특허청구의범위청구항 1 삭제청구항 2 삭제청구항 3 인가되는전기에너지를소정범위의펄스를가지는맥동직류 (PC: pulsating direct current) 로출력하는맥동직류공급장치와 ; 살균할해수가유출되고살균된해수가유입되는해수수조와 ; 상기해수수조의해수를소정순환경로를통해

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노민 전
5 years ago
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1 (51) Int. Cl. (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) C02F 1/467 ( ) C02F 1/461 ( ) (21) 출원번호 (22) 출원일자 2007 년 10 월 30 일 심사청구일자 2007 년 10 월 30 일 (65) 공개번호 (43) 공개일자 2009 년 05 월 07 일 (56) 선행기술조사문헌 KR A* KR A* JP A KR B1 * 는심사관에의하여인용된문헌 (45) 공고일자 2009년08월21일 (11) 등록번호 (24) 등록일자 2009년08월17일 (73) 특허권자 강릉원주대학교산학협력단 강릉시강릉대학로 120 (72) 발명자 정동화 서울노원구월계 4 동 신일식 강원강릉시포남동 대인 4 차아파트 709 호 한상주 경남창원시대방동덕산 1 차아파트 101 동 302 호 (74) 대리인 특허법인태동 전체청구항수 : 총 1 항심사관 : 양경식 (54) 순환식해수살균시스템 (57) 요약 본발명은해수를살균하기위한순환식해수살균시스템에관한것으로, 인가되는전기에너지를소정범위의펄스를가지는맥동직류 (PC: pulsating direct current) 로출력하는맥동직류공급장치와 ; 살균할해수가유출되고살균된해수가유입되는해수수조와 ; 해수수조의해수를소정순환경로를통해순환시키는순환펌프와 ; 순환경로상에설치되며, 맥동직류공급장치에서인가되는맥동전류를이용하여순환경로를경유하는해수를전기분해하여살균처리하는전기분해장치를포함하여구성된다. 대표도 - 도 1-1 -

2 특허청구의범위청구항 1 삭제청구항 2 삭제청구항 3 인가되는전기에너지를소정범위의펄스를가지는맥동직류 (PC: pulsating direct current) 로출력하는맥동직류공급장치와 ; 살균할해수가유출되고살균된해수가유입되는해수수조와 ; 상기해수수조의해수를소정순환경로를통해순환시키는순환펌프와 ; 상기순환경로상에설치되며, 상기맥동직류공급장치에서인가되는맥동전류를이용하여상기순환경로를경유하는해수를전기분해하여살균처리하는전기분해장치를포함하며, 상기전기분해장치는, 상기순환경로에연결되어해수의유입및유출이가능한유입구와유출구를가지며, 내부에소정공간을가지는전기분해셀과 ; 상기전기분해셀의내부에설치되는한쌍의전극부재 ; 를포함하고, 상기맥동직류공급장치는, 교류전원을공급하는전원공급부와 ; 상기전원공급부에서공급된교류전원을기설정값의전류량및주파수를가지는맥동전류로변환하여공급하는전류제어부와 ; 상기설정값을입력하기위한입력부와 ; 상기입력된설정값과상기전류제어부에서출력되는맥동전류의전류량과주파수가디스플레이되는디스플레이부와 ; 상기입력부에서입력된설정값에따라서상기전류제어부를제어하며, 상기입력된설정값을상기디스플레이부로전달하여디스플레이되도록하는메인제어부 ; 를포함하며, 상기전원공급부로입력되는교류전압은 220V이고, 전류제어부의출력전압은 12V이며, 출력전류의가변범위는 3A 이하이고, 주파수가변범위는 14kHz이하인것을특징으로하는순환식해수살균시스템. 청구항 4 삭제청구항 5 삭제 명세서 발명의상세한설명 <1> 기술분야 본발명은수산식품산업및양식산업에서사용되는해수를살균하기위한순환식해수살균시스템에관한것 이다. <2> 배경기술신선수산물의수세를비롯한여러처리과정에서흔히사용되고있는바닷물은최종수산물의품질에큰영향을미칠수있기때문에, 미생물학적안전성은매우중요하다. 또한, 바닷물은양식산업에서도매우중요한요소로서미생물오염에의한양식어류의폐사가능성과, 사용하는항생제의양을줄이기위해서도해수의미생물학적안전성은매우중요하다

