수돗물 또는 지하수로 구성되는 원수에 함유되는 부유성 물질, 모래 및 각종 오염물질을 여과하도록 구성되는 스크린필터(2)와, 상기 스크린필터(2)를 통과한 원수에 함유된 이취, 색도, 잔류염소, 유기성 휘발물질 및 이미를 흡착하도록 구성되는 제1 활성탄필터(3)와, 상기 제1 활성탄필터(3)를 통과한 원수에 함유되는 미생물, 유기성 물질, 의약물질, 조류를 제거하는 정밀 또는 한외여과 필터(4)로 구성되는 정수부(100);

상기 정수부(100)를 통과한 정수에 물 때 또는 스케일이 발생하는 것을 억제하고, 전기분해를 통하여 수소수로 변환시켜 저장하는 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5);

상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)를 통과한 수소수 내의 이취를 제거하기 위한 제2 활성탄 필터(6); 및

상기 제2 활성탄 필터(6)를 통과한 수소수는 좌변기, 세탁기, 세면대 또는 샤워기에서 사용될 수 있도록 위생수부(200)로 공급되되,

상기 정수부(100)를 통과한 정수는,

승압펌프(7)에 의해 정수부에서 제거치 못한 무기물질과 유기성 물질을 제거하는 역삼투 또는 나노여과필터(10);

상기 역삼투 또는 나노여과필터(10)를 통과한 투과수의 수질에 따라 무격막 또는 이온교환막 방식으로 전기분해하여 용존수소를 저장하는 전기분해조 및 수소수 저장조(11);

상기 전기분해조 및 수소수 저장조(11)에 수용된 수소수의 이취를 제4 활성탄 필터(12)에 의해 제거하여 취사용 또는 음용으로 사용될 수 있도록 공급되는 음용수부(300); 및

상기 음용수부내의 수소수가 장시간 사용되지 않을 시 전기분해조 및 수소수 저장조(11)로 반송되도록 하는 순환부(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템.
제1 항에 있어서,

상기 정수부(100)를 통과한 정수나 무격막 전기분해조 및 수소수저장조(5)의 수소수는,

상기 위생수부(200)에서 온수가 필요할 시 정수 또는 수소수가 보일러(8)를 경유하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템.
제2 항에 있어서,

상기 보일러(8)는,

순환부(13)를 더 구비하여 하절기에 난방이 미가동될 시 난방경로에 설치된 파이프에 오래 머무른 경우 미생물 증식으로 인한 물 때(슬라임)나 무기물질로 인한 스케일방지를 위하여 정수 또는 수소수를 순환펌프(13a)를 통해 순환 시키는 것을 특징으로 하는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템.
제1 항에 있어서,

상기 무격막 전기분해조 및 수소수 저장조(5)와 전기분해조 및 수소수 저장조(11)에는 각각 전기분해장치가 구비되되,

상기 각각의 전기분해장치는,

각각의 전극에 교류전원을 스케일이 발생되지 않은 최대시간의 범위 내에서 반복적으로 교차하여 공급하고,

상기 전극은 티타늄 재질로 형성되며, 그 표면에는 백금이 도금되고, 상기 전극의 형상은 사각(ㅁ)형, 곡선형 삼(3)자형, 원(O)형 또는 오메가(Ω)형 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템.
제1 항에 있어서,

상기 위생수부(200) 및 음용수부(300)로 공급되는 각각의 경로에는,

각각의 경로가 서로 연통되도록 하는 연통경로(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정수 및 수소수를 이용한 생활용수 공급 시스템.