3 <3> <4> <5> 한국의경우넙치의양식이활발한데어류병원성균인에드와르드시엘라타르다 (Edwardsiella tarda), 스트렙토코쿠스이니아에 (Streptococcus iniae), 비브리오하르베이 (Vibrio harveyi) 등에의한오염이빈번하게발생하고있는것으로보고되어있고, 일본의경우는리스토넬라안구일라룸 (Listonella anguillarum), 비브리오오르달리 (Vibrio ordalii) 등에의한해양어류의비브리오병 (vibriosis) 의발생이보고되어있다. 또한, 바닷물에는인체감염병원성균도다수존재하는데, 대표적인예로는아에로모나스 (Aeromonas spp.), 클로스트리디움퍼프린젠스 (Clostridium perfringens), 살모넬라 (Salmonella spp.), 비브리오콜레라에 (Vibrio cholerae), 비브리오파라하에모리티쿠스 (Vibrio parahaemolyticus), 비브리오불니피쿠스 (Vibrio vulnificus) 등이있다. 한편, 상기와같이바닷물에존재하는병원성균을살균하기위한방법으로는자외선조사 (UV-irradiation), 햇 빛조사 (solar radiation), 오존 (ozone) 등이있는데, 각각 mj/cm 2, cal/cm 2, 0.9 mg/l 의 조건이사용되고있다. <6> <7> 한편, 직류 (direct current, 이하 DC) 를이용한전기화학적살균방법도바닷물의살균을위해많이연구되어왔는데, 경제적이며용이하게설치가가능하고, 질산염과암모니아등의어류에해가되는물질들을없앨수있으며, 항균스펙트럼이매우커항균력이매우큰장점을가진다. 그런데, 지금까지보고된논문을보면, 직류 (DC;Direct Current) 를이용한경우, 사용범위인 A 범위의전류를이용하여테스트한결과, 어류에독성이강한활성염소 (active chlorine) 가수십 ppm이상으로다량생성되는것으로보고되어있다. 일반적으로해양어류는 0.1 ppm 이상의활성염소조건에서생육하지못한다고알려져있으므로, 상기전류범위의직류 (DC) 를이용하여바닷물을살균할경우어류를집단폐사시킬위험이있다. 발명의내용 <8> 해결하고자하는과제 이에본발명은상기와같은문제점을해결하기위해안출된것으로해수에존재하는병원성미생물을살균하 면서도, 활성염소의발생을최소화할수있는개선된순환식해수살균시스템을제공하는데그목적이있다. <9> <10> <11> <12> 과제해결수단상기목적을달성하기위해본발명은인가되는전기에너지를소정범위의펄스를가지는맥동직류 (PC: pulsating direct current) 로출력하는맥동직류공급장치와 ; 살균할해수가유출되고살균된해수가유입되는해수수조와 ; 상기해수수조의해수를소정순환경로를통해순환시키는순환펌프와 ; 상기순환경로상에설치되며, 상기맥동직류공급장치에서인가되는맥동전류를이용하여상기순환경로를경유하는해수를전기분해하여살균처리하는전기분해장치를포함하는순환식해수살균시스템을제공한다. 이하, 첨부된도면을참조하여본발명의순환식해수살균시스템을상세히설명하고자한다. 본발명의순환식해수살균시스템은맥동직류공급장치 (100) 을구비한다. 맥동직류공급장치 (100) 는인가되는전기에너지를소정범위의펄스를가지는맥동직류로출력하는장치로서, 이와같은기능을수행할수있는것이라면특정의형태에반드시국한되는것은아니나, 바람직하게교류전원을공급하는전원공급부 (110) 와, 상기전원공급부 (110) 에서공급된교류전원을기설정값의전류량및주파수를가지는맥동전류 (PC) 로변환하여공급하는전류제어부 (120) 와, 상기설정값을입력하기위한입력부 (130) 와, 상기입력된설정값과상기전류제어부 (120) 에서출력되는맥동전류의전류량과주파수가디스플레이되는디스플레이부 (140) 와, 상기입력부 (13 0) 에서입력된설정값에따라서상기전류제어부 (120) 를제어하며, 상기입력된설정값을상기디스플레이부 (140) 로전달하여디스플레이되도록하는메인제어부 (150) 를포함하여구비되는것이좋다. 220 V의교류 (alternating current;ac) 가외부에서전원공급부 (110) 로유입되면, 입력부 (130) 로부터입력된설정값즉, 전류량및주파수를메인제어부 (150) 가인식하여이를디스플레이부 (140) 즉, LCD 모니터로디스플레이하는동시에전류제어부 (120) 를통하여전기분해장치 (500) 로입력된설정값즉, 입력된전류량및주파수에해당되는맥동전류 (PC) 를인가한다. 이때, 바람직하게전원공급부 (110) 로입력되는교류전압은 220V이고, 전류제어부 (120) 의출력전압은 12V이며, 출력전류의가변범위는 3A 이하이고, 주파수가변범위는 14kHz이하인것이좋다

4 <13> <14> <15> <16> <17> 한편, 본발명의순환식해수살균시스템은해수수조 (200) 를구비한다. 해수수조 (200) 는살균할해수가유출되고살균된해수가유입되는데, 해수를소정량저장할수있는용량으로마련되고, 입구과출구를가진다. 한편, 본발명의순환식해수살균시스템은순환펌프 (300) 를구비한다. 순환펌프 (300) 는해수를소정의순환경로를통해순환시키는데, 해수수조 (200) 의출구쪽에설치된다. 이때, 해수수조 (200) 의입구와출구를연결하도록상기순환경로 (400) 가설치되는데, 순환경로 (400) 는일예로소정직경의파이프또는호스가사용될수있다. 한편, 본발명의순환식해수살균시스템은전기분해장치 (500) 를구비한다. 전기분해장치 (500) 은순환경로상에설치되며, 상기맥동직류공급장치에서인가되는맥동전류를이용하여상기순환경로를경유하는해수를전기분해하여살균처리한다. 전기분해장치 (500) 는해수를전기분해를통해살균처리할수있는것이라면특정의형태에반드시국한되는것은아니나, 바람직하게순환경로 (400) 에연결되어해수의유입및유출이가능한유입구 (511) 와유출구 (513) 를가지며내부에소정공간을가지는전기분해셀 (510) 과, 상기전기분해셀 (510) 의내부에설치되는한쌍의전극부재 (520) 를포함하여구비되는것이좋다. 이때, 전기분해셀 (510) 은바람직하게무격막 (non-membrane) 구조를갖는것이좋고, 한쌍의전극부재 (520) 는바람직하게서로간의간격이 5 내지 10mm가되도록전기분해셀 (510) 내부에설치되는것이좋으며, 전극부재 (520) 는바람직하게백금이소정두께로코팅처리된티타늄플레이트 (titanum plate) 인것이좋고, 더욱바람직하게상기백금 (platinum) 은티타늄플레이트의표면에 0.5 내지 1.5μm의두께로코팅된것이좋다. 한편, 도시하지는않았으나, 본발명의순환식살균시스템은맥동직류 (PC) 를소정펄스로공급하는전류제어부 (120) 외에바람직하게온 / 오프스위치또는상기메인제어부 (150) 에의해자동으로제어되어단속적으로일반직류 (DC) 를전기분해장치 (500) 로인가하는직류공급장치가추가로구비되는것이좋다. 이경우에는별도추가된직류공급장치를이용하여맥동직류외에직류 (DC) 를선택적으로해수의살균에적용할수있다. <18> <19> 효과본발명의순환식해수살균시스템은활성염소의농도를낮추면서도, 해수를완벽히살균할수있다. 즉, 일반해양어류양식에서는 0.1ppm 이하의활성염소농도가요구되는데, 본발명은하기의실험을통해입증한바와같이, 특정조건에서 0.1ppm 보다낮은농도범위로활성염소의양을줄일수있으면서도, 병원성미생물을완벽히살균할수있는것이다. 본발명에서실시한에드와르드시엘라타르다 (Edwardsiella tarda) 를이용한살균력의테스트결과, 저전류맥동직류 (PC) 를사용할경우활성염소의생성은낮으면서도, 일반직류 (DC) 를사용한경우와마찬가지로 15분이 내에약 10 5 CFU/mL 농도의미생물을모두사멸시킬수있는미생물사멸능을갖는것으로확인되었다. <20> <21> <22> 한편, 본발명은저전류의맥동전류 (PC) 를공급할수있는소규모의장치로운용이가능하므로, 경제적이다. 또한, 해수자체의전기분해가최소화되므로해수에포함된무기염류의손실과과산화수소, 염소화합물, 브롬화합물등유해한전기분해산물의생성을최소화할수있다. 또한, 전류의세기와펄스의주파수를조절하여미생물종류, 해수성질등에따라살균력을쉽게조절할수있는특징이있다. <23> <24> 발명의실시를위한구체적인내용본발명의구성에따른순환식해수살균시스템의일실시예를통해본발명의저전류맥동직류 (PC) 를이용하여해수를살균하는경우와, 일반직류 (DC) 를이용하여해수를살균하는경우를비교실험하였으며그내용은하기와같았다. 다만, 하기에기재된예는본발명의구성에따른일실시예로본발명의권리범위가그에만한정되는것은아니고, 그와등가의기술적사상을가지는범위까지확장됨은자명한사실이다. 본발명의저전류맥동직류 (PC) 를이용한순환식해수살균시스템의활성염소생성정도를일반직류 (DC) 를사용하는경우와비교하였다. 실험을위하여저용량 (40L) 의수조 (200) 바닥에순환펌프 (300) 로서마그네틱펌프 (magnetic pump) 를연결하고, 수조 (200) 에서배출된물을순환경로 (400) 통하여전기분해셀 (510) 로유입하였으며, 유입된물은다시수조 (200) 로돌아가게하는랩스케일 (lab-scale) 의본발명의해수순환시스템을제작하였다

5 <25> <26> <27> <28> <29> <30> <31> <32> 출력저전류및주파수는전기분해셀에장착된전기펄스출력장치로조절하였다. 유량조절은일반유체유량계 (flow meter) 를사용하여조절하였다. 수온은순환경로 (400) 즉, 튜브를망사구조로수조 (200) 안에넣고, 별도의냉각수순환장치를이용하여튜브에냉각수를공급및순환시킴으로써조절하였다. 모델해수로 3% NaCl 수용액을사용하였으며, 총 20 L(working volume) 의 NaCl 수용액을 4 L/min의유속으로순환시켰다. 출력전류는 0.01 A를사용하였으며, 직류 (DC) 를이용한비교실험군에서는 0.02 A도사용하였다. 맥동직류 (PC) 의주파수에의한효과평가는 5 Hz( 저주파 ) 및 14.4 khz( 고주파 ) 의두주파수를사용하여실시하였으며, 콘덴서 (condenser) 에의한효과평가는 2,2μF 및 1000μF 두종류의콘덴서를사용하여실시하였다. 온도에의한평가를위해서는 15 및 25 의온도를사용하였다. 한편, 순환모델해수에서의활성염소의양은 Hach사 (Loveland, CO, USA) 의 DPD-FEAS 방법을이용하여디지털디트레이터 (gital titrator) 를이용하여측정하였으며, 활성염소의양은염소가스 (Cl 2 ) 의양으로환산하 여 'mg/l as Cl 2 ' 로표현하였다. 순환중모델해수의 ph 와 ORP(oxidation-reduction potential) 은 'digital ph/orp meter(inolab Level 1, WTW, Weilheim, Germany)' 를사용하여측정하였다. <33> 한편, 본실험에서어류병원성균으로는에드와르드시엘라타르다 (Edwardsiella tarda) (KCTC ) 를사용하였는데, 최종균체의농도가약 CFU/mL이되도록 20 L의해수에현탁하였다. 살균실험을위해균체를포함한해수를 4 L/min의유속으로약 5 분순환한후전기살균을실시하였다. 이때, 입력전류는 0.01 A로고정하였으며, 본발명의맥동직류 (PC) 를이용한순환식살균시스템의경우콘덴서의용량을두가지 2.2 μf 또는 1000μF로설정하였고, 주파수를두가지 5 Hz 또는 14.4 khz로설정하였고, 온도를두가지 15 또는 25 로설정하여살균실험을실시하였다. 대조군인직류를이용한순환식살균시스템의경우는입력전류를 0.01A 또는 0.02A로설정하여살균실험을실시하였다. <34> 일정한시간경과에따라 100 ml 의해수를샘플링하였으며, 각샘플에 0.2 ml 의 0.1 M Na 2 S 2 O 3 를넣고 15 초간교반하여잔존활성염소를제거하였다. 샘플의생균수는포어플레이트방법 (pour plate method) 를사 용하여측정하였다. 샘플 1 ml 을 40 의 20 ml BHI 아가에섞은후 37 에서 48 h 배양한후생균수를측정하였 다. <35> <36> <37> <38> <39> <40> <41> 이상의조건으로본발명의일실시예를테스트하였는데그결과는다음과같았다. (1) 활성염소생성의비교도 2는온도 15 의조건에서의활성염소의생성상태를그래프로나타낸것이고, 도 3은온도 25 의조건에서활성염소생성상태를그래프로나타낸것이다. 'DC' 는일반직류를이용한대조군이고, 'PC' 는본발명의저전류맥동직류를이용한실험군이다. 도 2 및도 3을참조하여설명하자면, 15 와 25 모두에서활성염소생성은 1 DC 0.02 A이가장높았고, 2 PC 0.01 A, 14.4 khz 주파수, 1000 μf 콘덴서, 3 DC 0.01 A, 4 PC 0.01 A, 5 Hz 주파수, 1000 μf 콘덴서, 5 PC 0.01 A, 14.4 khz 주파수, 2.2 μf 콘덴서의순서로낮아졌으며, 6 PC 0.01 A, 5 Hz 주파수, 2.2 μf 콘덴서가가장낮게나타났는데, 이때활성염소의생성량은 24시간경과시 0.08ppm으로나타났다. 같은양의전류 (0.01 A) 를사용하였을때, 1000 μf의콘덴서로 14.4 khz의주파수를사용한맥동직류 (PC) 조건을제외한다른세맥동직류 (PC) 조건에서의염소생성은일반직류 (DC) 를사용할때보다낮았다. 이는맥동직류 (PC) 를사용할경우같은양의전류로더낮은농도의활성염소를생성할수있는것을의미하는것으로, 유연하게양식산업에전기화학적살균방법을적용할수있다는것을보여준다. 같은용량의콘덴서를사용하였을때는주파수가높은맥동직류 (PC) 가많은활성염소를생성하였으며, 같은주파수에서는고용량의콘덴서를사용하였을때더많은활성염소가생성되었다. 따라서, 저전류 저주파의맥동직류 (PC) 를낮은용량의전류제어부즉, 콘덴서를이용하여생성할경우해양어류의생육에영향을주지않는범위에서활성염소를생성하여해수를살균할수있다는사실을확인할수있었 - 5 -

6 다. <42> <43> <44> <45> 한편, 고온보다저온에서활성염소의생성량이더많았는데이는고온에서활성염소의증발이활발하게발생하기때문인것으로사료된다. (2) 살균효과평가본발명의실시예에따른맥동직류이용순환식해수살균시스템의해수살균효과를평가하기위하여 0.01 A의맥동직류 (PC) 및일반직류 (DC) 를이용하여에드와르드시엘라타르다 (Edwardsiella tarda) 에대한살균효과를 15 및 25 에서비교평가하였다. 대조군및실험군으로 (1) DC 0.01 A, (2) PC 0.01 A, 14.4 khz 주파수, 2.2 μf 콘덴서, (3) PC 0.01 A, 5 Hz 주파수, 2.2 μf 콘덴서등의세가지세트를준비하였다. 이후, 각각의설정조건으로살균을시도하였는데, 모든경우 15분처리후미생물이전부사멸하였다. 이는저용량의전류제어부즉, 저용량의콘덴서및저주파조건에서맥동질류 (PC) 에의한활성염소의생성이일반맥동직류 (PC) 에비하여상대적으로낮으면서도, 에드와르드시엘라타르다 (Edwardsiella tarda) 의생육을저해하여사멸하는능력은비슷하다는것을입증한다. <46> <47> <48> <49> <50> <51> <52> <53> <54> 도면의간단한설명도 1은본발명의실시예에따른순환식해수살균시스템의개략적인블록구성도이다. 도 2 및 3는본발명의실시예에따른순환식해수살균시스템을이용한살균공정에서본발명의맥동직류 (PC) 이용시스템과일반직류 (DC) 이용시스템의활성염소생성을비교하기위한실험으로, 도 2는 15 의조건에서활성염소생성상태를나타낸그래프이고, 도 3은온도 25 의조건에서활성염소생성상태를나타낸그래프이다. < 도면의주요부분에대한부호의설명 > 맥동직류공급장치 전원공급부 전류제어부 입력부 디스플레이부 메인제어부 해수수조 순환펌프 순환경로 전기분해장치 전기분해셀 전극부재 도면 도면 1-6 -

7 도면 2 도면 3-7 -

특허청구의 범위 청구항 1 복수개의 프리캐스트 콘크리트 부재(1)를 서로 결합하여 연속화시키는 구조로서, 삽입공이 형성되어 있고 상기 삽입공 내면에는 나사부가 형성되어 있는 너트형 고정부재(10)가, 상기 프리캐스 트 콘크리트 부재(1) 내에 내장되도록 배치되는 내부

특허청구의 범위 청구항 1 복수개의 프리캐스트 콘크리트 부재(1)를 서로 결합하여 연속화시키는 구조로서, 삽입공이 형성되어 있고 상기 삽입공 내면에는 나사부가 형성되어 있는 너트형 고정부재(10)가, 상기 프리캐스 트 콘크리트 부재(1) 내에 내장되도록 배치되는 내부 (19) 대한민국특허청(KR) (12) 등록특허공보(B1) (51) 국제특허분류(Int. Cl.) E01D 19/12 (2006.01) E01D 2/00 (2006.01) E01D 21/00 (2006.01) (21) 출원번호 10-2011-0036938 (22) 출원일자 2011년04월20일 심사청구일자 2011년04월20일 (65) 공개번호 10-2012-0119156